這里所述及的是其工作表面由碳化硅結合而成,具有抗粘著磨損、抗磨粒磨損和抗腐蝕磨損等優異性能的材料。碳化硅的制備方法分為反應燒結碳化硅與無壓燒結碳化硅。
碳化硅成型工藝大致有四種制法:
(1)自由燒結碳化硅;
(2)反應燒結碳化硅;
(3)高溫高壓燒結成型碳化硅;
(4)涂層碳化硅(CVD法)。
整體碳化硅的物理性質與化學性質的組合能滿足旋轉接頭摩擦副所具備的五種要求。作為對照,把碳化硅與幾種普通硬質端面材料(有99%氧化鋁瓷,鎢鈷硬質合金。侵漬樹脂的硬碳以及另三種碳化硅)的特性對比。碳化硅作為密封面材料取得成功是因為有這些性質的緣故,也還因為有另外某些不易測量的特性。在膠著狀況,碳化硅會有氧化硅的保護薄膜(它可被大多數液體濕潤)。這一切特性并結合它的超級硬度,使它本身以及使對磨材料具有很長的壽命。再則,碳化硅的導熱系數是氧化鋁的10倍。
確認碳化硅是超級耐磨材料已二十余年了,然而碳化硅的主要優點還是它的抗化學性。十幾年前,世界主要密封生產廠家開始拿反應燒結碳化硅用于腐蝕性工作條件。這取得很大成功,只有某些強氧化劑除外(如氫氧化鈉、氫氟酸、發煙硫酸等)。那是因為游離硅相倍侵蝕造成泄漏。四種商品碳化硅在氫氧化鈉中的腐蝕試驗結果。不出所料,含硅量愈高侵蝕速度愈快。如前所述無壓燒結碳化硅沒有游離硅相,幾乎沒有腐蝕,只因NaOH沖刷而成的微量重要損失。還用別種介質進行了類似的試驗。試驗表明,滅有任何流體介質能夠腐蝕無壓燒結碳化硅。
密封性能可籍密封在大多數使用情況下的可用壽命來衡量。從密封面材料這個角度來說,制造者和使用者都希望材料能很好的適應所有使用情況,以減少庫存,改善供貨與服務。密封的失效可能起因于多種因素,然而,選擇材料不當是頭燈重要的因素。
如果沒有磨粒的腐蝕因素,摩擦系數就低,則磨損往往也低。碳化硅配CGR比其他材料組對達到的PV值都高。因為CGR是被磨損件,密封壽命就由與一定PV值下CGR的磨損來衡量。一旦達到某一高PV值,摩擦急劇增加,并磨損CGR。有些情況,硬端面材料會熱裂,就是說沒什么磨損便開裂了。由于碳化硅的性能優異,目前已在大批應用的密封方面甚至超過氧化鋁的發展。在絕大多數密封應用場合,用碳化硅本身對磨或與碳石墨對磨都是最佳的密封面組對。目前碳化硅/碳化硅組合的應用極限是V.≤15m/s,P1≤50bar。
碳化硅在旋轉接頭密封摩擦副中應用非常廣泛普遍,特別是通水介質的情況下,介質水可以讓碳化硅密封環有著良好的自潤滑性,可以在高速、有腐蝕性的工況下提高旋轉接頭的使用壽命。例如在H型旋轉接頭和回轉接頭中大量的應用碳化硅密封件,主要是為了適應高速、具有腐蝕性的工況下有著良好的使用效果。