机械密封摩擦副材料的选择

机械密封摩擦副材料摩擦副材料是指动环和静环的端面材料.机械密封的泄翻80%--95%是由于密封端面引起的，除了密封面相互的平行度和密封面与轴心的垂直度等以外.密封端面的材料选择非常重耍.只有正确选择康擦网材料配对.才能保证机械密封具有稳定可靠的留封性能。

一.摩擦副材料的荃本要求通常堆娜剐的动环和静环选用一硬一软两种材料配对使用，只有在特殊情况下(如介质有固体颐位等)才法用硬对硬材料配对使用。

血该副组对是材料物理力学性能、化学性能、摩擦特性的峥合应用.在选择摩擦朗材料组对时.应愈以下几点基本要求。

1.物理力学性能弹性模盆大.机械强度高，密度小.导热性好.热那肤系数低.耐热裂和热冲击性好.耐寒性和耐沮度的急变性好。

2.化学性能耐腐蚀性好.抗溶胀、老化。

3.摩擦学性能自润滑性好，康擦系数低.能承受短时间的干摩擦，耐磨性好.相容性好.由于摩擦副密封端面耍进行相对滑动，仅各自的材料耐磨性好还不够，还要考虑摩擦副材料组对的相容性问题。

相容性差的两种材料组成摩擦副时，易发生黏着磨损.只有相容性良好的材料组对，才能得到良好的自润滑性和耐磨性。

4.其他性能切削加工性好.成形性能好，材料来源方便。

目前用做摩擦副的材料很多。

最常用的摩擦副材料，软质材料主要有:碳石墨、聚四氟乙烯、铜合金等。

硬质材料主要有:硬质合金、工程陶瓷、金属等。

二.碳石墨碳石墨是机械密封摩擦副软质材料中用里最大、应用范圈最广的基本材料。

它具有许多优良的性能.如良好的自润滑性和低的摩擦系数，优良的耐腐蚀性能(除了强氧化性介质如王水、铬酸、浓硫酸及卤素外.能耐其他酸、碱、盐类及一切有机化合物的腐蚀)，导热性好、线璐胀系数低、组对性能好，且易于加工、成本低。

碳石墨是用焦炭粉和石墨粉(或炭墨)作基料，用沥青作钻结洲.经模压成形在高温下烧结而成。

然而，碳石墨存在肴气孔率大((18%~22%)，机械强度低的缺点。

因此.碳石墨用作密封环材料时，需要用浸渍等办法来填塞孔隙，并提高其强度。

机械密封的设计和选用
减少与腐
弹簧应加保
危险大的介质选用双端面密封；
耐酸机械密封
1—静环 2—动环 3—弹簧 4—波纹管
说明：
1)此结构为单弹簧聚四氟乙烯波纹管，外装式；2)摩擦副由氧化铝陶瓷与填充玻璃纤维聚四氟乙烯组对，填充聚四氟乙烯耐磨端与纯聚四氟乙烯波纹管制成一体；
3)弹簧可采用普通不锈钢制造
低摩擦系数和热膨胀系数的材
如选用热膨胀热油泵用高温机械密封1—内冲洗节流套2—轴套3—动环 4—金属
波纹管静环组件 5—导流套 6—填料密封
说明：
1)采用冲洗、冷却结构以提高冷却效果，设置导流套增加冷却面积； 2)采用金属波纹管结构；
3)采用低膨胀合金镶装石墨静环；。

机械密封选材要求
机械密封的发展与机械密封技术的进步有着密切的关系。

初期，机械密封所用的材料品种很少，仅有铸铁、青铜、橡胶等。

因而密封性能难以提高，应用的范围受至限制。

所以密封的技术进步和性能的提高，有赖于各种新材料的应用。

近二十年来，密封材料学的发展十分迅速，机械密封用的材料种类日益增多，使用参数不断提高，其应用领域也不断拓宽。

随着现代工业的发展，液体旋转机械的运转条件越来越苛刻，如高压和高真空，高温和低温，强腐蚀、剧毒、易燃易爆、放射性介质以及含颗粒介质的种类增多。

同时，设备容积大型化和高速化。

因此，机械密封对材料的要求是越来越高，从而促进了材料的研究和发展。

如：提高高分子材料的性能，开发新型陶瓷材料，发展并使用复合材料。

机械密封是由若干个零件组成的，其用材是按零件所起的作用、机械结构的需要和使用条件来选择的。

所用材料大致分为四大类：摩擦副材料、辅助密封圈材料、弹性元件和其它结构件材料。

一、摩擦副材料的要求：
1、耐磨性强，
2、耐腐蚀性好，
3、机械强度高，
4、良好的耐热性和
热传导性能，5、摩擦系数小且有一定的自润滑性，6、气密性好，7、
易成型和加工
二、辅助材料的性能要求：
1、良好的弹性，硬度合适且压缩永久变形小。

2、耐高、低温的老化性能好。

3、与介质相容，不易产生溶胀、溶解、分解用硬化。

4、较小的摩擦系数，耐磨损和有一定的抗撕裂强度。

三、弹性元件的性能要求：材料强度高，弹性极限高，耐疲劳，耐腐蚀和耐
低温。

四、其它结构件用材料的要求：机械强度高、耐腐蚀。

机械密封系统的摩擦学分析摩擦学是研究物体之间相对运动中的摩擦现象的一门学科。

在机械密封系统中，摩擦学分析具有重要意义。

机械密封系统广泛应用于各个工业领域，用于防止液体或气体从容器中泄漏。

而摩擦学分析可帮助我们理解机械密封系统中的摩擦力，减少能量损失，并提高密封性能。

1. 摩擦学基础摩擦是物体在相对运动过程中由于接触面之间产生的阻碍相对滑动的力。

摩擦力的大小取决于接触面的粗糙程度、压力、材料性质等因素。

在机械密封系统中，摩擦力的大小对密封性能有直接影响。

2. 摩擦副参数的选择在机械密封系统中，摩擦副的参数选择是至关重要的。

例如，材料的选择、表面光洁度的要求、润滑方式等都会影响到摩擦力的大小。

摩擦副参数的选择需要综合考虑密封要求、工作环境以及经济性等因素。

3. 摩擦力的计算为了准确估计摩擦力的大小，需要进行摩擦力的计算。

摩擦力的计算方法多种多样，常见的有经验公式法、理论计算法和试验法等。

不同的计算方法适用于不同的情况，需要根据实际需要进行选择。

4. 润滑的作用润滑是减少接触面之间摩擦的一种常用方法。

在机械密封系统中，润滑可以减少摩擦力，提高密封性能。

常见的润滑方式有干摩擦润滑、液体润滑和气体润滑等。

正确选择润滑方式有助于降低摩擦系数、减少能量损失。

5. 摩擦噪声的控制在机械密封系统中，由于摩擦力的存在，常常会有摩擦噪声产生。

摩擦噪声对工作环境和工作人员都有一定的影响，因此需要采取措施进行控制。

例如，在设计过程中合理选择摩擦副参数，采用减震措施等，可以有效降低噪声。

6. 摩擦损失的分析摩擦力会引起能量的损失，称为摩擦损失。

摩擦损失会带来能量的浪费和温升，降低系统效率。

因此，对摩擦损失进行分析有助于减少能量损失，提高整个系统的效率。

7. 摩擦磨损的预防摩擦力还会导致物体表面的磨损现象。

磨损会降低密封性能、缩短使用寿命，并可能引发更严重的故障。

预防摩擦磨损的方法包括润滑、材料的选择和表面处理等。

机械密封系统的摩擦学分析是保证其正常工作和提高性能的重要步骤。

机械密封的材料机械密封的材料机械密封的摩擦副（密封副）主要由动、静环组成，它要求具有耐磨、耐腐蚀、机械强度高、良好的耐热性、气密性好、易加工等优点，其材质常用的如下。

1、硬质合金硬质合金简称WC。

硬质合金是含有钴、铬和钛的一类合金，其中钴是一种粘合剂，钻的含量越高材料的强度就越低。

牌号有：YG-6，硬度为89、5HRA；YG-8，硬度为89HRA；YG-15,?更度为87HRA。

硬质合金有很高的硬度，它的硬度是高速钢的20倍，耐髙温、线胀系数小、摩擦因数低和组对性能好，是机械密封不可缺少的材料。

2、合金钢、高硅铁合金钢经过热处理后，硬度和耐磨性大大增高，加工制造比较容易，成本比较低，常用的材料有3013、4Crl3、9Crl8、W18&4V。

高硅铁是含碳10%〜17%的硅铁合金，它是一种优良的耐酸材料，对硫酸、硝酸、有机酸等介质有良好的耐腐蚀性，但不耐强碱、盐酸，硬度45〜50HRC。

3、碳化硅（SiC)材料碳化硅（SiC)是国际上目前最先进的材料，它的减摩性能特别好，摩擦因数小，硬度高，一般与硬质合金组对。

4、石墨材料①碳石墨，代号M121、耐温3501。

②浸环氧树脂，代号有M106H、M120N、M220N，使用温度200C。

③浸呋喃树脂，代号有M106K、M120K，使用温度200X：。

④碳石墨浸铝，代号有M232L,使用温度400X：；还有浸锑、浸银、浸铜等。

石墨是在石油炭黑、油烟炭黑中加入焦油、沥青等混合经粉碎压制成坯、经高温焙烧2400〜2800X：而成。

在高温焙烧时出现10%〜30%气孔，所以要浸渍一些材料。

碳石墨材料是用处最大的摩擦副组对材料，其特点是：有良好的自润滑性、耐腐蚀性、耐高温、组对性能好、易加工、摩擦因数小。

碳石墨、烧石墨、热解石墨这三种材料都有较好的减摩性、自润滑性，是机械密封主要用到的石墨材料。

它一般与硬材料组对，如硬质合金、碳化硅-耐腐蚀性能好，耐温好、线胀系数低、组对性能好、易加工。

机械密封常用摩擦副材料的选用机械密封是一种常见的密封装置，广泛应用于各种工业设备中。

它通常由密封元件和摩擦副组成。

摩擦副是机械密封的核心部件，它的选用对密封性能和使用寿命有着重要的影响。

常用的摩擦副材料有无机材料、有机材料和金属材料。

无机材料是指由无机物质组成的摩擦副材料，如陶瓷、碳化硅和碳化钨等。

无机材料具有硬度高、耐磨损、抗腐蚀、耐高温等优点，适用于高速、高温、高压或腐蚀性介质的密封。

陶瓷是一种广泛应用的无机材料，它具有优异的耐磨性、耐腐蚀性和低摩擦系数，适用于各种工况下的密封。

碳化硅和碳化钨是高硬度的无机材料，适用于高速、高温和腐蚀性介质的密封。

有机材料是指由有机物质组成的摩擦副材料，如橡胶、塑料和聚四氟乙烯等。

有机材料具有良好的弹性、密封性和抗冲击性，适用于低速、低温、低压或不含腐蚀性介质的密封。

橡胶是一种常用的有机材料，它具有良好的密封性能和弹性，适用于一般工况下的密封。

塑料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，适用于一些特殊工况下的密封。

聚四氟乙烯是一种低摩擦系数的有机材料，适用于高速、高温和腐蚀性介质的密封。

金属材料是指由金属组成的摩擦副材料，如不锈钢、黄铜和铜合金等。

金属材料具有良好的导热性、耐腐蚀性和耐磨性，适用于高温和高压的密封。

不锈钢是一种常用的金属材料，它具有耐腐蚀性和耐磨性，适用于一般工况下的密封。

黄铜和铜合金具有良好的导热性和耐磨性，适用于高温和高压的密封。

在选择摩擦副材料时，需要考虑密封介质的性质、温度、压力和速度等因素，以及摩擦副材料的物理性质和化学性质等因素。

一般情况下，密封材料的摩擦副应具有相对低的摩擦系数、良好的耐磨性和耐腐蚀性，以及适当的硬度和弹性。

综上所述，机械密封常用的摩擦副材料有无机材料、有机材料和金属材料。

根据不同的工况和密封要求，可以选择相应的材料以实现良好的密封效果和长期的使用寿命。

机械密封常用的材料机械密封的密封性能和使用寿命，与各零件的材料有关，尤其是端面密封（摩擦副）的材料，辅助密封的材料和弹簧的材料。

一、端面密封摩擦副的材料摩擦副材料有石墨、陶瓷、堆焊硬质合金、碳化钨合金、SiC、填充聚四氟乙烯、锡青铜、钢结硬质合金、不锈钢、酚醛塑料、尼龙等。

常用材料的性质如下：1、石墨石墨的优点是耐腐蚀性和自润滑性好，摩擦系数小，耐热冲击性好并容易加工，缺点是机械强度低，有孔隙。

石墨的这两个缺点可以用浸渍和渗碳的方法改善。

浸渍石墨可分为浸树脂和浸渍金属两种。

浸树脂石墨耐腐蚀性好，但不耐高温（耐温约170~200℃）；浸渍金属石墨高温性好（浸青铜、铝、铅等耐高温可达400~500℃），但耐腐蚀性差。

石墨是使用最广泛的非金属材料，用作中低转速机械密封的动环和高速机械密封的静环。

好的石墨，肉眼看来致密，手指摸上去不大脱粉，不大染黑手指。

2、陶瓷陶瓷的优点是耐腐蚀性好，硬度很高，耐磨性好，缺点是脆性大以及硬度过高而难以加工。

应用较多是氧化铝陶瓷，还有金属陶瓷。

陶瓷多用于腐蚀性介质、中低速的场合。

3、堆焊硬质合金在碳钢、铬钢和铬镍钢的密封面上堆焊硬质合金，优点是硬度高，耐磨性好，耐温性好（500℃以下），耐腐蚀或汽蚀性好，缺点是易产生气孔、夹渣和表面硬度不均匀。

4、碳化钨合金由碳化钨、碳化钛等硬度高、熔点高的金属碳化物，是用加粘结剂粉末冶金的办法，压制烧结成型。

优点是硬度、强度都很高，耐磨、耐高温、耐腐蚀，线膨胀系数低，缺点是性脆，加工困难。

碳化钨是应用最广泛的端面密封副材料，多用作中低转速机械密封的静环，高速机械密封的动环。

二、辅助密封圈的材料对辅助密封材料的要求是弹性好，摩擦系数小，耐磨、耐热和低温性好，抗介质腐蚀、溶解和老化等，此外还要求在压缩后和长期使用中残余变形好。

常用的辅助密封圈材料是橡胶和聚四氟乙烯，此外还有软聚氯乙烯。

1、橡胶橡胶有较好的弹性、缓冲性、吸振性、耐热性、耐腐蚀性。

机械密封的摩擦副的材料选择一、机械密封的摩擦副材料的选用要求机械密封的材料是其赖以存在和发展的基础。

摩擦副在高速旋转中要抵抗介质的腐蚀，承受一定的压力，进行热交换。

1)在防腐蚀方面要有良好的化学稳定性，能抵抗介质的腐蚀、磨蚀、溶解和溶胀;2)在物理机械性能方面要有较高的弹性模量、强度及许用PV值，低的摩擦系数和线膨胀系数，优良的耐磨性和自润滑性以及良好的不渗透性等;3)在热力性能方面要有很好的导热性，耐热，耐寒性和耐温度的急变性;4)材料来源方便，加工制造容易，成本低廉。

二、机械密封摩擦副的材料选择常用的非金属材料有碳一石墨、陶瓷、聚四氟乙烯和塑料等;常用的金属材料有硬质合金、镍铬钢、铬钢、青铜、碳钢和铸铁等;此外还用堆焊、烧结、喷涂等表面处理及复合工艺改变或改善摩擦副的表面性能。

各种材料都具有一定的特性，在选择摩擦副材料时，应扬长避短，根据具体条件合理选用。

1、碳—石墨来做摩擦副碳—石墨(以下简称石墨)是摩擦副中经常选用的材料，具有以下优良性能。

1)较高的导热性。

碳的导热系数20~40W/(m.K)，石墨的导热系数40~128w/(m.K)，仅次于银、铜和铝，是非金属材料中唯一具有高导热率的材料，比某些金属(例如司太利硬质合金和哈氏合金等)的导热率高得多。

因此能及时将产生的摩擦热散失，从而降低密封端面的温度，这对提高其可靠性和使用寿命都是非常必要的。

2)较低的线膨胀系数。

石墨的线澎胀系数为2×10¯6～6×10¯8/℃，大约是金属的1/2～1/4。

在温度升高时，其热变形较小，对保持密封端面的平行是有利的。

低的膨服系数加上高的导热率，使其具有良好的热稳定性，耐热、耐寒和耐热冲击性能好·在承受温度剧变的时候不产生裂纹。

3)良好的耐腐蚀性。

石墨的化学稳定性很好，在空气中400℃以下稳定，除强氧化性介质如王水、铬酸、浓硫酸及卤族无素外，可耐其它酸、碱、盐及一切有机化合物的腐蚀。

摩擦副材料特性及适用范围
摩擦副材料对密封性能的影响很大，正确选择是保证机械密封正常工作的关键，选择时一般应考虑材料的耐磨性能，耐腐蚀性.耐热性.导热性.自润滑性和可加工性能。

并希望膨胀系数尽可能小，以便减小摩擦副材料的热变形。

常用摩擦副材料特性及适用范围如下。

1.纯石墨
它有优良的耐腐蚀性，很高的化学稳定性，在空气中400℃以下。

除强氧化性介质，如王水.铬酸.浓硫酸，可耐其它酸碱盐类及一切有机化合物的腐蚀。

有及好的自润滑性，低的摩擦系数，高的导热率，良好的热稳定性。

耐热.耐寒.耐热冲击好。

因此是用量较大，使用范围广的材料之一。

但它抗拉强度低，无延展性，硬度低。

2.硬质合金
它有极高的硬度和强度，良好的耐磨性及颗粒冲刷性。

适用重载荷或在颗粒.固体及结晶介质的场合，能耐一般温度下的硫酸和氢氟酸，以及沸点下的苛性钠等腐蚀，不耐盐酸和硝酸。

冲击韧度低而脆性较高，
加工困难。

3.表面堆焊硬质合金
在金属表面堆焊硬质合金，可以有效的改善耐磨性能和耐腐蚀性能。

目前广泛采用焊69A铬基焊条。

堆焊硬质合金环的制造工艺比较复杂，易产生气孔.夹渣，表面硬度不均等缺陷，有时出现龟裂，实际使用不理想。

4.炭化硅陶瓷
新型材料，摩擦系数低硬度高，耐磨性好，适用于全颗粒的介质。

炼油厂售后服务组
2005.10.18。

机械密封摩擦副常用材质及特点
1. 石墨（浸酚醛树脂、浸呋喃树脂、浸环氧树脂、浸巴氏合金、浸青铜、浸聚四氟乙烯）特点：良好的润滑性能和低的摩擦因数（f=0.04-0.05），热稳定性好；
良好的热导率和低的线胀系数；
良好的耐腐蚀性，除了强氧化介质及卤素外，耐各种浓度的酸、碱、盐及有机化合物的腐蚀；
使用广泛，但不适合用于含固体颗粒的介质；
浸渍酚醛石墨耐酸性好，浸渍环氧石墨耐碱性好，浸渍呋喃石墨耐酸、耐碱，浸渍金属石墨耐高温。

强度低、弹性模量小，易发生残余变形。

2. 氧化铝陶瓷（含95%氧化铝、含99%氧化铝）
特点：线胀系数小，有良好导热性；
具有高硬度、优良的耐蚀性和耐磨性，但不耐氢氟酸、浓碱腐蚀；
能耐一定的温度急变，脆性大，加工困难。

3. 碳化硅（反应烧结碳化硅、常压烧结碳化硅、热压碳化硅）
特点：硬度极高，碳化硅与碳化硅摩擦副可用在固体颗粒介质的密封；
线胀系数小，导热性好，耐腐蚀性好，但不耐氢氟酸、发烟硫酸、强碱等的腐蚀
有自润滑性，摩擦因数小（f=0.1）,
耐热性好，抗振性好。

4. 氮化硅（烧结氮化硅、热压氮化硅）
特点：耐温差距变性好，线胀系数小（0.1）；
强度高；
耐磨性好，摩擦因数小，有自润滑性；
耐蚀性好，但不耐氢氟酸腐蚀。

机械密封摩擦副材料宝典，行业必备，值得收藏！碳化硅陶瓷是近年发展的新材料。

它具有很低的摩擦因数，很高的硬度，良好的耐磨性。

它具有良好的化学稳定性、耐热性和抗热振性。

碳化硅有反应烧结碳化硅、常压烧结碳化硅和热压碳化硅。

表1列出国产碳化硅的性能。

性能反应烧结氮化硅热压氮化硅密度/gNaN-3孔隙率/%抗弯强度/MPa抗压强度/MPa抗拉强度/MPa抗冲击强度/MPa弹性模量/MPa摩擦因数硬度(HRA)热膨胀系数/℃-1热导率/W·(m·K)-1 电阻率(200℃)/Ω·cm (700℃)/Ω·cm 2.5～2.613～16196.131176.8117.68～137.290.15～0.2(1.670～2.16)×1050.180～852.5×10-65.0210181083.13<>688.47～784.521569.1-0.39--91～92(2.7～2.8)×10-6---硬质合金。

硬质合金主要是碳化钨WC，分别有钴基碳化钨WC-Co、镍基碳化钨WC-Ni和钴-镍基碳化钨WC-Co-Ni。

碳化钨的特点：硬度高，耐磨性好；机械强度高，抗弯性好；导热率较高而膨胀系数较小，密封面摩擦热容易导出；无钴硬质合金耐腐蚀性较好。

材料密度/gNaN -3抗弯强度/MPa弹性模量/MPa 热膨胀系数/℃-1 硬度(HRA) 热导率/W·(m·K)-1热压SiC 3.1～3.2 441.3～539.373.92×1054.5×10-693～94 83.74 常压烧结SiC 3.0～3.10 372.65～451.11 4.07×105 4.3×10-6 91～92 92.11 反应烧结SiC 3.05 343.23～362.853.33×1054.3×10-691～92 125.6表2列出国产碳化钨的性能。

机械密封摩擦副组对材质规则
一、耐磨性强作为磨擦副的最重要指标之一，就是使用寿命，磨耗少寿命即长。

二、耐腐蚀性方面应有良好的化学稳定性，能抵抗介质的腐蚀、磨蚀、溶解的溶
胀，不应产生有碍于端面滑动特性的反应生成物。

腐蚀磨损的结果会降低寿命；腐蚀会增大端面间的间隙，使介质泄漏量增加。

三、机械强度高，为避免产生强度破坏和端面变形，必须选择具有一定机械强度
的材料。

四、良好的耐热性和热传导性能，摩擦热会给摩擦副的磨损带来不利影响。

为防
止摩擦副的热应力大于材料的许用应力，有利于端面间液膜的维持，端面材料必须具有良好的耐热性和导热性。

五、摩擦系数小且有一定的自润滑性，摩擦系数直接影响到摩擦热的大小。

在许
多情况下摩擦端面不是处于充分的润滑状态，因此摩擦副组对材料的选择必须考虑这两个因素。

六、气密性好密封材料组织紧密、无孔隙、不渗漏是密封性能良好的先决条件。

度。

七、在物理机械性能方面要有较高的弹性模量，低的摩擦系数和线性膨胀系数。

八、材料来源方便，易成形和加工，这有利于降低成本，保证加工精。

摩擦副材料特性及适用范围1
摩擦副材料特性及适用范围
摩擦副材料对密封性能的影响很大，正确选择是保证机械密封正常工作的关键，选择时一般应考虑材料的耐磨性能，耐腐蚀性.耐热性.导热性.自润滑性和可加工性能。

并希望膨胀系数尽可能小，以便减小摩擦副材料的热变形。

常用摩擦副材料特性及适用范围如下。

1.纯石墨
它有优良的耐腐蚀性，很高的化学稳定性，在空气中400℃以下。

除强氧化性介质，如王水.铬酸.浓硫酸，可耐其它酸碱盐类及一切有机化合物的腐蚀。

有及好的自润滑性，低的摩擦系数，高的导热率，良好的热稳定性。

耐热.耐寒.耐热冲击好。

因此是用量较大，使用范围广的材料之一。

但它抗拉强度低，无延展性，硬度低。

2.硬质合金
它有极高的硬度和强度，良好的耐磨性及颗粒冲刷性。

适用重载荷或在颗粒.固体及结晶介质的场合，能耐一般温度下的硫酸和氢氟酸，以及沸点下的苛性钠等腐蚀，不耐盐酸和硝酸。

冲击韧度低而脆性较高，。

机械密封用材料的选择
机械密封用材料的选择
机械密封材料选择是一个复杂问题。

在生产实际中，密封结构型式确定以后，材料选择就成为至关重要的问题，往往由于材料选用不当，既便设计了先进结构，却不能收到理想的效果。

对于接触式机械密封，摩擦副材料的选择和组配最重要。

首先应根据工艺用途、被密封介质化学性、工作压力、周速和温度来考虑材料是否适用，同时还应考虑耐腐蚀和耐磨损问题。

因为摩擦副是成对地相对滑动，不仅要考虑单个环的耐磨性，更重要的是两个环相互摩擦的耐磨性，也即摩擦副材料组对，才能保证摩擦副本身的自润滑性。

材料组对必须相配，通常可以从两个方面考虑组配是否合适：组合时不产生过大磨损，组合时不产生电池腐蚀。

随着材料开发研究和科学技术水平的不断提高，可以研制出更加适合的机械密封用材料。

根据现有的使用经验，将常用的机械密封零件材质列于表14-21中供选用时参考。

表14-21机械密封材料选用参考
典型工况下机械密封材料选择表10-3-20
油封所使用的主要橡胶的种类与特长
以下资料参考《机械手册》第五册、上海尚伟液压配件有限公司网上资料
备注：◎有耐性○除特定场合外有耐性△除特定场合外无耐性╳无耐性。

机械密封常用摩擦副材料的选用机械密封摩擦副材料的选用俞立一、机械密封摩擦副材料的选用原则 (1)二、造成摩擦副端面磨损的主要因素 (2)三、摩擦副材料的基本要求 (3)四、机械密封常用摩擦副材料 (4)五、特殊工况的摩擦副材料的选用 (27)六、小结 (29)随着材料科学的发展，许多新材料、新工艺、新技术的层出不穷，为机械密封的设计、制造、应用等方面开拓了新的领域。

提高机械密封性能和使用寿命，设计是基础、材料是关键、系统是保证。

尤其对一些特殊工况，如高压、高温、低温、高速、高粘度、气相、真空、含固体颗粒和强腐蚀介质等，正确合理地选择机械密封摩擦副材料尤为重要。

虽然机械密封摩擦副材料品种繁多，但是多数是采用其它领域开发研制的新材料来为其所用。

作者从上世纪70年代开始，长期从事氧化铝、氮化硅、等离子喷涂、氧乙炔喷焊、耐腐蚀硬质合金、碳化硅以及碳石墨的后期处理等摩擦副材料的开发、研制和生产。

本文就目前常用的摩擦副材料的主要性能、特点、适用工况等作一介绍，供从事机械密封的结构设计、材料选用，现场应用等人员提供参考。

一、机械密封摩擦副材料的选用原则机械密封设计选型是否合理，很大程度上取决于摩擦副材料的选配。

往往由于摩擦副材料选配不当而造成密封失效的事故屡见不鲜，而摩擦副材料的耐磨性能和使用寿命取决于密封介质的特性，使用温度、压力和密封端面线速度等因素。

对一些特殊工况，要做到合理选用摩擦副材料，必须做大量的模拟试验或现场试验才能获得较好的实际效果。

尤其是一种新材料的应用，除了在实验室、试验台进行试验外，必须作现场实际工况的运转试验和长时间的运行考核。

1.材料必须符合使用工况条件机械密封使用工况包括：密封介质的特性(相态、腐蚀性、黏性等)、压力、温度、轴的转速、轴径和机器的操作方式（间歇式或连续式）、冲击、振动等。

在机械密封设计选型时，主要零件材料必须满足使用工况，并针对影响密封性能和使用寿命的主要因素加以综合考虑。

机械密封常用的材料机械密封的密封性能和使用寿命，与各零件的材料有关，尤其是端面密封（摩擦副）的材料，辅助密封的材料和弹簧的材料。

一、端面密封摩擦副的材料摩擦副材料有石墨、陶瓷、堆焊硬质合金、碳化钨合金、SiC、填充聚四氟乙烯、锡青铜、钢结硬质合金、不锈钢、酚醛塑料、尼龙等。

常用材料的性质如下：1、石墨石墨的优点是耐腐蚀性和自润滑性好，摩擦系数小，耐热冲击性好并容易加工，缺点是机械强度低，有孔隙。

石墨的这两个缺点可以用浸渍和渗碳的方法改善。

浸渍石墨可分为浸树脂和浸渍金属两种。

浸树脂石墨耐腐蚀性好，但不耐高温（耐温约170~200℃）；浸渍金属石墨高温性好（浸青铜、铝、铅等耐高温可达400~500℃），但耐腐蚀性差。

石墨是使用最广泛的非金属材料，用作中低转速机械密封的动环和高速机械密封的静环。

好的石墨，肉眼看来致密，手指摸上去不大脱粉，不大染黑手指。

2、陶瓷陶瓷的优点是耐腐蚀性好，硬度很高，耐磨性好，缺点是脆性大以及硬度过高而难以加工。

应用较多是氧化铝陶瓷，还有金属陶瓷。

陶瓷多用于腐蚀性介质、中低速的场合。

3、堆焊硬质合金在碳钢、铬钢和铬镍钢的密封面上堆焊硬质合金，优点是硬度高，耐磨性好，耐温性好（500℃以下），耐腐蚀或汽蚀性好，缺点是易产生气孔、夹渣和表面硬度不均匀。

4、碳化钨合金由碳化钨、碳化钛等硬度高、熔点高的金属碳化物，是用加粘结剂粉末冶金的办法，压制烧结成型。

优点是硬度、强度都很高，耐磨、耐高温、耐腐蚀，线膨胀系数低，缺点是性脆，加工困难。

碳化钨是应用最广泛的端面密封副材料，多用作中低转速机械密封的静环，高速机械密封的动环。

二、辅助密封圈的材料对辅助密封材料的要求是弹性好，摩擦系数小，耐磨、耐热和低温性好，抗介质腐蚀、溶解和老化等，此外还要求在压缩后和长期使用中残余变形好。

常用的辅助密封圈材料是橡胶和聚四氟乙烯，此外还有软聚氯乙烯。

1、橡胶橡胶有较好的弹性、缓冲性、吸振性、耐热性、耐腐蚀性。

机械密封原理介绍和特点及材料选择1、机械密封的工作原理机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。

2、机械密封常用材料的选用清水；常温；(动)9Cr18，1Cr13 堆焊钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂石墨，青铜，酚醛塑料。

河水（含泥沙）；常温；（动）碳化钨，（静）碳化钨海水；常温；（动）碳化钨，1Cr13 堆焊钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂石墨，碳化钨，金属陶瓷；过热水100度；（动）碳化钨，1Cr13 堆焊钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂石墨，碳化钨，金属陶瓷；汽油，润滑油，液态烃；常温；（动）碳化钨，1Cr13 堆焊钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂或锡锑合金石墨，酚醛塑料。

汽油，润滑油，液态烃；100度；（动）碳化钨，1Cr13 堆焊钴铬钨；（静）浸青铜或树脂石墨。

汽油，润滑油，液态烃；含颗粒；（动）碳化钨；（静）碳化钨。

3、密封材料的种类及用途密封材料应满足密封功能的要求。

由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料的具有不同的适应性。

对密封材料的要求一般是：1）材料致密性好，不易泄露介质；2）有适当的机械强度和硬度；3）压缩性和回弹性好，永久变形小；4）高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂；5）抗腐蚀性能好，在酸，碱，油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上；6）摩擦系数小，耐磨性好；7）具有与密封面结合的柔软性；8）耐老化性好，经久耐用；9）加工制造方便，价格便宜，取材容易。

橡胶是最常用的密封材料。

除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨等，聚四氟乙烯以及各种密封胶等。

4、机械密封安装、使用技术要领1)、设备转轴的径向跳动应≤0.04毫米，轴向窜动量不允许大于0.1毫米；2)、设备的密封部位在安装时应保持清洁，密封零件应进行清洗，密封端面完好无损，防止杂质和灰尘带入密封部位；3)、在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封摩擦付破损而密封失效；4)、安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，以便能顺利安装；5)、安装静环压盖时，拧紧螺丝必须受力均匀，保证静环端面与轴心线的垂直要求；6)、安装后用手推动动环，能使动环在轴上灵活移动，并有一定弹性；7)、安装后用手盘动转轴、转轴应无轻重感觉；8)、设备在运转前必须充满介质，以防止干摩擦而使密封失效；9)、对易结晶、颗粒介质，对介质温度>80oC时，应采取相应的冲洗、过滤、冷却措施，各种辅助装置请参照机械密封有关标准。