Уплотнения/детали из карбида кремния самосвязанного

Пришлите техзадание!

Самосвязанный карбид кремния — это высокотемпературные керамические материалы, разработанные для производства различного рода уплотнительных колец, торцевых уплотнений из карбида кремния, втулок, а также осей, седел, подшипников. Это очень износостойкие детали, они обеспечивают надежность в экстремальных условиях, что делает их востребованными для применения во многих отраслях, включая химическую, нефтегазовую, энергетическую и пищевую отрасли.

Самосвязанный карбид кремния производится по технологии реакционной инфильтрации, когда расплавленный кремний пропитывает пористую углеродно-керамическую заготовку. Это создает прочную структуру, идеальную для деталей из самосвязанного SiC для химической промышленности и высокотемпературных керамических материалов.

Характеристики материала

Состав	≥98% SiC
Плотность	≥3,10 г/см³
Твердость	2800 HV
Прочность на изгиб	400-500 МПа
Прочность на сжатие	>2500 МПа
Теплопроводность	8,37 Вт/(м·К)
Рабочая температура	до 1380°C

Производство деталей из карбида кремния основано на технологии реакционной инфильтрации.

Формовка: смесь SiC-порошка и углерода (или графита для графито-кремниевых уплотнений) с добавлением связующего прессуется или отливается.

Удаление связующего: нагрев до 630°C формирует пористую заготовку.

Инфильтрация: расплавленный кремний при 1450°C заполняет поры, создавая прочный SiC.

Обработка: механическая обработка карбида кремния с алмазным инструментом обеспечивает точность для износостойких деталей из SiC.

Геометрические параметры

• Допуски размеров: IT6-IT7 (ГОСТ 25346-89)
• Шероховатость поверхности: Ra ≤ 0,05 мкм для рабочих поверхностей

Изделия изготавливаются по типовым и индивидуальным чертежам!

Стандартная номенклатура

Изделие	Диапазон размеров	Особые требования
Уплотнительные кольца	Ø20-300 мм	Полировка рабочих поверхностей
Торцевые уплотнения	Ø30-250 мм	Соосность ≤ 0,02 мм
Втулки	Ø10-150 мм	Допуск цилиндричности IT6
Подшипники скольжения	По чертежу заказчика	Наличие графитовых покрытий

Изделия под заказ

• Оси, седла, направляющие из SiC
• Графито-кремниевые уплотнения (комбинированные решения)
• Пористые фильтрующие элементы

Сроки изготовления

• Стандартные изделия — 15 рабочих дней
• Изделия по индивидуальным чертежам — до 30 дней

Где применяют детали из карбида кремния

Износостойкие детали из SiC решают задачи в сложных условиях:

• Насосы и компрессоры: кольца термостойкие и торцевые уплотнения из карбида кремния устойчивы к песку и шламу.
• Турбины: графито-кремниевые уплотнения работают без смазки.
• Котельные системы: материал обеспечивает работу до 1380°C.
• Фильтрация: материал используется в химической промышленности, например, в газовых фильтрах.
• Узлы трения: оси, седла, подшипники из SiC устойчивы к кислотам.

Преимущества

• Устойчивость к коррозии и агрессивным средам.
• Низкое трение благодаря полированным поверхностям.
• Стойкость к перепадам температур.

Самосвязанный карбид кремния с графитом

Это композиционный материал на основе SiC с добавлением дисперсного графита (5–30 %). В отличие от чистого самосвязанного SiC, материал с графитом обладает пониженной плотностью и твердостью, но улучшенными трибологическими свойствами. Он специально разработан для применения в узлах трения при работе в условиях дефицита или отсутствия смазки, а также при контакте с агрессивными средами.

Состав и структура

• Основная фаза: α-SiC (основная несущая структура);
• Дополнительная фаза: свободный графит (5–30 %) — распределён равномерно;
• Остаточный кремний: присутствует в небольшом количестве (<15 %) как результат реакционной инфильтрации.

Содержание графита, %	5–30
Плотность, г/см³	2,65–2,90
Твердость, HVA	>80
Прочность на изгиб, МПа	250–300
Прочность на сжатие, МПа	>1500
Коэффициент трения (сухое трение)	0,15–0,25
Модуль упругости, ГПа	~200
Рабочая температура, °C	до 1300

Производственные особенности

• Изготавливается по технологии реакционной инфильтрации кремнием в карбонизованную заготовку, содержащую как SiC-порошок, так и дисперсный графит.
• Графит не вступает в реакцию с кремнием, оставаясь в составе и формируя смазочные каналы, снижающие коэффициент трения.
• Механическая обработка осуществляется только с применением алмазного инструмента.

Материал широко используется для изготовления:

• Графито-кремниевых уплотнений в торцевых парах трения насосов, компрессоров, мешалок;
• Подшипников скольжения и втулок, работающих на воздухе или при дефиците смазки;
• Кольцевых и осевых уплотнителей в химически агрессивных средах (кислоты, щёлочи, морская вода);
• Сухих газовых уплотнений в турбомашинах и вакуумных системах.

Преимущества

• Работа без смазки: материал сохраняет работоспособность при сухом трении;
• Химическая стойкость: сохраняет целостность в щелочных, кислотных и солевых средах;
• Снижение температуры в зоне контакта: за счёт графита;
• Увеличение ресурса пар трения при высоких нагрузках и переменных режимах работы.

Ограничения

• Низкая теплопроводность по сравнению с чистым SiC;
• Сниженные механические характеристики — ограничена область применения в высоконагруженных узлах.

Самосвязанный карбид кремния с графитом — это технически оправданный выбор для узлов трения с высоким риском перегрева и отсутствия смазки. Его смазочные и коррозионностойкие свойства делают его ключевым материалом для графито-кремниевых уплотнений, особенно в химической, энергетической и пищевой промышленности.

Пористый самосвязанный карбид

Пористый самосвязанный карбид кремния (ССК) – материал с пористостью (10–40%), сочетающий высокую термостойкость (до 1600°C) и механическую прочность. Получается методом реакционного спекания с добавлением порообразователей.

Исходные материалы:

• SiC (α- или β-фаза, чистота ≥97%).
• Углеродные порообразователи (графит, сажа, полимерные микросферы).
• Связующие (фенолформальдегидные смолы, ПВА).

Формование и спекание:

• Холодное прессование (100–300 МПа) с последующим спеканием при 1800–2200°C в инертной среде (Ar) или вакууме.
• Выгорающие добавки (графит, полимеры) создают открытую пористую структуру.

Контроль пористости

• Оптимальное содержание порообразователя: 5–20% масс. (зависит от требуемой пористости).
• Методы анализа:
  • Ртутная порометрия (размер пор 0,1–100 мкм).
  • SEM (равномерность распределения пор).

Свойства

• Пористость: 10–40% (зависит от содержания порообразователя).
• Прочность на изгиб: 30–250 МПа (снижается с ростом пористости).
• Термостойкость: КТР 4,5–5,5·10⁻⁶ K⁻¹ (стабилен до 1600°C).

Применение

• Фильтры для расплавов металлов.
• Каталитические носители.
• Термоизоляционные элементы.