用作摩擦副的材料雖然很多（duō），然（rán）而確定（dìng）機械密（mì）封摩擦副合適的組對材料並非容易。從組對材料（liào）的相容性、耐磨蝕性等角度出發，往往要通過（guò）大量的（de）台架試驗，以及現場應用的經驗積累，才能確定磨擦（cā）副（fù）的優化組合。此外，還要通過合理的結構設計，才能（néng）充分（fèn）發揮材料優異的性（xìng）能。

一、碳石（shí）墨（mò）

碳石墨有幾十種可供選用（yòng），其性質各異。必須了解各種碳石墨的牌號、性能及供貨來源，合理選用。以下介紹一些失效形式及如何選用這類材料。

1、高磨損

目前，在選材時普（pǔ）遍（biàn）存在著一種傾向，即無論何種工況一律采用硬（yìng）質碳石墨，認為硬度越髙越耐磨。然而，在有些工況下卻並非如此。例（lì）如，對（duì）介質的潤滑性差，或無潤滑性，或易產生（shēng）幹摩擦的場合，如輕烴介質，使用硬質的（de） M106k磨損較（jiào）大，而釆用軟質的高純電化石墨（mò）磨損小（xiǎo），這是因為軟質石墨具有優良的低摩擦性能，它是由於石墨晶體（tǐ）自（zì）潤（rùn）滑性能好，運轉期間有一層極薄的石墨膜向對偶件表麵（miàn）轉移，使摩（mó）擦麵得到潤滑，摩擦係數（shù）下降，磨（mó）損減小（xiǎo）。當組對材料為噴塗陶瓷時，以選用（yòng）中等硬度的（de）石墨為宜（yí）。

若介質中固體顆粒含量超過5%時，碳石墨不宜作單端麵機械密封的組對（duì）材料，也不宜作串聯布置中的主密封環（huán）。否則，密封件會出（chū）現高磨損。

2、泡疤

在熱（rè）油泵中，常會發現機械密封的碳石墨環（huán）端麵上出現凹坑、疤塊（kuài）。這是在選用碳石墨材料時，沒有充分研究浸漬物與碳石墨材料結合的溫度。由於浸漬物的不同，碳石墨密封件的適（shì）用溫（wēn）度範圍也就不同。例如，浸酚醛樹脂石墨， 當摩擦副表麵溫度超過180°C時，樹脂會在密封端麵分解形成硬粒和析出（chū）揮發物，形成疤痕，從而極大地增加摩擦力，使表麵損傷而（ér）出現泄漏。在條（tiáo）件允許的情況下，減（jiǎn）小摩（mó）擦副的接觸寬度，對降低摩擦熱造成的（de）溫升是有效的。所（suǒ）以，適當減小（xiǎo）碳石墨環摩擦寬度，有利於防止泡疤的發生。質量較差的碳石墨環，因內部氣孔較多，使用時（shí）氣孔膨脹，將碳（tàn）微（wēi）粒及樹脂揮（huī）發物（wù）吹出而形成泡疤，而且將會引起密封端（duān）麵黏著。因此，高溫工況推薦用浸銅或浸銻石墨。

3、咬合破裂

在高（gāo）溫場合下， 選擇浸漬金屬碳石墨是有利的。因為（wéi）無論是接觸（chù）端麵溫度或導熱係數都要比浸漬樹脂的高許多。但是，在機（jī）械密封運行時，若出（chū）現幹摩擦，密封更容易失效，端麵瞬時高溫，金屬浸漬物會出（chū）現熔滴（dī） ，造成端（duān）麵咬焊而使密封（fēng）件破裂。浸巴氏合金，銅合（hé）金或銻的（de）碳石墨環，不（bú）宜用（yòng）於高溫幹摩擦工況。高溫幹摩擦運轉應采用浸銀石墨。金屬銀具有良好的自潤滑性，可有（yǒu）效地防止咬合破裂現象發生。

4、斷裂

石墨的裂紋是（shì）由傳動件的振動、 密封圈的脹大（dà）以及石墨環本身界（jiè）麵的尖角處應力集中造成的。當碳（tàn）石墨環用於高黏度流體中時， 特別是做浮裝式（shì）非補償環（huán）， 由於流體的黏性阻（zǔ）力， 使碳石墨密封環產生前後顛簸而碎裂。因（yīn）此（cǐ）， 碳石墨密封環應使用（yòng）流體黏度界限（xiàn）製在 30Pa.s 以下（xià），對高黏度流體，可用銅合金環替代碳石墨環。

5、變形

浮裝式碳石墨非（fēi）補償環，在高壓下容易產生變形，故高壓工況推薦（jiàn）用（yòng）接觸式安裝。大軸徑的（de）非補償環（huán），更應注意其形（xíng）狀及外形尺寸的設計，增大徑（jìng）向及（jí）軸（zhóu）向尺寸以防變形。夾緊式結構的碳石墨環，當軸徑在100mm以上時，用聚（jù）四氟乙烯0形圈夾緊，容易造成碳（tàn）石墨環變形，因此，推薦用橡膠O形圈。

二、工程陶瓷

工程（chéng）陶瓷是耐腐蝕用（yòng）機械密封不可缺少的摩擦副材料之一。若（ruò）選用不當，也（yě）會出現很多問題。陶瓷（cí）是（shì）一種硬、 脆且對切口及熱（rè）衝擊敏感的材料。以下介紹使（shǐ）用工程陶瓷易出現的失效形式及選材方法。

1、斷裂（liè）

脆性是所有陶瓷共有的缺點。特別是棱角部位受衝擊載荷易裂。設計（jì）上（shàng）盡量采用簡單的形狀，避免有尖角存在。安裝、拆卸、儲運過程（chéng）中應極其小心， 不能有（yǒu）衝擊載荷。裝（zhuāng）配過緊是陶瓷（cí）環破裂的主要原因（其強度（dù）為硬質合金的 1/4)。熱衝擊也（yě）是陶瓷環破（pò）裂的常見（jiàn）原因，密封裝置可能會暫時短時間地幹運轉，因而溫（wēn）度升髙，當液體突然進入密封界麵，使瓷（cí）環驟然冷卻，於是產生了難以承（chéng）受（shòu）的熱應力而破壞。所以，無論哪種（zhǒng）陶瓷都要考慮其耐溫（wēn）度驟變的性能。髙溫工況下，若經常出現驟冷現象，好不采用氧化鋁陶瓷，可用其它材料替換。純度為（wéi） 95%的氧化鋁陶瓷易於破裂。純度越髙、粒度越細的髙純氧化鋁瓷環卻不易破裂（liè）。

為彌補陶瓷（cí）強度低（dī）的缺點，可用鑲裝結構。為防止脫環，多采用（yòng）鈦合金材料作環座，過盈（yíng）量一般在（zài）0.05~0.08mm 範圍內選取。這樣，既避免瓷環碎或脫環，又可保持兩（liǎng）者材料在（zài）耐（nài）腐蝕方麵的同一性。

陶瓷材料的機械（xiè）強度（dù）雖然低，但要是（shì）結構設計合理，使用和操（cāo）作得當，在給定工況條件下，使用壽命仍（réng）然（rán）較（jiào）長。

2、組對性能

氮化（huà）矽陶（táo）瓷用作機械密封摩擦副材料具（jù）有選擇性。例如，在稀硫（liú）酸中（zhōng）氮化矽與填充玻璃纖維聚四（sì）氟（fú）乙烯組對時，氮化矽的磨耗大， 而與碳石墨組對時（shí）效果較好；用鉻鋼玉陶瓷（cí）與填充玻璃纖維聚四（sì）氟乙烯組對時，效果佳。氮化矽（guī）陶瓷相互組（zǔ）對不僅磨（mó）耗大，泄漏（lòu）量也大，宜在低負荷條件下使用。碳化矽陶瓷與碳石墨組對可用於高負荷條件。

三、 硬質（zhì）合金

盡（jìn）管硬質合金的組（zǔ）對性能好（hǎo），但隨（suí）使用工況不（bú）同，其（qí）組對性能也具有選擇性。

鈷基硬質合金彼此組對，在高溫場合端麵容易產生熱裂紋；若用鎳基硬質合金與鈷基硬質合金組對（duì）則可得以改善。

硬質合金中（zhōng）的碳化物在室溫下一般能抗大多數酸堿的腐蝕。用鈷作為粘結（jié）劑的鈷基硬質合金，由於鈷易被氧化以及耐（nài）蝕性差，所以（yǐ）耐蝕性能不夠理想， 容易產生粘（zhān）著、 腐（fǔ）蝕磨損。

熱水泵宜采用鎳基硬質合金，例如，用鎳基（jī）硬質合（hé）金與碳石墨組對比用鈷基硬質合金與碳石（shí）墨組對的壽命高一倍（bèi）。當泵停用（yòng）較長一段時間後，後者的起動轉矩約為前（qián）者的4倍。

(來源：機械密封)