碳石墨(以下简称石墨)是摩擦副中经常选用的材料,这是因为它有许多优良性能。
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,是非金属材料中惟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)的热导率高得多。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。石墨的线膨胀系数为2x10-6~6x10-6/℃,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。低的膨胀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,除强氧化性介质如铬酸、浓硫酸及卤族元素外,可耐其他酸、碱、盐及一切有机化合物的腐蚀。需要说明的是其耐蚀程度随石墨的种类和浸渍剂的不同而异。
4、极好的自润滑性。这是因为石墨与金属或其他材料相对摩擦时,在微观上有一薄层石墨转移膜迅速涂覆在密封面上,形成石墨与石墨的相对摩擦。这一低摩擦膜在控制温升中起了重要的作用。此外石墨还有低的摩擦系数,石墨与金属对磨对摩擦系数为0.04~005,在全液润滑条件下,摩擦系数仅为0.008~0.01。
5、石墨的抗拉强度较低,抗压强度较高,属于一种脆性材料。由于硬度较低,常用做摩擦副中的软环。可以很方便地进行各种加工。
其突出的缺点是气孔率较大,一般在18%~22%。为弥补此缺点,实际应用的石墨都是浸渍过的,以堵塞气孔,提高密封性。
内容出自《实用机械密封技术问答》(第三版)