第十五届全国摩擦学大会暨全国青年摩擦学学术会议

摘 要：石墨材料因其优异的自润滑性、热稳定性和导热性能常用于机械密封摩擦配副。浸渍是最常用的提升石墨材料性能的方法但传统浸渍树脂和金属过程复杂，需在高温高压等条件且摩擦学性能受限。本文提出一种新颖经济浸渍石墨方法并大幅提升其摩擦学特性。在常温常压下对未浸渍石墨（M106）进行浸渍硼酸处理，使用SRV摩擦磨损试验机在100℃~300℃下进行GCr15球与石墨盘的摩擦实验，对比浸渍硼酸石墨与未浸渍石墨（M106）、浸渍呋喃树脂（M106K）和浸渍锑（M106D）的摩擦学特性。实验发现未浸渍石墨在经过硼酸浸渍后，其在150℃高温条件下摩擦系数下降40%，磨痕宽度减小6.5%，优于浸渍呋喃树脂石墨和浸渍金属石墨，且优化效果随实验温度的升高愈发明显。在以上基础上本文还研究了浸渍硼酸石墨与不同摩擦副对摩时的摩擦学特性，发现相同条件下陶瓷球（Si₃N₄、Al₂O₃）的摩擦系数更小，为0.11。试验结果表明，浸渍在石墨空隙中的硼酸在摩擦中受热分解出的水分子对石墨摩擦过程中起到润滑作用，且脱水后偏硼酸和氧化硼在空中增加了其抗压强度。在介质为气体或粉末的高温周期性运转的机械密封中浸渍硼酸石墨与陶瓷的摩擦配副更有优势。
关键词：浸渍石墨；硼酸；高温摩擦磨损；减磨