申請(qǐng)?zhí)枺?01610053751.9
　　申請(qǐng)人：上海交通大學(xué) 上海交閔精密耐磨器件有限公司
　　發(fā)明人：雷學(xué)林 孫方宏 郭松壽 張文驊 郭睿

　　摘要：本發(fā)明公開了一種金剛石涂層機(jī)械密封環(huán)的制備方法，以硬質(zhì)合金、碳化硅/氮化硅陶瓷機(jī)械密封環(huán)為基體，通過熱絲化學(xué)氣相沉積法在機(jī)械密封環(huán)的工作表面沉積金剛石薄膜。具體工藝方法為：首先在基體表面沉積一層晶粒粗壯、耐磨損性能優(yōu)異但不易拋光的微米金剛石薄膜，再通過改變工藝參數(shù)在微米金剛石顆粒間沉積細(xì)化的納米金剛石顆粒，以填充粗壯微米金剛石顆粒間的凹陷部位，達(dá)到降低金剛石涂層表面粗糙度，便于后續(xù)研磨拋光的目的。本發(fā)明通過兩步沉積法得到的金剛石涂層機(jī)械密封環(huán)，可大幅降低接觸端面的磨損率，其工作壽命較未涂層機(jī)械密封環(huán)大幅提升。 　　主權(quán)利要求：1.一種金剛石涂層機(jī)械密封環(huán)的制備方法，其特征在于，采用經(jīng)過預(yù)處理的硬質(zhì)合金或碳化硅/氮化硅陶瓷機(jī)械密封環(huán)作為涂層基體，通過平行熱絲排布方式在機(jī)械密封環(huán)的工作表面沉積金剛石薄膜。
　　2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的金剛石涂層機(jī)械密封環(huán)的制備方法，其特征在于，所述硬質(zhì)合金為鎢鈷類硬質(zhì)合金。
　　3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的金剛石涂層機(jī)械密封環(huán)的制備方法，其特征在于，所述金剛石薄膜需在數(shù)控高精度平面磨床上進(jìn)行表面拋光，磨頭采用金剛石砂輪，直徑為20cm，砂輪轉(zhuǎn)速為200r/min，砂輪進(jìn)給率為0.6m/min，拋光時(shí)間為5～8小時(shí)。
　　4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的金剛石涂層機(jī)械密封環(huán)的制備方法，其特征在于，所述預(yù)處理的方法具體為：對(duì)于硬質(zhì)合金機(jī)械密封環(huán)，先將密封環(huán)放入Murakami溶液中，超聲清洗20～30min，再浸泡在Caro混合酸溶液中刻蝕1～4min，隨后用5～10um的金剛石研磨液機(jī)械研磨粗化；對(duì)于氮化硅/碳化硅陶瓷密封環(huán)，需采用7～12μm的金剛石研磨液進(jìn)行研磨粗化，最后，硬質(zhì)合金或氮化硅/碳化硅基體均需經(jīng)過純凈水和丙酮的超聲清洗。
　　5.根據(jù)權(quán)利要求書4所述的金剛石涂層機(jī)械密封環(huán)的制備方法，其特征在于，所述的Murakami溶液包括質(zhì)量比為1:1:10的KOH、K3(Fe(CN)6)和H2O。
　　6.根據(jù)權(quán)利要求書4所述的金剛石涂層機(jī)械密封環(huán)的制備方法，其特征在于，所述Caro混合酸溶液包括體積比為1:10的H2SO4和H2O2。
　　7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的金剛石涂層機(jī)械密封環(huán)的制備方法，其特征在于，所述平行熱絲排布方式的具體方法為：將10～20只密封環(huán)環(huán)狀排布，將10～14根熱絲平行等間距置于密封環(huán)上方，熱絲用高溫彈簧拉直，以保證熱絲受熱伸長后仍能保持拉直狀態(tài)。
　　8.根據(jù)權(quán)利要求書7所述的金剛石涂層機(jī)械密封環(huán)的制備方法，其特征在于，所述熱絲的直徑為0.5mm，熱絲與密封環(huán)沉積表面的距離為8～12mm。
　　9.根據(jù)權(quán)利要求書7所述的金剛石涂層機(jī)械密封環(huán)的制備方法，其特征在于，對(duì)于沉積微米金剛石薄膜的工藝為：熱絲功率為12～14kw，反應(yīng)氣體壓力25～30Torr，碳源濃度為1～3％，基體溫度為800～900℃，偏壓電流為5.0A，沉積時(shí)間8～10小時(shí)；對(duì)于沉積納米金剛石薄膜階段的熱絲功率為10～12kw，反應(yīng)氣體壓力18～22Torr，碳源濃度2～4％，基體溫度為800～900℃，偏壓電流為3.0A，沉積時(shí)間2～3小時(shí)。
　　10.根據(jù)權(quán)利要求書9所述的金剛石涂層機(jī)械密封環(huán)的制備方法，其特征在于，所述碳源為丙酮、甲醇或甲烷。