[發明專利]一種用于改善軸承橡膠密封圈耐磨損性能的表面處理方法

在審

• 申請號: 202111528455.7
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114231924A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 鄧喬元;李世洋;楊濤;文峰;林新凱
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/20;C23C14/06;C23C14/54;C23C16/26;C23C28/00
• 代理公司: 重慶宏知億知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 50260
• 代理人: 余義麗

本發明專利公開了一種用于改善軸承橡膠密封圈耐磨損性能的表面處理方法，具體涉及材料表面處理技術領域。包括如下步驟：將橡膠密封圈進行超聲清洗后置于真空室中，再通入氬氣，輝光放電形成等離子體對濺射靶材進行清洗；在橡膠密封圈通過S1的處理后，向真空室內通入氣體并調節氣壓至0.5～5.0Pa，在橡膠密封圈上施加?10～?200V的偏壓，然后開啟濺射電源，將第一濺射靶材濺射至橡膠密封圈表面，其平均功率為0W/cm²～3W/cm²，再將第二濺射靶材濺射至橡膠密封圈表面，其平均功率為1W/cm²～10W/cm²。采用本發明技術方案解決了現有的橡膠密封圈耐磨損性能差的問題，本方案沉積速度快，對基體的損傷小，工藝可重復性好，易于實現工業化。

技術領域

本發明涉及材料表面處理技術領域，特別涉及一種用于改善軸承橡膠密封圈耐磨損性能的表面處理方法。

背景技術

在軸承零件中，橡膠密封圈起到防止潤滑油漏出及外物侵入的作用。橡膠密封圈在工作中會出現各種形式的失效，其中主要的失效形式包括但不限于：與潤滑油的長期接觸和摩擦導致的橡膠腐蝕、存放時外部條件的影響或因連軸傳動機械造成的表面劃痕和磨損、摩擦導致的高溫環境產生的燒蝕和膨脹、以及橡膠材料長期工作下不可避免的機械性能下降，出現變硬或變脆的橡膠老化的情況。軸承的密封橡膠圈失效會導致潤滑油泄露，會對軸承造成極大的快速磨損，乃至造成整個機械產品的運轉失效與破壞,而對封閉儀器的排查檢修和軸承類零件的更換是難度較大的工程。

為提高軸承橡膠密封圈在工作中的耐磨損性能和耐腐蝕性能，以提升其使用壽命，需要對密封圈工件進行表面改性。為了提高丁腈橡膠制備的軸承密封圈的耐磨損特性，已經有很多研究者利用等離子體手段在其表面沉積類金剛石(DLC)薄膜，以期增加其服役壽命。但是DLC薄膜本身具有較大脆性，在服役過程中極易出現蛋殼效應，導致薄膜脫落，造成嚴重的三體磨損，影響橡膠密封圈的服役壽命。

發明內容

本發明意在提供一種用于改善軸承橡膠密封圈耐磨損性能的表面處理方法，解決了現有的橡膠密封圈耐磨損性能差的問題。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：一種用于改善軸承橡膠密封圈耐磨損性能的表面處理方法，包括如下步驟：

S1：將橡膠密封圈進行超聲清洗后置于真空室中，真空室的氣壓降至3×10^-3Pa以上后通入氬氣，輝光放電形成等離子體對濺射靶材進行清洗，所述濺射靶材包括含Cu、Mo中一種或兩種金屬元素且具有催化潤滑油分子降解產生類石墨碳潤滑層功能的第一濺射靶材、以及由石墨或純鈦及其Ti基構成的第二濺射靶材；

S2：在橡膠密封圈通過S1的處理后，向真空室內通入氣體并調節氣壓至0.5～5.0Pa，在橡膠密封圈上施加-10～-200V的偏壓，然后開啟濺射電源，將所述第一濺射靶材濺射至橡膠密封圈表面，其平均功率為0W/cm²～3W/cm²，再將第二濺射靶材濺射至橡膠密封圈表面，其平均功率為1W/cm²～10W/cm²，在橡膠密封件表面沉積含Cu、Mo中一種或量種金屬元素的薄膜材料，所述薄膜材料中Cu或Mo元素物質的量占比為1％～10％。

技術方案的原理：采用雙靶共同濺射的方式沉積薄膜，只需要調節雙靶的濺射電源的功率，就可以調控所濺射靶材的濺射速率，進而調控所沉積薄膜的金屬的摻雜量。

進一步的，所述第一濺射靶包括含Cu、Mo中一種或兩種金屬元素的純金屬或合金靶。

進一步的，所述第二濺射靶材采用純石墨靶、純Ti或含一種或多種元素的高熵合金靶材。通過上述設置，采用合金靶材可以增加制備薄膜的混合熵，改善薄膜的耐磨損特性。

進一步的，所述氣體用純氬氣或氬氣與碳源、氮源氣體的混合氣體。