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　　申請號：201610053751.9
　　申請人：上海交通大學 上海交閔精密耐磨器件有限公司
　　發明人：雷學林 孫方宏 郭松壽 張文驊 郭睿

　　摘要：本發明公開了一種金剛石涂層機械密封環的制備方法，以硬質合金、碳化硅/氮化硅陶瓷機械密封環為基體，通過熱絲化學氣相沉積法在機械密封環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、耐磨損性能優異但不易拋光的微米金剛石薄膜，再通過改變工藝參數在微米金剛石顆粒間沉積細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，達到降低金剛石涂層表面粗糙度，便于后續研磨拋光的目的。本發明通過兩步沉積法得到的金剛石涂層機械密封環，可大幅降低接觸端面的磨損率，其工作壽命較未涂層機械密封環大幅提升。 　　主權利要求：1.一種金剛石涂層機械密封環的制備方法，其特征在于，采用經過預處理的硬質合金或碳化硅/氮化硅陶瓷機械密封環作為涂層基體，通過平行熱絲排布方式在機械密封環的工作表面沉積金剛石薄膜。
　　2.根據權利要求書1所述的金剛石涂層機械密封環的制備方法，其特征在于，所述硬質合金為鎢鈷類硬質合金。
　　3.根據權利要求書1所述的金剛石涂層機械密封環的制備方法，其特征在于，所述金剛石薄膜需在數控高精度平面磨床上進行表面拋光，磨頭采用金剛石砂輪，直徑為20cm，砂輪轉速為200r/min，砂輪進給率為0.6m/min，拋光時間為5～8小時。
　　4.根據權利要求書1所述的金剛石涂層機械密封環的制備方法，其特征在于，所述預處理的方法具體為：對于硬質合金機械密封環，先將密封環放入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的金剛石研磨液機械研磨粗化；對于氮化硅/碳化硅陶瓷密封環，需采用7～12μm的金剛石研磨液進行研磨粗化，最后，硬質合金或氮化硅/碳化硅基體均需經過純凈水和丙酮的超聲清洗。
　　5.根據權利要求書4所述的金剛石涂層機械密封環的制備方法，其特征在于，所述的Murakami溶液包括質量比為1:1:10的KOH、K3(Fe(CN)6)和H2O。
　　6.根據權利要求書4所述的金剛石涂層機械密封環的制備方法，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.根據權利要求書1所述的金剛石涂層機械密封環的制備方法，其特征在于，所述平行熱絲排布方式的具體方法為：將10～20只密封環環狀排布，將10～14根熱絲平行等間距置于密封環上方，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。
　　8.根據權利要求書7所述的金剛石涂層機械密封環的制備方法，其特征在于，所述熱絲的直徑為0.5mm，熱絲與密封環沉積表面的距離為8～12mm。
　　9.根據權利要求書7所述的金剛石涂層機械密封環的制備方法，其特征在于，對于沉積微米金剛石薄膜的工藝為：熱絲功率為12～14kw，反應氣體壓力25～30Torr，碳源濃度為1～3％，基體溫度為800～900℃，偏壓電流為5.0A，沉積時間8～10小時；對于沉積納米金剛石薄膜階段的熱絲功率為10～12kw，反應氣體壓力18～22Torr，碳源濃度2～4％，基體溫度為800～900℃，偏壓電流為3.0A，沉積時間2～3小時。
　　10.根據權利要求書9所述的金剛石涂層機械密封環的制備方法，其特征在于，所述碳源為丙酮、甲醇或甲烷。