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　　申请号：201610053751.9
　　申请人：上海交通大学 上海交闵精密耐磨器件有限公司
　　发明人：雷学林 孙方宏 郭松寿 张文骅 郭睿

　　摘要：本发明公开了一种金刚石涂层机械密封环的制备方法，以硬质合金、碳化硅/氮化硅陶瓷机械密封环为基体，通过热丝化学气相沉积法在机械密封环的工作表面沉积金刚石薄膜。具体工艺方法为：首先在基体表面沉积一层晶粒粗壮、耐磨损性能优异但不易抛光的微米金刚石薄膜，再通过改变工艺参数在微米金刚石颗粒间沉积细化的纳米金刚石颗粒，以填充粗壮微米金刚石颗粒间的凹陷部位，达到降低金刚石涂层表面粗糙度，便于后续研磨抛光的目的。本发明通过两步沉积法得到的金刚石涂层机械密封环，可大幅降低接触端面的磨损率，其工作寿命较未涂层机械密封环大幅提升。 　　主权利要求：1.一种金刚石涂层机械密封环的制备方法，其特征在于，采用经过预处理的硬质合金或碳化硅/氮化硅陶瓷机械密封环作为涂层基体，通过平行热丝排布方式在机械密封环的工作表面沉积金刚石薄膜。
　　2.根据权利要求书1所述的金刚石涂层机械密封环的制备方法，其特征在于，所述硬质合金为钨钴类硬质合金。
　　3.根据权利要求书1所述的金刚石涂层机械密封环的制备方法，其特征在于，所述金刚石薄膜需在数控高精度平面磨床上进行表面抛光，磨头采用金刚石砂轮，直径为20cm，砂轮转速为200r/min，砂轮进给率为0.6m/min，抛光时间为5～8小时。
　　4.根据权利要求书1所述的金刚石涂层机械密封环的制备方法，其特征在于，所述预处理的方法具体为：对于硬质合金机械密封环，先将密封环放入Murakami溶液中，超声清洗20～30min，再浸泡在Caro混合酸溶液中刻蚀1～4min，随后用5～10um的金刚石研磨液机械研磨粗化；对于氮化硅/碳化硅陶瓷密封环，需采用7～12μm的金刚石研磨液进行研磨粗化，最后，硬质合金或氮化硅/碳化硅基体均需经过纯净水和丙酮的超声清洗。
　　5.根据权利要求书4所述的金刚石涂层机械密封环的制备方法，其特征在于，所述的Murakami溶液包括质量比为1:1:10的KOH、K3(Fe(CN)6)和H2O。
　　6.根据权利要求书4所述的金刚石涂层机械密封环的制备方法，其特征在于，所述Caro混合酸溶液包括体积比为1:10的H2SO4和H2O2。
　　7.根据权利要求书1所述的金刚石涂层机械密封环的制备方法，其特征在于，所述平行热丝排布方式的具体方法为：将10～20只密封环环状排布，将10～14根热丝平行等间距置于密封环上方，热丝用高温弹簧拉直，以保证热丝受热伸长后仍能保持拉直状态。
　　8.根据权利要求书7所述的金刚石涂层机械密封环的制备方法，其特征在于，所述热丝的直径为0.5mm，热丝与密封环沉积表面的距离为8～12mm。
　　9.根据权利要求书7所述的金刚石涂层机械密封环的制备方法，其特征在于，对于沉积微米金刚石薄膜的工艺为：热丝功率为12～14kw，反应气体压力25～30Torr，碳源浓度为1～3％，基体温度为800～900℃，偏压电流为5.0A，沉积时间8～10小时；对于沉积纳米金刚石薄膜阶段的热丝功率为10～12kw，反应气体压力18～22Torr，碳源浓度2～4％，基体温度为800～900℃，偏压电流为3.0A，沉积时间2～3小时。
　　10.根据权利要求书9所述的金刚石涂层机械密封环的制备方法，其特征在于，所述碳源为丙酮、甲醇或甲烷。