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一种超耐磨的浮动油封浮封环及其加工工艺
申请号	CN202211678328.X	申请日	2022-12-26	公开(公告)号	CN116006691A	公开(公告)日	2023-04-25
申请人	安庆帝伯格茨活塞环有限公司;			发明人	程子阳; 汪冰; 程伟胜; 黄峰; 钱雪刚; 金鹏;
摘要	本发明公开了一种超耐磨的浮动油封浮封环，浮动油封浮封环是由球墨铸铁铸造形成，但不限于球墨铸铁；浮动油封浮封环的密封面处通过类金刚石处理形成类金刚石涂层镀膜，类金刚石涂层镀膜包括过渡层和碳层，类金刚石涂层镀膜中碳层的最外层为软层；本发明浮动油封浮封环具有价格低廉、性能更优的特点，以及该球墨铸铁也将使得后续对浮动油封浮封环加工更加方便，采用球墨铸铁材质的浮动油封浮封环的表面经过珩磨后粗糙度较小，密封面处的结构易储油，增加润滑度，其耐磨性表现得更加的优秀，大大提高了浮动油封浮封环的使用寿命。
权利要求	1.一种超耐磨的浮动油封浮封环，其特征在于，浮动油封浮封环(1)的材质包括但不限于球墨铸铁；浮动油封浮封环(1)的密封面处通过类金刚石处理形成类金刚石涂层镀膜(2)；类金刚石涂层镀膜(2)包括过渡层和碳层，类金刚石涂层镀膜(2)的碳层的最外层为软层。 2.根据权利要求1所述的一种超耐磨的浮动油封浮封环,其特征在于，类金刚石涂层镀膜(2)的厚度为1‑10μm，整体硬度范围为1000‑3000Hv。 3.根据权利要求2所述的一种超耐磨的浮动油封浮封环,其特征在于，类金刚石涂层镀膜(2)的过渡层包括Ti、Cr、Ni、W一种或多种任意组合，过渡层的厚度为0.1‑0.7μm。 4.根据权利要求3所述的一种超耐磨的浮动油封浮封环,其特征在于，类金刚石涂层镀膜(2)的碳层采用多层软硬交替的方式叠加；碳层中的每一层软层的厚度为0.1‑0.3μm、每一层硬层的厚度为0.5‑1.0μm，最外层的软层的厚度为0.5‑1.0μm，软层的硬度为600‑ 1300Hv，硬层的硬度为1800‑3000Hv。 5.根据权利要求1所述的一种超耐磨的浮动油封浮封环,其特征在于，球墨铸铁由以下重量份原料组成：C3.0‑4.0份、Si 1.8‑3.5份、Mn0‑0.5份、P0‑0.3份、S0‑0.05份、Cu0‑1.0份、Mg0‑0.1份、Cr0‑0.2份。 6.一种超耐磨的浮动油封浮封环的加工工艺,其特征在于，包括以下步骤：在浮封环初品抛光珩磨后，采用多弧或磁过滤真空阴极弧的方式进行密封面类金刚石处理，在浮封环初品的表面上形成类金刚石涂层镀膜(2)，从而得到超耐磨的浮动油封浮封环(1)。 7.根据权利要求6所述的一种超耐磨的浮动油封浮封环的加工工艺,其特征在于，在浮封环初品抛光珩磨前，通过清洗设备进行清洗，去除浮封环初品表面的油污和杂质。 8.根据权利要求6所述的一种超耐磨的浮动油封浮封环的加工工艺,其特征在于，多弧方式为通过气体离子源对浮封环初品的基体表面进行高低能的交替清洗，利用磁控溅射对基体表面进行过渡层处理，再使用电弧或者激光对碳靶进行逐步分解，使得碳原子在不同的偏压下慢慢沉积在浮封环初品的表面。 9.根据权利要求6所述的一种超耐磨的浮动油封浮封环的加工工艺,其特征在于，磁过滤真空阴极弧方式为首先进行气体离子源对浮封环初品的表面清洗，再进行过渡层处理，然后碳靶在电弧或者激光的处理下分解，通过磁过滤的方式过滤掉大颗粒物，最后在不同的偏压下沉积到浮封环初品的表面。
说明书全文	一种超耐磨的浮动油封浮封环及其加工工艺技术领域 [0001] 本发明涉及浮封环技术领域，具体涉及一种超耐磨的浮动油封浮封环及其加工工艺。背景技术 [0002] 浮动油封是一种特殊的机械密封，是为适应恶劣的工作环境而发展起来的一种紧凑型的机械密封方式。它具有抗污染能力强，耐磨，耐冲击，工作可靠，端面磨损自动补偿，结构简单等优点，在工程机械产品上应用最为普遍。 [0003] 中国专利CN104152893A公开了一种粉末热锻浮动油封环耐磨有孔激光熔覆涂层的形成方法。其通过改进现有激光熔覆技术，并结合特定工艺参数在粉末热锻浮动油封环工作端面形成耐磨有孔激光熔覆涂层，具有熔覆扫描数据处理迅速、粉末无损失无杂质精确预置且可有效防止熔覆层凸起对粉末预置过程影响、无需添加贵重金属即可形成耐磨表面、可形成有孔隙自润滑功能熔覆涂层等优点。既降低粉末热锻浮动油封环的制造成本，也提高了生产效率，还获得了好的零件力学性能； [0004] 现有技术中，浮动油封的结构一般是由一对耐磨的浮封环和一对橡胶圈组成，装配在浮封座内使用。装配完成后，浮封环密封端面在o形圈弹力的作用下，产生一定的端面压力，同时也会在密封端面上形成一层极薄的油膜，使两密封端面之间处于边界摩擦或者半流体摩擦工况，油膜可以起到密封和润滑的作用，使浮封环的寿命提高。目前浮封环采用的是高合金铸铁材料，铸造流程多，生产的成本太高。且所采用的合金铸铁经过热处理后的硬度可达55‑72HRC，后续加工过程难度大，对于生产设备和刀具都是一种考验。发明内容 [0005] 本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种超耐磨的浮动油封浮封环及其加工工艺，通过对浮封环的材质进行更改，并且在密封面处进行类金刚石薄膜处理，浮封环密封面处经过类金刚石处理后的耐磨性更加的优秀，使用的寿命大大的提高。 [0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现： [0007] 一种超耐磨的浮动油封浮封环，浮动油封浮封环的材质包括但不限于球墨铸铁； [0008] 浮动油封浮封环的密封面处通过类金刚石处理形成类金刚石涂层镀膜； [0009] 类金刚石涂层镀膜包括过渡层和碳层，类金刚石涂层镀膜的碳层的最外层为软层。 [0010] 作为本发明进一步的方案：类金刚石涂层镀膜的厚度为1‑10μm，整体硬度范围为1000‑3000Hv。 [0011] 作为本发明进一步的方案：类金刚石涂层镀膜的过渡层包括Ti、Cr、Ni、W一种或多种任意组合，过渡层的厚度为0.1‑0.7μm。 [0012] 作为本发明进一步的方案：类金刚石涂层镀膜的碳层采用多层软硬交替的方式叠加；碳层中的每一层软层的厚度为0.1‑0.3μm、每一层硬层的厚度为0.5‑1.0μm，最外层的软层的厚度为0.5‑1.0μm，软层的硬度为600‑1300Hv，硬层的硬度为1800‑3000Hv； [0013] 作为本发明进一步的方案：球墨铸铁由以下重量份原料组成：C3.0‑4.0份、Si1.8‑3.5份、Mn0‑0.5份、P0‑0.3份、S0‑0.05份、Cu0‑1.0份、Mg0‑0.1份、Cr0‑0.2份。 [0014] 一种超耐磨的浮动油封浮封环的加工工艺,包括以下步骤： [0015] 在浮封环初品抛光珩磨后，采用多弧或磁过滤真空阴极弧的方式进行密封面类金刚石处理，在浮封环初品的表面上形成类金刚石涂层镀膜，从而得到超耐磨的浮动油封浮封环。 [0016] 作为本发明进一步的方案：在浮封环初品抛光珩磨前，通过清洗设备进行清洗，去除浮封环初品表面的油污和杂质。 [0017] 作为本发明进一步的方案：多弧方式为通过气体离子源对浮封环初品的基体表面进行高低能的交替清洗，利用磁控溅射对基体表面进行过渡层处理，再使用电弧或者激光对碳靶进行逐步分解，使得碳原子在不同的偏压下慢慢沉积在浮封环初品的表面。 [0018] 作为本发明进一步的方案：磁过滤真空阴极弧方式为首先进行气体离子源对浮封环初品的表面清洗，再进行过渡层处理，然后碳靶在电弧或者激光的处理下分解，通过磁过滤的方式过滤掉大颗粒物，最后在不同的偏压下沉积到浮封环初品的表面。 [0019] 本发明的有益效果： [0020] 本发明的浮动油封浮封环主要由C、Si、Mn、P、S、Cu、Mg、Cr构成，相较于现有的浮封环主要是采用高合金铸铁，而这种高合金铸铁主要包括Cr、Mo、Ni、V，材质硬度高，其存在着加工过程难度大；产品使用寿命有限的问题；所以本发明的浮动油封浮封环相较于现有技术中的浮封环，采用球墨铸铁进行铸造，其主要在于对浮封环的材质进行更改，而球墨铸铁的浮动油封环具有价格低廉，也能达到相应的机械性能的要求，以及该球墨铸铁也将使得后续对浮动油封浮封环加工更加方便，采用球墨铸铁材质的浮动油封浮封环的表面经过珩磨后粗糙度较小，密封面处的结构易储油，增加润滑度，与现有的高合金铸铁的密封面耐磨性相当；且浮动油封浮封环的密封面处经过类金刚石处理后，其耐磨性表现得更加的优秀，大大提高了浮动油封浮封环的使用寿命；类金刚石涂层镀膜的碳层的最外层为软层，最外层为软层其增加润滑性，加快初期磨合，提高密封性。附图说明 [0021] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。 [0022] 图1是本发明中浮动油封浮封环的结构示意图； [0023] 图2是本发明的工艺流程图。 [0024] 图中：1、浮动油封浮封环；2、类金刚石涂层镀膜。具体实施方式 [0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 [0026] 实施例1 [0027] 请参阅图1所示，本发明为一种超耐磨的浮动油封浮封环，由球墨铸铁铸造形成的，但不限于球墨铸铁，该球墨铸铁由以下重量份原料组成：C3.5份、Si2.0份、Mn0.2份、P0份、S0.03份、Cu0.5份、Mg0.05份、Cr0.1份。 [0028] 该浮动油封浮封环1的密封面处进行类金刚石处理，并形成类金刚石涂层镀膜2；该类金刚石涂层镀膜2位于浮动油封浮封环1的内侧端部处，类金刚石涂层镀膜2的碳层的最外层为软层； [0029] 实施例2 [0030] 一种超耐磨的浮动油封浮封环，由球墨铸铁铸造形成的，但不限于球墨铸铁，该球墨铸铁由以下重量份原料组成：C3.5份、Si2.4份、Mn0.3份、P0.2份、S0.03份、Cu0.5份、Mg0.5份、Cr0.1份； [0031] 该浮动油封浮封环1的密封面处进行类金刚石处理，并形成类金刚石涂层镀膜2；该类金刚石涂层镀膜2位于浮动油封浮封环1的内侧端部处，类金刚石涂层镀膜2的碳层的最外层为软层； [0032] 实施例3 [0033] 一种超耐磨的浮动油封浮封环，由球墨铸铁铸造形成的，但不限于球墨铸铁，该球墨铸铁由以下重量份原料组成：C4.0份、Si3.5份、Mn0.5份、P0.3份、S0.05份、Cu1.0份、Mg0.1份、Cr0.2份； [0034] 该浮动油封浮封环1的密封面处进行类金刚石处理，并形成类金刚石涂层镀膜2；该类金刚石涂层镀膜2位于浮动油封浮封环1的内侧端部处，类金刚石涂层镀膜2的碳层的最外层为软层。 [0035] 由上述的实施例1‑3，本发明的浮动油封浮封环1主要由C、Si、Mn、P、S、Cu、Mg和Cr构成，相较于现有的浮封环主要是采用高合金铸铁，而这种高合金铸铁主要包括Cr、Mo、Ni、V，材质硬度高，其存在着加工过程难度大；产品使用寿命有限的问题；所以本发明的浮动油封浮封环1相较于现有技术中的浮封环，采用球墨铸铁进行铸造，其主要在于对浮封环的材质进行更改，而球墨铸铁的浮动油封环具有价格低廉，也能达到相应的机械性能的要求，以及该球墨铸铁也将使得后续对浮动油封浮封环1加工更加方便，采用球墨铸铁材质的浮动油封浮封环1的表面经过珩磨后粗糙度较小，密封面处的结构易储油，增加润滑度，与现有的高合金铸铁的密封面耐磨性相当；且浮动油封浮封环1的密封面处经过类金刚石处理后，其耐磨性表现得更加的优秀，大大提高了浮动油封浮封环1的使用寿命；类金刚石涂层镀膜2的碳层的最外层为软层，最外层为软层其增加润滑性，加快初期磨合，提高密封性。 [0036] 实施例4 [0037] 请参阅图2所示，一种超耐磨的浮动油封浮封环的加工工艺，包括以下步骤： [0038] 步骤1：通过热处理、机加工对球墨铸铁材质进行加工成型，得到浮封环初品； [0039] 步骤2：采用酒精混合溶剂对浮封环初品进行清洗、烘干；该清洗的溶剂采用一种酒精混合溶剂，该酒精混合溶剂用于自动真空气相脱脂清洗设备，去除金属表面极性和非极性污染物；该清洗的采用如下方式：先对自动真空气相脱脂清洗设备的工作仓体进行抽真空，然后，将浮封环放置于自动真空气相脱脂清洗设备的清洗槽中进行超声波清洗，设置自动真空气相脱脂清洗设备的清洗槽的温度在50℃，超声波清洗的时间为100s；其中关于烘干的参数设置为，烘干的温度为100℃，烘干的时间为60s； [0040] 步骤3：对浮封环初品进行抛光珩磨后，采用多弧或磁过滤真空阴极弧的方式进行密封面类金刚石处理；接着，对浮封环处理的位置进行抛光珩磨，得到超耐磨的浮动油封浮封环1； [0041] 采用多弧方式，是通过气体离子源对浮封环初品的基体表面进行高低能的交替清洗，利用磁控溅射对基体表面进行过渡层处理，再使用电弧或者激光对碳靶进行逐步分解，碳原子在不同的偏压下慢慢沉积在浮封环初品的表面； [0042] 采用磁过滤真空阴极弧方式，首先进行气体离子源对浮封环初品的表面清洗，再进行过渡层处理，然后碳靶在电弧或者激光的处理下分解，通过磁过滤的方式过滤掉大颗粒物，最后在不同的偏压下沉积到浮封环初品的表面； [0043] 通过采用多弧或磁过滤真空阴极弧的方式进行密封面类金刚石处理，会在浮封环初品的表面上形成类金刚石涂层镀膜2；该类金刚石涂层镀膜2的厚度为1‑10μm，整体硬度范围为1000‑3000Hv；类金刚石涂层镀膜2包括过渡层和碳层，过渡层包括Ti、Cr、Ni、W时，过渡层的厚度为0.1‑0.7μm；过渡层包括Cr和Ti混合物、Cr和Ni混合物、Ti和W混合物时，过渡层的厚度为0.2‑0.7μm；碳层采用多层软硬交替的方式叠加，通过这种碳层软硬交替的方式大大提高碳层整体的结合力；其中碳层中的每一层软层的厚度为0.1‑0.3μm，每一层硬层的厚度为0.5‑1.0μm，最外层的软层的厚度0.5‑1.0μm，软层的硬度为600‑1300Hv，硬层的硬度为1800‑3000Hv； [0044] 类金刚石涂层镀膜2经过经过珩磨过后，浮封环的表面粗糙度为Ra0.01‑0.3； [0045] 该类金刚石涂层镀膜2同样可以使用于现有技术中所涉及的合金铸铁的浮封环上。 [0046] 实施例5 [0047] 该清洗的采用如下方式：先对自动真空气相脱脂清洗设备的工作仓体进行抽真空，然后，将浮封环放置于自动真空气相脱脂清洗设备的清洗槽中进行超声波清洗，设置自动真空气相脱脂清洗设备的清洗槽的温度在60℃，超声波清洗的时间为150s；其中关于烘干的参数设置为烘干的温度为120℃，烘干的时间为90s。 [0048] 实施例6 [0049] 该清洗的采用如下方式：先对自动真空气相脱脂清洗设备的工作仓体进行抽真空，然后，将浮封环放置于自动真空气相脱脂清洗设备的清洗槽中进行超声波清洗，设置自动真空气相脱脂清洗设备的清洗槽的温度在70℃，超声波清洗的时间为200s；其中关于烘干的参数设置为烘干的温度为150℃，烘干的时间为120s。 [0050] 本发明的工作原理：多弧方式，即通过气体离子源对浮封环初品的基体表面进行高低能的交替清洗，利用磁控溅射对基体表面进行过渡层处理，再使用电弧或者激光对碳靶进行逐步分解，碳原子在不同的偏压下慢慢沉积在浮封环初品的表面；磁过滤真空阴极弧方式，即首先进行气体离子源对浮封环初品的表面清洗，再进行过渡层处理，然后碳靶在电弧或者激光的处理下分解，通过磁过滤的方式过滤掉大颗粒物，最后在不同的偏压下沉积到浮封环初品的表面；本发明通过采用上述的多弧方式或磁过滤真空阴极弧方式，在浮封环初品的表面上进行类金刚石处理，使得浮封环密封面处的耐磨性更加的优秀，使用的寿命大大的提高。 [0051] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。