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浮动油封及其制备方法

申请号 CN202310048146.2 申请日 2023-01-31 公开(公告)号 CN116066561A 公开(公告)日 2023-05-05
申请人 索特传动设备有限公司; 发明人 邵先立; 黄卓智;
摘要 本 发明 涉及机械领域,尤其涉及浮动油封及其制备方法。浮动油封的制备方法包括:在密封环胚体的表面涂覆 复合材料 涂层,经熔融、淬火、结晶后制得浮动油封密封环;其中,复合材料涂层的原料包括:重量比为(10~18):1:(1~3)的聚醚醚 酮 、 纤维 材料和四氟乙烯;纤维材料为 碳 纤维和/或玻璃纤维;在结晶过程中,控制降温的速率在每分钟5~15摄氏度。本发明的浮动油封 耐磨性 和耐 腐蚀 性能显著提升,同时能够有效避免微裂纹的产生,进而提高浮动油封的使用寿命。
权利要求

1.一种浮动油封密封环的制备方法,其特征在于,包括:
在密封环胚体的表面涂覆复合材料涂层,经熔融、淬火、结晶后制得;
其中,所述复合材料涂层的原料包括:
重量比为(10~18):1:(1~3)的聚醚醚纤维材料和四氟乙烯;
所述纤维材料为纤维和/或玻璃纤维;
在所述结晶过程中,控制降温的速率在每分钟5~15摄氏度。
2.根据权利要求1所述的浮动油封密封环的制备方法,其特征在于,所述复合材料涂层的原料还包括石墨;所述石墨与所述四氟乙烯的重量比为1:1~3。
3.根据权利要求2所述的浮动油封密封环的制备方法,其特征在于,所述复合材料涂层的原料包括如下重量份组分:
60~90份聚醚醚酮、5~20份纤维材料、1~9份石墨和5~20份四氟乙烯。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的浮动油封密封环的制备方法,其特征在于,控制所述复合材料涂层的厚度为80~260微米。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的浮动油封密封环的制备方法,其特征在于,在所述结晶过程中,加热温度为230~270摄氏度;
和/或,所述熔融的温度为380~400摄氏度。
6.根据权利要求1所述的浮动油封密封环的制备方法,其特征在于,通过静电喷涂的方式在所述密封环胚体的表面涂覆所述复合材料涂层。
7.根据权利要求6所述的浮动油封密封环的制备方法,其特征在于,所述静电喷涂的电压为60~80千伏、电流为10~20微安;
和/或,供粉气压为0.3~0.4兆帕;
和/或,喷粉量为每分钟10~30克。
8.一种浮动油封密封环,其特征在于,其由权利要求1~7中任一项所述的制备方法制得。
9.一种浮动油封,其特征在于,其含有权利要求8所述的浮动油封密封环。
10.一种工程机械,其特征在于,其含有权利要求9所述的浮动油封。

说明书全文

浮动油封及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及机械领域,尤其涉及浮动油封及其制备方法。

背景技术

[0002] 浮动油封是由两个金属端面密封环和两个“O”型橡胶密封圈组成的,其广泛应用于工程机械、建筑机械等行业,使用环境恶劣。其中的金属浮封环材料一般是耐磨、耐腐蚀的贵合金金属材料,如:镍铬合金、高铬合金、高镍合金等,其成本较高。而且,贵合金金属材料首先经过锻造铸造成型,再通过热处理,还要进行研磨抛光等,工艺比较复杂,容易在研磨时出现微裂纹,影响使用寿命。
[0003] 为了降低使用成本并且提高浮动油封的性能,近年来研究者们研发出了工程塑料材质的浮动油封,例如CN 111911627 A公开了工程塑料耐磨面浮动油封,采用酚树脂或耐高温尼龙或聚芳砜或聚醚砜或聚苯硫醚制成的工程塑料作为密封环体材料,然而其强度、耐磨性耐腐蚀性能仍然有待于进一步提高。
[0004] 因此,研发一种强度较高且耐磨性、耐腐蚀性能优异的浮动油封成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

[0005] 本发明提供了一种浮动油封密封环的制备方法,包括:
[0006] 在密封环胚体的表面涂覆复合材料涂层,经熔融、淬火、结晶后制得;
[0007] 其中,所述复合材料涂层的原料包括:
[0008] 重量比为(10~18):1:(1~3)的聚醚醚纤维材料和四氟乙烯;
[0009] 所述纤维材料为纤维和/或玻璃纤维;
[0010] 在所述结晶过程中,控制降温的速率在每分钟5~15摄氏度。
[0011] 作为本发明的一种优选的实施方案,所述复合材料涂层的原料还包括石墨;所述石墨与所述四氟乙烯的重量比为1:1~3。
[0012] 作为本发明的一种优选的实施方案,所述复合材料涂层的原料包括如下重量份组分:
[0013] 60~90份聚醚醚酮、5~20份纤维材料、1~9份石墨和5~20份四氟乙烯。
[0014] 作为本发明的一种优选的实施方案,控制所述复合材料涂层的厚度为80~260微米。
[0015] 作为本发明的一种优选的实施方案,所述密封环胚体的材料为碳素
[0016] 作为本发明的一种优选的实施方案,在所述结晶过程中,加热温度为230~270摄氏度;
[0017] 和/或,所述熔融的温度为380~400摄氏度。
[0018] 作为本发明的一种优选的实施方案,通过静电喷涂的方式在所述密封环胚体的表面涂覆所述复合材料涂层。
[0019] 作为本发明的一种优选的实施方案,所述静电喷涂的电压为60~80千伏、电流为10~20微安;
[0020] 和/或,供粉气压为0.3~0.4兆帕;
[0021] 和/或,喷粉量为每分钟10~30克。
[0022] 进一步,本发明提供了上述任一实施方案所制备的浮动油封密封环。
[0023] 进一步,本发明还提供了含有上述浮动油封密封环的浮动油封。
[0024] 更进一步,本发明还提供了含有上述浮动油封的工程机械。
[0025] 与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
[0026] 本发明的浮动油封强度、耐磨性和耐腐蚀性能显著提升,同时能够有效避免微裂纹的产生,进而提高浮动油封的使用寿命。

具体实施方式

[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0028] 作为本发明的一个实施例,本实施例提供了一种浮动油封密封环的制备方法,包括:
[0029] 在密封环胚体的表面涂覆复合材料涂层,经熔融、淬火、结晶后制得;
[0030] 其中,所述复合材料涂层的原料包括:
[0031] 重量比为(10~18):1:(1~3)的聚醚醚酮、纤维材料和四氟乙烯;
[0032] 所述纤维材料为碳纤维和/或玻璃纤维;
[0033] 在所述结晶过程中,控制降温的速率在每分钟5~15摄氏度。
[0034] 本发明发现,以聚醚醚酮(PEEK)为基体材料,配合上述比例的纤维材料和四氟乙烯时,四氟乙烯能够提升纤维材料对聚醚醚酮基体的增强作用,提高复合材料涂层的强度、耐磨性、耐高温性以及自润滑性,同时纤维材料能够促进聚醚醚酮的耐腐蚀性能,使得浮动油封密封环的耐腐蚀性能大幅提升,从而共同提高浮动油封的使用寿命。
[0035] 而且,本发明进一步发现,控制结晶过程中的降温速率在上述范围内时,能够控制复合材料涂层的结晶状态,使得本发明的复合材料涂层实现更高的强度、更好的耐腐蚀性以及耐磨性能。
[0036] 作为本发明的一个优选的实施例,所述复合材料涂层的原料还包括石墨;所述石墨与所述四氟乙烯的重量比为1:1~3。
[0037] 进一步,本发明还发现向复合材料涂层中添加上述比例的石墨时,石墨能够进一步提升四氟乙烯的上述促进作用,使得密封环的强度、耐磨性、耐高温性以及自润滑性进一步提升。
[0038] 作为本发明的一个优选的实施例,所述复合材料涂层的原料包括如下重量份组分:
[0039] 60~90份聚醚醚酮、5~20份纤维材料、1~9份石墨和5~20份四氟乙烯。
[0040] 作为本发明的一个较优选的实施例,所述复合材料涂层的原料包括如下重量份组分:
[0041] 85~90份聚醚醚酮、5~8份纤维材料、5~8份石墨和12~18份四氟乙烯。
[0042] 作为本发明的一个优选的实施例,控制所述复合材料涂层的厚度为80~260微米。
[0043] 作为本发明的一个优选的实施例,所述密封环胚体的材料为碳素钢或铁。
[0044] 上述胚体材料仅是优选的实施方案,其它的胚体材料也可适用于本发明的复合材料涂层。
[0045] 作为本发明的一个优选的实施例,在所述结晶过程中,加热温度为230~270摄氏度。
[0046] 在上述温度下进行结晶,有利于获得半结晶复合材料涂层,使得密封环的综合性能更好。
[0047] 作为本发明的一个优选的实施例,结晶的时间为20~40分钟。
[0048] 作为本发明的一个优选的实施例,所述熔融的温度为380~400摄氏度。
[0049] 在上述温度下进行熔融,能够使得本发明中的涂层组分粉末充分流平。
[0050] 作为本发明的一个优选的实施例,熔融的时间为10~15分钟。
[0051] 作为本发明的一个优选的实施例,在混合物中淬火,制得无定形复合材料涂层。
[0052] 作为本发明的一个优选的实施例,通过静电喷涂的方式在所述密封环胚体的表面涂覆所述复合材料涂层。
[0053] 通过静电喷涂的方式能够使得涂层的均匀性更佳,更有利于涂层中组分协同发挥耐腐蚀和耐磨性能。
[0054] 作为本发明的一个优选的实施例,所述静电喷涂的电压为60~80千伏、电流为10~20微安。
[0055] 作为本发明的一个优选的实施例,供粉气压为0.3~0.4兆帕;
[0056] 作为本发明的一个优选的实施例,喷粉量为每分钟10~30克。
[0057] 作为本发明的一个优选的实施例,喷枪口到工件的距离为150~300毫米。
[0058] 作为本发明的一个实施例,本实施例提供了上述实施例所制备的浮动油封密封环。
[0059] 作为本发明的一个实施例,本实施例提供了含有上述任一浮动油封密封环的浮动油封。
[0060] 本发明的浮动油封由于含有上述制备方法制备的复合材料涂层,其耐磨性和耐腐蚀性能显著提升,同时能够有效避免微裂纹的产生,进而提高浮动油封的使用寿命。
[0061] 作为本发明的一个实施例,本实施例提供了含有上述任一浮动油封的工程机械。
[0062] 下面通过更为具体的实施例说明本发明的技术方案所实现的优异技术效果。
[0063] 以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
[0064] 实施例中未注明具体技术或条件者,均为常规方法或者按照本领域的文献所描述的技术或条件进行,或者按照产品说明书进行。所用试剂和仪器等未注明生产厂商者,均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
[0065] 下述实施例和对比例中的“份”表示重量份。
[0066] 实施例1
[0067] 本实施例提供了一种浮动油封,其制备方法如下:
[0068] S1、将80份PEEK粉末、5份碳纤维、5份石墨和10份四氟乙烯均匀混合;
[0069] S2、将混合好的粉末加入静电喷枪中,在铸铁铸造成型的浮动油封密封环胚体表面均匀喷涂一层S1中的复合材料粉末;
[0070] 其中,静电喷涂的静电电压为70kV,电流12μA,供粉气压0.35MPa,喷枪口到工件距离200mm,喷粉量15g/min;
[0071] S3、将涂有复合材料粉末的浮动油封密封环置于390℃熔融12min,使涂料充分流平;
[0072] S4、然后在冰水混合物中淬火得到无定形复合材料涂层,再将无定形复合材料涂层在250℃结晶35min,然后以7℃/min的速率降温至室温,得到半结晶复合材料涂层的浮动油封密封环,将其与橡胶密封圈组合后获得浮动油封。
[0073] 实施例2
[0074] 本实施例提供了一种浮动油封,其制备方法仅与实施例1不同的是:将碳纤维更换为玻璃纤维;
[0075] S4、然后在冰水混合物中淬火得到无定形复合材料涂层,再将无定形复合材料涂层在260℃结晶40min,然后以6℃/min的速率降温至室温,得到半结晶复合材料涂层的浮动油封密封环,将其与橡胶密封圈组合后获得浮动油封。
[0076] 实施例3
[0077] 本实施例提供了一种浮动油封,其制备方法仅与实施例1不同的是:
[0078] S1、将50份PEEK粉末、5份碳纤维、5份石墨和5份四氟乙烯均匀混合;
[0079] S4、然后在冰水混合物中淬火得到无定形复合材料涂层,再将无定形复合材料涂层在250℃结晶35min,然后以8℃/min的速率降温至室温,得到半结晶复合材料涂层的浮动油封密封环,将其与橡胶密封圈组合后获得浮动油封。
[0080] 实施例4
[0081] 本实施例提供了一种浮动油封,其制备方法仅与实施例1不同的是:
[0082] S1、将90份PEEK粉末、5份碳纤维、5份石墨和15份四氟乙烯均匀混合;
[0083] S4、然后在冰水混合物中淬火得到无定形复合材料涂层,再将无定形复合材料涂层在270℃结晶30min,然后以15℃/min的速率降温至室温,得到半结晶复合材料涂层的浮动油封密封环,将其与橡胶密封圈组合后获得浮动油封。
[0084] 实施例5
[0085] 本实施例提供了一种浮动油封,其制备方法仅与实施例1不同的是:
[0086] S1、将80份PEEK粉末、5份碳纤维、3份石墨和10份四氟乙烯均匀混合。
[0087] 对比例1
[0088] 本对比例提供了一种浮动油封,其制备方法仅与实施例1不同的是:
[0089] S1、将80份PEEK粉末、5份碳纤维、5份石墨和3份四氟乙烯均匀混合。
[0090] 对比例2
[0091] 本对比例提供了一种浮动油封,其制备方法仅与实施例1不同的是:S4中以20℃/min的速率降温。
[0092] 试验例
[0093] 对上述实施例和对比例制备的浮动油封密封环的耐磨性和耐腐蚀性进行测试。
[0094] 耐磨性的测试方法为:浮动油封跑和试验(正常环境)。
[0095] 耐腐蚀性的测试方法为:浮动油封跑和试验(腐蚀环境)。
[0096] 测试结果如表1所示。
[0097] 表1
[0098] 示例 使用寿命(正常环境,h) 使用寿命(腐蚀环境,h)实施例1 7100 6600
实施例2 7300 6800
实施例3 7200 6750
实施例4 7500 6900
实施例5 7000 6500
对比例1 5600 5300
对比例2 5500 5200
[0099] 最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。