[发明专利]一种橡胶密封件表面减摩及储油膜层的制备方法

说明书

本发明涉及一种橡胶密封件表面减摩及储油膜层的制备方法，该方法包括以下步骤：⑴制备基底材料：将橡胶弹性体与固化剂混合后浇铸在母板模具上，经烘烤、剥离形成均匀的微凹坑阵列，即得基底材料；⑵将基底材料经清洗、干燥，即得处理后的基底材料；⑶处理后的基底材料冷却至室温后装入真空腔中，并抽真空至1.0×10^–2 Pa；⑷向真空腔中通入净化空气后利用高功率脉冲离子源进行空气等离子体轰击；⑸向真空腔中通入Ar、H₂、CH₄气体，利用高功率脉冲离子源进行离化沉积，即可在橡胶表面凹坑底部、侧部处得到凹凸起伏且分割式类金刚石薄膜，待真空腔内温度冷却至室温后取出即可。本发明工艺简单、易于工业化应用，所得的硬质类金刚石薄膜性能优良。

技术领域

本发明涉及各种机械设备的动密封部件技术领域，尤其涉及一种橡胶密封件表面减摩及储油膜层的制备方法。

背景技术

橡胶密封件是所有的交通运输工具、机械设备以及新型产业中重要的工业基础件，其能够在规定的温度、压力以及不同的液体和气体介质中提供密封功能。随着现代工业生产的迅速发展对所采用的密封材料的要求越来越高，例如橡胶密封件工作于周期性摩擦运动、体积较小等工况条件下。苛刻的环境条件将易促进密封件密封不良和密封失效，产生的经济损失、环境污染和社会影响将是无法估计。例如日本炼油行业发生的燃烧爆炸事故和美国挑战者号航天飞机的爆炸均是由于橡胶密封圈失效造成灾难性事故。因此，密封结构的设计、密封材料的可靠性及使用寿命，就成为衡量系统和元件设计、制造质量的重要指标。为了保证系统可靠性、避免灾难重演，科研人员已在各个层面展开对密封可靠性的研究，目的就是要使得密封橡胶材料性能日臻完善，以满足高压力和系统的先进性、工作可靠性的要求。

橡胶由于弹性模量较低、粘弹性较高，因此其不同于金属-金属配对副摩擦一般特征，当橡胶体在坚硬的表面上滑动会产生巨大的粘着摩擦力和滞后摩擦力，使得橡胶密封件与装配件之间产生磨损，从而使橡胶密封件使用寿命大大地减短，同时影响系统安全性和精确性。因此，减小橡胶密封件与装配件之间的摩擦力具有重要的意义。传统降低橡胶密封件与装配件之间的摩擦力、提高橡胶的耐磨性能和抗粘连性能方法是橡胶体与配对物之间形成油膜降低滑动过程中的摩擦阻力。虽然将润滑剂涂覆到密封件上进行润滑处理比较容易成本低，但经过一段较短时间，润滑剂便会因自身的重力流到底部，在密封件的顶部几乎没有润滑剂，底部却留下油污，不及时清理会使得半自动化或自动化机械设备被堵塞，从而导致设备停工维修。此外，由于润滑油受到热及介质的影响，基础油和稠化剂被氧化，导致润滑油结构被破坏，造成润滑油失效。因此，寻找优异的改善措施提高橡胶密封件耐磨性迫在眉睫。

对橡胶密封表面沉积优异的润滑涂层无疑是最直接的一种可行方法，工作时的摩擦机理变成了润滑涂层与摩擦副的相对滑动机理，避免橡胶基体与摩擦副直接接触。总体来说，润滑涂层能够有效降低橡胶制品的表面摩擦系数，降低磨损和能耗，方便密封件的装配，操作简单易行。但关键是，该涂层首先具有良好相容性与橡胶基体，避免橡胶自身的降解；其次需要确保橡胶基体和涂层具有良好的结合力，保证润滑涂层长时间有效地保护橡胶基体；最后制备涂层在橡胶表面确保不改变橡胶基体的本身属性(柔韧性，抗拉强度等)，例如不能长时间处于高温、酸碱环境中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、易于工业化应用的橡胶密封件表面减摩及储油膜层的制备方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种橡胶密封件表面减摩及储油膜层的制备方法，包括以下步骤：

⑴制备基底材料：

将橡胶弹性体与固化剂按10：1的重量比混合后，浇铸在母板模具上并在70℃下烘烤1 h，然后将该橡胶弹性体从所述母板模具上剥离，此时，在所述母板模具中固化形成均匀的微凹坑阵列，即得基底材料；

⑵将所述基底材料依次经洗涤剂溶液、100℃蒸馏水超声波震荡清洗5次，每次15min后干燥，即得处理后的基底材料；