[发明专利]复合银薄膜的碳密封环及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种复合银薄膜的碳密封环及其制备方法。 

背景技术：

为解决石油热采密封技术中密封材料润滑、高温氧化与遇热膨胀问题，存在很多密封材料的复合技术。但现有密封材料复合技术及其制备的密封环的密封效果、抗冷、抗热效果差。 

本发明从复合材料的结构和复合方法对金属银和石墨基复合材料在石油热采密封技术中的应用进行设计。研究了真空高压浸渍法制备工艺条件对Ag／石墨密封环性能的影响。 

发明内容：

本发明的目的是提供一种复合银薄膜的碳密封环及其制备方法。 

上述的目的通过以下的技术方案实现： 

一种复合银薄膜的碳密封环，其组成包括：碳环，所述的碳环表面复合银膜，所述的碳环的内径为ф10cm，所述的碳环的外径为ф12cmm。 

一种复合银薄膜的碳密封环的制备方法，第一步，在成型机模具中加入石墨粉，加压制成内径为ф10cm、外径为ф12cmm的碳环； 

第二步，对所述的碳环进行表面抛光等处理，之后将其放入高压真空浸渍炉的模具中； 

第三步，将固态银放入高压真空浸渍炉内的坩埚中，加温使其熔化的同时对所述的高压真空浸渍炉进行抽真空，并预热所述的碳环； 

第四步，当所述的高压真空浸渍炉内的温度为1000～1100℃、压强为20～25Mpa时，将坩埚出液口对准装有碳环的模具管路入口，使融态银液经所述的管路进入所述的模具中，所述的碳环在模具中浸渍熔融态银液，银液在外部压力作用下，被挤压入所述的碳环的孔隙中，最终形成复合银薄膜的碳密封环。 

所述的复合银薄膜的碳密封环的制备方法，所述的石墨粉的纯度在99％以上。 

有益效果： 

1.本发明设计的复合银薄膜的碳密封环的结构简单，且其制备工艺中各项参数的设计合理，银液石墨基复合材料完全可用于石油热采密封件结构中，经空载、冷试、热试，系统密封性能达到设计要求，无泄漏、咬合现象发生，且其它性能优良。 

2.本发明设计的复合银薄膜的碳密封环的主要成份为Ag、C，并混有S、O元素， Ag含量少；内部主要由C成份构成，其热膨胀系数经测试为6X10-6／℃，摩擦系数为0.11-0.15。 

附图说明：

附图1是本发明涉及的复合银薄膜的碳密封环的结构示意图。 

具体实施方式：

实施例1： 

一种复合银薄膜的碳密封环，其组成包括：碳环1，所述的碳环表面复合银膜2，所述的碳环的内径为ф10cm，所述的碳环的外径为ф12cmm。 

实施例2： 

一种复合银薄膜的碳密封环的制备方法，第一步，在成型机模具中加入石墨粉，加压制成内径为ф10cm、外径为ф12cmm的碳环； 

第二步，对所述的碳环进行表面抛光等处理，之后将其放入高压真空浸渍炉的模具中； 

第三步，将固态银放入高压真空浸渍炉内的坩埚中，加温使其熔化的同时对所述的高压真空浸渍炉进行抽真空，并预热所述的碳环； 

第四步，当所述的高压真空浸渍炉内的温度为1000～1100℃、压强为20～25Mpa时，将坩埚出液口对准装有碳环的模具管路入口，使融态银液经所述的管路进入所述的模具中，所述的碳环在模具中浸渍熔融态银液，银液在外部压力作用下，被挤压入所述的碳环的孔隙中，最终形成复合银薄膜的碳密封环。 

实施例3： 

根据实施例2所述的复合银薄膜的碳密封环的制备方法，所述的石墨粉的纯度在99％以上。 

所述的复合银薄膜的碳密封环制备工艺的确定： 

在所述的复合银薄膜的碳密封环制备过程中，工艺参数不同直接影响复合银薄膜的碳密封环的性能，尤其是对界面的生成构成重要影响。复合银薄膜的碳密封环生成的界面主要以润湿型为主，并有少部分反应型界面存在。当只考虑石墨材料浸渍效果时，主要影响因素有： 

1)金属银熔体温度：温度越高，流动性越好，越易填充到碳环深层，但受银熔化温度的限制无法将加热温度设置成大于720℃的更高值；另一方面，石墨是高能材料，在720℃时其表面张力为230mN.m-1。随熔体温度升高，熔融态银液与碳环反应产物层厚度将超过临界最佳反应层的厚度，形成脆性界面，性能将变坏，导致复合薄膜整体性能下降。 

2)碳环预热温度：预热温度越高，金属银熔体越易渗入预制件内部深层，且冷却凝固速度越慢，浸渍越充分，预热温度越高，浸渍深度越深。