[发明专利]一种用于改善轴承橡胶密封圈耐磨损性能的表面处理方法

说明书

本发明专利公开了一种用于改善轴承橡胶密封圈耐磨损性能的表面处理方法，具体涉及材料表面处理技术领域。包括如下步骤：将橡胶密封圈进行超声清洗后置于真空室中，再通入氩气，辉光放电形成等离子体对溅射靶材进行清洗；在橡胶密封圈通过S1的处理后，向真空室内通入气体并调节气压至0.5～5.0Pa，在橡胶密封圈上施加‑10～‑200V的偏压，然后开启溅射电源，将第一溅射靶材溅射至橡胶密封圈表面，其平均功率为0W/cm²～3W/cm²，再将第二溅射靶材溅射至橡胶密封圈表面，其平均功率为1W/cm²～10W/cm²。采用本发明技术方案解决了现有的橡胶密封圈耐磨损性能差的问题，本方案沉积速度快，对基体的损伤小，工艺可重复性好，易于实现工业化。

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术领域，特别涉及一种用于改善轴承橡胶密封圈耐磨损性能的表面处理方法。

背景技术

在轴承零件中，橡胶密封圈起到防止润滑油漏出及外物侵入的作用。橡胶密封圈在工作中会出现各种形式的失效，其中主要的失效形式包括但不限于：与润滑油的长期接触和摩擦导致的橡胶腐蚀、存放时外部条件的影响或因连轴传动机械造成的表面划痕和磨损、摩擦导致的高温环境产生的烧蚀和膨胀、以及橡胶材料长期工作下不可避免的机械性能下降，出现变硬或变脆的橡胶老化的情况。轴承的密封橡胶圈失效会导致润滑油泄露，会对轴承造成极大的快速磨损，乃至造成整个机械产品的运转失效与破坏,而对封闭仪器的排查检修和轴承类零件的更换是难度较大的工程。

为提高轴承橡胶密封圈在工作中的耐磨损性能和耐腐蚀性能，以提升其使用寿命，需要对密封圈工件进行表面改性。为了提高丁腈橡胶制备的轴承密封圈的耐磨损特性，已经有很多研究者利用等离子体手段在其表面沉积类金刚石(DLC)薄膜，以期增加其服役寿命。但是DLC薄膜本身具有较大脆性，在服役过程中极易出现蛋壳效应，导致薄膜脱落，造成严重的三体磨损，影响橡胶密封圈的服役寿命。

发明内容

本发明意在提供一种用于改善轴承橡胶密封圈耐磨损性能的表面处理方法，解决了现有的橡胶密封圈耐磨损性能差的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于改善轴承橡胶密封圈耐磨损性能的表面处理方法，包括如下步骤：

S1：将橡胶密封圈进行超声清洗后置于真空室中，真空室的气压降至3×10^-3Pa以上后通入氩气，辉光放电形成等离子体对溅射靶材进行清洗，所述溅射靶材包括含Cu、Mo中一种或两种金属元素且具有催化润滑油分子降解产生类石墨碳润滑层功能的第一溅射靶材、以及由石墨或纯钛及其Ti基构成的第二溅射靶材；

S2：在橡胶密封圈通过S1的处理后，向真空室内通入气体并调节气压至0.5～5.0Pa，在橡胶密封圈上施加-10～-200V的偏压，然后开启溅射电源，将所述第一溅射靶材溅射至橡胶密封圈表面，其平均功率为0W/cm²～3W/cm²，再将第二溅射靶材溅射至橡胶密封圈表面，其平均功率为1W/cm²～10W/cm²，在橡胶密封件表面沉积含Cu、Mo中一种或量种金属元素的薄膜材料，所述薄膜材料中Cu或Mo元素物质的量占比为1％～10％。

技术方案的原理：采用双靶共同溅射的方式沉积薄膜，只需要调节双靶的溅射电源的功率，就可以调控所溅射靶材的溅射速率，进而调控所沉积薄膜的金属的掺杂量。

进一步的，所述第一溅射靶包括含Cu、Mo中一种或两种金属元素的纯金属或合金靶。

进一步的，所述第二溅射靶材采用纯石墨靶、纯Ti或含一种或多种元素的高熵合金靶材。通过上述设置，采用合金靶材可以增加制备薄膜的混合熵，改善薄膜的耐磨损特性。

进一步的，所述气体用纯氩气或氩气与碳源、氮源气体的混合气体。