復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)及其制備方法
【專利摘要】復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)及其制備方法。為解決石油熱采密封技術(shù)中密封材料潤滑、高溫氧化與遇熱膨脹問題，存在很多密封材料的復(fù)合技術(shù)。但現(xiàn)有密封材料復(fù)合技術(shù)及其制備的密封環(huán)的密封效果、抗冷、抗熱效果差。本發(fā)明方法包括：碳環(huán)（1），所述的碳環(huán)表面復(fù)合銀膜（2），所述的碳環(huán)的內(nèi)徑為ф10cm，所述的碳環(huán)的外徑為ф12cmm。本發(fā)明用于密封環(huán)及其制備。
【專利說明】復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)及其制備方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]為解決石油熱采密封技術(shù)中密封材料潤滑、高溫氧化與遇熱膨脹問題，存在很多密封材料的復(fù)合技術(shù)。但現(xiàn)有密封材料復(fù)合技術(shù)及其制備的密封環(huán)的密封效果、抗冷、抗熱
效果差。
[0003]本發(fā)明從復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和復(fù)合方法對(duì)金屬銀和石墨基復(fù)合材料在石油熱采密封技術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)。研究了真空高壓浸潰法制備工藝條件對(duì)Ag /石墨密封環(huán)性能的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)及其制備方法。
[0005]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)，其組成包括:碳環(huán)，所述的碳環(huán)表面復(fù)合銀膜，所述的碳環(huán)的內(nèi)徑為Φ IOcm,所述的碳環(huán)的外徑為Φ 12cmm。
[0007]一種復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的制備方法，第一步，在成型機(jī)模具中加入石墨粉，力口壓制成內(nèi)徑為Φ 10cm、外徑為Φ 12cmm的碳環(huán)；
[0008]第二步，對(duì)所述的碳環(huán)進(jìn)行表面拋光等處理，之后將其放入高壓真空浸潰爐的模具中；
[0009]第三步，將固態(tài)銀放入高壓真空浸潰爐內(nèi)的坩堝中，加溫使其熔化的同時(shí)對(duì)所述的高壓真空浸潰爐進(jìn)行抽真空，并預(yù)熱所述的碳環(huán)；
[0010]第四步，當(dāng)所述的高壓真空浸潰爐內(nèi)的溫度為1000?1100°C、壓強(qiáng)為20?25Mpa時(shí)，將坩堝出液口對(duì)準(zhǔn)裝有碳環(huán)的模具管路入口，使融態(tài)銀液經(jīng)所述的管路進(jìn)入所述的模具中，所述的碳環(huán)在模具中浸潰熔融態(tài)銀液，銀液在外部壓力作用下，被擠壓入所述的碳環(huán)的孔隙中，最終形成復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)。
[0011]所述的復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的制備方法，所述的石墨粉的純度在99%以上。
[0012]有益效果:
[0013]1.本發(fā)明設(shè)計(jì)的復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的結(jié)構(gòu)簡單，且其制備工藝中各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)計(jì)合理，銀液石墨基復(fù)合材料完全可用于石油熱采密封件結(jié)構(gòu)中，經(jīng)空載、冷試、熱試，系統(tǒng)密封性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，無泄漏、咬合現(xiàn)象發(fā)生，且其它性能優(yōu)良。
[0014]2.本發(fā)明設(shè)計(jì)的復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的主要成份為Ag、C，并混有S、O元素，Ag含量少；內(nèi)部主要由C成份構(gòu)成，其熱膨脹系數(shù)經(jīng)測試為6X10-6 / °C，摩擦系數(shù)為
0.11-0.15。
【專利附圖】

【附圖說明】:[0015]附圖1是本發(fā)明涉及的復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0016]實(shí)施例1:
[0017]一種復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)，其組成包括:碳環(huán)1，所述的碳環(huán)表面復(fù)合銀膜2，所述的碳環(huán)的內(nèi)徑為Φ IOcm,所述的碳環(huán)的外徑為Φ 12cmm。
[0018]實(shí)施例2:
[0019]一種復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的制備方法，第一步，在成型機(jī)模具中加入石墨粉，力口壓制成內(nèi)徑為Φ 10cm、夕卜徑為Φ 12cmm的碳環(huán)；
[0020]第二步，對(duì)所述的碳環(huán)進(jìn)行表面拋光等處理，之后將其放入高壓真空浸潰爐的模具中；
[0021 ] 第三步，將固態(tài)銀放入高壓真空浸潰爐內(nèi)的坩堝中，加溫使其熔化的同時(shí)對(duì)所述的高壓真空浸潰爐進(jìn)行抽真空，并預(yù)熱所述的碳環(huán)；
[0022]第四步，當(dāng)所述的高壓真空浸潰爐內(nèi)的溫度為1000?1100°C、壓強(qiáng)為20?25Mpa時(shí)，將坩堝出液口對(duì)準(zhǔn)裝有碳環(huán)的模具管路入口，使融態(tài)銀液經(jīng)所述的管路進(jìn)入所述的模具中，所述的碳環(huán)在模具中浸潰熔融態(tài)銀液，銀液在外部壓力作用下，被擠壓入所述的碳環(huán)的孔隙中，最終形成復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)。
[0023]實(shí)施例3:
[0024]根據(jù)實(shí)施例2所述的復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的制備方法，所述的石墨粉的純度在99%以上。
[0025]所述的復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)制備工藝的確定:
[0026]在所述的復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)制備過程中，工藝參數(shù)不同直接影響復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的性能，尤其是對(duì)界面的生成構(gòu)成重要影響。復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)生成的界面主要以潤濕型為主，并有少部分反應(yīng)型界面存在。當(dāng)只考慮石墨材料浸潰效果時(shí)，主要影響因素有:
[0027]I)金屬銀熔體溫度:溫度越高，流動(dòng)性越好，越易填充到碳環(huán)深層，但受銀熔化溫度的限制無法將加熱溫度設(shè)置成大于720°C的更高值；另一方面，石墨是高能材料，在720°C時(shí)其表面張力為230mN.m-l。隨熔體溫度升高，熔融態(tài)銀液與碳環(huán)反應(yīng)產(chǎn)物層厚度將超過臨界最佳反應(yīng)層的厚度，形成脆性界面，性能將變壞，導(dǎo)致復(fù)合薄膜整體性能下降。
[0028]2)碳環(huán)預(yù)熱溫度:預(yù)熱溫度越高，金屬銀熔體越易滲入預(yù)制件內(nèi)部深層，且冷卻凝固速度越慢，浸潰越充分，預(yù)熱溫度越高，浸潰深度越深。
[0029]3)外部壓力:真空壓力浸潰中，外部壓力是浸潰直接動(dòng)力，壓力越大，浸潰深度越深。
[0030]4)冷卻速度:冷卻速度越慢，熔融態(tài)銀液越易流入到碳環(huán)深層。但同時(shí)，如果冷卻速度慢，根據(jù)復(fù)合材料界面復(fù)合效應(yīng)理論可知，熔融態(tài)銀液與碳環(huán)界面的反應(yīng)也越充分，越易生成脆性界面，導(dǎo)致A復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的性能下降。
[0031]5)碳環(huán)縫隙:對(duì)浸潰深度影響最直接最嚴(yán)重。根據(jù)毛細(xì)壓力PC與接觸角Θ關(guān)系，縫隙越細(xì)，熔融態(tài)銀液越易滲透到碳環(huán)深層，浸潰深度越深。
[0032]所述的復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的測試結(jié)果:[0033]為驗(yàn)證復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的密封效果，確保應(yīng)用到的整機(jī)具有良好密封性能，且綜合性能達(dá)到最佳，對(duì)應(yīng)用到的整機(jī)進(jìn)行空載、冷試、熱試實(shí)驗(yàn)。
[0034]I)空載測試:
[0035]測試整機(jī)在不加負(fù)載時(shí)，系統(tǒng)是否泄漏，啟動(dòng)、停車是否平穩(wěn)，運(yùn)行是否可靠，各種邏輯關(guān)系是否正確等測試內(nèi)容試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件為常溫常壓下，泵進(jìn)出口全部處于打開狀態(tài)，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行I小時(shí)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1:
[0036]表1空載試驗(yàn)數(shù)據(jù):
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)，其組成包括:碳環(huán)，其特征是:所述的碳環(huán)表面復(fù)合銀膜，所述的碳環(huán)的內(nèi)徑為Φ 10cm，所述的碳環(huán)的外徑為(i)12Cmm。
2.一種復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的制備方法，其特征是:第一步，在成型機(jī)模具中加入石墨粉，加壓制成內(nèi)徑為Φ 10cm、外徑為Φ 12cmm的碳環(huán)； 第二步，對(duì)所述的碳環(huán)進(jìn)行表面拋光等處理，之后將其放入高壓真空浸潰爐的模具中； 第三步，將固態(tài)銀放入高壓真空浸潰爐內(nèi)的坩堝中，加溫使其熔化的同時(shí)對(duì)所述的高壓真空浸潰爐進(jìn)行抽真空，并預(yù)熱所述的碳環(huán)； 第四步，當(dāng)所述的高壓真空浸潰爐內(nèi)的溫度為100(Tll0(rC、壓強(qiáng)為2(T25Mpa時(shí)，將坩堝出液口對(duì)準(zhǔn)裝有碳環(huán)的模具管路入口，使融態(tài)銀液經(jīng)所述的管路進(jìn)入所述的模具中，所述的碳環(huán)在模具中浸潰熔融態(tài)銀液，銀液在外部壓力作用下，被擠壓入所述的碳環(huán)的孔隙中，最終形成復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合銀薄膜的碳密封環(huán)的制備方法，其特征是:所述的石墨粉的純度在99%以上。
【文檔編號(hào)】F16J15/00GK103697162SQ201310631386
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】湯卉, 王文雪, 李磊 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)