一种耐高温耐磨损振动筛橡胶球及其制备方法与流程

本发明涉及一种工业振动筛橡胶球，尤其涉及一种耐高温耐磨损振动筛橡胶球及其制备方法。

背景技术：

振动筛为常见的物料分离装置，其广泛应用于化工、农业、冶金、建筑、矿山等领域。实际的筛分过程中，由于大量粒度大小不同、粗细混杂的碎散物料进入筛面后只有一部分颗粒与筛面接触，通过筛箱的振动，筛上物料层被松散，使大颗粒本来就存在的间隙被进一步扩大，小颗粒乘机穿过间隙转移到下层或运输机上。然而，细粒透筛时，物料和筛孔尺寸相近的颗粒，透筛就较难，透过筛面下层的颗粒间隙就更难，特别是大量的物料将会堵塞筛网面。因此，在振动筛工作时，通过设计由振动电机给予的激振力，促使橡胶球弹跳能起到清理筛网孔中的堵塞物料的作用，从而提高筛分产量。

虽然橡胶球在振动筛运行过程中，模仿人工不停地拍击筛面可以达到不堵网的效果，但它属于振动筛中的易损件。由于橡胶球在高速条件下反复弹跳，随着撞击速度的增加，橡胶球表层被剥离所占的百分比越来越大，最终造成大量的磨屑掺杂于筛选的物料。此外，筛箱长期的运行和橡胶球与筛网反复摩擦产生的热积累将造成橡胶的弹性降低而无法实现服役。实现良好清筛效果，橡胶球体的选择也尤为关键，球体较重可能会对筛网造成损害，而球体较轻则降低了振动效果。因此，在不改变球体重量、不改变球体的弹性性能的条件下，提高橡胶球的耐磨性、耐高温性能将是提高生产效率，筛选物净化的措施之一。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种性能优良的耐高温耐磨损振动筛橡胶球的制备方法。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该耐高温耐磨损振动筛橡胶球的制备方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种耐高温耐磨损振动筛橡胶球，其特征在于：该橡胶球由橡胶球内芯和作为球面设置在所述橡胶球内芯外侧的类金刚石薄膜制成；所述类金刚石薄膜的厚度为500~600nm。

所述橡胶球内芯材质是指丁腈橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、三元乙丙橡胶中的一种，其表面粗糙度＜100nm。

如上所述的一种耐高温耐磨损振动筛橡胶球的制备方法，包括以下步骤：

⑴橡胶球内芯处理：

将工业用振动筛橡胶球先经60℃肥皂水超声波震荡，然后采用柔顺毛刷扫除橡胶球内芯表面的杂质，反复5次，最后采用体积浓度为75%的酒精擦拭橡胶球内芯表面，并用氮气风干，即得洁净的橡胶球内芯；

⑵将所述洁净的橡胶球内芯装入等离子体增强化学气相沉积真空腔中，其托盘采用0.2hz频率振动，平行于托盘面促进橡胶球运动；然后抽真空至1.0×10^–4pa；

⑶先通入氢气，采用功率为100w的脉冲离子源进行等离子体轰击；再通入甲烷和氩气，以600~800v脉冲偏压镀膜20~30min；最后，通入甲烷和氢气，以600~800v脉冲偏压镀膜60~80min即得。

所述步骤⑴中60℃肥皂水是指将100克肥皂溶解于990毫升水，待溶解完毕后加热至60℃即得。

所述步骤⑶中氢气等离子体轰击的条件是指脉冲偏压为400~500v，占空比为60%，频率为60~70khz，真空腔内温度低于50℃，轰击时间为15~25min。

所述步骤⑶中氢气、甲烷、氩气的纯度均为99.99%。

所述步骤⑶中甲烷和氩气的流量比为1:2~1:3；甲烷和氢气的流量比为1:1.8~1:2.2。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明利用橡胶球体和类金刚石薄膜的热膨胀系数不同，其薄膜呈分割状，有利于释放薄膜的应力，促进薄膜与橡胶球内芯良好的粘附性。对本发明中所制备薄膜进行液氮冷冻并切割制备断面，通过扫描电子显微镜对界面进行表征（参见图1）。结果表明，该薄膜分割为1~2μm板块均匀地粘附在橡胶球内芯。

2、本发明薄膜的厚度的均匀性较好(500–600nm)，该薄膜不会改变橡胶体内芯的邵氏硬度值以及弹性性能，有力地提高橡胶球体的耐磨性和耐温性。

3、本发明中的类金刚石薄膜可承受的温度高于300℃以上，将对橡胶球内芯的保护达到最佳。同时，在高温环境下能具有良好的弹性，保证了振动筛精细分离物料，延长了振动筛的使用寿命。

4、对本发明橡胶球采用gcr15钢作配对副进行简单的旋转摩擦实验，测试显示沉积类金刚石薄膜可显著降低摩擦系数（摩擦系数从1下降到0.2），摩擦系数曲线平稳性较强以及无明显磨损，从而证明本发明摩擦性能远远优于传统的橡胶球体。

5、本发明制备过程中将气体引入真空腔中进行橡胶的清洗并且温度恒定不超过50℃，并简单通过托盘的振动促使橡胶球内芯的运动而实现全方位的沉积薄膜。

6、本发明制备方法简单、易于工业化应用。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明沉积类金刚石薄膜在橡胶曲面的断面图。

具体实施方式

实施例1一种耐高温耐磨损振动筛橡胶球，该橡胶球由橡胶球内芯和作为球面设置在橡胶球内芯外侧的类金刚石薄膜制成；类金刚石薄膜的厚度为500–600nm。

其中：橡胶球内芯材质是指丁腈橡胶，其表面粗糙度＜100nm。

该耐高温耐磨损振动筛橡胶球的制备方法，包括以下步骤：

⑴橡胶球内芯处理：

将工业用ф30mm振动筛橡胶球先经60℃肥皂水超声波震荡，然后采用柔顺毛刷扫除橡胶球内芯表面的杂质，反复5次，每次15min，目的是采用热胀冷缩的原理将橡胶球内芯表层的杂质渗析出。最后采用体积浓度为75%的酒精擦拭橡胶球内芯表面，并用氮气风干，即得洁净的橡胶球内芯。

其中：60℃肥皂水是指将100克肥皂溶解于990毫升水，待溶解完毕后加热至60℃即得。

⑵将洁净的橡胶球内芯装入等离子体增强化学气相沉积真空腔中，其托盘采用0.2hz频率振动，平行于托盘面促进橡胶球运动，即使得托盘幅度均匀的进行纵向振动；然后打开机械泵将真空抽至100pa，然后打开罗茨泵将真空抽至2pa，最后打开分子泵将真空抽至1.0×10^–4pa。。

⑶先向真空腔中通入300sccm的氢气，采用功率为100w的脉冲离子源进行等离子体轰击，利用氢气等离子体除去橡胶球内芯表层的氧化物（石蜡、油脂），并且对橡胶球内芯无损伤。

其中：氢气等离子体轰击的条件是指脉冲偏压为500v，占空比为60%，频率为60khz，真空腔内温度38℃，轰击时间为20min。

再通入流量比为1:2的甲烷和氩气，其采用氩等离子的目的是利于橡胶表面产生大量自由基促进各种含碳基团（ch3⁺，ch2⁺等）与橡胶表面的活性位点进行结合。以800v脉冲偏压沉积镀膜20min；最后，通入流量比为1:2的甲烷和氢气，以800v脉冲偏压沉积镀膜60min即得。后续加足够的氢含量主要为了提高薄膜的柔韧度以及起到钝化作用。

托盘在整个预处理和镀膜期间均处于震荡状态，促使橡胶球内芯表面全方位和均匀成膜。

实施例2一种耐高温耐磨损振动筛橡胶球，该橡胶球由橡胶球内芯和作为球面设置在橡胶球内芯外侧的类金刚石薄膜制成；类金刚石薄膜的厚度为500–600nm。

其中：橡胶球内芯材质是指三元乙丙橡胶，其表面粗糙度＜100nm。

该耐高温耐磨损振动筛橡胶球的制备方法，包括以下步骤：

⑴橡胶球内芯处理；⑵抽真空同实施例1。

⑶先向真空腔中通入300sccm的氢气，采用功率为100w的脉冲离子源进行等离子体轰击，利用氢气等离子体除去橡胶球内芯表层的氧化物（石蜡、油脂），并且对橡胶球内芯无损伤。

其中：氢气等离子体轰击的条件是指脉冲偏压为500v，占空比为60%，频率为60khz，真空腔内温度40℃，轰击时间为20min。

再通入流量比为1:2的甲烷和氩气，其采用氩等离子的目的是利于橡胶表面产生大量自由基促进各种含碳基团（ch3⁺，ch2⁺等）与橡胶表面的活性位点进行结合。以600v脉冲偏压沉积镀膜30min；最后，通入流量比为1:2的甲烷和氢气，以700v脉冲偏压沉积镀膜75min即得。后续加足够的氢含量主要为了提高薄膜的柔韧度以及起到钝化作用。

托盘在整个预处理和镀膜期间均处于震荡状态，促使橡胶球内芯表面全方位和均匀成膜。

实施例3一种耐高温耐磨损振动筛橡胶球，该橡胶球由橡胶球内芯和作为球面设置在橡胶球内芯外侧的类金刚石薄膜制成；类金刚石薄膜的厚度为500–600nm。

其中：橡胶球内芯材质是指氯丁橡胶，其表面粗糙度＜100nm。

该耐高温耐磨损振动筛橡胶球的制备方法，包括以下步骤：

⑴橡胶球内芯处理；⑵抽真空同实施例1。

⑶先向真空腔中通入300sccm的氢气，采用功率为100w的脉冲离子源进行等离子体轰击，利用氢气等离子体除去橡胶球内芯表层的氧化物（石蜡、油脂），并且对橡胶球内芯无损伤。

其中：氢气等离子体轰击的条件是指脉冲偏压为400v，占空比为60%，频率为70khz，真空腔内温度45℃，轰击时间为15min。

再通入流量比为1:3的甲烷和氩气，其采用氩等离子的目的是利于橡胶表面产生大量自由基促进各种含碳基团（ch3⁺，ch2⁺等）与橡胶表面的活性位点进行结合。以700v脉冲偏压沉积镀膜25min；最后，通入流量比为1:1.8的甲烷和氢气，以600v脉冲偏压沉积镀膜80min即得。后续加足够的氢含量主要为了提高薄膜的柔韧度以及起到钝化作用。

托盘在整个预处理和镀膜期间均处于震荡状态，促使橡胶球内芯表面全方位和均匀成膜。

实施例4一种耐高温耐磨损振动筛橡胶球，该橡胶球由橡胶球内芯和作为球面设置在橡胶球内芯外侧的类金刚石薄膜制成；类金刚石薄膜的厚度为500–600nm。

其中：橡胶球内芯材质是指硅橡胶，其表面粗糙度＜100nm。

该耐高温耐磨损振动筛橡胶球的制备方法，包括以下步骤：

⑴橡胶球内芯处理；⑵抽真空同实施例1。

先向真空腔中通入300sccm的氢气，采用功率为100w的脉冲离子源进行等离子体轰击，利用氢气等离子体除去橡胶球内芯表层的氧化物（石蜡、油脂），并且对橡胶球内芯无损伤。

其中：氢气等离子体轰击的条件是指脉冲偏压为450v，占空比为60%，频率为65khz，真空腔内温度45℃，轰击时间为25min。

再通入流量比为1:2.5的甲烷和氩气，其采用氩等离子的目的是利于橡胶表面产生大量自由基促进各种含碳基团（ch3⁺，ch2⁺等）与橡胶表面的活性位点进行结合。以600v脉冲偏压沉积镀膜20min；最后，通入流量比为1:2.2的甲烷和氢气，以600v脉冲偏压沉积镀膜60min即得。后续加足够的氢含量主要为了提高薄膜的柔韧度以及起到钝化作用。

托盘在整个预处理和镀膜期间均处于震荡状态，促使橡胶球内芯表面全方位和均匀成膜。

上述实施例1~4中，氢气、甲烷、氩气的纯度均为99.99%。