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《橡胶表面碳薄膜制备及评价方法》

编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

当前，我国尚无“橡胶表面碳薄膜制备及评价方法”，国内各橡胶

密封体使用、生产和销售企业、科研院所和高效形成合力编制的、适用

于中国橡胶动密封系统需求的“规范”，有利于从而解决目前面临的共

性问题，“规范”侧重橡胶表面碳薄膜制备及评价方法，对与碳薄膜进

行分类描述，规范了测试方法和参考标准，体现“规范”的实用性。在

大家合力、决心完善橡胶表面低摩擦碳薄膜薄膜应用技术条件的编制思

路下，该技术文件将促进动密封系统低摩擦事业取得的进步、利于产业

相关技术经验的积累与传承，推动我国动密封技术的持续发展。

本标准是基于中国科学院兰州化学物理研究所等科研院所、高校和

企业的基础、应用研究和应用评估等成果。

密封系统作为液压伺服机构的重要结构单元，其密封圈磨损失效是

导致液压伺服机构渗漏油的最重要因素。密封圈装入不锈钢密封槽后，

受到高压介质挤压变形并在与不锈钢槽壁接触面部位形成压力（形变越

大压力越大）。一旦密封圈形变部位磨损，压力不能完整建立，高压油

液便会从受损部位渗漏。我国长五、长六及目前正在预研的重型运载火

箭配套伺服机构均使用航天煤油作为工作介质，工作时油液由箭上煤油

增压后直接输送使用，航天煤油因粘度低、润湿性差，在动密封摩擦副

界面难以形成油膜；同时,高压氮气端密封圈处于干摩擦,容易引起密封

件形变部位快速磨损，从而导致煤油泄漏甚至是伺服机构失效，影响火

箭运行安全。因此，我国航天工业急需解决密封材料磨损难题并发展高

可靠技术。

碳薄膜薄膜是现有固体润滑薄膜中摩擦系数和磨损率最低的薄膜

之一。在国家自然科学基金重点项目及国际合作与交流项目、甘肃省科

技支撑等的持续支持下，中国科学院兰州化学物理研究所历经数年产学

研用联合攻关，取得了在橡胶表面沉积高结合、强韧性DLC薄膜，实现

其在航空煤油、高压氮气工作介质中的连续稳定运行，则可以解决伺服

机构密封件的磨损问题，显著延长其服役寿命，满足航天系统的可靠在

轨运行。本技术文件规范“橡胶表面低摩擦碳薄膜薄膜技术条件”旨在

提高我国动密封制造企业及相关配套企业的技术水平和竞争力，指导橡

胶研发、应用，提高我国动密封技术水平和行业竞争力。

（二）起草单位

本标准起草单位有中国科学院兰州化学物理研究所、松山湖材料实

验室等离子体放电团队、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、福州

大学、广东工业大学、烟台润蚨祥油封有限公司、上海新弧源涂层技术

有限公司。

主要起草人有张斌、田修波、王永欣、任志英、谭桂斌、张俊彦、

杜杰、冯利民、白常宁、强力、苏宝塍、高凯雄。

（三）主要工作过程

1、起草阶段

经过前期充分的调研与文献查阅，在参考国际和国内密封件相关技

术标准的基础上，中国科学院兰州化学物理研究所牵头就本标准的可行

性分析与立项问题进行了充分讨论，于2022年3月成立标准起草小组，

向中国国际科技促进会递交材料，提出立项申请并顺利立项。随后启动

标准草案编制工作。

9月28日召开标准制定初次启动会，中国科学院兰州物理研究所张

斌研究员、松山湖材料实验室田修波教授、中国科学院宁波材料技术与

工程研究所王永欣研究员、福州大学任志英教授、广东工业大学谭桂斌

副教授、烟台润蚨祥油封有限公司杜杰总经理、上海新弧源涂层技术有

限公司冯利民总经理等主要起草单位起草人参加会议并讨论。会议张斌

研究员对本标准的任务来源、技术内容、编制说明等进行了简要介绍，

各起草人对本标准的内容逐字逐句地进行了积极热烈的讨论，对术语和

定义、橡胶类型、规格尺寸、要求、试验方法、检验规则以及标志、包

装、运输、贮存等相关内容进行修改补充。各工作组成员重点讨论了柔

性基体表面硬质涂层的硬度测量方法、碳薄膜薄膜术定义进行规范、以

及判定膜基结合力的方法等。针对碳薄膜改性橡胶动密封件的应用环境

和法向载荷进行了进一步限定：室温大气环境湿度不大于40%RH，低温

环境限定为液氧，干燥气氛可为氮气、氩气、二氧化碳等，通过膜厚限

定了法向载荷取值范围。会后结合各项意见，形成标准草案。

2、征求意见阶段

11月7日，为进一步完善标准技术内容，标准编制小组组织召开二

次启动会议，对一次会的修改成果及新增内容进行研讨，修改后形成征

求意见稿，于11月由中国国际科技促进会提