上游泵送机械密封是一种流体润滑的非接触式机械密封,得益于其出色的密封性能,可实现密封介质的零泄漏、彻底消除对环境的污染,还具有磨损少、发热小、使用寿命长等优点,在高温、高压、易汽化、高危险及高污染性等难密封场合具有广阔的应用前景。近年来已经获得了广泛的应用。密封环端面上的流体动压槽作为影响上游泵送机械密封使用性能的关键部件,其槽型往往较为复杂,且加工精度和表面质量要求高。此外,为了提高动密封的使用寿命,国内外多采用金属基陶瓷或硬质合金等制作密封环,给其加工带来了很大困难。针对上游泵送机械密封端面流体动压槽加工成本过高的现状,本文提出一种电化学结合掩膜即纳米复合梯度电镀制备上游泵送机械密封端面结构的方法,并围绕该方法开展了较为系统深入的研究工作,取得了一些创新性研究成果。采用正交法进行工艺试验和理论分析研究上游泵送机械密封纳米增材预镀加工参数和镀液成分对镀层生长速度的影响规律,并结合霍尔槽对电流密度进行了优选。对加工后样件镀层的性能,包括表面形貌、镀层结合力、粗糙度和附着强度等进行了测试,并对常见问题提出了解决方案。通过调节上游泵送机械密封纳米增材复合镀加工工艺参数,加工出不同工艺条件下的样件,并在耐磨性试验中通过摩擦系数和磨损量的变化确定了特定参数下上游泵送机械密封复合镀样件摩擦磨损性能最优的条件。在此基础上又探讨了纳米碳化硅颗粒和微米碳化硅颗粒不同配比共沉积加工样件的磨损性能,并建立了相应的理论模型。通过对上游泵送机械密封梯度复合镀样件进行了电镜扫描和元素分布面扫描,检测了梯度复合镀层显微硬度的变化,并比较了两种不同加工方法下样件的摩擦磨损特性,完成了梯度复合镀层性能的测定,从而降低了镀层内应力、提高了镀层硬度、改善了镀层抗冲击性能等。通过结合光刻掩膜和纳米梯度复合镀工艺对上游泵送机械密封端面进行加工制作,并通过3D形貌仪进行测定。经检验,该样件符合加工精度要求。最后对试验废水处理方法进行了汇总。有效解决了上游泵送机械密封端面浅槽难加工问题,研究成果具有重要的理论与工程应用价值。