專利名稱：新型壓縮機(jī)用葉片(滑片)的表面pvd鍍層方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型壓縮機(jī)用葉片(滑片)的表面PVD鍍層方法。
背景技術(shù)：
目前旋轉(zhuǎn)式空調(diào)壓縮機(jī)是常用的壓縮機(jī)，其工作原理如圖1所示，其中1汽缸，2活 塞，3滑片。壓縮機(jī)工作時，活塞2沿汽缸1內(nèi)孔作順時針純滾動，滑片3在彈簧力作用下與 活塞2接觸，將汽缸1分隔為密封的A、B兩部分?；钊?作順時針純滾動時，腔A擴(kuò)大-吸 氣，腔B減小-壓縮。當(dāng)活塞2旋轉(zhuǎn)至下死點(diǎn)時，腔B減至最小，壓力達(dá)到最大，進(jìn)行排氣。 繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，則腔A開始壓縮，腔B開始吸氣，周而復(fù)始?；强照{(diào)壓縮機(jī)中，最重要的耐磨 滑動部件，其六個表面中，五個表面均與壓縮機(jī)的其他重要零件有相對移動和滑動。傳統(tǒng)的 采用R-22或作冷媒的空調(diào)壓縮機(jī)，其滑片通常采用高速鋼制作，表面不需要進(jìn)行特 殊處理，其耐磨性和使用壽命就能達(dá)到設(shè)計要求。但是隨著對環(huán)保、節(jié)能和降耗要求不斷提高，低氟、無氟冷媒的強(qiáng)制使用被提到議 事日程上來。而變頻、節(jié)能技術(shù)的推廣和大功率、大容量空調(diào)的使用，以及熱泵壓縮機(jī)和二 氧化碳壓縮機(jī)的開發(fā)，其工作壓力大幅度提高(如采用R410a作冷媒的空調(diào)壓縮機(jī)，其工作 壓力比采用R22冷媒的壓縮機(jī)要高40%，達(dá)到沈 ^kg/cm2)，對滑片的強(qiáng)度、耐磨性、耐 疲勞性和使用壽命有更高要求，不經(jīng)過表面強(qiáng)化處理的的滑片已經(jīng)無法滿足高負(fù)荷壓縮機(jī) 對它的耐磨性和整機(jī)使用壽命的要求。因此亟待發(fā)明新型的鍍層工藝以解決存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)式空調(diào)壓縮機(jī)因工作壓力大幅度提高后，不經(jīng) 過表面強(qiáng)化處理的的滑片已經(jīng)無法滿足高負(fù)荷壓縮機(jī)對它的耐磨性和整機(jī)使用壽命的問 題，提供一種新型壓縮機(jī)用葉片(滑片)的表面PVD鍍層方法。本發(fā)明設(shè)計新型壓縮機(jī)用葉 片(滑片)的表面PVD鍍層方法，其基體材料由含鉻的鐵系合金組成，包括目前滑片使用的 高速鋼和不銹鋼材料，其特征在于在滑片的五個工作面上用物理氣相沉積方法形成的非 金屬保護(hù)膜。其特征在于非金屬保護(hù)膜是采用的物理氣相沉積方法包括電弧放電或氣體 放電、濺射的方法單獨(dú)使用或組合使用形成的類金剛石涂層，包含DLC為類金剛石，DLC-Si 為含硅的類金剛石，DLC-W為含鎢的類金剛石，WC/C為碳化鎢。其特征在于其基體材料的 表面經(jīng)過滲氮處理，然后用磁控濺射或電弧的方法以鉻或鈦或氮化鉻或氮化鈦形成底層。 其特征在于在滑片表面用物理氣相沉積方法形成的非金屬保護(hù)膜形成非金屬保護(hù)膜的材 料為碳、硅、鎢、以及含硅的氣體、液體，乙炔。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提高了滑片的使用壽命，與沒 有經(jīng)過處理的滑片比較使提高了 5倍以上，完全能夠滿足新冷媒或C02冷凍機(jī)用壓縮機(jī)的 使用壽命要求。


圖1為本發(fā)明的滑片用于壓縮機(jī)的運(yùn)行示意圖，
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圖2為本發(fā)明的滑片結(jié)構(gòu)示意圖，圖3-1為未經(jīng)過滲氮處理以及沒有涂層過渡的摩擦失效簡圖和硬度梯度圖，圖3-2為經(jīng)過滲氮處理以及有涂層過渡的摩擦失效簡圖和硬度梯度圖，圖4為鍍層的示意圖，3為滑片，4為氮化層，5為氮化鉻過渡層，6為氣體放電的方 法形成的類金剛石涂層。下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明作詳細(xì)使用說明。
具體實(shí)施例方式新型壓縮機(jī)用葉片(滑片)的表面PVD鍍層方法，其基體材料由含鉻的鐵系合金 組成，包括目前滑片使用的高速鋼和不銹鋼材料，其特征在于在滑片的五個工作面上用物 理氣相沉積方法形成的非金屬保護(hù)膜。其特征在于非金屬保護(hù)膜是采用的物理氣相沉積 方法包括電弧放電或氣體放電、濺射的方法單獨(dú)使用或組合使用形成的類金剛石涂層，包 含DLC為類金剛石，DLC-Si為含硅的類金剛石，DLC-W為含鎢的類金剛石，WC/C為碳化鎢。 其特征在于其基體材料的表面經(jīng)過滲氮處理，然后用磁控濺射或電弧的方法以鉻或鈦或 氮化鉻或氮化鈦形成底層。其特征在于在滑片表面用物理氣相沉積方法形成的非金屬保 護(hù)膜形成非金屬保護(hù)膜的材料為碳、硅、鎢、以及含硅的碳?xì)浠衔餁怏w、液體，碳?xì)浠衔?氣體(如CH4, C6H12等)。本發(fā)明所用的方法是采用電弧放電或氣體放電、濺射的方法在滑片的五個面(R 面、S面、H面)或尖端(R面)形成0. 5---5 μ m類金剛石PVD涂層，有效的提高滑片表面的 硬度，從而提高滑片的使用壽命。上述方法可單獨(dú)使用也可組合使用。如圖2示。為了更好的保證類金剛石PVD涂層與基體金屬的結(jié)合力，防止發(fā)生涂層剝離，必 須對基體金屬進(jìn)行滲氮處理，在基體金屬表面形成鐵和鉻和氮的化合物。同時在形成類金 剛石PVD涂層前形成鉻或鈦或氮化鉻或氮化鈦底層，使類金剛石PVD涂層與基體金屬形成 硬度梯度過渡，從而保證類金剛石PVD涂層與基體金屬的有效結(jié)合，防止發(fā)生涂層剝離。如圖3示。圖3-1是沒有經(jīng)過滲氮處理以及沒有涂層過渡的摩擦失效簡圖和硬度 梯度圖，可以看出，由于基體相對較軟，缺乏對硬質(zhì)涂層的有效支撐會發(fā)生涂層與基體的剝 離，以及涂層內(nèi)部的斷裂，造成滑片壽命降低。圖3-2是經(jīng)過滲氮處理以及有涂層過渡的摩擦失效簡圖和硬度梯度圖，可以看 出，由于基體的支撐強(qiáng)度提高，同時涂層的底層的有效過渡，防止了涂層與基體的剝離，以 及涂層內(nèi)部的斷裂，提高了滑片的使用壽命。以上描述的涂層是以類金剛石為主要成分的涂層，包括DLC，DLC-Si, DLC-ff, WC/ C并且不僅限于含晶狀碳的涂層。試驗(yàn)表明在含有晶狀碳的涂層中，優(yōu)選DLC-Si，其次為 DLC，再其次為DLC-W，WC/C，但其性能均可滿足壓縮機(jī)滑片的壽命要求。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖4，滑片采用6542高速鋼，經(jīng)過滲氮處理，形成40 η m有效氮化層，采用電弧的 方法在尖端氮化層表面形成200 nm的氮化鉻過渡層，再在氮化鉻過渡層外用氣體放電的 方法形成3 μ m的類金剛石DLC涂層。經(jīng)過此處理的滑片其使用壽命與沒有經(jīng)過處理的滑 片比較使用壽命提高了 5倍，完全能夠滿足410冷媒壓縮機(jī)的使用壽命要求。
實(shí)施例2滑片采用6542高速鋼，經(jīng)過滲氮處理，形成40 nm有效氮化層，采用電弧的方法 在氮化層表面形成200 nm的氮化鉻過渡層，再在氮化鉻過渡層外用氣體放電的方法形成 3 μ m的類金剛石DLC-Si涂層。經(jīng)過此處理的滑片其使用壽命與沒有經(jīng)過處理的滑片比較 使用壽命提高了 10-15倍，完全能夠滿足C02冷凍機(jī)用壓縮機(jī)的使用壽命要求。實(shí)施例3滑片采用IlCr 17不銹鋼，經(jīng)過滲氮處理，形成40 nm有效氮化層，采用濺射的方法 在氮化層表面形成200 nm的氮化鈦過渡層，再在氮化鈦過渡層外用氣體放電的方法形成 3μπι的類金剛石DLC-Si涂層。經(jīng)過此處理的滑片其使用壽命與沒有經(jīng)過處理的滑片比較 使用壽命提高了 10-15倍，完全能夠滿足C02冷凍機(jī)用壓縮機(jī)的使用壽命要求。
權(quán)利要求
1.新型壓縮機(jī)用葉片(滑片)的表面PVD鍍層方法，其基體材料由含鉻的鐵系合金組 成，包括目前滑片使用的高速鋼和不銹鋼材料，其特征在于在滑片的五個工作面上用物理 氣相沉積方法形成的非金屬保護(hù)膜。
2.按權(quán)利要求1所述的新型壓縮機(jī)用葉片(滑片)的表面PVD鍍層方法，其特征在于 非金屬保護(hù)膜是采用的物理氣相沉積方法包括電弧放電或氣體放電、濺射的方法單獨(dú)使用 或組合使用形成的類金剛石涂層，包含DLC為類金剛石，DLC-Si為含硅的類金剛石，DLC-W 為含鎢的類金剛石，WC/C為碳化鎢。
3.按權(quán)利要求1所述的新型壓縮機(jī)用葉片(滑片)的表面PVD鍍層方法，其特征在于 其基體材料的表面經(jīng)過滲氮處理，然后再用磁控濺射或電弧的方法以鉻或鈦或氮化鉻或氮 化鈦形成底層。
4.按權(quán)利要求1所述的新型壓縮機(jī)用葉片(滑片)的表面PVD鍍層方法，其特征在于 在滑片表面用物理氣相沉積方法形成的非金屬保護(hù)膜，形成非金屬保護(hù)膜的材料為碳、硅、 鎢、以及含硅的碳?xì)浠衔餁怏w、液體，碳?xì)浠衔餁怏w(如CH4, C6H12等)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型壓縮機(jī)用葉片(滑片)的表面PVD鍍層方法。其基體材料由含鉻的鐵系合金組成，包括目前滑片使用的高速鋼和不銹鋼材料，其特征在于在滑片的五個工作面上用物理氣相沉積方法形成的非金屬保護(hù)膜。其特征在于其基體材料的表面經(jīng)過滲氮處理，然后用磁控濺射或電弧的方法以鉻或鈦或氮化鉻或氮化鈦形成底層。其特征在于在滑片表面用物理氣相沉積方法形成的非金屬保護(hù)膜形成非金屬保護(hù)膜的材料為碳、硅、鎢、以及含硅的氣體、液體，乙炔。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提高了滑片的使用壽命，與沒有經(jīng)過處理的滑片比較使提高了5倍以上，完全能夠滿足新冷媒或CO2冷凍機(jī)用壓縮機(jī)的使用壽命要求。
文檔編號C23C14/06GK102094169SQ200910200188
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者史建偉, 張啟斌, 魏成剛 申請人:臺州市百達(dá)制冷有限公司