专利名称：一种设有耐磨层的制冷压缩机零件及其耐磨层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金属零件表面镀层技术，尤其是涉及一种设有耐磨层的制冷压缩机零件及其耐磨层的制备方法。
背景技术：
目前，空调制冷压缩机泵体中存在多个运动部件，主要有叶片、曲轴和滚套。在制冷剂、冷冻机油及较高负荷和温度的环境下长期运转，其耐磨性、抗腐蚀性受到了苛刻的考验。特别是随着无氟冷媒，主要为R407C、R410A的强制使用，还有变频节能技术的普遍推广，使这些零件的润滑条件恶化、运转负载和转速增加，使其耐磨性和使用寿命下降。以往解决其方式有采用提高基体材料的耐磨性，如曲轴选用球墨铸铁、叶片选用耐磨工具钢或不锈钢、滚套采用镍铬锰合金；二是进行表面处理，如对曲轴进行磷化和涂钼、叶片进行软氮化处理。这些方法不但工艺复杂、成本昂贵，而且效果并不十分理想，上述零件磨损仍然是阻碍提高整机使用寿命的主要因素。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明目的提供一种设有耐磨层的制冷压缩机零件及其耐磨层的制备方法。该零件耐磨性好，使用寿命长。该制备方法简单、容易实现，镀层质量稳定。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是制冷压缩机中的叶片、曲轴和滚套由金属基体及依次涂在该金属基体上的过渡层和耐磨层组成，过渡层和耐磨层至少涂在一个滑动表面上，其中，过渡层是纯钛或纯铬层，平均层厚＜1.5μm；表面耐磨层相对纯钛过渡层时为氮化钛薄膜，相对纯铬过渡层时为氮化铬薄膜，平均层厚＞0.5μm，Rz表面粗糙度为＜1.2μm，维氏硬度为＞HV1300Kgf/mm2。
过渡层和耐磨层的制备方法是采用真空电弧离子镀，其工艺步骤包括先将工件清洗干燥后放入设备真空室中，经过抽真空、通氩气、启弧、加负偏压、溅射清洗、通氮气、镀膜、停弧、冷炉等阶段后取出工件。其中，在阴极弧源靶与工件之间设置有由“Z”形金属折板依次排列而构成的过滤栅。该过滤栅用于阻止电弧离子镀工艺中普遍存在的“大颗粒(即液滴)”通过。该过滤栅的结构特点是由多个金属折板并列设置而成，该板折有上平面、斜面和下平面，似“Z”形。相邻两个金属折板之间的最大距离是一个金属折板上平面起点与下部相邻金属折板下平面终点之间的连线与两板的折点相切。
本发明积极效果是提高了压缩机零件表面的耐磨性，并使其具有优越的抗剥离性和腐蚀性，提高了整机的使用寿命。
图1本发明零件表面镀层结构示意2本发明过滤栅结构示意3涂有钛层和氮化钛层叶片1000小时耐久实验后照片图4涂有铬层和氮化铬层叶片1000小时耐久实验后照片图中1零件基体，2过渡层，3耐磨层，4金属折板上平面，5金属折板斜面，6金属折板下平面具体实施方式
如图1所示，本发明的制冷压缩机零件是由零件基体1、过渡层2和耐磨层3组成。
实施例1中零件为叶片，零件基体材料为W6Mo5Cr4V2，过渡层为纯钛，耐磨层为氮化钛薄膜。
实施例2中零件为叶片，零件基体材料为W6Mo5Cr4V2，过渡层为纯铬，耐磨层为氮化铬薄膜，涂层位置为零件顶部弧面。
制备方法采用真空电弧离子镀工艺，其步骤包括先将工件清洗干燥后放入设备真空室中，经过抽真空、通氩气、启弧、加负偏压、溅射清洗、通氮气、镀膜、停弧、冷炉等阶段后取出工件。在通入氮气之前进行一段时间的离子镀来形成纯钛或纯铬的过渡层，通入氮气后的镀膜过程形成氮化钛或氮化铬薄膜，过渡层的厚度和耐磨层的厚度通过镀膜时间来控制。其中，在阴极弧源靶与工件之间设置有由“Z”形金属折板依次排列而构成的过滤栅。该过滤栅用于阻止电弧离子镀工艺中普遍存在的“大颗粒(即液滴)”通过。如图2所示，该过滤栅的结构特点是由多个金属折板并列设置而成，该板折有上平面3、斜面4和下平面5，似“Z”形。相邻两个金属折板之间的最大距离是一个金属折板上平面起点与下部相邻金属折板下平面终点之间的连线与两板的折点相切。
实施例1的零件处理后，纯钛层平均层厚0.9μm，氮化钛平均层厚3.3μm，表面粗糙度Rz＝0.9μm，表面硬度HV1310。
实施例2的零件处理后，纯铬层平均层厚1.2μm，氮化铬平均层厚2.6μm，表面粗糙度Rz＝1.1μm，表面硬度HV1330。
将实施例1、2零件装配R410A无氟冷媒变频压缩机后进行1000小时耐久实验，图3、图4分别为实验后零件磨损情况的照片，磨损轻微且无磨层剥离现象。
权利要求
1.一种设有耐磨层的制冷压缩机零件，包括叶片、曲轴和滚套，其特征是叶片、曲轴和滚套由金属基体及依次涂在该金属基体上的过渡层和耐磨层组成，过渡层和耐磨层至少涂在一个滑动表面上，其中，过渡层是纯钛或纯铬层，表面耐磨层相对纯钛过渡层时为氮化钛薄膜，相对纯铬过渡层时为氮化铬薄膜。
2.制备权利要求1所述制冷压缩机零件耐磨层的方法，工艺步骤包括工件清洗干燥后放入设备真空室中，经过抽真空、通氩气、启弧、加负偏压、溅射清洗、通氮气、镀膜、停弧、冷炉等阶段后取出工件，其特征是在阴极弧源靶与工件之间设置有由“Z”形金属折板依次排列而构成的过滤栅，该过滤栅的结构特点是由多个金属折板并列设置而成，该板折有上平面、斜面和下平面，似“Z”形，相邻两个金属折板之间的最大距离是一个金属折板上平面起点与下部相邻金属折板下平面终点之间的连线与两板的折点相切。
全文摘要
一种设有耐磨层的制冷压缩机零件及其耐磨层的制备方法，该零件包括叶片、滚套和曲轴，零件金属基体依次涂有过渡层和耐磨层，过渡层和耐磨层至少涂在一个滑动表面上，过渡层是纯钛或纯铬层，表面耐磨层为氮化钛或氮化铬薄膜。制备耐磨层采用真空电弧离子镀方法，在阴极弧源靶与工件之间设置有由“Z”形金属折板依次排列而构成的过滤栅，该过滤栅的结构特点是由多个金属折板并列设置而成，该折板有上平面、斜面和下平面，似“Z”形，相邻两个金属折板之间的最大距离是一个金属折板上平面起点与下部相邻金属折板下平面终点之间的连线与两板的折点相切。本发明具有耐磨性、耐剥离性和使用寿命长的优点。
文档编号C23C14/06GK101092959SQ20071001210
公开日2007年12月26日 申请日期2007年7月13日 优先权日2007年7月13日
发明者巴德纯, 薛越, 岳向吉, 苏征宇, 刘霞 申请人:东北大学, 沈阳华润三洋压缩机有限公司