专利名称：涂覆碳氟树脂的方法及使用此方法的滑动件和气体压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涂覆碳氟树脂的方法，使用此方法涂覆有碳氟树脂的滑动件，以及具有此种涂覆树脂的滑动件的气体压缩机。
背景技术：
通常，彼此互相滑动的滑动件的各个滑动表面需要具有耐磨性和抗咬合性。例如，对于一台汽车空调器的车辆气体压缩机而言，作为结构部件通常需要能显著地降低其重量。因此，在这种情况下，该滑动件可由铝合金等重量轻的材料制成。
尽管铝合金等类似材料的使用减轻了重量，但是当滑动件在彼此的滑动表面上滑动时，这些表面的耐磨性和抗咬合性却很差。因此，可能会出现一种情况，即需要将一种碳氟树脂，例如聚四氟乙烯(PTFE)涂在一个滑动件的滑动表面上。这样的一种涂层能避免润滑，磨损和咬合方面的不足，而这些不足是由于在同样金属材料制成的滑动件之间进行滑动所造成的。
就碳氟树脂涂层来说，需要在铝合金等类似材料和在基体材料上形成的碳氟树脂涂层之间提供一种强的附着力，从而避免因滑动运动而将该涂层从基体材料上分离下来。为了提高它们之间的附着力，在现有技术中已经进行了几方面的努力。例如，在JP2000-170657A(0020段，图2)中，公开了一种使涂层本身易于附着在铝合金等类似材料上的发明，其中将由一种碳氟树脂和一种粘接剂组成的涂层涂在旋转斜盘式压缩机中的铝合金制成的活塞的表面上，从而通过粘接剂在铝合金和涂层之间获得一种牢固的附着力。
为了通过提供一种涂层基体，例如带有糙化表面的铝合金，以获得在附着力的改善，例如JP5-209300A(权利要求书)和JP6-65799(0014-0018段，图3)中所描述的，已经提出了通过蚀刻步骤来获得此改善的发明。此外，如在JP5-84468(0008段，图2)中的描述，还提出除了蚀刻步骤外，利用涂层的改进来获得附着力的改善的这样的发明。尽管这些现有技术中的每一个对于改善附着力都是多少有些效果的，但是其效果不足以应用到滑动件的滑动表面上来实现恶劣载荷条件下的滑动。
为了通过提供一种涂层基体，例如带有糙化表面的铝合金，改善附着力，例如在JP2001-263226A(0038-0040段)中，已经提出了一种通过喷丸处理来得以实现的发明。
通常经过如图15的步骤可完成该包括利用喷丸处理进行糙化的步骤的碳氟树脂涂层。
在图15中，首先，在基底处理步骤中清洗如铝合金等基体材料(第一次清洗，801)。然后，利用例如直径在几十微米的硬氧化铝的细粒子等喷射材料对清洗过的基体材料进行喷丸处理(802)来糙化和清洁基体材料。这种表面糙化和清洁的步骤提高了在基体材料的表面和碳氟树脂涂层以及基体材料之间的附着力。
接着，从基体材料的表面上除去喷射材料(落砂，803)并且再清洗(第二次清洗，804)。然后，将经过糙化和清理的基体材料的表面进行一种化学转变处理(805)从而避免表面氧化等。随后，将基体材料的表面再次清洗(第三次清洗，806)并进行碳氟树脂涂覆(807)和烘烤(808)，完成在基体材料的表面上的碳氟树脂的涂覆。
喷丸处理是一种向基体材料的表面碰撞喷射材料的工艺，这样在那个表面上形成微小的不平度。因此，能将该碳氟树脂引入到微小的凹部内从而显著地提高附着性。
将在上述喷丸处理中使用的喷射材料深深引入到微小的凹陷中，该凹陷是在完成喷丸处理(802)时在基体材料上形成的，这样它通常不能完全被随后的落砂工序(803)和第二次清洗(804)所清除。进而，如果基体材料是一种铸件，由于其上存在很多微小的凹陷其能很容易地保留住喷射材料。
进而，留在涂覆着碳氟树脂的基体材料中的硬的喷射材料能被溶合到一个产品中，例如气体压缩机或类似的物品中。
残留的喷射材料通过上述产品在使用中的操作(例如转子的旋转或者内部流体的喷流)而从喷射材料中分离出来。然后将该残留的硬的喷射材料放入到产品的滑动部分或类似的部分中，从而可能损坏并最终烘干滑动部分或类似部分的涂层或金属部分，导致不能操作。
在如上所述的由铝合金或类似材料制成的基体材料上涂上一层碳氟树脂的现有方法，经过长期使用后易于出现涂层从基体材料上的剥落。特别是，当最大载荷较高，载荷变换循环振幅较大，或者启动时润滑条件很差时，涂层的这种剥落很容易出现。例如，涂层的剥落很容易出现在转子，气缸，滑块或叶片式气体压缩机的叶片的滑动表面上。
发明内容
本发明在考虑了涂覆着碳氟树脂的现有方法的上述缺点之后完成的。因此，本发明的一个目的是提供一种涂覆碳氟树脂的方法，利用此方法涂覆碳氟树脂的滑动件，以及具有这样的涂覆树脂的滑动件的气体压缩机，其中获得的良好的粘附性如下(i)在恶劣载荷条件下在完成滑动过程中也不会出现剥落；以及(ii)在涂覆衬底处理中使用的喷射材料不会残留在靠近涂层的由铝合金等类似材料制成的基体材料中，这样就不用担心残留的喷射材料会损坏涂层。
为了实现上述目的，本发明的涂覆碳氟树脂的方法包括将水溶性的喷射材料例如碳酸氢钠或可蒸发的干冰等喷射材料喷射到如滑动件等要涂覆的目标工件的表面上的喷丸工序；对要涂覆的、其表面已经喷丸工序糙化的目标工件进行清洗的清洗工序；对要涂覆的、其表面已经清洗工序清洗的目标工件涂上碳氟树脂的涂覆工序；对要涂覆的、其表面已经碳氟树脂涂覆工序涂上碳氟树脂的目标工件进行烘烤的烘烤工序。
此外，本发明的涂覆碳氟树脂的方法还包括，在清洗工序和碳氟树脂涂覆工序之间有一种附加的精细的糙化和净化工序，对要涂覆的目标工件的表面进行精细的糙化和净化的工序，从而进一步增加最终产品的接触和粘附性。
而且，本发明的涂覆碳氟树脂的方法还包括，经局部的加热和熔化表面而对要涂覆的目标工件的表面进行糙化的糙化工序；在已经过加热和熔化被糙化的要涂覆的目标工件的表面涂上碳氟树脂；在已经过涂覆碳氟树脂的上述工序涂覆有碳氟树脂的涂层的涂层表面进行烘烤。
进而，本发明的涂覆碳氟树脂的方法包括激光照射工序，即用激光对要涂覆的目标工件的表面进行照射；碳氟树脂涂覆工序，即对要涂覆的、其表面已经激光照射的目标工件进行涂覆碳氟树脂；以及烘烤工序，即对要涂覆的、其表面已经碳氟树脂涂覆工序涂上碳氟树脂的目标工件进行烘烤。
此外，本发明的涂覆碳氟树脂的方法还包括在激光照射工序和碳氟树脂涂覆工序之间有一附加的精细的糙化和净化工序，对要涂覆的目标工件的表面进行精细的糙化和净化，从而进一步最终产品的接触和粘附性。
在本发明的涂覆碳氟树脂的方法中，该激光照射工序包括对要涂覆的目标工件的表面进行间歇地激光照射同时在其上进行激光扫描，这样便于将要涂覆的目标工件的表面粗糙度调节至所希望的条件。
在本发明的涂覆碳氟树脂的方法中，可将激光照射的照射率设定成44％或更高，以便能缩短糙化所需要的时间并且还能获得良好的接触和粘附性。
在本发明的涂覆碳氟树脂的方法中，激光照射的扫描线可以是螺旋形式，这样就能有效地连续和平滑地完成该激光的扫描运动，从而为碳氟树脂涂层提供良好的接触性。
在本发明的涂覆碳氟树脂的方法中，激光照射工序使用了YAG激光作为激光源以便提高激光照射的照射率。
此外，本发明的涂覆碳氟树脂的方法还包括一种等离子照射工序，其是对要涂覆的目标工件的表面进行等离子照射的工序，从而精细地糙化和激活该表面；碳氟树脂涂覆工序，即对要涂覆的、其表面已经等离子照射工序被等离子照射过的目标工件进行涂覆碳氟树脂的工序；以及烘烤工序，即对要涂覆的、其表面已经碳氟树脂涂覆工序涂上了碳氟树脂的目标工件进行烘烤的工序。
本发明的涂覆碳氟树脂的方法还包括在等离子照射工序之前，对要涂覆的目标工件的表面进行糙化和净化的糙化和净化的附加工序，从而获得牢固的碳氟树脂涂层。
在本发明的涂覆碳氟树脂的方法中，该糙化和净化工序包括将水溶性的喷射材料或可蒸发的喷射材料喷射到要涂覆的目标工件的表面上的喷丸过程，或者用激光照射要涂覆的目标工件的表面。
而且，在本发明中，滑动件，尤其是气体压缩机的滑动件，可作为上述的要涂覆的目标工件，并且利用上述的涂覆碳氟树脂的方法来进行涂层处理，这样就能使滑动件和气体压缩机在其滑动部分处获得良好的耐剥落性，耐磨性和耐久性，还能具有优良的可靠性。
在本发明中，术语“激光照射的照射率”是指在激光实际照射的面积内，亮点面积相对照射目标表面面积的百分比。例如如图3A所示，在方形的排列中，将相邻亮点在横向和竖向上的间距都设定成一相等的间距p，当通过放置照射亮点R来实现激光照射时，由于不同的照射亮点的四个四分之一圆都出现在单位照射面积U＝p×p内，所以照射率等于S/U。
在附图中图1为本发明第一个实施例中涂覆碳氟树脂的方法的工艺流程的示意图；图2为本发明第二个实施例中涂覆碳氟树脂的方法的工艺流程的示意图；图3A，3B和3C为用来解释在图2的工艺流程过程中，在激光照射工序里激光照射表面的示图，其中图3A是激光照射表面的放大的平面视图，图3B是激光照射表面的平面视图，而图3C是图3B的截面侧视图；图4是另一种激光照射表面的放大的平面视图；图5为在基体材料和碳氟树脂之间接触表面的耐久性测试中所使用的测试装置通常结构的示意图；图6为具有碳氟树脂涂层的铝板件的实验结果的示意图，将在实验中获得的结果标于图表上，并将激光照射亮点的直径标于横轴上，并将亮点之间的间距标于纵轴上；图7为具有碳氟树脂涂层的铝板件的实验结果的示意图，将在实验中获得的结果标于图表上，并将激光照射面积的直径标于横轴上，将单位照射目标面积标于纵轴上；图8为显示激光输出和亮点的直径之间关系的示意图；图9为根据本发明第三个实施例中涂覆碳氟树脂的方法的工艺流程的示意图；图10为根据本发明第四个实施例中涂覆碳氟树脂的方法的工艺流程的示意图；图11为一个气体压缩机的实施例的纵截面视图，该压缩机具有根据本发明涂覆碳氟树脂的方法涂覆的滑动件；图12为沿着图11中XII-XII线剖开的截面视图；图13为沿着图11中XIII-XIII线剖开的截面视图；
图14为沿着图11中XIV-XIV线剖开的截面视图；以及图15为现有涂覆碳氟树脂的方法的工艺流程的示意图。
具体实施例方式
下面，结合附图1至14对本发明的实施例进行说明。
第一个实施例现在参照图1，图中示出了本发明涂覆碳氟树脂的方法的第一个实施例的工艺流程。
在图1中，在铝合金制成的基体材料的表面上进行涂覆碳氟树脂，该基体材料可用作汽车空调器的车辆气体压缩机的侧滑块(side block)。
首先，清洗铝合金基体材料的整个表面(第一次清洗，101)。然后，用碳酸氢钠NaHCO3作为喷射材料，对基体材料的表面，即对其成为滑动表面的表面进行喷丸处理，随后对基体材料的喷丸表面进行糙化和净化(102)。碳酸氢钠这种喷射材料的硬度比氧化铝要低。然而，使用碳酸氢钠的优点在于其溶于水。因此，该喷射材料最好还能溶解在下面的第二次清洗(103)工序中的清洗液中。换言之，已经进入到基体材料上微小的凹陷中的喷射材料能流出来直至完全排到外部去。因此，在本实施例中，不再需要现有的方法中通常采用的落砂工序。
具有已糙化和净化表面的基体材料，即在其中的喷射材料完全除去之后，可以进行下面通常采用的工序，包括为了防止氧化或类似情况的发生而进行的化学转变处理(104)，第三次清洗(105)，碳氟树脂涂覆(106)和烘烤(107)，通过这些工序，能完成碳氟树脂的涂覆。
由于如上所述进行碳氟树脂的涂覆，所以就没有喷射材料保留在基体材料的表面上。由于在操作过程中不必担心喷射材料会流出基体材料并流入到气体压缩机的内部而损坏滑动部分或类似部件，因此能提高气体压缩机的耐久性，寿命和可靠性。
作为水溶性的喷射材料，可以用磷酸钙Ca3(PO4)2等类似物质来代替碳酸氢钠NaHCO3。由于不希望有残留的喷射材料存在，所以也可以使用易挥发的喷射材料，例如细小的颗粒化干冰CO2。
第二个实施例参照附图2，图中示出了根据本发明第二个实施例涂覆碳氟树脂的方法的工艺流程。
在图2中，除了用激光照射(202)代替喷丸处理工序(102)外，其余的的工序与图1中第一个实施例的相同。
与在图1中喷丸处理工序(102)情况一样，在激光照射工序(202)中，将作为滑动表面的基体材料的表面糙化和净化从而针对碳氟树脂来讲提高接触和附着性。自然地，在此实施例中，由于没有使用喷射材料从而就不会有喷射材料残留在基体材料中。
在激光照射工序(202)中使用的激光束的强度其大小可这样设定，即其大小能使基体材料的表面被轻微地熔化和糙化。换言之，如图3A所示，激光束照射活化的直径为“d”的微凹入区域R，在大体相等的间距“p”内二维排列。下面，对这些凹入区域R的排列方式进行详细的说明。
如图3B和3C所示，气体压缩机的侧滑块7沿着箭头A所示的方向绕其中心C转动，同时激光束沿着侧滑块7的径向方向B移动。由于激光束绕中心C是以相同间距以螺旋形的方式扫描过侧滑块7的表面，该侧滑块7的旋转速度是可调节的，这样螺旋形扫描的圆周速度基本为常数，同时调节激光束的移动速度使其在靠近中心C时变得快一些。另一方面，借助Q开关控制激光使其以预定的振动频率闪烁。结果，将侧滑块的表面局部加热和熔化，这样就活化了凹入区域R并且是如图3A所示排列的。
在图3A的情况下，激光照射的照射率可以用下式表示照射亮点面积S(＝Лd2/4)/单位照射面积U(＝p2)。
可选择的是，该凹入部分R可以其它各种方式排列。例如，当以螺旋的方式旋转激光时，该侧滑块7能保持静止不动从而保持以一不变的圆周速度螺旋转动。进而还可选择的是，当以不变的速度旋转侧滑块7或者激光时，可改变激光闪烁的频率。而且，凹入区域R的直径d(即亮点的直径)和凹入区域R的间距p(即亮点之间的间距)能在适当的范围内进行选择进而完成表面的糙化和净化，这样就不需要在整个表面内均匀地分布凹入区域R。
例如，如图4所示，照射亮点R能以交错的方式来排列。在图4的实施例中，能有效地进行激光照射，同时避免重复照射在同一个地方上，这样以交错方式排列的相邻亮点彼此接触却不重叠从而增加了激光照射的照射率。在这点上，当激光以图3A的模式照射时，在凹入区域R的直径等于其间距p的条件下，照射率约为78.5％，而当激光以图4的模式照射时，照射率约为90.7％。
下面以试验的方式对激光照射的照射率和基体材料与碳氟树脂的接触和附着之间的关系进行说明。结果，得出一种结论，当将照射率设定为44％或更高时，可提高接触和粘附性质从而即使在高的载荷条件下，基体材料也能具有对滑动摩擦的抵抗力，并因此具有良好的耐久性。在下文中，将参照图5至8说明这样的一种实验。
图5为对在基体材料和碳氟树脂之间接触表面的耐久性测试中所使用的测试装置的示意图；图6为涂有碳氟树脂涂层的铝板件的实验结果的示意图，将在实验中获得的结果标于图表上，并将激光照射亮点的直径标于横轴上而将亮点之间的间距标于纵轴上。顺便提及，通过利用图3A模式的激光照射并且从亮点的直径和亮点之间的间距计算激光照射的照射率(照射密度)，获得图6所示的图表。图7为将图6的数据重新整理的一个示意图，将亮点面积标于横轴上，将单位照射目标面积标于纵轴上。进而，图8为显示激光输出和亮点的直径之间关系的示意图；具有碳氟树脂涂层的铝板件T1是通过包括图2所示的激光照射工序的碳氟树脂涂覆方法来制成的。利用图5所示的测试装置对该铝板件T1进行测试。如图5所示，在润滑油中，涂覆树脂的件T1接触到没有涂覆树脂的铝板件T2，而且它们彼此面对面放置。载荷L沿垂直方向作用在它们之间的接触表面上。在此情况下，当可旋转地滑动铝板件时，载荷L逐渐增加以便作出涂层是剥离还是发生粘附的判断。
在表1中，在不同的激光照射条件下，将碳氟树脂涂覆的铝板件T1(直径50mm，涂层厚度15μm)作为各个测试件。然而，除了激光照射条件之外，这些测试件是在相同的条件下制成的。
表1中，在下面的试验条件下对每个发明产品和对比产品进行耐久性试验。
施加的载荷和时间段在总的50分钟内载荷从500N增加至5000N，即500N的载荷作用5分钟，然后一额外的500N的载荷(即总共1000N)作用5分钟。
转动频率4000rpm。
在这样条件下得到的试验结果表明，本发明的产品和对照产品都不发生粘附。在完成总共5000N持续5分钟的试验之后，件T1的表面，即碳氟树脂涂覆的表面，从直观上检查就获得了涂层的剥落量。当涂层的剥落量小于喷丸处理过的现有产品的侧滑块的剥落量时，它被判断为好的(○)。当涂层的剥落量大于喷丸处理过的现有产品的侧滑块的剥落量时，它被判断为差的(×)。
将这种判断结果标示于图6和7上。从图6和7上明显可以看出本发明具有44％或更高照射密度(照射率)的产品表现为碳氟树脂涂层具有牢固的接触和粘附性质以及良好的耐久性。在对照产品具有小于44％的照射密度的情况下，其耐久性不会提高。
表1
顺便一提的是，如图6和7所示，在进行激光照射时，如果将照射密度(照射率)设定为44％或更高，这样在方形排列中亮点就会沿横向和纵向排列，其中相邻的亮点间隔开并具有相等的间距p，那么在亮点直径d和亮点间距p之间的关系应该设定为p≤1.336×d。进而，在进行激光照射时，如果将照射密度(照射率)设定为44％或更高，为了能在三角形排列中设置亮点，并且在相邻亮点之间的间距都相等地间隔开从而具有相等的交错间距p，那么在亮点直径d和亮点间距p之间的关系应该设定为p≤1.336×d。为了增加亮点直径d，如图8所示需要增加激光的输出量。
这样，在上述本发明产品1至9和11中，使用YAG激光。该YAG激光的输出量能够增加。为了对具有较大面积的滑动表面上糙化碳氟树脂涂层的基体，例如是用在载荷变化大和最高载荷这样的恶劣滑动条件下的侧滑块的滑动表面，最好有效地进行激光照射。
利用喷丸处理的第一个实施例中相比，上述使用激光照射的第二个实施例具有一个优点，即能很容易地将表面粗糙度调节成适应所需条件。尤其是，当将激光照射的照射密度(照射率)设定成44％或更高时，还能提高粘附性，这样它就能应用到在恶劣使用下应用的滑动件上。
第三个实施例图9为根据本发明第三个实施例中涂覆碳氟树脂的方法的工艺流程图；图9，与图1的情况相同，第一次清洗(101)，利用碳酸氢钠NaHCO3制成的喷射材料进行喷丸处理(102)，这样就对基体材料的表面进行了糙化和净化，再依此次进行第二次清洗(103)。
随后，对基体材料的经过糙化和净化最好已经除去喷射材料的表面(904)进行等离子照射。在等离子照射中，从等离子发生器产生的等离子粒子流照射到基体材料的准备涂覆碳氟树脂涂层表面上，通过在表面上活化微小的原子级的不平度来糙化该表面并且同时通过净化而活化该表面。该微小的原子级的不平度代表该不平度比上述喷丸处理所获得的要更精细。
因此，等离子照射允许基体材料的表面，相对由与基体材料不同的一种材料制成的碳氟树脂而言有显著提高的接触和粘附性。
在等离子照射之后，正如图1的情况一样，通过碳氟树脂涂覆(106)和烘烤(107)这些工序来完成该碳氟树脂涂层。
在上述工序之后，在铝合金制成的基体材料和涂在其表面上的碳氟树脂之间的粘合变得更牢固了，这样，即使由于强烈的滑动运动或类似运动而受到载荷的作用，也能避免该碳氟树脂涂层从此表面上剥离或分开。
而且，正如图1所示的那样，由于利用清洗液已经完全将喷射材料从基体材料上除去了，所以没有喷射材料残留在基体材料中。因此，就不可能在运转中由于残留的喷射材料流入到气体压缩机的内部而损坏滑动件或者类似部件。
因此，涂覆碳氟树脂的滑动件和具有这种滑动件的气体压缩机表现为耐久性增加，使用寿命延长以及可靠性提高。
根据本发明的第三个实施例，不需要进行在现有方法中通常采用的化学转变处理，该化学转变处理会产生有害的废水，并且需要准备大型和非常昂贵的设备。该等离子照射工序，作为化学转变处理的替换，能很方便地加入到流水线生产系统中。换言之，该涂层能以一种一致方式在一个涂层处理生产线上来完成。
第四个实施例图10为根据本发明第四个实施例涂覆碳氟树脂的方法的工艺流程图；在图10中，加入激光照射工序(202)从而替换下图9中的喷丸处理工序(102)。将在激光照射工序(202)中使用的激光的密度的大小设定成能使基体材料的表面可被轻微地熔化和糙化即可。此外，将脉冲激光器扫描过整个要照射的表面。激光照射的照射率最好为44％或更高。
与使用喷丸处理工艺的情况相比，使用激光照射的优点在于能将粗糙表面的条件很容易地调节成所希望的条件。
图10的在基体材料的表面上用等离子照射的工序(904)，形成精细的原子级的不平度，该不平度比上述激光照射工序(202)中形成的凹陷要浅。
通过这种等离子照射，基体材料的表面，相对由与基体材料不同的一种材料制成的碳氟树脂而言有显著提高的接触和粘附性质。
结合附图11至14对使用上述侧滑块7的本发明的气体压缩机来进行说明。
图11示出了根据本发明实施例的气体压缩机纵截面视图。图12为沿着图11中XII-XII线剖开的截面视图；示出了气缸部件的内部。图13为沿着图11中XIII-XIII线剖开的截面视图；示出了侧滑块在正面的表面，该表面与气缸内腔相接触。图14为沿着图11中XIV-XIV线剖开的截面视图；示出了侧滑块在背面的表面，该表面与气缸内腔相接触。
本实施例中的气体压缩机是公知的叶片旋转型，其包括一个具有一个吸入室1的头部件2；一个压缩机的主要部件3，气体在压缩之前从吸入室1进入到该主要部件中并被压缩；以及具有一个排出室4的后部件5，该排出室容纳着经压缩机的主要部件3压缩的待排出的气体。
压缩机的主要部分3包括一个在气缸座6的内壁形成的气缸内腔8，该气缸内腔8的端面由侧滑块7A和7B围绕。在气缸内腔8中容纳着可旋转的一个转子。转子9包括多个叶片10，10。在转子9绕其旋转轴转动时，每个叶片10，10的顶端一边沿气缸座6的内壁滑动，一边收缩或伸展。转子9和叶片10，10将气缸内腔8分隔成多个压缩室11。各个压缩室11接连地从吸入室1吸入气体。然后，靠转子9的旋转运动压缩该气体，再向排出室4排放。
顺便提及的是，将转子9设计成能借助车辆的发动机轴(没有示出)的旋转动力，经过在头部件2中设置的驱动皮带轮12、电磁离合器13和转轴14的传动而转动。将转轴14固定成穿过转子9和电磁离合器13的连接传动部件13a每个的中心，并且由各侧滑块7A，7B的轴承部件7j，7j旋转地支撑。
当转子9转动时，叶片10的顶端和气缸座6的内壁面6a彼此相对滑动。转子9的外圆周表面9a和气缸座6的短直径部分内壁表面6彼此相对滑动。此外，转子9的叶片凹槽9b的侧表面和叶片10的侧表面彼此相对滑动。转子9的两个端面9c，9c和各侧滑块7A，7B的相对气缸内腔的表面7x，7x彼此相对滑动。进而，叶片10的两个端面和各侧滑块7A，7B的相对气缸内腔的表面7x，7x彼此相对滑动。而且，为了减轻重量，气缸座6，侧滑块7A，7B，转子9和叶片10都是由铝合金制成的。
它们中每个的滑动表面都应被供给润滑油。然而，在重复进行气体的吸入和气体的压缩的压缩室11与其它压缩室11之间的压力差很大。当由于大压力差的存在导致在压缩室之间发生气体泄漏时，因能量损失量对应于泄漏量，所以压缩效率也降低了。这样，要将用于每个滑动表面的间隙设计成尽可能小，当润滑油薄膜破裂时就会很容易产生固体接触。
这样，可用碳氟树脂涂覆在这些滑动表面上，例如将聚四氟乙烯涂覆在一个滑动表面上。然后，将涂覆表面面对对应的铝合金的滑动表面从而提高耐磨性和抗咬合性。
为了避免压缩机的碳氟树脂在工作中剥落或分离下来，需要将碳氟树脂可靠地接触和粘附在铝合金上。为了提高接触和粘附性，已经采用了前面对现有技术的说明中如图15所示的，包括对基体材料进行处理的各个工序。
在本实施例中，为了牢固地接触和粘附滑动表面的涂层，尤其是针对两个侧滑块7A，7B，转子9和叶片10而言，涂覆工艺施行如下。下面将说明高的滑动载荷的试验。利用图1，图2，图9或图10所示的涂覆方法，将聚四氟乙烯涂覆在两个与缸腔相对的侧滑块7A，7B的表面7x，7x上。如图13和14所示，在面对气缸内腔的表面7x上，为了运用叶片背压，形成一个凹入部分15，小孔或类似结构。尽管涂层基体处理，例如喷丸处理，也可以影响这个凹入部分15，小孔或类似结构的表面，但是不可能产生残留的喷射材料，这样，凹入部分15，小孔或类似结构在清洗工序中就能得到很好的清洗。
如图1或图9所示，利用碳酸氢钠或干冰以及如图2或图10所示利用激光照射的工序，都能获得没有残留的喷丸材料的结果。此外，这些工序中的每一个都提供了一种聚四氟乙烯涂层，该涂层能可靠地接触和粘附在铝合金上，从而能实际应用在使用中。
当利用图9或图10所示的等离子照射的工序时，与气缸内腔相对的各侧滑块7A，7B的表面7x，7x能获得原子级的精细糙化和净化，并借助等离子照射而活化，从而实现与聚四氟乙烯非常牢固的接触和粘附。
作为本发明使用的碳氟树脂涂层的碳氟树脂可以是除了聚四氟乙烯之外的低分子量的四氟乙烯树脂，四氟乙烯-六氯丙稀共聚物树脂，偏二氟乙烯树脂，三氟化氯乙烯树脂等等。
在上述这些实施例中，化学转变处理工序或者等离子照射工序是在涂覆碳氟树脂工序之前进行的。如果碳氟树脂的应用能在承受相对小的滑动载荷的一个滑动部件上或者在基体材料第二次清洗过的清洁的表面没有变脏之前就立即采用，那么就可以省去化学转变处理或等离子照射的工序。由于该化学转变处理需要专用的设备，所以省去这种转变就能在一个涂层处理生产线上以相一致的方式来完成涂层。
如上所述，根据该涂覆碳氟树脂的方法，在基体材料要被涂覆的表面的基底处理中，利用一种碳酸氢钠等可溶于水的喷射材料或者干冰等可蒸发的喷射材料来对要涂覆的目标工件的表面进行喷丸处理。要涂覆的目标工件的表面经激光照射来糙化和净化该表面从而提高表面和被涂在该表面上的碳氟树脂涂层之间的粘附性。因此，在碳氟树脂涂层附近中就不可能有喷射材料残留在基体材料中。同样，也不可能因残留的喷射材料与其它工件之间的摩擦而引起对涂层或基体材料的任何损坏。
进而，在基体材料和碳氟树脂之间的接触和粘附还可通过等离子照射等类似方法，增加对基体材料的糙化表面进行精细的糙化和净化的糙化和净化的工序而得到进一步提高。这样就获得了一种具有高的耐久性和良好的可靠性的坚固的碳氟树脂涂层。
此外，由于本发明的方法包括以下工序，在涂层基底的表面上形成微小的不平整，这样该碳氟树脂涂层就能更牢固地粘附到要涂覆的目标工件的表面上并且很难剥落下来。更确切的说，本方法包括以下工序1)借助激光照射等类似方式通过局部加热和熔化表面来糙化要涂覆的目标工件的表面；2)要涂覆的目标工件的表面经加热和熔化得到糙化后，在其上涂上碳氟树脂；以及3)要涂覆的目标工件的表面经过上面的涂覆碳氟树脂的工序涂上碳氟树脂后，对其表面进行烘烤。
在激光照射工序中，当激光照射的照射率设定成44％或更高时，可以提高在基底材料上照射亮点的比例(糙化表面部分)。这样，尽管照射时间短，但是该碳氟树脂涂层还能牢固地粘附在要涂覆的目标工件的表面上，这样该涂层就不易剥离下来而且还能承受恶劣的工作条件。
而且，在基底处理工序中，对要涂覆的目标工件的表面进行激光照射从而在清洁目标物的表面的同时以原子数量级精细地糙化该表面从而活化该表面。因此，涂覆在该表面上的碳氟树脂增强了接触和粘附性质。换言之，在现有技术中需要进行的化学转变处理在本发明中不再需要了，这样就不需要设置任何废水处理设备来处理在化学转变处理中产生的有害废水。因此，能显著地降低费用。另外，由于废水泄漏等产生的对环境的污染的担心也可完全消除了。
将等离子照射工序加入到碳氟树脂涂覆工序中，能显著地提高生产效率。
因此，每个具有涂覆碳氟树脂涂层的滑动表面的滑动件和每个这样的具有涂覆碳氟树脂涂层的滑动件的气体压缩机的使用寿命都延长了并且增强了可靠性。
权利要求
1.一种涂覆碳氟树脂的方法，包括喷丸工序，用一种水溶性的喷射材料或一种可蒸发的喷射材料在要涂覆的目标工件的表面上进行喷丸处理；清洗工序，对要涂覆的、已使其表面经喷丸工序糙化过的目标工件进行清洗；碳氟树脂涂覆工序，对要涂覆的、经清洗工序清洗过的目标工件的表面进行涂覆碳氟树脂；以及烘烤工序，对要涂覆的、其表面已经碳氟树脂涂覆工序涂上碳氟树脂的目标工件进行烘烤。
2.如权利要求1所述的涂覆碳氟树脂的方法，其特征在于，在喷丸工序中使用的该水溶性的喷射材料是碳酸氢钠。
3.如权利要求1所述的涂覆碳氟树脂的方法，其特征在于，在清洗工序和碳氟树脂涂覆工序之间，还包括一种精细地糙化和净化工序，对要涂覆的目标工件的表面进行精细地糙化和净化。
4.一种涂覆碳氟树脂的方法，其包括激光照射工序，用激光对要涂覆的目标工件的表面进行照射；碳氟树脂涂覆工序，对要涂覆的、其表面已经激光照射过的目标工件进行碳氟树脂涂覆；以及烘烤工序，对要涂覆的、其表面已经碳氟树脂涂覆工序涂上了碳氟树脂的目标工件进行烘烤。
5.如权利要求4所述的涂覆碳氟树脂的方法，其特征在于，在激光照射工序和碳氟树脂涂覆工序之间，还包括一种精细地糙化和净化工序，对要涂覆的目标工件的表面进行精细地糙化和净化。
6.如权利要求4所述的涂覆碳氟树脂的方法，其特征在于，在激光照射工序中进行的激光照射包括在要涂覆的目标工件的表面上间歇地照射激光并同时在其上进行扫描，由此而糙化要涂覆的目标工件的表面。
7.如权利要求4所述的涂覆碳氟树脂的方法，其特征在于，激光照射的照射率设定为44％或者更高。
8.如权利要求6所述的涂覆碳氟树脂的方法，其特征在于，激光照射的扫描线为螺旋形式。
9.如权利要求4所述的涂覆碳氟树脂的方法，其特征在于在激光照射工序中使用的激光为YAG激光。
10.一种涂覆碳氟树脂的方法，包括等离子照射工序，用等离子对要涂覆的目标工件的表面进行照射以精细地糙化和活化表面；碳氟树脂涂覆工序，对要涂覆的、其表面已经等离子照射工序用等离子照射过的目标工件进行碳氟树脂涂覆；以及烘烤工序，对要涂覆的、其表面已经碳氟树脂涂覆工序涂上了碳氟树脂的目标工件进行烘烤。
11.如权利要求10所述的涂覆碳氟树脂的方法，其特征在于，在等离子照射工序之前，还包括一种精细地糙化和净化工序，对要涂覆的目标工件的表面进行精细地糙化和净化。
12.如权利要求11所述的涂覆碳氟树脂的方法，其特征在于，该糙化和净化工序是一种喷丸处理工序，用一种水溶性的喷射材料或一种可蒸发的喷射材料在要涂覆的目标工件的表面上进行喷丸处理。
13.如权利要求11所述的涂覆碳氟树脂的方法，其特征在于，该糙化和净化工序是一种利用激光照射对要涂覆的目标工件的表面进行激光照射的工序。
14.一种滑动件，其包括一个利用如权利要求1所述的涂覆碳氟树脂的方法涂上碳氟树脂的滑动表面。
15.一种滑动件，其包括一个利用如权利要求4所述的涂覆碳氟树脂的方法涂上碳氟树脂的滑动表面。
16.一种气体压缩机，其包括一滑动件，该滑动件具有利用如权利要求1所述的涂覆碳氟树脂的方法涂上碳氟树脂的滑动表面。
17.一种气体压缩机，其包括一滑动件，该滑动件具有利用如权利要求4所述的涂覆碳氟树脂的方法涂上碳氟树脂的滑动表面。
18.如权利要求16所述的气体压缩机，其特征在于，该涂覆碳氟树脂的滑动件是一个侧滑块，该侧滑块围绕着一个气缸内腔的一个端面并且可相对该气缸内腔中旋转的转子和叶片进行滑动。
19.如权利要求17所述的气体压缩机，其特征在于，该涂覆碳氟树脂的滑动件是一个侧滑块，该侧滑块围绕着一个气缸内腔的一个端面并且可相对该气缸内腔中旋转的转子和叶片进行滑动。
全文摘要
一种涂覆碳氟树脂的方法，包括利用一种水溶性的喷射材料或一种可蒸发的喷射材料进行喷丸处理或者进行激光或等离子照射来糙化要涂覆的表面。该方法提供具有良好的接触和粘附性质的一种高质量的碳氟树脂，即使在恶劣的载荷条件下来完成一种滑动运动也不会剥落下来。此外，在涂层基底处理中使用的喷射材料不会残留在涂层附近中的由铝合金或类似材料制成的基体材料中。这样，就不会有发生残留的喷射材料损坏涂层或类似物质的可能性。
文档编号B05D3/02GK1442617SQ02155809
公开日2003年9月17日 申请日期2002年10月26日 优先权日2001年10月26日
发明者高桥彻, 渡壁利夫, 松野章 申请人:精工电子有限公司