耐磨的壓縮機活塞及其製備方法
2023-09-27 05:40:20
專利名稱：耐磨的壓縮機活塞及其製備方法
技術領域：
本發明屬於壓縮機活塞領域，尤其是一種耐磨的壓縮機活塞及其製備方法。
背景技術：
為了進一步提高壓縮機效率，壓縮機廠家必須降低活塞在運動中的磨損，提高活塞與缸體的密封性，目前活塞主要採用粉末冶金或高鎳磷合金鑄鐵，但仍然無法通過高負載的磨損。當前，壓縮機製造業對活塞的表面處理，普遍採用兩種工藝I.活塞表面進行磷化處理磷化處理的磷化膜，一般l-3um，膜-基結合力低，很容易脫落，且摩擦係數高，耐磨損能力差，且膜厚偏差較大，一般在O. 5-lum，在使用中，無法達到上述新的要求；且磷化處理中的產物不能直接排放，對環境具有危害性，必須處理後，排放，成本較高。2.鎳磷鑄鐵淬 火或氮化處理該處理方式無法在進一步提升壓縮機活塞的耐磨性。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種耐磨的壓縮機活塞，該壓縮機活塞耐磨性強、表面摩擦係數低、結構簡單、設計科學合理、成本較低、硬度高，有效提高了活塞的使用壽命，並有效提高壓縮機效率。本發明的另一個目的在於提供一種耐磨的壓縮機活塞的製備方法。本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的一種耐磨的壓縮機活塞，包括一壓縮機活塞本體，該壓縮機活塞本體外壁一端制有導向帶，另一端制有密封帶，在壓縮機活塞本體外壁上制有活塞銷孔，其導向帶以及密封帶外壁均噴塗有類金剛石薄膜。而且，所述的類金剛石薄膜從內層至外層分別包括基體滲氮層、鉻擴散過渡層、碳、氮的富鉻混合層以及類金剛石塗層，基體滲氮層的厚度為20 lOOnm，鉻擴散過渡層的厚度為350 800nm，碳、氮的富鉻混合層的厚度為100 300nm，類金剛石塗層的厚度為1000 1800nm，含 N量< 10%。一種耐磨的壓縮機活塞的製備方法，其製備方法包括的步驟如下(I)、開啟設備將現有的壓縮機活塞處理後露出導向帶以及密封帶放入真空室內的轉盤上，關閉真空室，使真空室壓力為1(Γ2帕，開始升溫，並保持溫度在70 200°C;繼續抽真空至小於6X 1(Γ3帕為止；啟動轉盤，轉盤轉速1-3轉/分鐘；(2)、壓縮機活塞的清洗刻蝕通入2 5標況毫升每分的氬氣，使真空室內壓力達到O. I O. 6帕；打開負偏壓電源，對壓縮機活塞施加負偏壓-500 -5001000伏；然後打開離子源，電壓900 2000伏，電流80 180毫安，；時間10 20分鐘；(3)、抽氣關閉負偏壓電源、離子源以及氬氣，抽真空至小於6Χ KT3帕；(4)、基體滲氮層沉積通入I 2標況毫升每分的氮氣，保持真空度O. I 0.6帕，開啟負偏壓電源，-2000伏，然後開啟離子源電壓900 2000伏，時間30 60分鐘後，關閉離子源、負偏壓電源以及氮氣形成基體滲氮層；
(5)、鉻擴散過渡層沉積通入10 30標況毫升每分的氬氣，至真空度O. 5 I. 3帕，開啟負偏壓電源至-50 -01000伏，開啟磁控鉻靶電源，電流3 6安，時間30 100分鐘後，關閉氬氣、磁控鉻靶電源以及負偏壓電源形成鉻擴散過渡層；(6)、碳、氮的富鉻混合層沉積同時通入10 30標況毫升每分的乙炔氣以及3-8標況暈升每分的氮氣，真空度保持在O. 2 O. 6帕，開啟負偏壓電源-1000 -1500伏,開啟離子源，電壓1000 2000伏，沉積時間40 90分鐘，形成碳、氮的富鉻混合層；(7)、類金剛石塗層沉積降低50%的氮氣流量，繼續沉積，時間80 100分鐘；關閉氮氣，繼續沉積60分鐘，形成類金剛石塗層； (8)、保養關閉所有氣體，負偏壓電源以及離子源電源，保持抽真空，控制真空度在IO3帕，10 30分鐘，得到耐磨的壓縮機活塞。本發明的優點和有益效果為本耐磨的壓縮機活塞包括一壓縮機活塞本體，該壓縮機活塞本體外壁一端制有導向帶，另一端制有密封帶，在壓縮機活塞本體外壁上制有活塞銷孔，其導向帶以及密封帶外壁均噴塗有類金剛石薄膜，該類金剛石薄膜從內層至外層分別包括基體滲氮層、鉻擴散過渡層、碳、氮的富鉻混合層以及類金剛石塗層，基體滲氮層的厚度為20 lOOnm，鉻擴散過渡層的厚度為350 800nm，碳、氮的富鉻混合層的厚度為100 300nm，類金剛石塗層的厚度為1000 1800nm，含N量< 10%，噴塗類金剛石薄膜的壓縮機活塞耐磨性強，薄膜與活塞結合力強、薄膜韌性好、摩擦係數低、硬度高，提高了壓縮機活塞的使用壽命，降低了成本。
圖I為本發明的結構示意圖；圖2為圖I的A-A向剖視圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。實施例I一種耐磨的壓縮機活塞，包括一壓縮機活塞本體3，該壓縮機活塞本體外壁一端制有導向帶4，另一端制有密封帶1，在壓縮機活塞本體外壁上制有活塞銷孔2，其導向帶以及密封帶外壁均噴塗有類金剛石薄膜5，該類金剛石薄膜由內層到外層分別包括基體滲氮層、鉻擴散過渡層、碳、氮的富鉻混合層以及類金剛石塗層，基體滲氮層的厚度為20nm，鉻擴散過渡層的厚度為350nm，碳、氮的富鉻混合層的厚度為lOOnm，類金剛石塗層的厚度為lOOOnm，含 N 量 8%。一種耐磨的壓縮機活塞的製備方法，其製備方法包括的步驟如下(I)、開啟設備將現有的壓縮機活塞處理後露出導向帶以及密封帶放入真空室內的轉盤上，關閉真空室，使真空室壓力為1(Γ2帕，開始升溫，並保持溫度在70°C;繼續抽真空至小於6 Xicr3帕為止；啟動轉盤，轉盤轉速 轉/分鐘；(2)、壓縮機活塞的清洗刻蝕通入2標況毫升每分的氬氣，使真空室內壓力達到O.I帕；打開負偏壓電源，對壓縮機活塞施加負偏壓-500伏；然後打開尚子源，電壓900伏，電流80暈安，；時間10分鐘；(3)、抽氣關閉負偏壓電源、離子源以及氬氣，抽真空至小於6X KT3帕；(4)、基體滲氮層沉積通入I標況毫升每分的氮氣，保持真空度O. I帕，開啟負偏壓電源，-2000伏，然後開啟離子源電壓900伏，時間30分鐘後，關閉離子源、負偏壓電源以及氮氣形成基體滲氮層；(5)、鉻擴散過渡層沉積通入10標況毫升每分的氬氣，至真空度O. 5帕，開啟負偏、壓電源至-500伏，開啟磁控鉻靶電源，電流3安，時間30分鐘後，關閉氬氣、磁控鉻靶電源以及負偏壓電源形成鉻擴散過渡層；(6)、碳、氮的富鉻混合層沉積同時通入10標況毫升每分的乙炔氣以及3標況毫升每分的氮氣，真空度保持在O. 2帕，開啟負偏壓電源-1000伏，開啟離子源，電壓1000伏，沉積時間40分鐘，形成碳、氮的富鉻混合層；(7)、類金剛石塗層沉積降低50%的氮氣流量，繼續沉積，時間80分鐘；關閉氮氣，繼續沉積60分鐘，形成類金剛石塗層；(8)、保養關閉所有氣體，負偏壓電源以及離子源電源，保持抽真空，控制真空度在IO3帕，10分鐘，得到耐磨的壓縮機活塞。本實施例製備的耐磨的壓縮機活塞其塗有薄膜的性能HV硬度1900_2400，洛氏壓痕HFl-3，劃痕法結合力> 30N，表面粗糙度RaO. 02-0. 05，應用磨損450N，350RPM，摩擦係數O. 05-0. 09，摩擦力500-900N，失效時間> 30hr。實施例2一種耐磨的壓縮機活塞，包括一壓縮機活塞本體，該壓縮機活塞本體外壁一端制有導向帶，另一端制有密封帶，在壓縮機活塞本體外壁上制有活塞銷孔，其導向帶以及密封帶外壁均噴塗有類金剛石薄膜，該類金剛石薄膜由內層至外層分別包括基體滲氮層、鉻擴散過渡層、碳、氮的富鉻混合層以及類金剛石塗層，基體滲氮層的厚度為lOOnm，鉻擴散過渡層的厚度為800nm，碳、氮的富鉻混合層的厚度為300nm，類金剛石塗層的厚度為1800nm，含N 量 9%。一種耐磨的壓縮機活塞的製備方法，其製備方法包括的步驟如下(I)、開啟設備將現有的壓縮機活塞處理後露出導向帶以及密封帶放入真空室內的轉盤上，關閉真空室，使真空室壓力為1(Γ2帕，開始升溫，並保持溫度在200°C ;繼續抽真空至小於6 XlCT3帕為止；啟動轉盤，轉盤轉速3轉/分鐘；(2)、壓縮機活塞的清洗刻蝕通入5標況毫升每分的氬氣，使真空室內壓力達到
O.6帕；打開負偏壓電源,對壓縮機活塞施加負偏壓-1000伏；然後打開尚子源，電壓2000伏，電流180暈安，；時間20分鐘；(3)、抽氣關閉負偏壓電源、離子源以及氬氣，抽真空至小於6X KT3帕；(4)、基體滲氮層沉積通入2標況毫升每分的氮氣，保持真空度O. 6帕，開啟負偏壓電源，-2000伏，然後開啟尚子源電壓2000伏，時間60分鐘後，關閉尚子源、負偏壓電源以及氮氣形成基體滲氮層；(5)、鉻擴散過渡層沉積通入30標況毫升每分的氬氣，至真空度I. 3帕，開啟負偏壓電源至-1000伏，開啟磁控鉻靶電源，電流6安，時間100分鐘後，關閉氬氣、磁控鉻靶電源以及負偏壓電源形成鉻擴散過渡層；(6)、碳、氮的富鉻混合層沉積同時通入30標況毫升每分的乙炔氣以及3-8標況毫升每分的氮氣，真空度保持在O. 6帕，開啟負偏壓電源-1500伏，開啟離子源，電壓2000伏，沉積時間90分鐘，形成碳、氮的富鉻混合層；(7)、類金剛石塗層沉積降低50%的氮氣流量，繼續沉積，時間100分鐘；關閉氮氣，繼續沉積60分鐘，形成類金剛石塗層；(8)、保養關閉所有氣體，負偏壓電源以及離子源電源，保持抽真空，控制真空度在IO3帕，30分鐘，得到耐磨的壓 縮機活塞。實施例3—種耐磨的壓縮機活塞，包括一壓縮機活塞本體，該壓縮機活塞本體外壁一端制有導向帶，另一端制有密封帶，在壓縮機活塞本體外壁上制有活塞銷孔，其導向帶以及密封帶外壁均噴塗有類金剛石薄膜，該類金剛石薄膜由內層至外層分別包括基體滲氮層、鉻擴散過渡層、碳、氮的富鉻混合層以及類金剛石塗層，基體滲氮層的厚度為60nm，鉻擴散過渡層的厚度為600nm,碳、氮的富鉻混合層的厚度為200nm,類金剛石塗層的厚度為1400nm,含N 量 6 %。一種耐磨的壓縮機活塞的製備方法，其製備方法包括的步驟如下(I)、開啟設備將現有的壓縮機活塞處理後露出導向帶以及密封帶放入真空室內的轉盤上，關閉真空室，使真空室壓力為10e_2帕，開始升溫，並保持溫度在150°c ;繼續抽真空至小於6 XlCT3帕為止；啟動轉盤，轉盤轉速2轉/分鐘；(2)、壓縮機活塞的清洗刻蝕通入4標況毫升每分的氬氣，使真空室內壓力達到
O.4帕；打開負偏壓電源,對壓縮機活塞施加負偏壓-700伏；然後打開尚子源，電壓1200伏，電流120暈安，；時間15分鐘；(3)、抽氣關閉負偏壓電源、離子源以及氬氣，抽真空至小於6X KT3帕；(4)、基體滲氮層沉積通入I標況毫升每分的氮氣，保持真空度O. 4帕，開啟負偏壓電源，-2000伏，然後開啟尚子源電壓1200伏，時間45分鐘後，關閉尚子源、負偏壓電源以及氮氣形成基體滲氮層；(5)、鉻擴散過渡層沉積通入20標況毫升每分的氬氣，至真空度O. 8帕，開啟負偏壓電源至-800伏，開啟磁控鉻靶電源，電流4安，時間60分鐘後，關閉氬氣、磁控鉻靶電源以及負偏壓電源形成鉻擴散過渡層；(6)、碳、氮的富鉻混合層沉積同時通入20標況毫升每分的乙炔氣以及3-8標況毫升每分的氮氣，真空度保持在O. 5帕，開啟負偏壓電源-1250伏，開啟離子源，電壓1500伏，沉積時間60分鐘，形成碳、氮的富鉻混合層；(7)、類金剛石塗層沉積降低50%的氮氣流量，繼續沉積，時間90分鐘；關閉氮氣，繼續沉積60分鐘，形成類金剛石塗層；(8)、保養關閉所有氣體，負偏壓電源以及離子源電源，保持抽真空，控制真空度在IO3帕，20分鐘，得到耐磨的壓縮機活塞。
權利要求
1.一種耐磨的壓縮機活塞，包括一壓縮機活塞本體，該壓縮機活塞本體外壁一端制有導向帶，另一端制有密封帶，在壓縮機活塞本體外壁上制有活塞銷孔，其特徵在於在導向帶以及密封帶外壁均噴塗有類金剛石薄膜。
2.根據權利要求I所述的耐磨的壓縮機活塞，其特徵在於所述的類金剛石薄膜從內層至外層分別包括基體滲氮層、鉻擴散過渡層、碳、氮的富鉻混合層以及類金剛石塗層，基體滲氮層的厚度為20 lOOnm，鉻擴散過渡層的厚度為350 800nm，碳、氮的富鉻混合層的厚度為100 300nm，類金剛石塗層的厚度為1000 1800nm，含N量< 10%。
3.—種如權利要求I所述的耐磨的壓縮機活塞的製備方法，其特徵在於該製備方法包括的步驟如下 (1)、開啟設備將現有的壓縮機活塞處理後露出導向帶以及密封帶放入真空室內的轉盤上，關閉真空室，使真空室壓力為l(f_2帕，開始升溫，並保持溫度在70 200°C;繼續抽真空至小於6 XlCT3帕為止；啟動轉盤，轉盤轉速1-3轉/分鐘； (2)、壓縮機活塞的清洗刻蝕通入2 5標況毫升每分的氬氣，使真空室內壓力達到O. I O. 6帕；打開負偏壓電源,對壓縮機活塞施加負偏壓-500 -1000伏；然後打開尚子源，電壓900 2000伏，電流80 180毫安，；時間10 20分鐘； ⑶、抽氣關閉負偏壓電源、離子源以及氬氣，抽真空至小於6X KT3帕； (4)、基體滲氮層沉積通入I 2標況毫升每分的氮氣，保持真空度O.I O. 6帕，開啟負偏壓電源，-2000伏，然後開啟離子源電壓900 2000伏，時間30 60分鐘後，關閉離子源、負偏壓電源以及氮氣形成基體滲氮層； (5)、鉻擴散過渡層沉積通入10 30標況毫升每分的氬氣，至真空度O.5 I. 3帕，開啟負偏壓電源至-500 -1000伏，開啟磁控鉻靶電源，電流3 6安，時間30 100分鐘後，關閉氬氣、磁控鉻靶電源以及負偏壓電源形成鉻擴散過渡層； (6)、碳、氮的富鉻混合層沉積同時通入10 30標況毫升每分的乙炔氣以及3-8標況暈升每分的氮氣，真空度保持在O. 2 O. 6帕，開啟負偏壓電源-1000 -1500伏,開啟尚子源，電壓1000 2000伏，沉積時間40 90分鐘，形成碳、氮的富鉻混合層； ⑵、類金剛石塗層沉積降低50%的氮氣流量，繼續沉積，時間80 100分鐘；關閉氮氣，繼續沉積60分鐘，形成類金剛石塗層； (8)、保養關閉所有氣體，負偏壓電源以及離子源電源，保持抽真空，控制真空度在IO3帕，10 30分鐘，得到耐磨的壓縮機活塞。
全文摘要
本發明涉及一種耐磨的壓縮機活塞，包括一壓縮機活塞本體，該壓縮機活塞本體外壁一端制有導向帶，另一端制有密封帶，在壓縮機活塞本體外壁上制有活塞銷孔，其在導向帶以及密封帶外壁均噴塗有類金剛石薄膜。噴塗類金剛石薄膜的壓縮機活塞耐磨性強，薄膜與活塞結合力強、薄膜韌性好、摩擦係數低、硬度高，提高了壓縮機活塞的使用壽命，降低了成本。
文檔編號C23C14/35GK102661264SQ201210131868
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者甄洪賓 申請人:賽屋(天津)塗層技術有限公司