[發明專利]一種絕熱耐磨空調滾動活塞壓縮機活塞環及其制備方法

有效

• 申請號: 201410727485.4
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN104388933A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 嚴峰;賈平凡;毛新鈺;陳仁福;王明霞;王光禹;梁小平;王西伯
• 申請（專利權）人: 肇慶匹思通機械有限公司;天津工業大學
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C18/12;F04B39/00
• 代理公司: 北京修典盛世知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11424
• 代理人: 胡長遠

技術領域

本發明屬于表面工程領域，特別涉及一種絕熱耐磨空調滾動活塞壓縮機活塞環及其制備方法。

背景技術

空調活塞式壓縮機氣缸與活塞環配合是活塞式壓縮機上一對舉足輕重的配對副。在活塞式壓縮機工作過程中，活塞環與氣缸壁之間的磨損是最常見的故障，過渡磨損會導致缸內壓力下降而達不到工作壓力、機油油膜變薄、活塞環與氣缸之間形成邊界潤滑或干摩擦。磨損后的氣缸壁面在中心線方向呈腰鼓形，橫截面為橢圓形，即沿垂直方向的尺寸比水平方向大，從而引起活塞在運行中跳動，產生串油、漏氣，使排氣量降低。氣缸壁面的磨損加劇了活塞環的磨損，甚至造成斷裂，而活塞環的磨損尤其是斷裂又會導致壁面磨損加快，加劇磨損的惡性循環。隨著工作時間的增加，使這對配對副的配合發生變化，良好的氣體密封性逐步惡化。高負荷、高參數、高自動化程度使活塞式壓縮機的工作條件更加嚴酷，磨損問題日益突出已成為影響活塞式壓縮機工作可靠性及使用壽命的一個重要因素。要改善其摩擦性能，提高活塞式壓縮機氣缸的抗磨減摩能力，可采用表面工程技術對材料表面進行改性，賦予材料及其制品表面抵御環境作用的能力，如提高材料及其制品耐腐蝕、抗高溫氧化、耐磨減摩、潤滑及抗疲勞性能等，從而延長其使用壽命，具有省料、節能、高效、優質、環保、成本低等優點。表面工程技術包括有電鍍、化學鍍、熱噴涂、涂料涂裝、熱浸鍍、氣相沉積等。

化學鍍技術依據氧化還原反應原理，通過強還原劑將金屬離子還原在工件表面形成金屬鍍層的技術。化學鍍技術不需要通電，利用化學反應在基體表面涂覆鍍層，因此表面能夠附著比較均勻，不會隨電流強弱變化而產生厚度不一；而且只要鍍液浸漬到的地方都可以輕松涂覆，不會擔心復雜零件基體漏鍍問題。隨著化學鍍技術工藝的不斷發展成熟，其功能性越來越強，應用范圍也越來越廣，因其耐磨耐腐蝕等優異性能而在眾多領域獲得了重要的應用。

在載荷作用下，摩擦副表面間因有相對滑動而產生摩擦，摩擦生熱致使局部產生很高的溫升，形成瞬時過熱，一個瞬時高溫的熱點會導致表面上相應結點材料狀態的改變，造成摩擦表面的焊聯作用。隨后在分離的瞬間，連結點被撕裂。隨著損傷的積累，將引發明顯的粘著磨損。而由于短時間內摩擦產生的大量的熱能傳遞至金屬構件內部后可引起金屬內部微觀結構的晶格畸變，嚴重影響金屬構件的使用壽命。因此在研究磨損機理時，溫度是起重要作用的因素。雖然利用化學鍍工藝在活塞環基體表面制備耐磨Ni-P合金鍍層可提高其耐磨性能，但其導熱系數與金屬基體相比并無明顯不同，無法阻擋因摩擦而產生的熱向基體傳遞，即無法保護基體免受熱沖擊所引起的損傷。

發明內容

由于空調滾動活塞壓縮機活塞環在工作過程中有大量的熱產生，為了防止短時間內大量的熱傳遞至活塞環內部而引起晶格畸變，即受到熱震損傷，提出在活塞環表面制備一層陶瓷絕熱涂層來對其內部進行絕熱保護。而在陶瓷中氧化鋯的熱膨脹系數與金屬最為接近，所以選用氧化鋯陶瓷涂層作為絕熱涂層可獲得與基體良好的結合強度。在眾多制備陶瓷涂層的方法中，利用浸漬提拉法將基體浸入配制好的溶膠后提拉制膜最為簡便易行。

本發明的目的是提供一種絕熱耐磨空調滾動活塞壓縮機活塞環及其制備方法，通過在活塞環基體表面涂覆陶瓷絕熱涂層來盡可能的減少熱沖擊對壓縮機活塞環的損傷，即在活塞環基體表面先涂覆陶瓷絕熱涂層，再于陶瓷絕熱涂層表面鍍覆耐磨Ni-P合金鍍層。空心材料具有良好的保溫絕熱性能，所以可以利用在陶瓷絕熱涂層中摻雜納米空心球來進一步提高其絕熱性能。而在陶瓷中氧化鋯的熱膨脹系數與金屬基體最為接近，因此選用氧化鋯陶瓷涂層來作為活塞環基體表面的絕熱涂層，這就保證了在利用氧化鋯納米空心球進一步提高陶瓷絕熱涂層的絕熱性能的同時，使陶瓷絕熱涂層與基體的結合強度進一步提高。

本發明提供的絕熱耐磨空調滾動活塞壓縮機活塞環，其特征在于：在活塞環基體上設置絕熱涂層，在絕熱涂層外設置耐磨涂層，所述絕熱涂層為氧化鋯陶瓷涂層，在所述絕熱涂層中摻雜有氧化鋯納米空心球。

耐磨涂層可選用本領域常用耐磨涂層，例如可采用Ni-P合金鍍層。

本發明還提供一種絕熱耐磨空調滾動活塞壓縮機活塞環的制備方法，該方法包括如下步驟：

1.活塞環基體表面的預處理，活塞環基體表面預處理的目的是對基體進行去油和除銹，使基體表面平滑光整，易于涂覆；

2.在經預處理的活塞環基體表面制備絕熱涂層；以及

3.在涂覆了絕熱涂層的活塞環基體表面進行化學鍍，以制備耐磨涂層；

其特征在于，利用浸漬提拉法制備絕熱涂層，該方法包括如下步驟：