[发明专利]一种用于空调滚动活塞压缩机的活塞环及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于表面工程领域，特别涉及一种用于空调滚动活塞压缩机的活塞环及其制备方法。

背景技术

随着建筑业、工商设施及人们对于生活的舒适度的要求越来越高，空调的需求日益增加。作为世界人口最多的国家，中国已成为家庭对空调的需求量较大的国家行列，高耐磨的用于空调压缩机的空调滚动活塞的市场潜力将更加巨大。

空调活塞式压缩机气缸与活塞环配合是活塞式压缩机上一对举足轻重的配对副。在活塞式压缩机工作过程中，活塞环与气缸壁之间的磨损是最常见的故障,过渡磨损会导致缸内压力下降而达不到工作压力、机油油膜变薄、活塞环与气缸之间形成边界润滑或干摩擦。磨损后的气缸壁面在中心线方向呈腰鼓形，横截面为椭圆形，即沿垂直方向的尺寸比水平方向大，从而引起活塞在运行中跳动，产生串油、漏气,使排气量降低。气缸壁面的磨损加剧了活塞环的磨损，甚至造成断裂,而活塞环的磨损尤其是断裂又会导致壁面磨损加快，加剧磨损的恶性循环。随着工作时间的增加，使这对配对副的配合发生变化，良好的气体密封性逐步恶化。高负荷、高参数、高自动化程度使活塞式压缩机的工作条件更加严酷，磨损问题日益突出已成为影响活塞式压缩机工作可靠性及使用寿命的一个重要因素。要改善其摩擦性能，提高活塞式压缩机气缸的抗磨减摩能力，可从材料方面着手，一是改变材料组分或使用新材料，目前国内空调滚动活塞均采用添加Cr、Ni、Mo等合金元素的高合金铸铁，制冷行业压缩机空调滚动活塞材料性质规定为日本：JIS5G5501灰口铸铁FC300中加入Mo、Ni、Cr成份并进行热处理，或中国为GB HT300，添加Cr、Ni、Mo的低合金铸铁(合金总量为3％以下)，淬火、回火后的基体组织为马氏体+合金碳化物该标准对磷的含量规定为0.3％以下；二是采用表面工程技术对材料表面进行改性，赋予材料及其制品表面抵御环境作用的能力，如提高材料及其制品耐腐蚀、抗高温氧化、耐磨减摩、润滑及抗疲劳性能等,从而延长其使用寿命，具有省料、节能、高效、优质、环保、成本低等优点。表面工程技术包括有电镀、化学镀、热喷涂、涂料涂装、热浸镀、气相沉积等。

化学镀技术依据氧化还原反应原理，通过强还原剂将金属离子还原在工件表面形成金属镀层的技术。化学镀技术不需要通电，利用化学反应在基体表面涂覆镀层，因此表面能够附着比较均匀，不会随电流强弱变化而产生厚度不一；而且只要镀液浸渍到的地方都可以轻松涂覆，不会担心复杂零件基体漏镀问题。随着化学镀技术工艺的不断发展成熟，其功能性越来越强，应用范围也越来越广，在各个领域都获得了重要的应用。

化学镀技术按照沉积金属的种类不同，可以分为化学镀镍、化学镀金、化学镀银、化学镀铜、化学镀钯、复合化学镀等。随着科技的进步和社会的发展，人们对材料的要求也越来越高，单一的化学镀镍耐磨涂层已无法满足人们的需求。于是人们开始研究复合镀层以期获得更好的耐磨性能。典型常见的方法是在镀层中加入SiC、金刚石、氧化铝等颗粒来提高镀层的硬度，由此提高其耐磨性能。另一种方法是加入无机纤维来对镀层增强增韧，比如氧化铝纤维等。而无论是利用颗粒增强还是纤维增强，鲜见有加入氧化锆对其进行改性，更没有利用氧化锆纳米纤维来对镀层进行改性的尝试。更为重要的是，在传统的氧化物陶瓷中，氧化锆的热膨胀系数与金属基体最为接近，这就保证了在利用纤维对镀层进行增强增韧的同时，使镀层与基体的结合强度进一步提高。

发明内容

针对现有空调滚动活塞压缩机活塞环耐磨性较差的现状，本发明拟解决的技术问题是，设计一种用于空调滚动活塞压缩机的活塞环及其制备方法。本发明提供的方法可以有效提高活塞环的耐磨性，并且简单易操作。

本发明提供的一种用于空调滚动活塞压缩机的活塞环，在活塞环基体上镀覆一层合金涂层，其特征在于：在所述合金涂层中掺杂氧化锆纳米纤维。

所述合金涂层为镍磷合金涂层。

本发明还提供一种用于空调滚动活塞压缩机的活塞环的制备方法，该方法包括如下步骤：

1.活塞环基体表面的预处理，预处理的目的是对基体进行去油和除锈，使基体表面平滑光整，易于施镀；

2.活塞环基体表面的化学镀；

其特征在于：活塞环基体表面的化学镀步骤中，化学镀的镀液中加入氧化锆纳米纤维，将预处理后的活塞环基体完全浸渍到加入了氧化锆纳米纤维的镀液中进行化学镀，并在化学镀时进行搅拌。

化学镀过程中，进行搅拌的目的为排出反应过程中的氢气，并防止纳米纤维的破损；本发明进一步给出适合的搅拌速度，即搅拌转速为900～1200r/min。