[发明专利]一种汽车空调压缩机用铝合金半球及其制备方法

说明书

本发明涉及一种汽车空调压缩机用铝合金半球及其制备方法，属于汽车材料技术领域。该铝合金半球由Al‑Cu‑Mg‑Si铝合金基体及其表面的Ni‑(Mo或W)‑P‑G_p镀层组成，其中G_p为石墨。本发明采用粉末冶金工艺，选用超细尺寸的Si颗粒与Al、Cu、Mg粉末进行混粉，通过冷压、热压制备出平均粒径≤5μm的Si组织的Al‑Cu‑Mg‑Si铝合金；在半球毛坯表面进行镀覆具有热稳定性能、耐磨性、抗腐蚀性的Ni‑(W或Mo)‑P‑G_p镀层，提高半球零件的使用寿命，替代碳钢半球。采用该制备方法制备的半球铝合金基体中Si颗粒组织细小、强度和硬度优良，表面镀Ni层具有耐磨损、耐腐蚀等优异的综合性能。

技术领域

本发明涉及一种汽车空调压缩机用铝合金半球及其制备方法，属于汽车材料技术领域。

背景技术

汽车空调压缩机按内部工作方式不同分为曲柄连杆式压缩机、斜盘式压缩机、旋叶式压缩机、涡旋式压缩机四类。斜盘式压缩机可以实现运动的完全平衡，已经成为一种非常成熟的机型，在汽车空调压缩机市场上占据主导地位。斜盘式压缩机的斜盘与压缩机主轴固定在一起，斜盘的边缘装配在压缩机活塞中部的槽中，活塞槽与斜盘边缘通过两个半球支承在一起实现连接运动，半球的性能性直接影响压缩机的质量与工作效率。

目前，市面上使用的斜盘式空调压缩机半球主要为碳钢材质。碳钢半球在实际应用过程中存在以下问题：(1)比重大。碳钢半球密度7.85g/cm³，比重大，工作过程中冲击惯性大，反向振动大，引起噪音大、磨损加剧出现。选用更低比重的材料(如铝合金)制备半球将有利于进一步压缩机的轻量化。(2)导热性差。钢铁材料热导率较铝合金低，在工作过程中产生的热量不容易散除，容易导致材料尺寸变形，影响尺寸精度，油膜也会因长时间高温而降低润滑效果。(3)热膨胀系数不匹配。钢的热膨胀系数较低(10～13×10^-6K^-1)，而铝合金的热膨胀系数相对较高(17～20×10^-6K^-1)，两者热膨胀相差大。传统碳钢半球与铝合金活塞相配合，高温工作环境下材料受热膨胀，由于热膨胀系数不一致会导致配合间隙产生，噪音增大，易磨损，严重影响到压缩机的使用寿命。(4)易生锈。碳钢不耐腐蚀、易生锈，影响使用精度，而选用更耐腐蚀，不易生锈的材质(如铝合金)制作半球将更有利。

另一方面，在金属表面镀覆耐磨性金属镀层的研究较多，如金属表面化学镀Ni-P合金以其优良的耐腐蚀性和耐磨性而受到广泛应用，但Ni-P镀层仍不能满足材料在更高的温度下使用时具有更高的耐蚀、耐磨损的要求。

对于半球基材所用的过共晶Al-Cu-Mg-Si材料，国内外已经开展了系列研究工作。过共晶Al-Cu-Mg-Si合金常见的制备工艺有铸造法、快速凝固法(雾化制粉/喷射沉积)等方法。铸造法容易出现初生Si尺寸粗大的现象(20～100μm以上)，严重割裂基体，合金性能差。快速凝固法制备的过共晶Al-Si合金，初晶Si尺寸通常在10μm以下，但快速凝固技术所需设备昂贵、成本高、技术难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种斜盘式汽车空调压缩机用耐磨铝合金半球，本发明为了解决碳钢半球实际使用中的问题，开发一种新型的轻质铝合金半球来替代碳钢半球，该半球材料由铝合金基体和表面镀镍层组成。

一种汽车空调压缩机用铝合金半球，具体为一种汽车斜盘式空调压缩机用铝基半球，该铝合金半球由Al-Cu-Mg-Si铝合金基体及其表面的Ni-(Mo或W)-P-G_p镀层组成，其中G_p为石墨。

所述的Al-Cu-Mg-Si合金中，按重量百分比计，Cu含量为3.5～4.5％，Mg为0.4～0.8％，Si为15～18％，余量为Al。

所述的Ni-(Mo或W)-P-G_p镀层，按照重量百分数，P含量为0.8-1.5％，Mo或W含量为0.8-1.5％，G_p含量为1-4％，余量为Ni。