[发明专利]石墨烯增强铝基材料、其制备方法、铝合金零部件及压缩机

说明书

本发明提供了一种石墨烯增强铝基材料、其制备方法、铝合金零部件及压缩机。制备方法包括：步骤S1，提供改性石墨烯，改性石墨烯包括石墨烯主体和附着在石墨烯主体表面的改性材料，改性材料为TiC、B₄C、WC、ZrC和SiC中的一种或多种；步骤S2，将基体原料、增强剂与改性石墨烯混合后进行成型处理，得到石墨烯增强铝基材料，增强剂选自Cu、Mg、Zn中的一种或多种的合金、或碳纳米管。本申请利用改性剂提高铝基材的强度和耐磨性能；利用增强剂和改性石墨烯进一步提高了基体原料的强度和耐磨性能。在将本申请的石墨烯增强铝基材料制备成铝合金零部件应用至压缩机的十字滑环时，有效缓解了十字滑环上凸键的断裂情况。

技术领域

本发明涉及铝合金材料技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯增强铝基材料、其制备方法、铝合金零部件及压缩机。

背景技术

空调涡旋压缩机是以压缩制冷剂起到制冷效果的压缩机，防自转十字滑环是空调涡旋压缩机防自转系统的主要部件。在空调涡旋压缩机工作过程中，涡旋压缩机的防自转机构是在满足动涡旋盘绕静涡旋盘中心公转的同时，十字滑环也需要进行高速往复运动，并防止了动涡旋盘的自转。

防自转十字滑环一般包括两对从环形件上凸出的呈十字分别的键。第一对凸键配合在动涡旋盘的凹槽内，第二对键配合在静涡旋盘的槽内。尽管这种带四个键的十字联轴节可有效地防止动涡旋盘相对于静涡旋盘的自转运动，但正是由于这四个凸键的存在，特别是背压腔内的压力比较大的时候，十字联轴节的四个凸键在工作过程会受到很大的扭转力矩的作用，从而使十字联轴节扭转变形，这样也使键的接触面积减小，从而加速了键表面的磨损失效，更严重还会出现凸键断裂的情况，进而导致涡旋压缩机的噪音和振动的增大，压缩机的使用寿命缩短，因此要求制备十字滑环接触摩擦面具有自润滑的功能外，更要求使用的材料具有更高抗冲击强度和抗冲击韧性。

公开号为CN 106893901 A的中国专利申请公开了一种铝合金材料、涡旋压缩机的十字滑环及其制备方法，根据其Si重量百分比为8％～15％可知，其材料属于铝硅系列合金，这种合金的耐磨性虽然很好，但其脆性较大，抗冲击强度和抗冲击韧性较弱。若压缩机在高频率下运转过程中，或是在突然启动、关停和升频的瞬时时间内，十字滑环的凸键很容易受到很大的冲击力矩，进而导致断裂。

公开号为CN 106498223 A的中国专利申请公开了一种改性石墨烯增强铝基复合材料及其制备方法，其主要是通过硅粉、石墨烯和硬脂酸进行球磨，真空烧结后得到石墨烯-碳化硅复合材料；再用该复合材料、高纯铝粉和硬脂酸进行球磨混合，进而得到了改性石墨烯-铝粉混合粉末；将该粉末与熔融铝液(或熔融铝合金液)进行混合后，再将其浇铸成型，就能得到改性石墨烯增强铝基复合材料的零部件。虽然Si粉改善了铝基体的润湿性，但其烧结形成的SiC颗粒与铝基体间润湿性较却未得到改善，因此该复合材料在高负荷工况下的自润滑性不能满足使用要求。

授权公告号为CN 208106765 U的中国专利公开了一种十字滑环及涡旋压缩机，其主要是将十字滑环强度较低的凸键设计成凹槽结构，该凹槽结构在与动盘上的凸键及支架上的凸键配合，在一定程度上增强了十字滑环的抗冲击强度，增加了十字滑环的使用寿命。但这种十字滑环结构的上、下两个端面与动盘、支架的接触面积较大，致使摩擦磨损的几率也增大。

授权公告号为CN 207111417 U的中国专利公开了用于涡旋压缩机的滑环和涡旋压缩机，其主要是在十字滑环的凸键与动盘或支架的接触面上设置有滚动键，将接触面上的滑动摩擦变为滚动摩擦，降低十字滑环凸键的磨损率。但这种滚动结构比较复杂，稳定性也比较差。

授权公告号为CN 208330725 U的中国专利公开了压缩机及具有其的车辆，其主要是在十字滑环的凸键上都设置有磁铁，并在与这些凸键相对应动盘和支架的凹槽内设置有与凸键上磁铁磁极相反的磁铁，这样十字滑环上的凸键与动盘、支架的凹槽间就会处于磁悬浮的状态，极大的降低了十字滑环凸键的磨损率。但装配磁铁后，会致使十字滑环处于不平稳的状态，易发生倾斜等问题，进而导致十字滑环的上、下两个端面的磨损加剧，而且这种装配结构也会增加材料成本及十字滑环的重量。