[发明专利]耐磨的压缩机曲轴及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于压缩机曲轴领域，尤其是一种耐磨的压缩机曲轴及其制备方法。

背景技术

为进一步提高压缩机效率，压缩机厂家均采用降低曲轴直径，减少接触面积的办法，提高效率，但其耐磨损性能大幅度降低，无法满足可靠性的需要，使降低曲轴直径的方法，受到限制。当前，压缩机制造业对曲轴的表面处理，普遍采用两种工艺：1.曲轴表面进行磷化处理：磷化处理的磷化膜，一般1-3um，膜-基结合力低，很容易脱落，且摩擦系数高，耐磨损能力差，且膜厚偏差较大，大约在0.5-1um，在使用中，无法满足需求，且磷化处理使用中物质，不能直接排放，对环境具有危害性；2.磷化处理后，喷涂MOS2涂层：薄膜厚度1-3um，膜-基结合力和磷化相比，没有改善，但降低了摩擦系数；MoS2涂层在300℃时开始氧化，且在潮湿环境下，很容易失效，因此，和磷化性比，提高了一定的压缩机效率，但仍然无法满足需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐磨的压缩机曲轴，该压缩机曲轴耐磨性强、表面摩擦系数低、结构简单、设计科学合理、成本较低、硬度高，有效提高了压缩机曲轴的使用寿命，并可有效提高压缩机效率。

本发明的另一个目的在于提供一种耐磨的压缩机曲轴的制备方法。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种耐磨的压缩机曲轴，包括短轴、曲柄以及长轴，短轴固装在曲柄的上面，长轴固装在曲柄的下面，长轴上制有油槽，且长轴上制有上摩擦部以及下摩擦部，其在短轴的外壁、长轴的上摩擦部外壁以及下摩擦部外壁均喷涂有类金刚石薄膜。

而且，所述的类金刚石薄膜从内层至外层分别包括基体渗氮层、铬扩散过渡层、碳、氮的富铬混合层以及类金刚石涂层，基体渗氮层的厚度为20～100nm，铬扩散过渡层的厚度为350～800nm，碳、氮的富铬混合层的厚度为100～300nm，类金刚石涂层的厚度为1000～1800nm，含N量＜10％。

一种耐磨的压缩机曲轴的制备方法，其制备方法包括的步骤如下：

(1)、开启设备：将现有的压缩机曲轴处理后露出短轴的外壁、长轴的上摩擦部外壁以及下摩擦部外壁放入真空室内的转盘上，关闭真空室，使真空室压力为10^e-2帕，开始升温，并保持温度在70～200℃；继续抽真空至小于6×10^e-3帕为止；启动转盘，转盘转速1-3转/分钟；

(2)、压缩机曲轴的清洗刻蚀：通入2～5标况毫升每分的氩气，使真空室内压力达到0.1～0.6帕；打开负偏压电源，对压缩机曲轴施加负偏压-500～-1000伏；然后打开离子源，电压900～2000伏，电流80～180毫安，；时间10～20分钟；

(3)、抽气：关闭负偏压电源、离子源以及氩气，抽真空至小于6×10^e-3帕；

(4)、基体渗氮层沉积：通入1～2标况毫升每分的氮气，保持真空度0.1～0.6帕，开启负偏压电源，-2000伏，然后开启离子源电压900～2000伏，时间30～60分钟后，关闭离子源、负偏压电源以及氮气形成基体渗氮层；

(5)、铬扩散过渡层沉积：通入10～30标况毫升每分的氩气，至真空度0.5～1.3帕，开启负偏压电源至-500～-1000伏，开启磁控铬靶电源，电流3～6安，时间30～100分钟后，关闭氩气、磁控铬靶电源以及负偏压电源形成铬扩散过渡层；

(6)、碳、氮的富铬混合层沉积：同时通入10～30标况毫升每分的乙炔气以及3-8标况毫升每分的氮气，真空度保持在0.2～0.6帕，开启负偏压电源-1000～-1500伏，开启离子源，电压1000～2000伏，沉积时间40～90分钟，形成碳、氮的富铬混合层；

(7)、类金刚石涂层沉积：降低50％的氮气流量，继续沉积，时间80～100分钟；关闭氮气，继续沉积60分钟，形成类金刚石涂层；

(8)、保养：关闭所有气体，负偏压电源以及离子源电源，保持抽真空，控制真空度在10³帕，10～30分钟，得到耐磨的压缩机曲轴。

本发明的优点和有益效果为：