[发明专利]用于机械元件的镀层结构及其制造方法

说明书

一种用于机械元件的镀层结构的制造方法，其包括：形成一连续式石墨烯结构层于一金属基材上；以及形成一镀层于连续式石墨烯结构层上，用以共同保护金属基材；其中，连续式石墨烯结构层设置于金属基材与镀层之间，用以作为金属基材与镀层两者之间的缓冲结构。本发明更进一步提供一种用于机械元件的镀层结构。

技术领域

本发明系有关于一种镀层材料及其制造方法，尤指一种用于机械元件的镀层结构及其制造方法。

背景技术

流体机械(Turbomachinery)又称为涡轮机械，是以流体作为工作介质的一大类机械产品的通称，包括了泵、风机和空气压缩机等。空气压缩机(Air Compressor)简称为空压机，是指用来压缩空气藉以提高气体压力的机械，其中空压机依照压缩过程中有无润滑油可分为有油式空压机和无油式空压机，无油式又可分为喷水式及干式。现今，举凡食品、医疗、生技等产业的客户对于空气品质的要求非常高，如果使用有油式空压机，会使得空气中含有油份，即使后续的处理设备能够除去这些油份，但仍会导致产品有被污染的风险，因此这些空气中的油份是不被允许的。与有油式空压机相比，无油式空压机的气缸是属于干式，压缩过程中不需要使用到润滑油，故压缩出来的气体几乎不会含有油，能够确保提供高品质的空气。但无油式空压机在压缩过程中，其热量主要是透过机壳外的水套或油套来散热，除此之外并无其他介质可散出，因此运转时的高温对于干式空压机是个严苛的考验。同时，在停机时，温度的降低会在汽缸内产生冷凝水，容易使金属产生锈蚀而降低寿命，因此通常在汽缸及压缩元件如转子活塞等，会在金属外批覆一层保护层，以增加机器的寿命。

在无油式空压机中，这层用来保护空压机里面的金属材料的保护层称为镀层。无油式空压机的镀层材料，主要为工程塑料，其中以聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene；PTFE)最为常见，其熔点为327℃，但于260℃以上就会变质。然而，无油式空压机在运转过程中，温度通常都很高，大约在150至250℃之间，在此温度下，聚四氟乙烯(PTFE)容易因高温降低与金属材料之间的键结力(Bonding Force)，以及运转时产生干涉的负载能力(LoadCapacity)，聚四氟乙烯(PTFE)镀层也因此自金属材料上剥落。当聚四氟乙烯(PTFE)镀层剥落后，金属材料缺少镀层的保护，也就容易因运转所产生的高温而造成金属材料的磨损，或因温度下降后所产生的冷凝水而造成金属材料的生锈。甚至当应用的场合有腐蚀性气体的话，也会造成金属材料的腐蚀。因此，如何改善无油空压机的镀层使其与金属材料之间具有良好的抗磨耗能力与负载能力，为该领域所欲解决的问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种用于机械元件的镀层结构及其制造方法，通过在流体机械(例如：空压机)的金属基材以及镀层之间形成连续式石墨烯结构层，增加了连续式石墨烯结构层与金属基材和镀层之间的抗磨耗能力，并增加镀层的负载能力，使得镀层不易剥落，进而延长了镀层的使用寿命。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案为，提供一种用于机械元件的镀层结构的制造方法，其包括：形成一连续式石墨烯结构层于一金属基材上；以及形成一镀层于连续式石墨烯结构层上，用以共同保护金属基材；其中，连续式石墨烯结构层设置于金属基材与镀层之间，用以作为金属基材与镀层两者之间的缓冲结构。

较佳地，形成连续式石墨烯结构层于金属基材上的步骤包括：沉积一含有碳材料与金属材料的混合层于金属基材上；将该金属基材与该混合层共同进行退火处理；以及混合层中的碳材料析出以形成该连续式石墨烯结构层。

本发明所采用的另一技术方案为，提供一种用于机械元件的镀层结构，其包括：一连续式石墨烯结构层，连续式石墨烯结构层设置在一金属基材上，；以及一镀层，镀层设置在连续式石墨烯结构层上，用以共同保护金属基材；其中，连续式石墨烯结构层设置于金属基材与镀层之间，用以作为金属基材与镀层两者之间的缓冲结构。