金属表面复合层结构及其制备方法、零部件及压缩机技术

本发明专利技术涉及一种金属表面复合层结构、制备金属表面复合层结构的方法、压缩机用零部件及压缩机。金属表面复合层结构，包括：金属基体及设置于所述金属基体表面的强化复合层，所述强化复合层包括纳米化层及硫化物层，所述硫化物层形成在所述纳米化层中，所述硫化物层的成分包括FeS和FeS2，其中，所述FeS2的成分重量占比为所述FeS的成分重量占比的2％～8％。本发明专利技术强化后的金属复合层耐磨性强，不易发生变形，且复合层的表面粗糙度对零部件的表面精度几乎无影响。乎无影响。乎无影响。

【技术实现步骤摘要】
金属表面复合层结构及其制备方法、零部件及压缩机


[0001]本专利技术涉及压缩机领域，尤其涉及一种金属表面复合层结构、制备金属表面复合层结构的方法、压缩机用零部件及压缩机。

技术介绍

[0002]现有压缩机，例如旋转式压缩机、往复式压缩机、叶片式压缩机及涡旋压缩机的运动副都会产生较大的摩擦损耗，而且摩擦所消耗的功率约为压缩机输入总功率的8％～15％左右。近年来随着行业对能效标准的要求提高，对压缩机的功耗和单机能效也提出了更高的要求。此外，随着压缩机逐渐向高速高效化的方向发展，以及新型制冷剂的采用，制冷剂由传统的R22工质逐步发展到R407C、R410A、CO2等新型环保绿色工质，由于工质物性不同，使得压缩机工作压力越来越大，轴承部位受力增大、润滑条件恶化，致使各摩擦副之间的磨损增大，泄漏增加，导致压缩机能效比降低。为解决以上问题，现常用渗碳、渗氮、碳氮共渗等来提升零件的表面硬度，进而达到提升零件耐磨性能的目的，但其并未提升减摩性能，产生的摩擦功耗也并未得到降低。
[0003]为了能够同时满足减摩耐磨的要求，现一般采用PVD工艺在零件表面现先镀一层与基体线膨胀系数相近的过渡金属膜(如Cr、CrN等)，再在过渡金属膜上镀一层兼具减摩耐磨性能的类金刚石薄膜，这种工艺镀覆的复合膜层的润滑性能和耐磨性能虽然都很好，但其成本过高，不宜大批量推广使用。
[0004]在众多的固体润滑剂中，硫化物因其优异的润滑性能而备受关注。渗硫层因FeS相具有低硬度、低剪切强度和低变形抗力等特点，受力时易产生滑移，因而具有良好的减摩作用，但现有工艺渗透反应形成的渗硫层的厚度很薄，实际膜厚仅有3～5μm，而且渗硫层本来就很软，因此其耐磨性能并不能满足现有压缩机的长期运行的要求。
[0005]基于上述
技术介绍
中提出的一些问题和不足，本专利技术旨在提供一种表面强化复合层及具有其的压缩机，该复合涂层兼具较高的减摩耐磨要求，降低压缩机的摩擦磨损功耗，提升压缩机的性能和长期运行的寿命，同时该复合膜层与基体之间结合强度高，成本也较低，适宜大批量的推广及应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种金属表面复合层结构、制备金属表面复合层结构的方法、压缩机用零部件及压缩机。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]根据本专利技术提供一种金属表面复合层结构，包括：金属基体及设置于所述金属基体表面的强化复合层，所述强化复合层包括纳米化层及硫化物层，所述硫化物层形成在所述纳米化层中，所述硫化物层的成分包括FeS和FeS2，其中，所述FeS2的成分重量占比为所述FeS的成分重量占比的2％～8％。
[0009]在一些实施例中，所述硫化物层中的S元素占比由所述金属基体外表面至所述金
属基体内部逐渐降低。
[0010]在一些实施例中，所述硫化物层由多个直径在5μm以下的微凹孔构成，且所述硫化物层表面粗糙度在0.8μm以下。
[0011]在一些实施例中，所述硫化物层渗入到所述纳米化层中，所述硫化物层的渗层深度为10μm以上，所述纳米化层厚度为200μm以上。
[0012]在一些实施例中，所述强化复合层还包括渗入到纳米化层中的耐磨过渡层，其中，所述硫化物层渗入到所述耐磨过渡层中。
[0013]在一些实施例中，所述耐磨过渡层为氮化物层，所述氮化物层的成分包括Fe3N和Fe4N，所述Fe4N的成分重量占比为所述Fe3N成分重量占比的0.5％～2.5％。
[0014]在一些实施例中，所述纳米化层中的所述氮化物层的N元素占比由所述金属基体外表面至所述金属基体内部逐渐降低。
[0015]在一些实施例中，所述氮化物层的渗层深度在150μm以上，所述硫化物层的渗层深度在10μm以上。
[0016]在一些实施例中，所述金属基体包括以下任意一种：灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁、粉末冶金、结构钢、工具钢、轴承钢、高速钢。
[0017]本专利技术还提供一种制备如上任一实施例所述的金属表面复合层结构的方法，其特征在于，对金属基体表面进行纳米化处理得到所述纳米化层；对所述纳米化层进行渗硫处理得到强化复合层。
[0018]在一些实施例中，在所述对所述纳米化层进行渗硫处理得到强化复合层之前，所述方法还包括：对所述纳米化层做抛光处理得到具有微凹孔的纳米化层，并将所述纳米化层的表面粗糙度Ra控制在0.4μm以下。
[0019]在一些实施例中，所述对所述纳米化层进行渗硫处理得到强化复合层包括：向所述纳米化层直接渗入硫化物得到强化复合层。
[0020]在一些实施例中，所述对所述纳米化层进行渗硫处理得到强化复合层包括：向纳米化层中渗入氮化物得到耐磨过渡层；向所述耐磨过渡层中渗入所述硫化物得到强化复合层。
[0021]在一些实施例中，所述向所述耐磨过渡层中渗入所述硫化物得到强化复合层之前，所述方法还包括：对所述耐磨过渡层做抛光处理得到具有微凹孔的耐磨过渡层，并将所述纳米化层的表面粗糙度Ra控制在0.4μm以下。
[0022]在一些实施例中，所述向纳米化层中渗入氮化物得到耐磨过渡层包括：采用以下任意一种或多种方式向纳米化层中渗入氮化物：离子渗氮、气氛渗氮、盐浴渗氮。
[0023]在一些实施例中，所述对金属基体表面进行纳米化处理得到所述纳米化层包括：采用以下任意一种或多种方式对金属基体表面进行纳米化处理：喷丸、毫克能冲击、旋转辊压、机械研磨、超音速微粒轰击，其中，所述喷丸采用以下任意一种或多种方式：微粒子喷丸、激光喷丸、超声喷丸、复合喷丸。
[0024]本专利技术还提供一种压缩机用零部件，包括：所述零部件的表面形成有复合层结构，其中，所述复合层结构为如上任一实施例所述的金属表面复合层结构。
[0025]在一些实施例中，所述零部件包括以下任意一种：气缸、法兰、转子、滑片、涡旋盘、止推板、十字滑环、活塞、连杆、斜盘、螺杆、销钉、曲轴、曲拐、轴承。
[0026]本专利技术还提供一种压缩机，包括：如上任一实施例所述的压缩机用零部件。
[0027]采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0028]强化后的金属复合层耐磨性强，不易发生变形，且复合层的表面粗糙度对零部件的表面精度几乎无影响。
[0029]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
[0030]附图作为本专利技术的一部分，用来提供对本专利技术的进一步的理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
[0031]图1是根据本专利技术一示例性实施例示出的一种金属表面复合层结构示意图；
[0032]图2是根据本专利技术另一示例性实施例示出的一种金属表面复合层结构示意图；
[0033]图3是根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属表面复合层结构，其特征在于，包括：金属基体及设置于所述金属基体表面的强化复合层，所述强化复合层包括纳米化层及硫化物层，所述硫化物层形成在所述纳米化层中，所述硫化物层的成分包括FeS和FeS2，其中，所述FeS2的成分重量占比为所述FeS的成分重量占比的2％～8％。2.根据权利要求1所述的金属表面复合层结构，其特征在于，所述硫化物层中的S元素占比由所述金属基体外表面至所述金属基体内部逐渐降低。3.根据权利要求1或2所述的金属表面复合层结构，其特征在于，所述硫化物层由多个直径在5μm以下的微凹孔构成，且所述硫化物层表面粗糙度在0.8μm以下。4.根据权利要求1所述的金属表面复合层结构，其特征在于，所述硫化物层渗入到所述纳米化层并分散在其中，所述硫化物层的渗层深度为10μm以上，所述纳米化层厚度为200μm以上。5.根据权利要求1所述的金属表面复合层结构，其特征在于，所述强化复合层还包括渗入到纳米化层中的耐磨过渡层，其中，所述硫化物层渗入到所述耐磨过渡层中。6.根据权利要求5所述的金属表面复合层结构，其特征在于，所述耐磨过渡层为氮化物层，所述氮化物层的成分包括Fe3N和Fe4N，所述Fe4N的成分重量占比为所述Fe3N的成分重量占比的0.5％～2.5％。7.根据权利要求6所述的金属表面复合层结构，其特征在于，所述纳米化层中的所述氮化物层的N元素占比由所述金属基体外表面至所述金属基体内部逐渐降低。8.根据权利要求6所述的金属表面复合层结构，其特征在于，所述氮化物层的渗层深度在150μm以上，所述硫化物层的渗层深度在10μm以上。9.根据权利要求1所述的金属表面复合层结构，其特征在于，所述金属基体包括以下任意一种：灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁、粉末冶金、结构钢、工具钢、轴承钢、高速钢。10.一种制备如权利要求1
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9中任一项所述的金属表面复合层结构的方法，其特征在于，对金属基体表面进行纳米化处理得到所述纳米化层；对所述纳米化层进行低温渗硫处理得到强化复合层。11.根据权利要求10所述的制备金属表面复合层结构的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李业林，贾波，胡文祥，史正良，关蕴奇，郑慧芸，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：