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10e-2帕,开始升温,并保持温度在70~200℃;继续抽真空至小于6×10e-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6×10e-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:
本耐磨的压缩机曲轴,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,该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%,喷涂类金刚石薄膜的压缩机曲轴耐磨性强,薄膜与压缩机曲轴结合力强、薄膜韧性好、摩擦系数低、硬度高,提高了压缩机曲轴的使用寿命,降低了成本,并可有效提高压缩机效率。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1
一种耐磨的压缩机曲轴,包括短轴1、曲柄2以及长轴7,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4,且长轴上制有上摩擦部3以及下摩擦部5,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6,该类金刚石薄膜由内层到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20nm,铬扩散过渡层的厚度为350nm,碳、氮的富铬混合层的厚度为100nm,类金刚石涂层的厚度为1000nm,含N量8%。
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10e-2帕,开始升温,并保持温度在70℃;继续抽真空至小于6×10e-3帕为止;启动转盘,转盘转速1转/分钟;
(2)、压缩机曲轴的清洗刻蚀:通入2标况毫升每分的氩气,使真空室内压力达到0.1帕;打开负偏压电源,对压缩机曲轴施加负偏压-500伏;然后打开离子源,电压900伏,电流80毫安,;时间10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6×10e-3帕;
(4)、基体渗氮层沉积:通入1标况毫升每分的氮气,保持真空度0.1帕,开启负偏压电源,-2000伏,然后开启离子源电压900伏,时间30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标况毫升每分的氩气,至真空度0.5帕,开启负偏压电源至-500伏,开启磁控铬靶电源,电流3安,时间30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标况毫升每分的乙炔气以及3标况毫升每分的氮气,真空度保持在0.2帕,开启负偏压电源-1000伏,开启离子源,电压1000伏,沉积时间40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分钟,得到耐磨的压缩机曲轴。
本实施例制备的耐磨的压缩机曲轴其涂有薄膜的性能:HV硬度:1900-2400,洛氏压痕:HF1-3,划痕法结合力:>30N,表面粗糙度:Ra0.02-0.05,应用磨损:450N,350RPM,摩擦系数0.05-0.09,摩擦力500-900N,失效时间>30hr。
实施例2
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,该类金刚石薄膜由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100nm,铬扩散过渡层的厚度为800nm,碳、氮的富铬混合层的厚度为300nm,类金刚石涂层的厚度为1800nm,含N量9%。
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10e-2帕,开始升温,并保持温度在200℃;继续抽真空至小于6×10e-3帕为止;启动转盘,转盘转速3转/分钟;
(2)、压缩机曲轴的清洗刻蚀:通入5标况毫升每分的氩气,使真空室内压力达到0.6帕;打开负偏压电源,对压缩机曲轴施加负偏压-1000伏;然后打开离子源,电压2000伏,电流180毫安,;时间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6×10e-3帕;
(4)、基体渗氮层沉积:通入2标况毫升每分的氮气,保持真空度0.6帕,开启负偏压电源,-2000伏,然后开启离子源电压2000伏,时间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30标况毫升每分的氩气,至真空度1.3帕,开启负偏压电源至-1000伏,开启磁控铬靶电源,电流6安,时间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0.6帕,开启负偏压电源-1500伏,开启离子源,电压2000伏,沉积时间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,30分钟,得到耐磨的压缩机曲轴。
实施例3
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,该类金刚石薄膜由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60nm,铬扩散过渡层的厚度为600nm,碳、氮的富铬混合层的厚度为200nm,类金刚石涂层的厚度为1400nm,含N量6%。
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10e-2帕,开始升温,并保持温度在150℃;继续抽真空至小于6×10e-3帕为止;启动转盘,转盘转速2转/分钟;
(2)、压缩机曲轴的清洗刻蚀:通入4标况毫升每分的氩气,使真空室内压力达到0.4帕;打开负偏压电源,对压缩机曲轴施加负偏压-700伏;然后打开离子源,电压1200伏,电流120毫安,;时间15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6×10e-3帕;
(4)、基体渗氮层沉积:通入1标况毫升每分的氮气,保持真空度0.4帕,开启负偏压电源,-2000伏,然后开启离子源电压1200伏,时间45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20标况毫升每分的氩气,至真空度0.8帕,开启负偏压电源至-800伏,开启磁控铬靶电源,电流4安,时间60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20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0.5帕,开启负偏压电源-1250伏,开启离子源,电压1500伏,沉积时间60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90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,20分钟,得到耐磨的压缩机曲轴。