CN108799127A - 压缩机滑片、压缩机及压缩机滑片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压缩机滑片、压缩机和压缩机滑片的制备方法。其中压缩机滑片包括依次叠加的滑片基体、金属单质薄膜结合层、金属化合物薄膜过渡层及类石墨碳膜层。类石墨碳膜层和滑片基体之间具有更高的匹配性和结合力，位于压缩机滑片的最外层的类石墨碳膜层具有硬度高、摩擦系数低、耐腐蚀性能强、厚度均匀、结合力好的优点，使压缩机滑片显著提高了耐磨性和硬度等，降低了摩擦系数和摩擦功耗。此外压缩机滑片的制备方法采用磁控溅射方法将金属单质薄膜结合层、金属化合物薄膜过渡层及类石墨碳膜层依次均匀地沉积在滑片基体上。

Description

压缩机滑片、压缩机及压缩机滑片的制备方法
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种压缩机滑片、一种压缩机及一种压缩机滑片的制备方法。
背景技术
旋转压缩机对能效要求越来越高，传统的方法是基于结构、电机、摩擦副材料的优化设计来实现更高的能效。目前针对压缩机摩擦副优化的设计，主要是通过结构设计进行优化来改善润滑状态，以实现降低摩擦功耗。但是针对滑片活塞这对摩擦副，由于其本身属于线接触摩擦副，处于边界润滑状态，在所有摩擦副中其润滑状态最恶劣，所以其摩擦功耗占比很大，而且其耐磨性要求非常严格。现行的滑片均采用氮化处理以对应高耐磨性的要求，但是其摩擦系数还较大。虽然目前有厂家开发DLC(Diamond-like Carbon，类金刚石镀膜)涂层应用在滑片上，但其主要是解决特殊使用条件的耐磨性问题，其摩擦系数并未得到显著降低，压缩机能效未能提升。
鉴于此，现行普遍采用的滑片活塞摩擦副的摩擦功耗有待进一步降低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的第一方面在于，提出一种压缩机滑片。
本发明的第二方面在于，提出一种压缩机。
本发明的第三方面在于，提出一种压缩机滑片的制备方法。
有鉴于此，根据本发明的第一方面，提供了一种压缩机滑片，包括：滑片基体；金属单质薄膜结合层，其覆盖滑片基体的弧面；金属化合物薄膜过渡层，其覆盖金属单质薄膜结合层背离滑片基体的一侧；及类石墨碳膜层，其覆盖金属化合物薄膜过渡层背离金属单质薄膜结合层的一侧。
本发明提供的压缩机滑片，包括依次叠加的滑片基体、金属单质薄膜结合层、金属化合物薄膜过渡层及类石墨碳膜层。其中在类石墨碳膜层和滑片基体之间还设置有金属单质薄膜结合层和金属化合物薄膜过渡层，提高了压缩机滑片的弧面硬度，使得类石墨碳膜层和滑片基体之间具有更高的匹配性，进而提高两者之间的结合力，使得滑片基体的整体的力学性能更佳。进一步地，选用类石墨碳膜层覆盖在压缩机滑片的最外层，充分利用类石墨碳膜层的硬度、低摩擦系数、耐腐蚀性能强、厚度均匀、结合力好的优点，使得压缩机滑片的耐磨性和硬度等提高，进而令压缩机滑片和活塞形成的摩擦副的摩擦系数和摩擦功耗显著降低，达到减摩耐磨的目的，从而使滑片能够在R134a、R22、R410A、R32、R290、CO2等冷媒和润滑剂以及高压力、强变速的环境下使用，提高了压缩机滑片的使用寿命和压缩机的能效。
另外，本发明提供的上述技术方案中的压缩机滑片还可以具有如下附加技术特征：
在上述技术方案中，优选地，金属化合物薄膜过渡层包括金属氮化物薄膜过渡层和/或金属碳化物薄膜过渡层。
在该技术方案中，具体限定了金属化合物薄膜过渡层包括金属氮化物薄膜过渡层和/或金属碳化物薄膜过渡层，相对于现有的滑片均采用氮化处理以应对高耐磨需求的方式，使得类石墨碳膜层和滑片基体之间具有更高的匹配性，进而提高两者之间的结合力，使得滑片基体的整体的力学性能更佳。
在上述任一技术方案中，优选地，金属单质薄膜结合层和/或金属化合物薄膜过渡层中的金属为铬、钛、钨或银。
在该技术方案中，金属单质薄膜结合层和/或金属化合物薄膜过渡层中的金属为铬、钛、钨或银，由于铬、钛、钨或银具有耐腐蚀性强、厚度均匀和结合力高的优点，提高了类石墨碳膜层在滑片基体上的结合力，使得类石墨碳膜层和滑片基体之间具有更好的匹配性，从而提高了压缩机滑片的弧面硬度。
在上述任一方案中，优选地，滑片基体为高速钢滑片基体、不锈钢滑片基体或轴承钢滑片基体。
在该技术方案中，滑片基体为高速钢滑片基体、不锈钢滑片基体或轴承钢滑片基体，保证了滑片基体具有高硬度、高耐磨性和高耐热性，具有良好的工艺性能，滑片基体的晶格常数与金属单质薄膜过渡层的晶格常数具有较小的错配度，从而保证了滑片基体与金属单质薄膜结合层、金属化合物薄膜过渡层及类石墨碳膜层之间的匹配性和结合力，并保证了压缩机滑片的整体的硬度和耐磨性能。
本发明的第二方面提出了一种压缩机，包括上述任一技术方案所述的压缩机滑片。
本发明提出的压缩机，包括上述任一技术方案所述的压缩机滑片，因此具有上述压缩机滑片的全部技术效果，在此不再赘述。
本发明的第三方面提出了一种压缩机滑片的制备方法，压缩机滑片包括依次叠加的滑片基体、金属单质薄膜结合层、金属化合物薄膜过渡层和类石墨碳膜层，滑片镀膜设备包括真空室、至少两个磁控溅射源、偏压电源和挂具，挂具位于真空室内，至少两个磁控溅射源包括至少一个金属溅射源和至少一个石墨溅射源，至少一个金属溅射源上安装有金属靶材，至少一个石墨溅射源上安装有石墨靶材，压缩机滑片的制备方法包括：开启至少一个金属溅射源，采用磁控溅射方法在滑片基体的弧面上沉积金属单质薄膜结合层；采用磁控溅射方法在金属单质薄膜结合层的表面沉积金属化合物薄膜过渡层；关闭至少一个金属溅射源，开启至少一个石墨溅射源，采用磁控溅射方法在金属化合物薄膜过渡层的表面沉积类石墨碳膜层；待真空室内的温度降至室温，取出压缩机滑片。
本发明提出的压缩机滑片的制备方法，在真空室内，开启至少一个金属溅射源，采用磁控溅射方法在滑片基体的弧面上快速沉积成均一的、结合力强的金属单质薄膜结合层；通入相应的反应物，在该步骤中至少一个金属溅射源上的金属靶材原子与通入的反应物发生反应生成相应的金属化合物，在金属单质薄膜结合层的表面沉积成金属化合物薄膜过渡层；关闭至少一个金属溅射源，开启至少一个石墨溅射源，采用磁控溅射方法，使至少一个石墨溅射源的石墨靶材原子在金属化合物薄膜过渡层的表面沉积成类石墨碳膜层；待真空室内的温度降至室温，压缩机滑片整体成型，取出滑片剂滑片时，真空室内的压缩机滑片不会与外界空气发生反应，从而保证了压缩机滑片的成型效果。从而制备得到包括依次叠加的滑片基体、金属单质薄膜结合层、金属化合物薄膜过渡层及类石墨碳膜层的压缩机滑片。
其中在类石墨碳膜层和滑片基体之间还设置有金属单质薄膜结合层和金属化合物薄膜过渡层，提高了压缩机滑片的弧面硬度，使得类石墨碳膜层和滑片基体之间具有更高的匹配性，进而提高两者之间的结合力，使得滑片基体的整体的力学性能更佳。进一步地，选用类石墨碳膜层覆盖在压缩机滑片的最外层，充分利用类石墨碳膜层的硬度、低摩擦系数、耐腐蚀性能强、厚度均匀、结合力好的优点，使得压缩机滑片的耐磨性和硬度等提高，进而令压缩机滑片与活塞形成的摩擦副的摩擦系数和摩擦功耗显著降低，达到减摩耐磨的目的，从而使滑片能够在R134a、R22、R410A、R32、R290、CO2等冷媒和润滑剂以及高压力、强变速环境下使用，提高了压缩机滑片的使用寿命和压缩机的能效。
另外，本发明提供的上述技术方案中的压缩机滑片的制备方法还可以具有如下附加技术特征：
在上述技术方案中，优选地，金属化合物薄膜过渡层包括金属氮化物薄膜过渡层和/或金属碳化物薄膜过渡层，采用磁控溅射方法在金属单质薄膜结合层的表面沉积金属化合物薄膜过渡层的步骤包括：通入氮气，并采用磁控溅射方法沉积金属氮化物薄膜过渡层，再停止通入氮气；和/或开启至少一个石墨溅射源，采用磁控溅射方法沉积金属碳化物薄膜过渡层。
在该技术方案中，金属化合物薄膜过渡层包括金属氮化物薄膜过渡层和/或金属碳化物薄膜过渡层，金属氮化物薄膜过渡层和金属碳化物薄膜过渡层可二选其一，也可同时采用，当同时采用时，可调整其先后顺序。针对金属氮化物薄膜过渡层，其制备需通入氮气，在该步骤中至少一个金属溅射源上的金属靶材原子与氮气发生反应生成的氮化物，进而在上一步骤形成的表面上沉积成金属氮化物薄膜过渡层，沉积完成后即停止通入氮气，进入下一步骤；针对金属碳化物薄膜过渡层，其制备需同时开启至少一个金属溅射源和至少一个石墨溅射源，采用磁控溅射方法，使至少一个石墨溅射源的石墨靶材原子与至少一个金属溅射源的金属靶材原子发生反应生成金属氮化物，并在上一步骤形成的表面上沉积成金属碳化物薄膜过渡层。
在上述技术方案中，优选地，采用磁控溅射方法在滑片基体的弧面上沉积金属单质薄膜结合层的操作包括：通入氩气；将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至20分钟；和/或采用磁控溅射方法沉积金属氮化物薄膜过渡层的操作包括：将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作10分钟至50分钟；和/或采用磁控溅射方法沉积金属碳化物薄膜过渡层的操作包括：将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，工作30分钟至120分钟；和/或采用磁控溅射方法在金属化合物薄膜过渡层的表面沉积类石墨碳膜层的操作包括：将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，工作100分钟至500分钟后，关闭磁控溅射源。
在该技术方案中，采用磁控溅射方法在滑片基体的弧面上沉积金属单质薄膜结合层的操作中：通入氩气，并将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，为氩气电离出的氩离子提供电场力，氩离子撞击在金属溅射源的金属靶材上，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，具体地将至少一个金属溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，使得金属靶材原子溅射到滑片基体的表面上，工作5分钟至20分钟后，在滑片基体的表面沉积成金属单质薄膜结合层。
采用磁控溅射方法沉积金属氮化物薄膜过渡层的操作中：将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，为氩气电离出的氩离子提供电场力，氩离子撞击在至少一个金属溅射源的金属靶材上，将至少一个金属溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，使得金属靶材原子溅射出来与氮气发生反应形成金属氮化物，金属氮化物沉积到上一步骤形成的表面上，工作5分钟至20分钟后，金属靶材原子与氮气之间充分反应并沉积成金属氮化物薄膜过渡层。
采用磁控溅射方法沉积金属碳化物薄膜过渡层的操作中：将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，为氩气电离出的氩离子提供电场力，使氩离子撞击在至少一个金属溅射源的金属靶材上和至少一个石墨溅射源的石墨靶材上，将磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，使得金属靶材原子和石墨靶材原子溅射出来并发生反应形成金属碳化物，金属碳化物沉积到上一步骤形成的表面上，经过30分钟至120分钟后，溅射出来的金属靶材原子和石墨靶材原子充分反应并沉积成金属碳化物薄膜过渡层。
采用磁控溅射方法在金属化合物薄膜过渡层的表面沉积类石墨碳膜层的操作中：将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，为氩气电离出的氩离子提供电场力，使氩离子撞击在至少一个石墨溅射源的石墨靶材上，将磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，使得石墨靶材原子溅射到金属化合物薄膜过渡层的表面上，工作5分钟至20分钟后，在金属化合物薄膜过渡层的表面沉积成类石墨碳膜层，从而在压缩机滑片的最外层覆盖类石墨碳膜层，充分利用类石墨碳膜层的硬度、低摩擦系数、耐腐蚀性能强、厚度均匀、结合力好的优点，使得压缩机滑片的耐磨性和硬度等提高。
在上述任一技术方案中，优选地，在开启至少一个金属溅射源，采用磁控溅射方法在滑片基体的弧面上沉积金属单质薄膜结合层的步骤之前，还包括：对滑片基体进行表面预处理，并将表面预处理完毕的滑片基体固定在挂具上；调整真空室气压为2.0×10-5Torr(托，压强单位，1Torr为标准大气压的1/760)至6.0×10-5Torr；通入氩气；将压缩机滑片的负偏压调整为0至500V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至40分钟。
在该技术方案中，在开启至少一个金属溅射源，采用磁控溅射方法在滑片基体的弧面上沉积金属单质薄膜结合层的步骤之前：对滑片基体进行表面预处理，从而提高压缩机滑片整体的基础性能，比如硬度、耐磨性等。将表面预处理完毕的滑片基体固定在挂具上，从而使得采用磁控溅射得到的镀膜更加均匀；调整真空室气压为2.0×10-5Torr至6.0×10-5Torr，通入氩气，利用低压气体放电现象，使得氩气辉光放电并电离出适量的氩离子；将压缩机滑片的负偏压调整为0至500V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，提高了对滑片基体的清洁效果。
在上述任一技术方案中，优选地，通入氩气的步骤具体执行为：以小于100SCCM的流量通入氩气。
在该技术方案中，通入氩气的步骤具体执行为：以小于100SCCM的流量通入氩气，使得通入真空室内的氩气能够持续、均匀并及时地电离出氩离子，从而保证依次叠加的金属单质薄膜结合层、金属氮化物薄膜过渡层、金属碳化物薄膜过渡层和类石墨碳膜层能够快速且均匀地沉积。
此外，制备金属氮化物薄膜过渡层时，通入氮气的操作可具体执行为：以小于100SCCM的流量通入氮气，使得氮气能够持续、均匀并及时地通入真空室内，从而提高了金属氮化物生成并沉积在金属单质薄膜结合层的表面上的均匀性。
在上述任一技术方案中，优选地，对滑片基体进行表面预处理的操作包括：对滑片基体进行渗氮处理；或对滑片基体进行碳氮共渗处理；或对滑片基体进行氧-碳-氮三元共渗处理。
在该技术方案中，对滑片基体进行渗氮处理或碳氮共渗处理或氧-碳-氮三元共渗处理，提高了滑片基体的硬度和耐磨性能，进而提高了压缩机膜片整体的硬度和耐磨性能。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了根据本发明第一方面的一个实施例的压缩机滑片的结构示意图；
图2示出了根据本发明第一方面的另一个实施例的压缩机滑片的结构示意图；
图3示出了根据本发明第三方面的第一个实施例的压缩机滑片的制备方法的示意流程图；
图4示出了根据本发明第三方面的第二个实施例的压缩机滑片的制备方法的示意流程图；
图5示出了根据本发明第三方面的第三个实施例的压缩机滑片的制备方法的示意流程图；
图6示出了根据本发明第三方面的第四个实施例的压缩机滑片的制备方法的示意流程图；
图7示出了根据本发明第三方面的第五个实施例的压缩机滑片的制备方法的示意流程图；
图8示出了根据本发明第三方面的第六个实施例的压缩机滑片的制备方法的示意流程图。
其中，图1和图2中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1压缩机滑片，10滑片本体，12金属单质薄膜结合层，14金属化合物薄膜过渡层，142金属氮化物薄膜过渡层，144金属碳化物薄膜过渡层，16类石墨碳膜层。
具体实施方式
为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
根据本发明的第一方面，如图1所示，提供了一种压缩机滑片1，包括：滑片基体10；金属单质薄膜结合层12，其覆盖滑片基体10的弧面；金属化合物薄膜过渡层14，其覆盖金属单质薄膜结合层12背离滑片基体10的一侧；及类石墨碳膜层16，其覆盖金属化合物薄膜过渡层14背离金属单质薄膜过渡层12的一侧。
本发明提供的压缩机滑片1，包括依次叠加的滑片基体10、金属单质薄膜结合层12、金属化合物薄膜过渡层14及类石墨碳膜层16。其中在类石墨碳膜层16和滑片基体10之间还设置有金属单质薄膜结合层12和金属化合物薄膜过渡层14，提高了压缩机滑片1的弧面硬度，使得类石墨碳膜层16和滑片基体10之间具有更高的匹配性，进而提高两者之间的结合力，使得滑片基体10的整体的力学性能更佳。进一步地，选用类石墨碳膜层16覆盖在压缩机滑片的最外层，充分利用类石墨碳膜层16的硬度、低摩擦系数、耐腐蚀性能强、厚度均匀、结合力好的优点，使得压缩机滑片的耐磨性和硬度等提高，进而令压缩机滑片和活塞形成的摩擦副的摩擦系数和摩擦功耗显著降低，达到减摩耐磨的目的，从而使滑片能够在R134a、R22、R410A、R32、R290、CO2等冷媒和润滑剂以及高压力、强变速的环境下使用，提高了压缩机滑片的使用寿命和压缩机的能效。
在本发明的一个实施例中，优选地，金属化合物薄膜过渡层14为金属氮化物薄膜过渡层和/或金属碳化物薄膜过渡层。
在该实施例中，具体限定了金属化合物薄膜过渡层14包括金属氮化物薄膜过渡层和/或金属碳化物薄膜过渡层，相对于现有的滑片均采用氮化处理以应对高耐磨需求的方式，使得类石墨碳膜层16和滑片基体10之间具有更高的匹配性，进而提高两者之间的结合力，使得滑片基体10的整体的力学性能更佳。可选地，金属化合物薄膜过渡层14可仅设置金属氮化物薄膜过渡层或金属碳化物薄膜过渡层，也可同时设置金属氮化物薄膜过渡层和金属碳化物薄膜过渡层，当选择后者时，金属氮化物薄膜过渡层和金属碳化物薄膜过渡层层叠设置，可调整其先后顺序。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，优选地，金属化合物薄膜过渡层14包括：金属氮化物薄膜过渡层142，其覆盖金属单质薄膜结合层12背离滑片基体10的一侧；及金属碳化物薄膜过渡层144，其覆盖金属氮化物薄膜过渡层142背离金属单质薄膜结合层12的一侧。
优选地，金属单质薄膜结合层12、金属氮化物薄膜过渡层142、金属碳化物薄膜过渡层144及类石墨碳膜层16共同形成的薄膜的厚度为2.52μm，呈灰黑色，涂层结合力为HF(参照德国工程师手册VDI3198)，摩擦系数为0.05左右，表面硬度为HV1500左右。
在本发明的一个实施例中，优选地，金属单质薄膜结合层12和/或金属化合物薄膜过渡层14中的金属为铬、钛、钨或银。
在该实施例中，金属单质薄膜结合层12和/或金属化合物薄膜过渡层14中的金属为铬、钛、钨或银，由于铬、钛、钨或银具有耐腐蚀性强、厚度均匀和结合力高的优点，提高了类石墨碳膜层16在滑片基体10上的结合力，使得类石墨碳膜层16和滑片基体10之间具有更好的匹配性，从而提高了压缩机滑片的弧面硬度。
在本发明的一个实施例中，优选地，滑片基体10为高速钢滑片基体、不锈钢滑片基体或轴承钢滑片基体。
在该实施例中，滑片基体10为高速钢滑片基体、不锈钢滑片基体或轴承钢滑片基体，保证了滑片基体10具有高硬度、高耐磨性和高耐热性，具有良好的工艺性能，滑片基体10的晶格常数与金属单质薄膜过渡层的晶格常数具有较小的错配度，从而保证了滑片基体10与金属单质薄膜结合层12、金属化合物薄膜过渡层14及类石墨碳膜层16之间的匹配性和结合力，并保证了压缩机滑片的整体的硬度和耐磨性能。
本发明的第二方面提出了一种压缩机，包括上述任一实施例所述的压缩机滑片。
本发明提出的压缩机，包括上述任一实施例所述的压缩机滑片，因此具有上述压缩机滑片的全部技术效果，在此不再赘述。
本发明的第三方面提出了一种压缩机滑片的制备方法，用于滑片镀膜设备，压缩机滑片包括依次叠加的滑片基体、金属单质薄膜结合层、金属化合物薄膜过渡层和类石墨碳膜层，滑片镀膜设备包括真空室、至少两个磁控溅射源、偏压电源和挂具，挂具位于真空室内，至少两个磁控溅射源包括至少一个金属溅射源和至少一个石墨溅射源，至少一个金属溅射源上安装有金属靶材，至少一个石墨溅射源上安装有石墨靶材。具体地，至少一个金属溅射源和至少一个石墨溅射源均采用左右对称分布，以确保制得的压缩机滑片表面光滑，硬度分布均匀。
图3示出了本发明的第三方面的第一个实施例的压缩机滑片的制备方法的流程示意图。如图3所示，该压缩机滑片的制备方法包括：
S102，开启至少一个金属溅射源，采用磁控溅射方法在滑片基体的弧面上沉积金属单质薄膜结合层；
S104，采用磁控溅射方法在金属单质薄膜结合层的表面沉积金属化合物薄膜过渡层；
S106，关闭至少一个金属溅射源，开启至少一个石墨溅射源，采用磁控溅射方法在金属化合物薄膜过渡层的表面沉积类石墨碳膜层；
S108，待真空室内的温度降至室温，取出压缩机滑片。
本发明提出的压缩机滑片的制备方法，在真空室内，开启至少一个金属溅射源，采用磁控溅射方法在滑片基体的弧面上快速沉积成均一的、结合力强的金属单质薄膜结合层；通入相应的反应物，在该步骤中至少一个金属溅射源上的金属靶材原子与通入的反应物发生反应生成相应的金属化合物，在金属单质薄膜结合层的表面沉积成金属化合物薄膜过渡层；关闭至少一个金属溅射源，开启至少一个石墨溅射源，采用磁控溅射方法，使至少一个石墨溅射源的石墨靶材原子在金属化合物薄膜过渡层的表面沉积成类石墨碳膜层；待真空室内的温度降至室温，压缩机滑片整体成型，取出滑片剂滑片时，真空室内的压缩机滑片不会与外界空气发生反应，从而保证了压缩机滑片的成型效果。从而制备得到包括依次叠加的滑片基体、金属单质薄膜结合层、金属化合物薄膜过渡层及类石墨碳膜层的压缩机滑片。其中室温为标准大气压下18摄氏度至25摄氏度之间。
其中在类石墨碳膜层和滑片基体之间还设置有金属单质薄膜结合层和金属化合物薄膜过渡层，提高了压缩机滑片的弧面硬度，使得类石墨碳膜层和滑片基体之间具有更高的匹配性，进而提高两者之间的结合力，使得滑片基体的整体的力学性能更佳。进一步地，选用类石墨碳膜层覆盖在压缩机滑片的最外层，充分利用类石墨碳膜层的硬度、低摩擦系数、耐腐蚀性能强、厚度均匀、结合力好的优点，使得压缩机滑片的耐磨性和硬度等提高，进而令压缩机滑片与活塞形成的摩擦副的摩擦系数和摩擦功耗显著降低，达到减摩耐磨的目的，从而使滑片能够在R134a、R22、R410A、R32、R290、CO2等冷媒和润滑剂以及高压力、强变速环境下使用，提高了压缩机滑片的使用寿命和压缩机的能效。
在本发明的一个实施例中，优选地，金属化合物薄膜过渡层包括金属氮化物薄膜过渡层和/或金属碳化物薄膜过渡层，采用磁控溅射方法在金属单质薄膜结合层的表面沉积金属化合物薄膜过渡层的步骤包括：通入氮气，并采用磁控溅射方法沉积金属氮化物薄膜过渡层，再停止通入氮气；和/或开启至少一个石墨溅射源，采用磁控溅射方法沉积金属碳化物薄膜过渡层。
在该实施例中，金属化合物薄膜过渡层包括金属氮化物薄膜过渡层和/或金属碳化物薄膜过渡层，金属氮化物薄膜过渡层和金属碳化物薄膜过渡层可二选其一，也可同时采用，当同时采用时，可调整其先后顺序。针对金属氮化物薄膜过渡层，其制备需通入氮气，在该步骤中至少一个金属溅射源上的金属靶材原子与氮气发生反应生成的氮化物，进而在上一步骤形成的表面上沉积成金属氮化物薄膜过渡层，沉积完成后即停止通入氮气，进入下一步骤；针对金属碳化物薄膜过渡层，其制备需同时开启至少一个金属溅射源和至少一个石墨溅射源，采用磁控溅射方法，使至少一个石墨溅射源的石墨靶材原子与至少一个金属溅射源的金属靶材原子发生反应生成金属氮化物，并在上一步骤形成的表面上沉积成金属碳化物薄膜过渡层。
在本发明的一个实施例中，优选地，采用磁控溅射方法在滑片基体的弧面上沉积金属单质薄膜结合层的操作包括：通入氩气；将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至20分钟；和/或采用磁控溅射方法沉积金属氮化物薄膜过渡层的操作包括：将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作10分钟至50分钟；和/或采用磁控溅射方法沉积金属碳化物薄膜过渡层的操作包括：将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，工作30分钟至120分钟；和/或采用磁控溅射方法在金属化合物薄膜过渡层的表面沉积类石墨碳膜层的操作包括：将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，工作100分钟至500分钟后，关闭磁控溅射源。
在该实施例中，采用磁控溅射方法在滑片基体的弧面上沉积金属单质薄膜结合层的操作中：通入氩气，并将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，为氩气电离出的氩离子提供电场力，氩离子撞击在金属溅射源的金属靶材上，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，具体地将至少一个金属溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，使得金属靶材原子溅射到滑片基体的表面上，工作5分钟至20分钟后，在滑片基体的表面沉积成金属单质薄膜结合层。
采用磁控溅射方法沉积金属氮化物薄膜过渡层的操作中：将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，为氩气电离出的氩离子提供电场力，氩离子撞击在至少一个金属溅射源的金属靶材上，将至少一个金属溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，使得金属靶材原子溅射出来与氮气发生反应形成金属氮化物，金属氮化物沉积到上一步骤形成的表面上，工作5分钟至20分钟后，金属靶材原子与氮气之间充分反应并沉积成金属氮化物薄膜过渡层。
采用磁控溅射方法沉积金属碳化物薄膜过渡层的操作中：将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，为氩气电离出的氩离子提供电场力，使氩离子撞击在至少一个金属溅射源的金属靶材上和至少一个石墨溅射源的石墨靶材上，将磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，使得金属靶材原子和石墨靶材原子溅射出来并发生反应形成金属碳化物，金属碳化物沉积到上一步骤形成的表面上，经过30分钟至120分钟后，溅射出来的金属靶材原子和石墨靶材原子充分反应并沉积成金属碳化物薄膜过渡层。
采用磁控溅射方法在金属化合物薄膜过渡层的表面沉积类石墨碳膜层的操作中：将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，为氩气电离出的氩离子提供电场力，使氩离子撞击在至少一个石墨溅射源的石墨靶材上，将磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，使得石墨靶材原子溅射到金属化合物薄膜过渡层的表面上，工作5分钟至20分钟后，在金属化合物薄膜过渡层的表面沉积成类石墨碳膜层，从而在压缩机滑片的最外层覆盖类石墨碳膜层，充分利用类石墨碳膜层的硬度、低摩擦系数、耐腐蚀性能强、厚度均匀、结合力好的优点，使得压缩机滑片的耐磨性和硬度等提高。
以上针对四个步骤分别具体介绍了其参数设定，应用时可根据需要进行取舍搭配，从而形成多种实施方案。
图4示出了本发明的第三方面的第二个实施例的压缩机滑片的制备方法的流程示意图。如图4所示，该压缩机滑片的制备方法包括：
S202，开启至少一个金属溅射源，通入氩气；
S204，将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至20分钟；
S206，通入氮气，保持压缩机滑片的负偏压和磁控溅射源的工作电流不变，工作10分钟至50分钟，再停止通入氮气；
S208，关闭至少一个金属溅射源，并开启至少一个石墨溅射源，采用磁控溅射方法在金属氮化物薄膜过渡层的表面沉积类石墨碳膜层；
S210，待真空室内的温度降至室温，取出压缩机滑片。
图5示出了本发明的第三方面的第三个实施例的压缩机滑片的制备方法的流程示意图。如图5所示，该压缩机滑片的制备方法包括：
S302，开启至少一个金属溅射源，通入氩气；
S304，将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至20分钟；
S306，通入氮气，保持压缩机滑片的负偏压和磁控溅射源的工作电流不变，工作10分钟至50分钟，再停止通入氮气；
S308，开启至少一个石墨溅射源，保持压缩机滑片的负偏压不变，将磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，工作30分钟至120分钟；
S310，关闭至少一个金属溅射源，保持压缩机滑片的负偏压和磁控溅射源的工作电流不变，工作100分钟至500分钟后，关闭磁控溅射源；
S312，待真空室内的温度降至室温，取出压缩机滑片。
图6示出了本发明的第三方面的第四个实施例的压缩机滑片的制备方法的流程示意图。如图6所示，该压缩机滑片的制备方法包括：
S402，对滑片基体进行表面预处理，并将表面预处理完毕的滑片基体固定在挂具上；
S404，调整真空室气压为2.0×10-5Torr至6.0×10-5Torr；
S406，通入氩气；
S408，将压缩机滑片的负偏压调整为0至500V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至40分钟；
S410，开启至少一个金属溅射源；
S412，将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至20分钟；
S414，通入氮气，保持压缩机滑片的负偏压和磁控溅射源的工作电流不变，工作10分钟至50分钟，再停止通入氮气；
S416，开启至少一个石墨溅射源，保持压缩机滑片的负偏压不变，将磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，工作30分钟至120分钟；
S418，关闭至少一个金属溅射源，保持压缩机滑片的负偏压和磁控溅射源的工作电流不变，工作100分钟至500分钟后，关闭磁控溅射源；
S420，待真空室内的温度降至室温，取出压缩机滑片。
在该实施例中，在开启至少一个金属溅射源，采用磁控溅射方法在滑片基体的弧面上沉积金属单质薄膜结合层的步骤之前：对滑片基体进行表面预处理，提高压缩机滑片整体的基础性能，比如硬度、耐磨性等。将表面预处理完毕的滑片基体固定在挂具上，从而使得采用磁控溅射得到的镀膜更加均匀；调整真空室气压为2.0×10-5Torr至6.0×10-5Torr，通入氩气，利用低压气体放电现象，使得氩气辉光放电并电离出适量的氩离子；将压缩机滑片的负偏压调整为0至500V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，提高了对滑片基体的清洁效果。
图7示出了本发明的第三方面的第五个实施例的压缩机滑片的制备方法的流程示意图。如图7所示，该压缩机滑片的制备方法包括：
S502，对滑片基体进行表面预处理，并将表面预处理完毕的滑片基体固定在挂具上；
S504，调整真空室气压为2.0×10-5Torr至6.0×10-5Torr；
S506，以小于100SCCM的流量通入氩气；
S508，将压缩机滑片的负偏压调整为0至500V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至40分钟；
S510，开启至少一个金属溅射源；
S512，将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至20分钟；
S514，以小于100SCCM的流量通入氮气，保持压缩机滑片的负偏压和磁控溅射源的工作电流不变，工作10分钟至50分钟，再停止通入氮气；
S516，开启至少一个石墨溅射源，保持压缩机滑片的负偏压不变，将磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，工作30分钟至120分钟；
S518，关闭至少一个金属溅射源，保持压缩机滑片的负偏压和磁控溅射源的工作电流不变，工作100分钟至500分钟后，关闭磁控溅射源；
S520，待真空室内的温度降至室温，取出压缩机滑片。
在该实施例中，通入氮气的操作具体执行为：以小于100SCCM的流量通入氮气，使得氮气能够持续、均匀并及时地通入真空室内，从而提高了金属氮化物生成并沉积在金属单质薄膜结合层的表面上的均匀性。
通入氩气的步骤具体执行为：以小于100SCCM的流量通入氩气，使得通入真空室内的氩气能够持续、均匀并及时地电离出氩离子，从而保证依次叠加的金属单质薄膜结合层、金属氮化物薄膜过渡层、金属碳化物薄膜过渡层和类石墨碳膜层能够快速且均匀地沉积。
图8示出了本发明的第三方面的第六个实施例的压缩机滑片的制备方法的流程示意图。如图8所示，该压缩机滑片的制备方法包括：
S602，对滑片基体进行渗氮处理或碳氮共渗处理或氧-碳-氮三元共渗处理，并将表面预处理完毕的滑片基体固定在挂具上；
S604，调整真空室气压为2.0×10-5Torr至6.0×10-5Torr；
S606，以小于100SCCM的流量通入氩气；
S608，将压缩机滑片的负偏压调整为0至500V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至40分钟；
S610，开启至少一个金属溅射源；
S612，将压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至20分钟；
S614，以小于100SCCM的流量通入氮气，保持压缩机滑片的负偏压和磁控溅射源的工作电流不变，工作10分钟至50分钟，再停止通入氮气；
S616，开启至少一个石墨溅射源，保持压缩机滑片的负偏压不变，将磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，工作30分钟至120分钟；
S618，关闭至少一个金属溅射源，保持压缩机滑片的负偏压和磁控溅射源的工作电流不变，工作100分钟至500分钟后，关闭磁控溅射源；
S620，待真空室内的温度降至室温，取出压缩机滑片。
在该实施例中，对滑片基体进行渗氮处理或碳氮共渗处理或氧-碳-氮三元共渗处理，提高了滑片基体的硬度和耐磨性能，进而提高了压缩机膜片整体的硬度和耐磨性能。
在本发明的描述中，术语“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压缩机滑片，其特征在于，包括：
滑片基体；
金属单质薄膜结合层，其覆盖所述滑片基体的弧面；
金属化合物薄膜过渡层，其覆盖所述金属单质薄膜结合层背离所述滑片基体的一侧；及
类石墨碳膜层，其覆盖所述金属化合物薄膜过渡层背离所述金属单质薄膜结合层的一侧。
2.根据权利要求1所述的压缩机滑片，其特征在于，
所述金属化合物薄膜过渡层包括金属氮化物薄膜过渡层和/或金属碳化物薄膜过渡层。
3.根据权利要求1或2所述的压缩机滑片，其特征在于，
所述金属单质薄膜结合层和/或所述金属化合物薄膜过渡层中的金属为铬、钛、钨或银。
4.根据权利要求1或2所述的压缩机滑片，其特征在于，
所述滑片基体为高速钢滑片基体、不锈钢滑片基体或轴承钢滑片基体。
5.一种压缩机，其特征在于，包括：
如权利要求1至4中任一项所述的压缩机滑片。
6.一种压缩机滑片的制备方法，用于滑片镀膜设备，其特征在于，所述压缩机滑片包括依次叠加的滑片基体、金属单质薄膜结合层、金属化合物薄膜过渡层和类石墨碳膜层，所述滑片镀膜设备包括真空室、至少两个磁控溅射源、偏压电源和挂具，所述挂具位于所述真空室内，所述至少两个磁控溅射源包括至少一个金属溅射源和至少一个石墨溅射源，所述至少一个金属溅射源上安装有金属靶材，所述至少一个石墨溅射源上安装有石墨靶材，所述压缩机滑片的制备方法包括：
开启所述至少一个金属溅射源，采用磁控溅射方法在所述滑片基体的弧面上沉积所述金属单质薄膜结合层；
采用磁控溅射方法在所述金属单质薄膜结合层的表面沉积所述金属化合物薄膜过渡层；
关闭所述至少一个金属溅射源，开启所述至少一个石墨溅射源，采用磁控溅射方法在所述金属化合物薄膜过渡层的表面沉积所述类石墨碳膜层；
待所述真空室内的温度降至室温，取出所述压缩机滑片。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述金属化合物薄膜过渡层包括金属氮化物薄膜过渡层和/或金属碳化物薄膜过渡层，所述采用磁控溅射方法在所述金属单质薄膜结合层的表面沉积所述金属化合物薄膜过渡层的步骤包括：
通入氮气，并采用磁控溅射方法沉积所述金属氮化物薄膜过渡层，再停止通入氮气；和/或
开启所述至少一个石墨溅射源，采用磁控溅射方法沉积所述金属碳化物薄膜过渡层。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
所述采用磁控溅射方法在所述压缩机滑片的弧面上沉积所述金属单质薄膜结合层的操作包括：
通入氩气；
将所述压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将所述磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至20分钟；和/或
所述采用磁控溅射方法沉积所述金属氮化物薄膜过渡层的操作包括：
将所述压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将所述磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作10分钟至50分钟；和/或
所述采用磁控溅射方法沉积所述金属碳化物薄膜过渡层的操作包括：
将所述压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将所述磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，工作30分钟至120分钟；和/或
所述采用磁控溅射方法在所述金属化合物薄膜过渡层的表面沉积所述类石墨碳膜层的操作包括：
将所述压缩机滑片的负偏压调整为30V至200V，将所述磁控溅射源的工作电流调整为0.5A至12A，工作100分钟至500分钟后，关闭所述磁控溅射源。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述开启所述至少一个金属溅射源，采用磁控溅射方法在所述压缩机滑片的弧面上沉积所述金属单质薄膜结合层的步骤之前，还包括：
对所述滑片基体进行表面预处理，并将表面预处理完毕的所述滑片基体固定在所述挂具上；
调整所述真空室气压为2.0×10-5Torr至6.0×10-5Torr；
通入氩气；
将所述压缩机滑片的负偏压调整为0至500V，将所述磁控溅射源的工作电流调整为0.1A至1A，工作5分钟至40分钟。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，
所述通入氩气的步骤具体执行为：以小于100SCCM的流量通入氩气；和/或
所述对所述滑片基体进行表面预处理的操作包括：
对所述滑片基体进行渗氮处理；或
对所述滑片基体进行碳氮共渗处理；或
对所述滑片基体进行氧-碳-氮三元共渗处理。
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