一种涡旋式压缩机组件及涡旋式压缩机的制作方法

本实用新型涉及压缩机技术领域，具体涉及一种涡旋式压缩机组件及涡旋式压缩机。

背景技术：

涡旋式压缩机作为一种新型、节能、省材和低噪的容积式压缩机，被越来越广泛的使用，其主要原理是利用动、静涡旋盘的相对公转运动形成闭死容积的连续变化，来实现压缩气体的目的。其中动涡旋盘和静涡旋盘的材质、机加工质量和两者的配合精度直接决定着气体压缩量进而影响整机的性能和可靠性。

基于节能减排的需求，目前越来越多的动涡旋盘和静涡旋盘均采用铸造或锻造铝合金材质。通常来讲，为避免同类型材质作为摩擦副时产生粘着磨损，需对动涡旋盘和静涡旋盘中至少一个进行表面改性处理，但会存在以下三个问题：一是经过表面改性后的部件表面形成疏松层，该疏松层与另一个涡旋盘在初期磨合时会产生较大的摩擦系数。更为严重的情况是，有可能由于改性后表面的硬质颗粒与涡旋盘磨合时产生瞬时高温而使得冷冻机油发生碳化，导致冷冻油变质，从而对压缩机性能和可靠性造成严重影响；二是压缩机在实际运行一段时间后，由于涂层磨损量逐渐增加，动、静涡旋盘的配合精度与装配前的配合精度相差较大，这会导致压缩气体的泄露进而影响压缩机的性能；三是由于压缩机长期工作导致表面改性后的涡旋盘涂层逐渐磨掉而漏出涡旋盘的铝基，此时与同类型铝合金作为摩擦配副时极易产生粘着磨损，使两种零件发生咬合最终整机失效。因此如何能降低动涡旋盘和静涡旋盘初期磨合时的摩擦系数、减小由于镀层磨损导致的压缩气体的泄露、避免由于镀层快速磨损导致的压缩机失效，对改善压缩机的性能及可靠性具有重大意义。

中国专利文献CN2519859Y和CN1065025C对动涡旋盘或静涡旋盘进行了硬质阳极氧化或阳极氧化处理。但需注意的是硬质阳极氧化表面质量与材料化学成分、显微组织分布、成型工艺、机加工工艺、热处理状态等有很大关系，对于反应条件的精确性要求较高，较小的条件改变即可能导致硬氧表面质量变差而无法满足可靠性测试要求，并且硬质阳极氧化膜层的粗糙度较机加工状态低1-2级，动、静涡旋盘属于高精度配合零件，尤其是涡旋齿顶和基板部位高的粗糙度都会影响压缩腔内的气体压缩量，进而导致压缩机的整体性能受到影响。尽管阳极氧化膜表面质量略好，但是阳极氧化膜的低硬度也是无法改变的，无法满足压缩机涡旋盘对于长期耐磨性的需求。

中国专利文献CN1212332A对铝基动涡旋盘表面进行Ni-P-B表面处理，尽管该镀层截面硬度较高，但该种镀层是附着设置在基体之外，虽然其与基体有一定的附着力但还是较容易脱落，并且脱落掉的片状镀层会作为杂质影响压缩机的性能和可靠性。

同时，以上对于压缩机动涡旋盘或静涡旋盘进行表面处理的方式均需要或部分需要进行一次或多次酸洗、碱洗等操作，导致处理步骤繁琐，处理过程能量消耗及污水排放量较大，不符合节能减排的环保理念。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种涡旋式压缩机组件及涡旋式压缩机。目的在于，使动涡旋件和/或静涡旋件的表面具有良好的耐磨性能及不易脱落的稳定结构。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种涡旋式压缩机组件，包括动涡旋件和静涡旋件；

所述动涡旋件包括第一主体，所述静涡旋件包括第二主体；定义所述第一主体上与所述第二主体相对的表面为第一表面，所述第二主体上与所述第一主体相对的表面为第二表面；

所述第一表面、和/或所述第二表面处通过微弧氧化处理形成陶瓷层，以减少所述动涡旋件和所述静涡旋件的工作磨损。

优选地，所述第一主体和所述第二主体均由铝合金材料制成，所述陶瓷层为铝氧化物层。

优选地，所述陶瓷层的厚度为5-30μm。

优选地，所述陶瓷层的厚度为10-20μm。

优选地，所述陶瓷层的截面维氏显微硬度不小于900HV。

优选地，所述陶瓷层的表面粗糙度不大于1μm。

优选地，所述陶瓷层的表面经过抛光处理，抛光厚度为2-5μm。

优选地，所述陶瓷层的表面设置有润滑层，所述润滑层的表面粗糙度不大于1μm。

优选地，所述润滑层的厚度为5-15μm。

优选地，所述润滑层为有机硅层、聚四氟乙烯层或二硫化钼层中的一种。

一种涡旋式压缩机，包括所述的涡旋式压缩机组件。

本实用新型的有益效果为：

1、所述第一表面和/或所述第二表面处通过微弧氧化处理的方式形成陶瓷层，所述陶瓷层结构致密，硬度高，耐磨性能良好，能够降低动涡旋件和静涡旋件在工作时的磨损速度，减少磨损量，从而避免由于磨损导致的压缩机结构配合精度变差、压缩气体泄漏、或产生粘着磨损及咬合失效的问题，有利于延长设备使用寿命。同时，所述陶瓷层由第一主体和/或第二主体材料原位生长得到，其与第一主体和/或第二主体的结合十分牢固，因而可以避免出现陶瓷层脱落而损害压缩机运行可靠性的问题。

2、所述陶瓷层具有良好的表面质量，能够降低所述动涡旋件和所述静涡旋件之间进行初期磨合的摩擦系数，有利于减少磨合时间，并防止由于表面尺寸较大的硬质颗粒与相配合的涡旋盘摩擦产生瞬时高温而使冷冻机油碳化变质的问题，保证压缩机稳定可靠运转。

附图说明

图1是本实用新型所述的动涡旋件的主视图；

图2是本实用新型所述的动涡旋件的剖面结构示意图(包括所述陶瓷层和所述润滑层)；

图3是本实用新型所述的静涡旋件的主视图；

图4是本实用新型所述的静涡旋件的剖面结构示意图(所述陶瓷层和所述润滑层未示出)；

图5是本实用新型所述的涡旋式压缩机的局部剖面结构示意图；

图6示出了由多种不同表面处理方式所得试件的磨损率测试结果。

图中：1、动涡旋件；11、第一主体；2、静涡旋件；21、第二主体；3、陶瓷层；4、润滑层；5、壳体上盖；6、壳体下盖；7、上支架；8、曲轴。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图以及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

一种涡旋式压缩机组件，包括动涡旋件1(见图1、图2)和静涡旋件2(见图3、图4)；

通常地，对于常用的涡旋式压缩机，所述动涡旋件1为动涡旋盘，所述静涡旋件2为静涡旋盘。所述动涡旋件1和所述静涡旋件2配合设置，以在二者之间形成压缩腔体，在压缩机运行时，所述动涡旋件1受驱动而沿一定轨迹平动，与静涡旋件2按照设计好的间隙配合，形成相对公转运动，从而形成体积不断周期变化的压缩腔，冷剂气体能够在这类压缩腔内完成吸气、压缩以及排气过程，从而实现压缩气体的目的。

所述动涡旋件1包括第一主体11，所述静涡旋件2包括第二主体21；定义所述第一主体11上与所述第二主体21相对的表面为第一表面，所述第二主体21上与所述第一主体11相对的表面为第二表面；所述第一表面、和/或所述第二表面处通过微弧氧化处理形成陶瓷层3，以减少所述动涡旋件1和所述静涡旋件2的工作磨损。图1、图2示出了具有所述陶瓷层3的所述动涡旋件1的结构示意图。

在所述第一表面和所述第二表面中至少一处形成所述陶瓷层3，使得在压缩机工作过程中，所述第一主体11和所述第二主体21不直接接触，可以防止出现由同种材料制成的所述第一主体11和所述第二主体21相互摩擦造成粘着磨损、甚至发生咬合失效的问题。而且，更重要的是，由微弧氧化处理得到的所述陶瓷层3的结构十分致密，具有高硬度以及良好的耐磨性，有利于减少所述动涡旋件1和所述静涡旋件2相互摩擦产生的磨损，有效降低磨损速度，减少磨损量，从而保证所述动涡旋件1和所述静涡旋件2能够在长期工作中保持精确配合，避免由于压缩机组件结构随部件磨损而配合精度变差，造成的压缩腔内气体泄漏的问题。同时，改善的耐磨性能还能够防止所述陶瓷层3在压缩机组件工作时被磨穿而露出基体材料，从而避免所述第一主体11和所述第二主体21直接接触而发生结构咬合失效的问题。

此外，通过微弧氧化处理方式获得的所述陶瓷层3，是通过在第一主体11和/或第二主体21基体材料上原位生长所得的耐磨层，其与第一主体11和/或第二主体21的结合十分牢固，难以脱落，因而在压缩机工作过程中，可以避免出现陶瓷层3脱落、碎片进入压缩腔等损害压缩机结构及运行可靠性的问题。

需要说明的是，对所述第一表面和/或所述第二表面进行微弧氧化处理，是由于所述第一表面和所述第二表面是压缩机在工作过程中会发生长期相互摩擦的表面。对所述第一表面和所述第二表面进行择一处理，有利于降低生产成本。但这不代表将微弧氧化处理的位置局限于所述第一表面和/或所述第二表面处。更具体地，在实际生产制造过程中，也可以对所述第一主体11上包括所述第一表面的更大面积的表面(例如所述第一主体11的整个表面)、和/或所述第二主体21上包括所述第二表面的更大面积的表面(例如所述第二主体21的整个表面)进行微弧氧化处理，以简化微弧氧化处理的操作步骤，提高生产效率，并提高所述动涡旋件1和所述静涡旋件2表面的平整性和美观性。

作为一种较佳的实施方式，所述第一主体11和所述第二主体21均由铝合金材料制成；所述陶瓷层3为铝氧化物层。铝合金材料密度较小，且具有良好的强度和韧性，使用铝合金材料制造所述第一主体11和所述第二主体21有利于降低压缩机运转时的能量消耗，满足节能减排的环保要求。且所述铝合金材料具有良好的制造和加工性能，可以采用铸造或锻造的方式制得所述第一主体11和所述第二主体21，并通过精加工等后处理工艺得到尺寸精密的零件，使用所述铝合金材料有利于降低制造加工成本，提高生产效率，同时获得强度及韧性等方面均满足涡旋式压缩机要求的零部件。所述陶瓷层3为通过微弧氧化反应，氧化所述铝合金材料形成的铝氧化物层，其除具有上文中所述的多种优良性能外，还具有耐高温、质量轻等特性。

作为一种较佳的实施方式，所述陶瓷层3的厚度为5-30μm(见图2中标注h)，进一步优选地，所述陶瓷层3的厚度为10-20μm，以综合重量、机械性能、生产成本等各方面因素，获得具有良好综合性能的所述陶瓷层3。改善的耐磨性能使得所述陶瓷层3的设计厚度减小，有利于提高制造效率，降低生产成本，减小零件重量，延长设备使用寿命。

作为一种较佳的实施方式，所述陶瓷层3的截面维氏显微硬度不小于900HV。所述陶瓷层3的硬度较高，能够防止所述陶瓷层3在组装及工作过程中受到划伤破损。

作为一种较佳的实施方式，所述陶瓷层3的表面粗糙度Ra不大于1μm。所述陶瓷层3的表面光滑，粗糙度低，有利于降低所述动涡旋件1和所述静涡旋件2之间初期配合时的摩擦系数，减少磨合时间。且所述陶瓷层3表面处不具有尺寸较大的硬质颗粒，因而不会在所述动涡旋件1和所述静涡旋件2进行初期配合的时候产生局部瞬时高温，避免出现冷冻机油碳化变质的问题，保证压缩机运行可靠性。

具体地，所述陶瓷层3的良好的表面质量可以通过多种方式得到，例如，通过调整微弧氧化反应的反应条件，从而使得微弧氧化反应产生的所述陶瓷层3具有不大于1μm的表面粗糙度，或者，通过对于微弧氧化反应产生的所述陶瓷层3进行后续表面处理操作，从而进一步改善所述陶瓷层3的表面质量，此处所说的后续表面处理操作可以有多种，例如可为抛光处理，抛光厚度优选为2-5μm，通过对抛光条件进行控制，使所述陶瓷层3的表面粗糙度Ra不大于1μm。或者，作为一种较佳的实施方式，可以在所述陶瓷层3的表面设置润滑层4，并使所述润滑层4的表面粗糙度Ra不大于1μm，以改善所述动涡旋件1和/或所述静涡旋件2的表面质量。优选地，所述润滑层4的厚度为5-15μm(见图1中标注l)。所述润滑层4的材质可以根据现有技术进行选用，优选地，所述润滑层4为有机硅层、聚四氟乙烯层或二硫化钼层中的任意一种。所述有机硅层、聚四氟乙烯层、二硫化钼层具有良好的润滑性能以及化学惰性，且对于高温条件具有良好的耐受性，结构、性质稳定，使用寿命较长。

需要说明的是，对于部分所述压缩机组件，当所述动涡旋件1和所述静涡旋件2均经过微弧氧化处理得到所述陶瓷层3时，可以仅在所述动涡旋件1和所述静涡旋件2其中之一的所述陶瓷层3表面制备润滑层4，可在达到减小初期摩擦的摩擦系数的效果的同时，有利于节省成本。

如图5所示，本实用新型还涉及一种涡旋式压缩机，包括所述的涡旋式压缩机组件。所述涡旋式压缩机性能稳定，运行可靠性高，使用寿命长。

为说明本实用新型所述的具有所述陶瓷层3的所述动涡旋件1和/或所述静涡旋件2的耐磨性能，以所述动涡旋件1为例，对所述动涡旋件1的耐磨性能进行测试，并与其它表面处理方法进行对比，即，对相同试件分别进行硬质阳极氧化、化学镀镍处理和微弧氧化处理，在相同的摩擦测试条件下，如图6所示，本实用新型提供的所述动涡旋件1(经过微弧氧化反应处理的试件)的磨损率仅为2.5％，显著小于经过硬质阳极氧化处理的试件的磨损率(37.5％)、和经过化学镀镍处理的试件的磨损率(14.4％)。本实用新型提供的具有所述陶瓷层3的所述静涡旋件2和/或所述动涡旋件1的磨损率大大降低，可以显著提高涡旋式压缩机的可靠性和使用寿命。

下面介绍一下本实用新型的工作原理和优选实施例：

本实用新型采用的主要技术手段及取得的技术效果为：

1.将涡旋式压缩机中的动、静涡旋件中的其中之一或者二者的全部或局部表面做微弧氧化处理，形成陶瓷层3，该陶瓷层3的耐磨性极佳，可大大减少零件磨损量逐渐增加导致动、静涡旋件配合精度偏离预设值，而导致压缩气体泄露的问题，提升整体压缩机的性能；同时涂层的磨损量极小可延长涡旋盘的使用寿命，进而可大幅提升整个压缩机的使用寿命；

2.避免了压缩机长期工作导致陶瓷层3磨穿，裸露出的铝基与同类型铝合金作为摩擦配副时产生粘着磨损，使动、静涡旋件咬死最终导致整机失效的现象；

3.大大减少了动、静涡旋件表面磨损量，极大地提高了压缩机的可靠性；

4.降低了陶瓷层3表面与涡旋盘在初期磨合时的摩擦系数，当将微弧氧化表面抛光或在表面涂覆一层润滑涂层时，可以进一步降低动、静涡旋件之间的初期磨合的摩擦系数，避免产生局部瞬时高温，使得冷冻机油发生变质而严重影响压缩机性能和可靠性的现象。

本实用新型的一个优选实施例为：

本实用新型的涡旋压缩机的特点是将动、静涡旋件中的任意一个的部分或全部表面进行微弧氧化处理，处理后的表面可以再进行抛光或涂覆一层润滑涂层，具有减少初期磨合时间、降低初期磨合时的摩擦系数、避免了冷冻机油变质、减少了压缩气体泄露，提升了压缩机性能并极大地降低涡旋盘的磨损率，提高了压缩机的使用寿命。

如图5所示，以车用涡旋式压缩机为例，所述涡旋式压缩机包括壳体上盖5、静涡旋件2、压缩腔、动涡旋件1、壳体下盖6、上支架7、曲轴8。

经微弧氧化后所得到的致密的陶瓷层3具有超高硬度并且是在原位基材上生长出，具有优异的耐磨性和良好的粗糙度。所述第一主体11和所述第二主体21的材质均采用锻造或铸造铝合金，对所述第一主体11和所述第二主体21其中一个的表面进行微弧氧化处理。

该实用新型方案中所述的微弧氧化工艺所得到的陶瓷层3的厚度为5-30微米、优选10-20微米。

该实用新型方案中所述的动涡旋件1或静涡旋件2，表面的陶瓷层3截面维氏显微硬度不小于900HV。

在该实用新型方案中，另外提出动涡旋件1或静涡旋件2在微弧氧化后再进行抛光或在微弧氧化表面再固化一层有机硅或聚四氟乙烯(PTFE)或二硫化钼(MoS2)润滑涂层的一种，抛光厚度在2-5微米为最佳，涂覆的润滑层4的厚度为5-15微米。

该实用新型方案中所述的动涡旋件1或静涡旋件2经过微弧氧化工艺或微弧氧化及后处理得到的表面粗糙度Ra不大于1微米。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由组合、叠加。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施方式，并非对本实用新型做任何形式上的限制。任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。