磨损表面上具有无电镀涂层的压缩机用部件 |
|||||||
| 申请号 | CN201480060278.6 | 申请日 | 2014-10-30 | 公开(公告)号 | CN105705793A | 公开(公告)日 | 2016-06-22 |
| 申请人 | 艾默生环境优化技术有限公司; | 发明人 | 卡洛·约瑟夫·拉谢; 埃里克·安托尼·莫勒; | ||||
| 摘要 | 提供了具有一个或更多个涂层的二 氧 化 碳 压缩机 ，其中，涂层带有具有无电 镀 表面涂层的磨损表面。替代性地，预期了具有磨损表面涂层的丙烷压缩机。涂层以无 电镀 的方式施涂并且可以包括镍和耐磨颗粒，例如氮化 硼 。用于压缩机的无电镀表面涂层改善了用于处理含CO2或C3H8的制冷剂的压缩机的耐 腐蚀 性、 耐磨性 以及抗摩性能。在某些方面中，涡旋式机器具有包括 铝 的十字滑 块 联轴器 和/或下 轴承 ，并且具有设置在一个或更多个磨损表面上的包括镍氮化硼颗粒的无电镀表面涂层。在其他方面中，往复式压缩机具有例如位于 连杆 和/或 活塞 上的涂覆有以无电镀的方式施涂的镍和氮化硼颗粒层的磨损表面。还提供了用于形成无电镀表面涂层的方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种压缩机，所述压缩机包括： |
||||||
| 说明书全文 | 磨损表面上具有无电镀涂层的压缩机用部件[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请要求于2014年10月29日提交的美国发明申请No.14/527,484的优先权并且还要求于2013年10月30日提交的美国临时申请No.61/897,383的权益。上述申请的全部公开内容通过参引并入本文。 技术领域背景技术[0004] 此部分提供了与本公开内容有关的、不一定是现有技术的背景信息。 [0005] 已在包括压缩机——如涡旋式压缩机或往复式压缩机——的制冷系统中使用了各种制冷剂。例如，卤代烃化合物已被广泛地用作制冷剂。卤代烃在其与压缩机中使用的润滑剂的反应中趋向于是稳定的、惰性的，并且趋向于在中等温度和压力下具有工作包线。然而，卤代烃还具有高的全球增温潜势(关于温室气体在大气中捕集多少热的相对测量)，使得这些制冷剂具有在制冷剂系统发生任何泄漏的情况下对环境有害的潜势。 [0006] 近几年，日益严格的环境法规促进了在使用具有低全球增温潜势的制冷剂的压缩机和制冷系统方面的显著关注和发展。因而，使用天然制冷剂或更加环境友好的制冷剂的压缩机设计在不断发展。一个这种制冷剂是二氧化碳(CO2或R-744)，其具有相当低的等于1的全球增温潜势。另一个这种制冷剂是丙烷(C3H8或R-290)，其具有小于大约4的全球增温潜势。 [0007] 使用二氧化碳制冷剂的压缩机通常需要极高的压力(例如，30大气压至200大气压)和温度以在制冷循环中进行操作。使用CO2制冷剂的压缩机可以在各种操作条件下以次临界的、跨临界的或超临界的循环操作。在这些操作中，CO2是特别具腐蚀性的，并且可以起到溶剂或腐蚀剂的作用，渗到并附到压缩机内的材料或部件的表面而导致不期望的反应，从而导致腐蚀、脆裂等。丙烷在某些条件下也会起到溶剂的作用，因而导致类似的问题，如腐蚀。另外，含卤素特别是氯化物的普遍的常规制冷剂趋向于在部件之间提供更好的润滑能力。然而，在CO2或C3H8作为制冷剂的情况下，这些益处就没有了。然而，气密型压缩机设计可能造成特别的设计挑战，因为气密型压缩机设计通常无法拆卸以对内部部件进行定期维护。因而，某些部件的故障或老化会结束气密型压缩机的使用寿命。 [0008] 因此，需要使用二氧化碳制冷剂或替代性地使用丙烷的压缩机，特别是涡旋式压缩机或往复式压缩机，其中，暴露于制冷剂的部件具有更好的耐磨性和耐腐蚀性以及改善的抗摩性能。因此，本公开旨在一种耐用的压缩机和一种往复式压缩机，该往复式压缩机设计成当在与CO2制冷剂或替代性的C3H8制冷剂相关的严苛的操作条件下操作时进行高效地操作并具有改善的耐磨性和耐腐蚀性。 发明内容[0009] 此部分提供了本公开的总体概述，并且此部分并非是对本公开的全部范围或全部特征的全面公开。 [0010] 在某些方面，本公开提供了经受住严苛的压缩机环境中的操作的磨损表面，其中，制冷剂包括二氧化碳或丙烷。因此，在某些方面，本公开提供了一种压缩机，该压缩机在某些变体中可以是涡旋式压缩机或往复式压缩机。该压缩机构造成对包括二氧化碳和/或丙烷的制冷剂进行处理。在某些变体中，压缩机包括由包括铝的材料制成的部件。在某些方面，该压缩机部件可以是十字滑块联轴器、下轴承、连杆、活塞、缸体等。该压缩机部件具有至少一个具有包括镍的无电镀表面涂层的磨损表面。在某些变体中，无电镀表面涂层包括例如选自包括以下各者的组中的多个耐磨颗粒：氮化硼、碳化硅、碳氮化钛、氮化钛、金刚石、聚四氟乙烯以及它们的组合物。在某些优选方面，无电镀表面涂层中的耐磨颗粒包括氮化硼，例如六方氮化硼。无电镀表面涂层具有例如按照洛氏C硬度标度大于或等于大约40至小于或等于大约63的优良硬度。此外，具有所述至少一个具有无电镀表面涂层的磨损表面的压缩机部件在存在制冷剂的情况下是坚固的且耐用的，例如，能够使用持续至少1000小时的压缩机操作。 [0011] 在某些其他方面，本公开预期了一种涡旋式压缩机。该涡旋式机器构造成对选自包括以下各者的组中的制冷剂进行处理：二氧化碳、丙烷以及它们的组合物。涡旋式机器包括第一涡旋构件，该第一涡旋构件具有排放端口和第一涡旋涡卷；以及第二涡旋构件，该第二涡旋构件具有第二涡旋涡卷，第一涡旋涡卷与第二涡旋涡卷互相啮合。涡旋式机器还包括用于使第二涡旋构件相对于第一涡旋构件绕动的马达。十字滑块联轴器键连接至第二涡旋构件和另一构件——如第一涡旋构件——以防止第二涡旋构件的旋转运动。十字滑块联轴器包括铝并且具有至少一个磨损表面，该磨损表面包括无电镀表面涂层，该无电镀表面涂层包括镍和耐磨颗粒。在某些变体中，无电镀表面涂层包括例如选自包括以下各者的组中的多个耐磨颗粒：氮化硼、碳化硅、碳氮化钛、氮化钛、金刚石、聚四氟乙烯以及它们的组合物。在某些优选方面，无电镀表面涂层中的耐磨颗粒包括氮化硼，例如六方氮化硼。这种十字滑块联轴器在暴露于涡旋式压缩机、特别是气密型压缩机中的包括二氧化碳和/或丙烷的制冷剂时具有耐腐蚀性和耐磨性。 [0012] 在其他方面，提供了一种制备用于二氧化碳压缩机或替代性的丙烷压缩机中使用的压缩机的磨损表面的抗摩涂层的方法。在某些变体中，二氧化碳压缩机可以是涡旋式压缩机或往复式压缩机。在其他变体中，丙烷压缩机可以是涡旋式压缩机或往复式压缩机。该方法包括通过用包括镍、磷以及可选地耐磨颗粒的无电镀浴接触铝压缩机部件的至少一个磨损表面来以无电镀的方式涂覆所述至少一个磨损表面从而形成无电镀表面涂层。耐磨颗粒可以选自包括以下各者的组：氮化硼、碳化硅、碳氮化钛、氮化钛、金刚石、聚四氟乙烯以及它们的组合物。在某些优选方面，无电镀表面涂层中的耐磨颗粒包括氮化硼，例如，六方氮化硼。在某些方面，无电镀表面涂层具有按照洛氏C硬度标度大于或等于大约40至小于或等于大约63的硬度。在某些方面，具有所述至少一个包括无电镀表面涂层的磨损表面的铝压缩机部件在存在二氧化碳制冷剂的情况下是坚固的且耐用的，例如，能够经受住在处理包括二氧化碳的制冷剂的二氧化碳压缩机中的至少1000小时的操作。类似地，在某些替代性变体中，具有所述至少一个包括无电镀表面涂层的磨损表面的铝压缩机部件在存在丙烷制冷剂的情况下也是坚固的且耐用的，例如，能够经受住在处理包括丙烷的制冷剂的丙烷压缩机中的至少1000小时的操作。 [0013] 在某些方面，本公开提供了经受住严苛的压缩机环境下的运行的磨损表面，其中，二氧化碳用作制冷剂。因此，在某些方面，本公开提供了一种二氧化碳压缩机，该二氧化碳压缩机在某些变体中可以是涡旋式压缩机或往复式压缩机。二氧化碳压缩机构造成对包括二氧化碳的制冷剂进行处理。在某些变体中，二氧化碳压缩机包括由包括铝的材料制成的部件。在某些方面，该压缩机部件可以是十字滑块联轴器、下轴承、连杆、活塞、缸体等。该压缩机部件具有至少一个具有包括镍的无电镀表面涂层的磨损表面。在某些变体中，无电镀表面涂层包括例如选自包括以下各者的组中的多个耐磨颗粒：氮化硼、碳化硅、碳氮化钛、氮化钛、金刚石、聚四氟乙烯以及它们的组合物。在某些优选方面，无电镀表面涂层中的耐磨颗粒包括氮化硼，例如六方氮化硼。无电镀表面涂层具有例如按照洛氏C硬度标度大于或等于大约40至小于或等于大约63的优良硬度。此外，具有所述至少一个具有无电镀表面涂层的磨损表面的压缩机部件在存在二氧化碳制冷剂的情况下是坚固的且耐用的，例如，能够使用持续至少1000小时的二氧化碳压缩机操作。 [0014] 在某些替代性方面，本公开提供了一种丙烷压缩机，该丙烷压缩机在某些变体中可以是涡旋式压缩机或往复式压缩机。丙烷压缩机构造成对包括丙烷的制冷剂进行处理。在某些变体中，丙烷压缩机包括由包括铝的材料制成的部件。在某些方面，该压缩机部件可以是十字滑块联轴器、下轴承、连杆、活塞、缸体等。该压缩机部件具有至少一个具有包括镍的无电镀表面涂层的磨损表面。在某些变体中，无电镀表面涂层包括例如选自包括以下各者的组中的多个耐磨颗粒：氮化硼、碳化硅、碳氮化钛、氮化钛、金刚石、聚四氟乙烯以及它们的组合物。在某些优选方面，无电镀表面涂层中的耐磨颗粒包括氮化硼，例如六方氮化硼。无电镀表面涂层具有例如按照洛氏C硬度标度大于或等于大约40至小于或等于大约63的优良硬度。此外，具有所述至少一个具有无电镀表面涂层的磨损表面的压缩机部件在存在丙烷制冷剂的情况下是坚固的且耐用的，例如，能够使用持续至少1000小时的丙烷压缩机操作。 [0015] 通过下文提供的详细描述，本公开的其他适用范围将变得明显。然而，应当理解的是，详细的描述和具体的示例尽管表示本公开的优选实施方式但仅意在说明的目的，因为通过这种详细的描述，本公开的精神和范围内的各种改变和修改对本领域技术人员而言都将变得明显。附图说明 [0016] 文中所描述的附图仅为了说明所选择的实施方式而不说明所有可能的实现方式，并且不意在限制本公开的范围。 [0017] 图1是通过示例性涡旋式压缩机的中央的竖向截面图； [0018] 图2A是从第一侧观察的根据本公开的某些原理制备的十字滑块联轴器的立体图； [0019] 图2B是从与图2A中所示的第一侧相反的第二侧观察的根据本公开的某些原理制备的立体图； [0020] 图3是示出了根据本公开的某些原理的下轴承组件的截面图； [0021] 图4是根据本公开的某些原理的下轴承的立体图；以及 [0022] 图5是根据本公开的原理的往复式压缩机的局部截面立体图。 [0023] 在附图中的若干视图中，对应的附图标记表示对应的部件。 具体实施方式[0024] 现在将参照附图对示例性实施方式进行更全面地描述。 [0025] 提供了示例性实施方式使得本公开将会是详尽的，并且将充分地将范围传达给本领域技术人员。提出了诸如具体部件、成分、装置和方法的示例之类的许多具体细节以提供对本公开的实施方式的详尽理解。对于本领域技术人员而言将明显的是：不必使用具体细节；示例性实施方式可以以许多不同的方式实施；以及不应当理解为是对本公开的范围的限制。在某些示例性实施方式中，并未对公知的过程、公知的装置结构和公知的技术进行详细的描述。 [0026] 在此使用的术语仅用于描述特定的示例性实施方式而并非意在进行限制。除非上下文另有明确说明，否则如在此使用的、未指明是单数形式还是复数形式的名词可以同样预期包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包含性的并且因而指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件的组合的存在或附加。除非作为执行顺序而具体说明，否则，在此描述的方法步骤、过程和操作不应理解为必须需要其以所描述或示出的特定顺序执行。还应理解的是，可以使用附加或替代的步骤。 [0027] 当元件或层被提及为处于“在另一元件或层上”、“接合至另一元件或层”、“连接至另一元件或层”、或“联接至另一元件或层”时，其可以直接地在其他元件或层上，直接地接合至、连接至或联接至其他元件或层，或者，可以存在中介元件或中介层。相反，当元件被提及为“直接地在另一元件或层上”、“直接地接合至另一元件或层”、“直接地连接至另一元件或层”或“直接地联接至另一元件或层”时，可以不存在中介元件或中介层。用来描述元件之间的关系的其他词语(例如“之间”与“直接之间”、“相邻”与“直接相邻”等)应当以相似的方式理解。如在此使用的，术语“和/或”包括相关的列举的零件中的一个或更多个的任意和所有组合。 [0028] 尽管可以在此使用第一、第二、第三等术语对各个元件、部件、区域、层和/或部分进行描述，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分进行区分。除非上下文明确说明，否则，比如“第一”、“第二”和其他数字术语之类的术语在此使用时不是指次序或顺序。因此，下面描述的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分在不背离示例性实施方式的教示的前提下可以被称作第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。 [0029] 出于易于说明的目的，本文中会使用比如“内”、“外”、“在……下面”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等空间相对术语以描述附图中所示的一个元件或特征与另一元件(多个元件)或特征(多个特征)的关系。空间相对术语意在涵盖装置在使用或操作中的除图中所描绘的定向之外的不同定向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为“在其他元件或特征的下方”或“在其他元件或特征的下面”的元件将被定向成“在其他元件或特征的上方”。因而，示例术语“在……下方”可涵盖在……上方和在……下方这两个定向。装置可以以其他方式定向(旋转九十度或者处于其他定向)，并且文中使用的空间相对描述词被相应地解释。 [0030] 贯通本公开，数值代表了对范围的近似的测量值或限值以涵盖来自大约具有提到的值的给定值和给定实施方案以及那些确切具有提到的值的给定值和给定实施方案的轻微偏差。除了在具体实施方式的末尾处提供的工作实施例中之外，在包括所附权利要求的本说明书中的参数(例如，数量或条件)的所有数值均被理解为在所有情况下通过术语“约”来修改，无论“约”是否实际地出现在该数值之前。“约”表明所述数值允许一些轻微的不精确(通过与值的准确度的一些近似、大致地或合理地接近该值、近似地)。如果通过“约”提供的不精确在本领域中不被理解为具有该普通的意义，则如在本文中使用的“约”表示了至少由于测量这些参数和使用这些参数的普通方法而引起的变化。 [0031] 另外，范围的公开包括所有值的公开以及落入整个范围中的进一步划分的范围，包括对于所述范围给出的端点和子范围。 [0032] 在各个方面，本教示涉及使用在将二氧化碳用作制冷剂的压缩机中的部件上的、改进的且坚固的磨损表面。如上所述，在使用二氧化碳制冷剂的压缩机中遇到了特殊的技术挑战。例如，二氧化碳不能提供由常规的氯化物类制冷剂提供的润滑性能。这引起压缩机中的移动部件上的更显著的磨损。此外，二氧化碳作为制冷剂是特别成问题的，这是因为其起到溶剂和腐蚀剂的作用，特别是在制冷压缩机中经常使用的高温和高压下。因此，找到可以承受这种条件的适合的材料是特别困难的。这对于具有磨损表面的压缩机部件特别成问题，其中，于磨损表面处靠着一个或更多个相反的相对表面发生接触。因此，已经观察到适于与常规的含卤素制冷剂一起使用的许多常规的抗磨损材料在伴随有二氧化碳制冷剂的极端且严苛的条件下是完全不适合的。 [0033] 应当指出的是，在某些替代性实施方式中，还提供了一种在将丙烷用作制冷剂的压缩机中使用的部件。丙烷也可以起到溶剂的作用，即使在亚临界温度和亚临界压力条件下也是如此。因此，与二氧化碳相似，丙烷在用作制冷剂时具有成为侵蚀某些压缩机部件的腐蚀剂的潜力。因此，根据本教示的某些方面的原理还可以用于与丙烷制冷剂压缩机中使用的压缩机部件结合。 [0034] 在某些压缩机中，常规的铁基或铝基金属材料部件在二氧化碳(或丙烷)制冷剂环境中特别容易失效。例如，在涡旋式压缩机中，十字滑块联轴器通常键连接至两个涡旋构件并且位于主轴承座止推表面上，以防止动涡旋盘的旋转移动。由于十字滑块联轴器与各种相对表面相互作用，因此十字滑块联轴器应该是耐用且轻质的，并且具有良好的抗磨损性能。然而，在某些涡旋式压缩机中，例如使用二氧化碳制冷剂的压缩机中，已观察到由常规的铁基或铝基金属材料形成的十字滑块联轴器特别易于腐蚀并且可以由于长时间暴露至二氧化碳而过早地退化及失效。如上所述，在某些条件下，丙烷同样可以腐蚀压缩机中的十字滑块联轴器。此外，由于十字滑块联轴器在这种环境下退化，因此可以产生微粒和碎屑。这种碎屑不仅影响十字滑块联轴器的使用寿命，而且可能污染压缩机内的某些轴承并且因此引起压缩机的失效。这在气密型涡旋式压缩机中尤其成问题——气密型涡旋式压缩机要求气密地密封在壳体中的所有内部部件的长期耐用性，这是因为十字滑块联轴器或其他部件例如轴承的维修和更换通常不是好的选择。 [0035] 本公开提供了一种压缩机部件上的磨损表面，该磨损表面能够承受符合将二氧化碳作为制冷剂的严苛条件。因此，在某些方面，本公开提供了一种二氧化碳压缩机，该二氧化碳压缩机在某些变型中可以是涡旋式压缩机或往复式压缩机。在某些变型中，该二氧化碳压缩机包括含金属材料例如铝(例如，铝合金)的部件。在某些方面，该压缩机部件可以是十字滑块联轴器、下轴承、连杆、活塞、气缸等。在本发明技术的各个方面中，该压缩机部件的至少一个磨损表面具有包括镍的无电镀表面涂层。通过“无电镀表面涂层”，是指在沉积期间，在没有使用施加的电压和电势的无电镀过程中将该涂层施加至部件的表面。无电镀镀层涉及化学施加的金属材料涂层，其中，金属材料的沉积是经由催化反应来完成的，而不是通过电流或电势的存在来完成。无电镀沉积过程提供了具有极好的表面覆盖范围的高度受控且密度均匀的涂层，特别是在与电解沉积涂层相比时。电解沉积过程能够在所沉积的涂层的密度和覆盖范围方面变化，特别是对于具有复杂形状的零件，这是因为在零件的复杂轮廓上建立均匀的电流密度可能是困难的。例如，在二氧化碳或丙烷的环境中，不均匀且差的涂层可能导致潜在的腐蚀起始位点。此外，在各个方面，无电镀表面涂层具有高的表面硬度水平。 [0036] 在某些变型中，除了镍以外，无电镀表面涂层还包括选自氮化硼、碳化硅、碳氮化钛、氮化钛、金刚石、聚四氟乙烯及其组合的耐磨颗粒。多个这种耐磨颗粒可以在无电镀沉积过程中与金属材料共同沉积，从而形成夹杂颗粒在镍基体中的大致均匀分布。例如，在某些优选的变型中，无电镀表面涂层可选地还包括氮化硼颗粒。适合的氮化硼颗粒包括六方氮化硼或在替代性变型中的立方氮化硼。 [0037] 在其它替代性变型中，本公开提供了一种压缩机部件上的磨损表面，该磨损表面能够承受与丙烷用作制冷剂相一致的严苛条件。因此，在某些方面，本公开提供了一种丙烷压缩机，该丙烷压缩机在某些变型中可以是涡旋式压缩机或往复式压缩机。在某些变型中，该丙烷压缩机包括含金属材料例如铝(例如，铝合金)的部件。在某些方面，该压缩机部件可以是十字滑块联轴器、下轴承、连杆、活塞、气缸等。如上所述，在本发明技术的各个方面中，该压缩机部件的至少一个磨损表面具有包括镍以及可选地耐磨颗粒的无电镀表面涂层。 [0038] 在某些方面中，本公开提供了一种制备用于二氧化碳压缩机部件的磨损表面的抗摩涂层的方法。在替代性方面中，本公开提供了一种制备用于丙烷压缩机部件的磨损表面的抗摩擦涂层的方法。该方法可以包括通过将至少一个磨损表面与无电镀浴接触而以无电镀的方式涂覆压缩机部件的至少一个磨损表面。无电镀沉积通常通过将待涂覆表面与浴或溶液/悬浮液——例如包括含有金属离子、还原剂、配位剂和缓冲剂以及稳定剂的溶液或悬浮液的水浴——接触来进行，使得基底表面上的化学反应导致沉积。因此，该至少一个磨损表面与包含镍、磷和耐磨颗粒例如氮化硼颗粒的浴接触以形成无电镀表面涂层。 [0039] 镍特别适于作为在无电镀沉积中使用的金属。应该指出的是，根据本公开，在浴或悬浮液中还可以存在一个或更多个颗粒种属，并且所述一个或更多个颗粒种属与金属离子一同沉积。如上所述，磨损表面与无电镀浴组分的接触发生在不存在施加的电压和电流的情况下。在各个方面中，由此形成的无电镀表面涂层具有包括镍的基质，其中，多个耐磨颗粒例如氮化硼颗粒分布或夹杂在镍基质中。这种无电镀表面涂层具有均匀的密度和厚度。基质中夹杂的氮化硼颗粒的存在提供了较小的摩擦系数，因此无电镀表面涂层具有良好的润滑性和抗磨损优点、极佳的硬度、耐磨性，无电镀表面涂层是惰性的并且在存在二氧化碳制冷剂的情况下表现出耐腐蚀性和稳定性。如将在下面更详细地描述的，在某些方面中，具有包括无电镀表面涂层的至少一个磨损表面的压缩机部件能够在对包括二氧化碳的冷却剂进行处理的二氧化碳压缩机中承受至少1000小时的操作。这种性能在气密型压缩机中是特别理想的。 [0040] 在替代性方面中，具有良好的润滑性和抗磨损优点、极佳的硬度和耐磨性的无电镀表面涂层是惰性的并且在丙烷制冷剂存在的情况下表现出耐腐蚀性和稳定性。如将在下面更详细地描述的，在某些方面中，具有包括无电镀表面涂层的至少一个磨损表面的压缩机部件能够在对包括丙烷的冷却剂进行处理的丙烷压缩机中承受至少1000小时的操作。这种性能在气密型压缩机中是特别理想的。 [0041] 虽然本公开的原理适于与使用包括二氧化碳的制冷剂的许多不同类型的压缩机结合，但是这种无电镀表面涂层对于涡旋式压缩机和往复式压缩机是特别有用的。特别地，为了示例的目的，在图1中示出了对包括二氧化碳(CO2)的制冷剂进行处理的示例性涡旋式压缩机，而图5中示出了对包括二氧化碳(CO2)的制冷剂进行处理的示例性往复式压缩机。 [0042] 现在参照附图并且特别参照图1，示出了CO2制冷剂压缩机10，其包括通常筒状的气密壳体12，在气密壳体12的上端部处焊接有盖14。盖14设置有制冷剂排放配件18，该制冷剂排放配件18中可以具有常见的排放阀。固定至该壳体的其他主要元件包括入口配件(未示出)和横向延伸的间隔件22，该横向延伸的间隔件22沿自身的周界焊接至与盖14焊接至壳体12的点相同的点处。盖14和间隔件22限定了排放室23。两件式主轴承座24和具有一对径向向外延伸的腿部的下轴承支承件26各自紧固至壳体12。在主轴承座24与下轴承支承件26之间布置有包括马达定子30的马达28。在其上端部处具有偏心曲柄销34的曲轴32以可旋转的方式定轴颈在邻近上轴承35的驱动轴衬36中以及下轴承支承件26中的下轴承组件38中，其中，上轴承35布置在动涡旋盘58的筒状毂61中。曲轴32穿过主轴承座24的孔口41并且在主轴承座24的孔口41中旋转，主轴承座24在孔口41中可以包括筒状主轴承构件37。 [0043] 在各个方面中，下轴承组件38接纳曲轴32的末端部，并且因此限定了磨损表面43。如在图3和图4中最佳地示出的，下轴承组件38包括轴承座38a和径向延伸的凸缘部38b，轴承座38a具有延伸穿过轴承座38a的筒状开口，径向延伸的凸缘部38b中具有允许将轴承座 38a安装至下轴承支承件26的多个安装开口38c。在轴承座38a中接纳有筒状的下轴承构件 39并且该筒状的下轴承构件39限定了直接抵靠曲轴32布置的磨损表面43。 [0044] 重新参照图1，曲轴32在其下端部处具有直径相对较大的同心孔40，该同心孔40与延伸自曲轴32的顶部、从同心孔40向上延伸的径向向外的直径较小的孔42连通。内部壳体12的下部限定了油槽46，油槽46填充有润滑油。能够与CO2制冷剂一起使用的润滑油通常包括由酸与酒精的酯化作用形成的合成多元醇酯。作为示例，与多元醇酯润滑油相容的一种适合的二氧化碳制冷剂是从CPI工程服务公司商业性地购得的商品名称为EMKARATETM RL 68HB或ES32-94的二氧化碳制冷剂。与多元醇酯润滑油相容的另一种适合的二氧化碳制冷剂是从Fuchs商业性地购得的商品名称为RENISOTM C85 E的制冷剂。孔40用作泵，以迫使润滑流体沿曲轴32向上并且进入孔42中，并且最终到达压缩机的需要润滑的所有的各个部分。曲轴32由电动马达28以可旋转的方式驱动，其中，马达28包括马达定子30、穿过马达28的绕组48和马达转子50，其中，马达转子50压配合在曲轴32上并且分别具有上配重52和下配重54。 [0045] 主轴承座24的上表面设置有平坦的止推表面56，在该止推表面56上布置有动涡旋盘58，该动涡旋盘58在其上表面上具有常见的螺旋叶片或动涡旋涡卷60。从动涡旋盘58的下表面向下突出的是筒状毂61，筒状毂61具有将驱动轴衬36接纳在其中的自润滑的上轴承35，该自润滑的上轴承35具有内孔66，曲柄销34以可驱动的方式布置在该内孔66中。曲柄销 34的一个表面上具有平坦部，该平坦部与形成在孔66的一部分中的平坦表面(未示出)以可驱动的方式接合，以提供径向相容的驱动布置，如在美国专利No.4,877,382中示出的，该美国专利的公开内容在此通过参引并入。浮动式密封件71由定涡旋盘70支承并且与安装至间隔件22的座部73接合，以用于密封地划分入口75和排放室23。 [0046] 定涡旋盘构件70设置成具有定涡旋涡卷72构件，定涡旋涡卷72构件以与动涡旋盘58的动涡旋涡卷60啮合接合的方式设置。定涡旋盘70具有由基板部76限定的中央布置的排放通道74。定涡旋盘70还包括环形毂部77，该环形毂部77围绕排放通道74。在排放通道74中设置有簧片阀组件78或其它已知的阀组件。 [0047] 在动涡旋盘58与轴承座24之间布置有十字滑块联轴器68。十字滑块联轴器68键连接至动涡旋盘58和定涡旋盘70，以防止动涡旋盘58的旋转运动。如在图2A和图2B中示出的十字滑块联轴器68可以是受让人的美国专利No.5,320,506中公开的类型，该美国专利的整体公开内容在此通过参引并入。如以上所讨论的，这些十字滑块联轴器68部件在压缩机中经历特别严苛的条件，例如他们不断受到制冷剂材料、高温和高物理应力特别是扭转应力的作用，并且因此这些十字滑块联轴器68部件由具有足以承受这种环境下的疲劳和应力的强度的耐磨材料形成。 [0048] 在某些其它方面，本公开考虑到构造成对包括二氧化碳的制冷剂进行处理的涡旋式压缩机10机器。涡旋式机器10包括第一涡旋盘构件70和第二动涡旋盘58构件，第一涡旋盘构件70具有排放端口或通道74以及定涡旋涡卷72，第二动涡旋盘58构件具有第二动涡旋涡卷60，第一定涡旋涡卷72与第二动涡旋涡卷60相互啮合。涡旋式压缩机10还包括用于使第二动涡旋盘58相对于第一定涡旋涡卷72绕动的马达118。由于第二动涡旋盘58相对于第一定涡旋盘70绕动，定涡旋涡卷72和动涡旋涡卷60在由涡旋构件限定的周界吸入区(例如，对应于入口75)与排放端口或通道74之间创建了容积逐渐变化的至少一个封闭空间。十字滑块联轴器68键连接至第二动涡旋盘58和第一涡旋盘构件70，以防止第二动涡旋盘58的旋转运动。如文中所描述的，十字滑块联轴器68包括铝并且具有包括无电镀表面涂层的至少一个磨损表面，其中，该无电镀表面涂层包括镍和氮化硼颗粒。 [0049] 图2A和图2B示出了详细的十字滑块联轴器68(装配在图1中的涡旋式压缩机10中)。图2A中示出了第一侧部80，而图2B中示出了十字滑块联轴器68的相反的第二侧部82。如以上所讨论的，十字滑块联轴器68键连接至动涡旋盘58并且键连接至定涡旋盘70，以防止动涡旋盘58在由曲轴32驱动时的旋转运动。 [0050] 多个十字滑块键88设置在十字滑块联轴器环89上。第一对键90呈在直径方向上大致对准的关系并且每个键均从十字滑块联轴器环89的表面92向上突出。第二对键93同样地在十字滑块联轴器环89上径向对准地间隔开并且也从表面92向上突出。第二对键93通常向上延伸的更远，使得所述第二对键93能够与定涡旋盘70接合。第一对键90较短并且因此能够与动涡旋盘58接合。十字滑块联轴器68由定涡旋键93沿其平移运动方向引导，同时由动涡旋键90驱动。 [0051] 动涡旋盘58的基板部64具有一对向外突出的凸缘部84，凸缘部84中的每个凸缘部均限定向外开口的槽，该向外开口的槽定尺寸成滑动地接纳第一对十字滑块键90。同样地，固定的定涡旋盘70的基板部76设置有一对向外突出的凸缘部86，凸缘部86中的每个凸缘部均限定了向外开口的槽。所述槽定尺寸成滑动地接纳第二对十字滑块键93。键90和键93具有轴向的长度或高度以与相应的涡旋盘58、70接合，同时避免突出得太长而妨碍其他部件的运动和操作。通常，十字滑块联轴器68的竖向移动通过布置在十字滑块联轴器环89的第二侧部82上的多个十字滑块衬垫91的接触来限制。当十字滑块联轴器68被驱动时，惯性力和摩擦力趋于引起多个十字滑块衬垫91与主轴承座24的一个或更多个十字滑块联轴器接纳表面接触。 [0052] 因此，在各个十字滑块键88(不论在第一对键90中或者第二对键93中)的末端处的接触区域上形成有多个第一十字滑块联轴器磨损表面94。出现多个第二十字滑块联轴器磨损表面96并且沿着十字滑块联轴器环89的第一侧部80在十字滑块键88附近的区域或者邻近十字滑块键88的区域中形成离散的接触区域。沿着十字滑块联轴器环89的第二侧部82在各个十字滑块衬垫91的末端处的接触区域上形成多个第三十字滑块联轴器磨损表面98。 [0053] 在各个方面，十字滑块联轴器68的一个或者更多个部分包括与包括二氧化碳的制冷剂相容的金属材料，这意味着所述材料在二氧化碳存在的情况下不会遭受过度的物理或化学退化而过早地失效。此外，选择用于十字滑块联轴器68的材料具有适当的耐磨耗性、耐磨损性和强度以承受涡旋式机器中的操作条件。 [0054] 在某些方面，十字滑块联轴器68金属材料包括铝，例如铝合金。十字滑块联轴器68的材料可以以如本领域中公认的常规方式进行锻制、铸造或烧结。应当理解的是，铝可以与包括硅(Si)、铜(Cu)、镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)、镍(Ni)、锡(Sn)及其组合的其他常见的合金元素形成合金。此外，对于十字滑块联轴器材料组成的讨论也适用于涡旋式压缩机或往复式压缩机中的其他部件，并且因此并不限于十字滑块联轴器。 [0055] 特别适合的铝合金包含大于或等于按重量计大约79％至小于或等于按重量计大约84％的铝，并且可选地还包括大于或等于按重量计大约7.5％至小于或等于按重量计大约12％的硅；大于或等于按重量计大约2％至小于或等于按重量计大约4％的铜；大于或等于按重量计大约1％至小于或等于按重量计大约2％的铁，可选地按重量计大约1.3％的铁；以及大于或等于按重量计大约2.5％至小于或等于按重量计大约3.5％的锌，可选地按重量计大约3％的锌。 [0056] 例如，在十字滑块联轴器68中使用的一种特别适合的铝合金被指定为A380型铝合金(ANSI/AA命名A380.0)，该A380型铝合金通常包括大于或等于按重量计大约7.5％至小于或等于按重量计大约9.5％的硅(名义上按重量计大约8.5％的Si)；大于或等于按重量计大约3％至小于或等于按重量计大约4％的铜(名义上按重量计大约3.5％的Cu)；按重量计大约3％的锌；按重量计大约1.3％的铁；按重量计大约0.5％的锰；按重量计大约0.1％的镁；按重量计大约0.5％的镍；按重量计大于0.35％的锡；小于或等于按重量计大约0.5％的其它杂质和稀释剂，余量为铝(从按重量计大约80％至按重量计大约83.25％变化)。其它适合的铝合金包括383型(ANSI/AA命名383.0)、384型(ANSI/AA384.0)、2000系列、3000系列、 5000系列、6000系列(例如，6061)、ADC12和ADC13。383型铝合金典型地包含大于或等于按重量计大约9.5％至小于或等于按重量计大约11.5％的硅(名义上按重量计大约10.5％的Si)；大于或等于按重量计大约2％至小于或等于按重量计大约3％的铜(名义上按重量计大约2.5％的Cu)；按重量计大约3％的锌；按重量计大约1.3％的铁；按重量计大约0.5％的锰； 按重量计大约0.1％的镁；按重量计大约0.3％的镍；按重量计大约0.15％的锡；小于或等于按重量计大约0.5％的其它杂质和稀释剂，余量为铝(从按重量计大约79.5％至按重量计大约82.75％变化)。384型铝合金典型地包含大于或等于按重量计大约10.5％至小于或等于按重量计大约12％的硅(名义上按重量计大约11％的Si)；大于或等于按重量计大约3％至小于或等于按重量计大约4.5％的铜(名义上按重量计大约3.8％的Cu)；按重量计大约3％的锌；按重量计大约1.3％的铁；按重量计大约0.5％的锰；按重量计大约0.1％的镁；按重量计大约0.5％的镍；按重量计大约0.35％的锡；小于或等于按重量计大约0.5％的其它杂质和稀释剂，余量为铝(从按重量计大约77.25％至按重量计大约80.25％变化)。用作非限制性示例，这样的铝合金还可以应用于下轴承组件38中的下轴承39中。 [0057] 作为背景技术，虽然这样的铝合金例如A380型由于其重量轻并具有相对好的流动性、耐压性、热强度和高温强度而特别适于形成十字滑块联轴器68，但是这样的合金在暴露于二氧化碳环境时不能表现出足够的耐腐蚀性和/或耐磨性。当制冷剂包括二氧化碳时，对于十字滑块联轴器68会引起特别的困难。实际上，由这样的铝金属合金制成的十字滑块联轴器会在CO2压缩机中发生显著退化而引起压缩机失效。如以上所讨论的，在某些操作状况下，二氧化碳制冷剂可以是亚临界的、跨临界的或者可以在某些操作条件下(例如，高压条件)呈超临界状态，CO2在此状态下特别活跃并且腐蚀某些金属。在某些方面，二氧化碳起到溶剂或腐蚀剂的作用，并且可以穿透材料的表面以引起不期望的不良反应，从而导致腐蚀、脆化等。丙烷在某些操作条件下也起到类似于二氧化碳的作用。另外，含卤素特别是氯化物的常规制冷剂倾向于提供部件之间更大的润滑性。对于低全球变暖潜势的制冷剂，如二氧化碳或丙烷，这样的润滑是不存在的。在某些二氧化碳涡旋式机器中，由常规的铁基金属材料或铝基金属材料形成的十字滑块联轴器当长时间暴露于二氧化碳时过早地退化。颗粒和碎屑作为退化的结果形成在压缩机中，不利地污染某些轴承，特别是下轴承39，从而缩短轴承和十字滑块联轴器的使用寿命。类似地，这种退化可以发生在丙烷致冷剂环境中。这在气密的涡旋装置中特别成问题，气密的涡旋装置要求气密地密封在壳体12中的所有内部部件的长期的耐用性，这是因为十字滑块联轴器或轴承的维护和更换通常不是好的选择。 [0058] 虽然用于CO2制冷剂压缩机的十字滑块联轴器68的金属材料先前已经通过阳极化处理或电解转换而进行表面处理以创造钝化层，然而在某些方面，这些过程可能太昂贵、广泛以及/或者太复杂而不能形成足够坚固的涂层。此外，某些铝合金如A380型、383型或384型在经受某些常规钝化过程时形成只具有差质量至中等质量的阳极化表面涂层。尽管没有将本教示限制于任何特定的理论，但是可以相信的是，具有特别高的硅含量(作为非限定性示例，具有按重量计大于大约7.5％的硅)的某些铝合金在于阳极化期间形成适于在长期的压缩机操作期间承受二氧化碳制冷剂的、稳定的高质量钝化层的方面存在潜在的问题。 [0059] 为了提高用于二氧化碳应用的钝化层的质量，由铝金属材料形成的十字滑块联轴器承受所谓的“硬质阳极化”，如在美国专利号7,811,071中公开的，该美国专利的公开的全部内容在此通过参引并入。在适当的条件下，这种具有硬质涂层阳极化的十字滑块联轴器可以提供允许涡旋式机器操作至少1000小时的耐磨性。然而已经发现的是，获得足够均匀的硬质涂层阳极化层可能需要更复杂、广泛、劳动力密集且费时的过程，以得到必要的保护，特别是对于A-380、A-383和A-384铝合金或者当部件或零件经受显著的物理应力时。本公开提供了通过相对简单且低成本的过程施用的新的抗磨损腐蚀保护表面涂覆过程，该表面涂覆过程提供牢固均匀的涂层，该涂层在CO2存在下具有理想的稳定性，同时具有必要的耐磨损性和耐摩擦性。 [0060] 根据本教示的各个方面，在每个十字滑块键88上的每个磨损表面94均可以涂覆有本发明的无电镀表面涂层95。因此，十字滑块联轴器68上的每个相应的磨损表面——包括磨损表面94、96或98——均可以涂覆有无电镀表面涂层95。无电镀表面涂层95可以应用在所描述的磨损表面中的仅一个或仅选定的磨损表面上。因此，十字滑块联轴器68的可以具有应用的无电镀表面涂层的不同磨损表面包括十字滑块键88的整个区域(或者仅键88的末端接触区域/磨损表面94)、包括磨损表面96的邻近十字滑块键88的任何表面，以及十字滑块衬垫91或者在十字滑块联轴器环89上经历接触的其他区域。如以上所讨论的，这些表面经受由于与各种其他表面接合而产生的磨损，其中，所述各种其他表面包括动涡旋盘58和定涡旋盘70，或者主轴承座24的止推表面56。此外，在某些变型中，虽然未示出，但是可以涂覆十字滑块联轴器68的所有暴露表面，包括磨损表面94、96、98(例如，在无电镀过程期间将十字滑块联轴器68浸在无电镀浴中时)。文中描述的用于与往复式压缩机、十字滑块联轴器和/或下轴承一起使用的包括铝的压缩机部件中的任何压缩机部件可以具有涂覆有文中描述的无电镀涂层的磨损表面。 [0061] 在某些变型中，根据本公开的无电镀表面涂层沉积物可选地包括在表面涂层中的大于或等于按重量计大约1％至小于或等于按重量计大约15％的磷。无电镀表面涂层中存在的磷的量影响无电镀沉积物的特性。合成的无电镀沉积物的磷含量依赖于无电镀浴的浴成分和pH值，其中，较低的pH值通常与较大的磷含量相关。通常，具有大于或等于按重量计大约1％至小于或等于按重量计大约3％的磷的无电镀沉积物分类为“低磷”；具有大于或等于按重量计大约4％至小于或等于按重量计大约9％的磷的无电镀沉积物分类为“中磷”；以及具有大于或等于按重量计大约10％至小于或等于按重量计大约13％的磷的无电镀沉积物分类为高磷。 [0062] 低磷无电镀镀层通常提供极好的耐磨性和耐腐蚀性。中磷无电镀镀层通常提供好的耐磨性和耐腐蚀性，而该镀浴被认为更加经济。高磷无电镀镀层通常提供好的塑性和比低磷无电镀镀层和中磷无电镀镀层更高的耐腐蚀性。尽管未限制，但是在某些方面，具有无电镀表面涂层的磨损表面可以具有中比重的磷含量，特别是对于包含镍和耐磨颗粒如氮化硼的表面涂层。然而，包含镍和耐磨颗粒如氮化硼的无电镀表面涂层例如可以具有如上所述的任何磷含量。在某些变型中，无电镀表面涂层可以具有中比重至高比重的磷含量，特别是在用于形成底层镀层(例如，具有镍和磷)时，但是此时不存在颗粒。应当指出的是，在加热或烘烤之后，具有低磷含量水平、中磷含量水平和高磷含量水平的无电镀镍涂层的硬度水平最终聚集于一点。 [0063] 在各个方面，无电镀表面涂层中的镍和磷金属可以被认为形成其中分布有耐磨颗粒的基质以形成镀覆的表面涂层。氮化硼颗粒可以是立方氮化硼(其提高硬度)或者六方氮化硼(其提高润滑性)。在某些特定的优选变型中，耐磨颗粒是六方氮化硼颗粒。这种耐磨颗粒例如氮化硼颗粒在无电镀沉积过程期间共同沉积并夹杂在基质中。 [0064] 在某些变型中，无电镀表面涂层在表面涂层中包括大于或等于按重量计大约3％至小于或等于按重量计大约15％的耐磨颗粒；可选地大于或等于按重量计大约4％至小于或等于按重量计大约10％；并且在某些变型中，无电镀表面涂层在表面涂层中可选地包括大于或等于按重量计大约5％至小于或等于按重量计大约8％的耐磨颗粒。在某些变型中，无电镀表面涂层在表面涂层中包括大于或等于按重量计大约3％至小于或等于按重量计大约15％的氮化硼颗粒；可选地大于或等于按重量计大约4％至小于或等于按重量计大约10％；并且在某些变型中，无电镀表面涂层在表面涂层中包括可选地大于或等于按重量计大约5％至小于或等于按重量计大约8％的氮化硼颗粒。 [0065] 作为示例，根据本公开使用的一种特别适合的无电镀表面涂层包括大于或等于无电镀表面涂层的按重量计大约4％至小于或等于无电镀表面涂层的按重量计大约6％的磷以及大于或等于无电镀表面涂层的按重量计大约6％至小于或等于无电镀表面涂层的按重量计约8％的氮化硼颗粒(例如，六方氮化硼)，其中，表面涂层的余量为镍。 [0066] 除了磷和/或氮化硼以外或者代替磷和/或氮化硼，在某些替代性变型中，包括镍的无电镀涂层可以包括能够进一步提高涂层的某些性能的额外的添加剂。 [0067] 本公开考虑到创建彼此结合的多层无电镀表面涂层。在某些环境中，第一无电镀表面涂层可以用作铝表面与随后沉积的层之间的粘结层或底层。例如，第一无电镀表面涂层底层可以包括镍和磷，例如具有低重量，中等重量或高重量的磷层。在某些方面，可以使用具有中等重量或高重量的磷底层。某些变型中，无电镀镍的底层包括按重量计占总的底层的大于或等于约1％至小于或等于约20％的磷；可选地按重量计占总的底层的大于或等于约3％至小于或等于约15％。根据其他的实施方式，可以使用附加的粘结层或底层，例如包括锌的粘结层或底层，如锌酸盐、磷酸阳极化、氟化铵和/或锡酸可以用于提高铝基底与无电镀表面涂层之间的粘附力。 [0068] 第二无电镀表面涂层可以以无电镀的方式沉积在第一底层上。该第二无电镀表面涂层可以包括镍、磷以及氮化硼，或者可以是本教示的上下文中讨论的其他变型中的任一种。 [0069] 在某些变型中，本公开的无电镀表面涂层的硬度沉积为在洛氏C硬度标度(HRC)上大于或等于约40至小于或等于约63，可选地在洛氏C硬度标度(HRC)上大于或等于约47至小于或等于约63，并且在某些变型中可选地为大于或等于约50至小于或等于约63。在某些方面，沉积的无电镀表面涂层的硬度可以通过热处理和退火而增大。镀覆后热处理(例如，使镀覆的零件承受高温)可以将硬度增大至大于或等于约72HRC。 [0070] 在没有退火的条件下，最初沉积在表面上的包括镍、磷和氮化硼颗粒的无电镀表面涂层通常具有大于或等于大约41至小于或等于约44HRC的典型硬度。一旦在文中所讨论的示例性时间和温度下退火，所述相同的无电镀表面涂层可选地具有大于或等于大约40至小于或等于约63HRC的硬度，在某些实施方式中，可选地具有大于或等于大约50至小于或等于约63HRC的硬度，可选地具有大于或等于大约52至小于或等于约55HRC的硬度。同样地，包含镍和磷的无电镀底层可以具有大于或等于大约40至小于或等于约55HRC的硬度，可选地具有大于或等于大约50至小于或等于约55HRC的硬度。一旦进行退火，该无电镀底层具有大于或等于大约57至小于或等于约63HRC的硬度。 [0071] 在某些方面，本公开提供了一种为包括铝的二氧化碳压缩机部件的磨损表面制备抗摩擦保护涂层的方法，该方法首先包括无电镀地涂覆该部件的至少一个磨损表面。在某些变型中，该方法还包括通过将该无电镀表面涂层暴露在大于或等于约650°F(343℃)至小于或等于约700°F(371℃)的温度中持续大于或等于约1小时的时间而进行热处理。在某些方面，特别适于退火的温度是大约660°F(349℃)。热处理之后，无电镀表面涂层可具有大于或等于约57HRC的硬度。在某些方面，在热处理之后，该无电镀表面涂层具有大于或等于约57HRC至小于或等于约63HRC的硬度。 [0072] 在各个方面，所述至少一个磨损表面由无电镀表面涂层完全涂覆，该无电镀表面涂层具有均匀的沉积密度并且不具有涂层、销孔或缺口区域的不均匀积聚。在某些变型中，该无电镀表面涂层沉积为厚度大于或等于约0.0005英寸(约12.7微米或μm)至小于或等于约0.001英寸(约25μm)。如果存在可选的底层，则该底层可以沉积成大于或等于约0.002英寸(约51μm)至小于或等于约0.0025英寸(约64μm)的厚度。因此，在某些变型中，包括顶涂层和底层的无电镀表面涂层的整体厚度可以是大于或等于约0.0025英寸(约64μm)至小于或等于约0.0035英寸(约89μm)。 [0073] 例如，无电镀涂覆层直接地设置到由铝合金制成的压缩机部件的磨损表面上。无电镀涂覆层的厚度可以大于或等于约0.0005英寸至小于或等于约0.001英寸。无电镀涂覆层可选地包括大于或等于按重量计约6％至小于或等于按重量计约8％的夹杂的氮化硼颗粒和大于或等于按重量计约4％至小于或等于按重量计约8％的磷。具有相同或类似成分的多个无电镀涂层还可以施加至表面。 [0074] 在某些其他变型中，位于由铝合金制成的压缩机部件的磨损表面上的适当无电镀表面涂层可以包括多个层。例如，在一个实施方式中，第一层为无电镀表面涂层的厚度大于或等于约0.002英寸至小于或等于约0.0025英寸的基础层或底层，其中，底层可以具有大于或等于按重量计约5％至小于或等于按重量计约15％的磷含量。随后将第二无电镀涂覆层设置在底层上并且该第二无电镀涂覆层的厚度大于或等于约0.0005英寸至小于或等于约0.001英寸。第二无电镀涂覆层可选地包括大于或等于按重量计约6％至小于或等于按重量计约8％的夹杂的氮化硼颗粒和大于或等于按重量计约4％至小于或等于按重量计约8％的磷。 [0075] 一种用于镍、磷和氮化硼的无电镀镀层的合适工艺为可从Erie Hard Chrome股份有限公司(宾夕法尼亚州，伊利)商业性地购得的Millenium KRTM工艺。其他类似的无电镀镍镀覆系统可从US Plating & Surface Finishing股份有限公司(密苏里州，堪萨斯城)、Monroe Plating股份有限公司(纽约州，罗切斯特)和加拿大安大略密西沙加的Compound Metal Coatings股份有限公司商业性地购得。 [0076] 尽管不将本教示限制于任何特定工艺条件，但是以下无电镀沉积过程仅出于说明的目的并且仅仅是示例性的。如本领域的技术人员所理解的，可以选择不同的无电镀浴组合物和不同的条件。因此，用于向铝合金无电镀地施加镍和氮化硼颗粒涂覆的示例性过程可以使用次磷酸钠作为还原剂。示例性的且非限制性的浴可以具有约4的pH和大于或等于约85℃(185°F)至小于或等于约90℃(194°F)的温度。另一合适的无电镀地施加的镍氮化硼涂覆过程包括：提供铝基底，将基底浸渍在浴中，其中，浴包括镍和氮化硼的溶液，以及使铝基底留在浴中达预定的时间段。可以使用不同的参数以获得不同的特性。例如，如上所述，在所期望的是增大的硬度的情况下，退火可以用于具有磷的无电镀地沉积的镍和氮化硼层。 [0077] 在其他实施方式中，铝基底可以受到包括镍溶液和可选地镍磷溶液的第一浴。在若干实施方式中，根据具体情况，铝基底在受到镍氮化硼浴或镍浴之前被加工、预处理和/或清洁。例如，铝基底还可以在受到镍氮化硼浴或镍浴之前被清洁。清洁可以包括腐蚀性清洁操作。本文中所描述的用于与往复式压缩机、十字滑块联轴器和/或下轴承一起使用的由铝构成的压缩机部件中的任意压缩机部件可以具有根据本发明技术的涂层。 [0078] 因此，本公开提供了一种制备用于二氧化碳压缩机部件的磨损表面或者替代性地用于丙烷压缩机部件的磨损表面的抗摩无电镀表面涂层的方法。该方法可选地包括通过使铝制压缩机部件的至少一个磨损表面与包括镍、磷和诸如氮化硼颗粒之类的耐磨颗粒的无电镀浴接触来无电镀地涂覆所述至少一个磨损表面，以形成无电镀表面涂层。由此形成的无电镀表面涂层的硬度在洛氏C硬度标度下可以大于或等于约40至小于或等于约63。具有包括无电镀表面涂层的所述至少一个磨损表面的铝制压缩机部件能够在对包括二氧化碳的制冷剂进行处理的二氧化碳压缩机中经受至少大于或等于约1000小时的操作。在某些方面，具有无电镀表面涂层的铝制压缩机部件能够经受至少大于或等于约1500小时的涡旋机操作、优选地经受至少大于或等于约2000小时或更长时间的对包括二氧化碳的制冷剂进行处理的涡旋机操作/作业。 [0079] 在其他替代性变型中，具有包括无电镀表面涂层的所述至少一个磨损表面的铝制压缩机部件能够经受丙烷压缩机中的对包括丙烷的制冷剂进行处理的至少大于或等于约1000小时的操作。在某些方面，具有无电镀表面涂层的铝制压缩机部件能够经受至少大于或等于约1,500小时的涡旋机操作、优选地经受至少大于或等于约2000小时或者更长时间的对包括丙烷的制冷剂进行处理的涡旋机操作/作业。 [0080] 压缩机部件寿命的另一度量为量化制冷系统中的压缩机性能系数(COP)，该压缩机性能系数大体表示压缩机的效率。由于内部部件在其性能上可能会退化，因此COP将同样地减小。COP通常限定为压缩机/系统(Qin或进入系统的焓)的热容量与压缩机的工作/电力消耗(在某些情况下也作为风扇的功率消耗)的比。因此，COP通常限定为系统的热容量除以系统的输入功率并且可以是压缩机的性能的有用度量。在各个方面，压缩机的性能具有由[0081] [0082] 限定的COP损耗，其中，COP初始为在压缩机操作开始时所测得的初始COP，并且COP最终为在可靠性试验结束时的压缩机性能。在某些方面，在压缩机部件的磨损表面上具有无电镀表面涂层的压缩机的性能具有在1000小时内小于或等于压缩机性能的约5％的COP损耗，可选地具有在1000小时内小于或等于压缩机性能的约4％COP变化的COP损耗，可选地具有在1000小时内小于或等于压缩机性能的约3％COP变化的COP损耗。在某些方面，压缩机具有在1500小时内小于或等于压缩机性能的约5％COP变化的COP损耗，可选地具有在1500小时内小于或等于压缩机性能的约4％COP变化的COP损耗；以及在某些方面，可选地具有在1500小时内小于或等于压缩机性能的约3％COP变化的COP损耗。在某些方面，压缩机可选地具有在2000小时内小于或等于压缩机性能的约5％COP变化的COP损耗，可选地具有在2000小时内小于或等于压缩机性能的约4％COP变化的COP损耗。 [0083] 本公开的方法还可以包括依次使用两种不同的无电镀浴以形成底层和顶表面涂层。因此，在这些变型中，所述至少一个磨损表面首先与包括镍和磷的第一无电镀浴接触以在至少一个磨损表面上形成无电镀镍底层。随后将所述至少一个磨损表面暴露于包括镍、磷和诸如氮化硼颗粒之类的耐磨颗粒的第二无电镀浴以在无电镀镍底层上形成无电镀表面涂层。 [0084] 在其他方面，本公开的方法还包括通过将无电镀表面涂层暴露于大于或等于约650°F至小于或等于约700°F的温度持续大于或等于约1小时的时间来进行热处理。在热处理之后，无电镀表面涂层可以具有按照罗克韦尔C硬度标度大于或等于约57至小于或等于约63的硬度。 [0085] 在其他方面，本公开的方法可以包括进行无电镀涂覆过程直到包括镍和氮化硼颗粒(以及可选地磷)的无电镀表面涂层的厚度大于或等于约0.0005英寸至小于或等于约0.001英寸为止。在某些方面，无电镀表面涂层包括大于或等于按重量计约6％至小于或等于按重量计约8％的氮化硼颗粒、大于或等于按重量计约4％至小于或等于按重量计约8％的磷和余量的镍。 [0086] 对于与由用在包括二氧化碳制冷剂或者替代性地丙烷致冷剂的涡旋式压缩机中的十字滑块联轴器所造成的问题类似的原因，可以进一步预想到的是，本公开的无电镀表面涂层可以用在其他类型的压缩机——如往复式压缩机——中的包括铝的压缩机部件上。因此，在其他实施方式中，提供了一种往复式压缩机。作为示例，图5中的示例性的气密密封的往复式压缩机100可以具有受让人的、授予Grassbaugh的美国专利公开No.2004/0202562中所公开的类型，该美国专利的公开内容在此通过参引而并入。往复式压缩机100包括密封外壳112，密封外壳112包括密封地连接至彼此的下壳114和上壳116。在密封外壳112中设置有吸入入口通路117。在外壳112内设置有马达118并且马达118包括转子(未示出)、定子120和连接至该转子的曲轴122，如本领域中已知的。曲轴122包括偏心部124。 [0087] 马达118包括马达盖125。马达118安装有单本体构件126。单本体构件126包括本体128，本体128限定了缸体130和钟状壳体部132。头部部分134与本体128形成为一体件并且包括第一排放腔136A和第二排放腔136B，其中，第一排放腔136A与缸体130连通，第二排放腔136B经由限制部136C与第一排放腔136A连通。第一排放腔136A和第二排放腔136B的尺寸优选地定尺寸成优化排放冲量或排放效率。此外，限制部136C可以定大小成或设置成具有用以进一步优化排放冲量的插入件。第二排放腔136B的出口端口102连接有排放管101。优选地，排放管101与出口端口102卡扣配合接合。具体地，排放管101可以设置有具有径向扩张卡圈(未示出)的管配件(未示出)，该径向扩张卡圈在被推动穿过出口端口102时向外扩张，从而防止管配件被移除或爆裂。顺应式密封构件(未示出)形成出口端口102与管配件之间的大致气密密封。可以可选地在排放管通路101中设置消音器108。排放管101连接至设置在密封外壳112中的排放端口110。 [0088] 在缸体130内设置有活塞138并且活塞138连接至连杆140，连杆140连接至曲轴122的偏心部124。在单本体构件126中设置有吸入通路142并且吸入通路142与缸体130和由本体128的钟状部132限定的中空部段144连通。活塞138的形状大体为圆筒形并且在缸体130中平移。可以预想的是往复式压缩机中的包括铝的并限定磨损表面的部件——如活塞138和连杆140——可以限定磨损表面区域150，磨损表面区域150也可以具有根据本公开的无电镀表面涂层。 [0089] 作为本公开的发明材料和发明方法的可选特征而在上面和在此论述并列举的所有可能的组合具体地公开为实施方式。在各个方面，本公开设想了一种包括压缩机部件的压缩机，该压缩机部件含有铝并且具有涂覆有含镍的无电镀表面涂层的至少一个磨损表面。无电镀表面涂层的硬度在洛氏硬度C标度上可以大于或等于约40至小于或等于约63。在某些变型中，压缩机构造成对包括二氧化碳的制冷剂进行处理。在其他变型中，压缩机构造成对包括丙烷的制冷剂进行处理。在某些方面，具有涂覆有无电镀表面涂层的所述至少一个磨损表面的压缩机部件能够用于至少大于或等于约1000小时的压缩机操作。另外，具体公开的是包括此压缩机的组合，此压缩机包括可选地具有列举特征(1)-(12)中的一个以上的列举特征的任一组合或任意组合的压缩机部件。 [0090] 第一实施方式的压缩机可选地具有以下特征中的一个以上的特征的任一组合或者任意组合：(1)压缩机为涡旋式压缩机，该涡旋式压缩机还包括：第一涡旋构件、第二涡旋构件、用于致使第二涡旋构件相对于第一涡旋构件绕动的马达，其中，该第一涡旋构件具有排放端口和第一涡旋涡卷，该第二涡旋构件具有第二涡旋涡卷，第一涡旋涡卷和第二涡旋涡卷相互啮合；以及具有涂覆有无电镀表面的所述至少一个磨损表面的压缩机部件为键连接至第二涡旋构件和另一部件的十字滑块联轴器以防止第二涡旋构件的旋转运动；(2)压缩机为涡旋式压缩机，该涡旋式压缩机还包括：第一涡旋构件、第二涡旋构件、用于致使第二涡旋构件相对于第一涡旋构件绕动的马达，其中，该第一涡旋构件具有排放端口和第一涡旋涡卷，该第二涡旋构件具有第二涡旋涡卷，第一涡旋涡卷和第二涡旋涡卷相互啮合；以及安装至轴的与第二涡旋构件相反的末端端部的下轴承，其中，具有涂覆有无电镀表面涂层的所述至少一个磨损表面的压缩机部件为下轴承；(3)压缩机为往复式压缩机，该往复式压缩机还包括：马达和曲轴；通过连杆传动地连接至曲轴的活塞；单本体构件，该单本体构件包括本体部分和头部部分，本体部分限定用于接纳活塞以使活塞在该缸体中往复运动的缸体，头部部分限定与缸体连通的排放通路；并且其中，具有涂覆有无电镀表面涂层的所述至少一个磨损表面的压缩机部件选自活塞、缸体、连杆及其组合；(4)无电镀表面涂层还包括选自氮化硼、碳化硅、碳氮化钛、氮化钛、金刚石、聚四氟乙烯及其组合的耐磨颗粒；(5)无电镀表面涂层还包括氮化硼颗粒；(6)氮化硼颗粒包括立方氮化硼或六方氮化硼；(7)包括具有涂覆有无电镀表面涂层的所述至少一个磨损表面的压缩机部件的压缩机提供在1000小时的压缩机操作内小于或等于约5％的性能系数(COP)损耗；(8)无电镀表面涂层还包括氮化硼颗粒并且压缩机部件的所述至少一个磨损表面还包括设置在无电镀表面涂层下面的无电镀镍底层；(9)无电镀镍底层包括大于或等于底层的按重量计约5％至小于或等于底层的按重量计约15％的磷并且该无电镀镍底层的厚度大于或等于约0.002英寸至小于或等于约0.0025英寸；(10)无电镀表面涂层的厚度大于或等于约0.0005英寸至小于或等于约0.001英寸；(11)无电镀表面涂层还包括大于或等于无电镀表面涂层的按重量计约4％至小于或等于无电镀表面涂层的按重量计约6％的磷、大于或等于无电镀表面涂层的按重量计约6％至小于或等于无电镀表面涂层的按重量计约8％的氮化硼颗粒和余量的镍，其中镍和磷限定其中分布有氮化硼颗粒的基体；以及/或者(12)压缩机部件包括选自A-380铝合金、A-383铝合金及其组合的铝合金。 [0091] 在其他方面，本公开设想了一种涡旋机，该涡旋机包括具有排放端口和第一涡旋涡卷的第一涡旋构件和具有第二涡旋涡卷的第二涡旋构件，其中，第一涡旋涡卷和第二涡旋涡卷相互啮合。涡旋式压缩机还包括用于致使第二涡旋构件相对于第一涡旋构件绕动的马达，其中，涡旋机构造成对包括二氧化碳和丙烷中的一者的制冷剂进行处理。涡旋机还包括键连接至第二涡旋构件和另一部件的用以防止该第二涡旋构件的旋转运动的十字滑块联轴器，其中，十字滑块联轴器包括铝并且具有包括无电镀表面涂层的至少一个磨损表面，该无电镀表面涂层包括镍和耐磨颗粒。另外，具体公开的是包括此压缩机的组合，此压缩机包括可选地具有列举特征(13)-(21)中的一个以上的列举特征的任一或任意组合的压缩机部件。 [0092] 根据本实施方式的具有十字滑块联轴器的涡旋机可选地具有以下特征中的一个以上特征的任一或任意组合：(13)耐磨颗粒选自氮化硼、碳化硅、碳氮化钛、氮化钛、金刚石、聚四氟乙烯及其组合；(14)耐磨颗粒包括氮化硼；(15)氮化硼颗粒为立方氮化硼或六方氮化硼；(16)无电镀表面涂层包括大于或等于表面涂层的按重量计约6％至小于或等于表面涂层的按重量计约8％的氮化硼颗粒；(17)十字滑块联轴器包括选自A-380铝合金、A-383铝合金及其组合的铝合金；(18)无电镀表面涂层的厚度大于或等于约0.0005英寸至小于或等于约0.001英寸；(19)耐磨颗粒包括氮化硼并且无电镀表面涂层还包括大于或等于表面涂层的按重量计约4％至小于或等于表面涂层的按重量计约6％的磷，其中，镍和磷限定其中分布有氮化硼颗粒的基体；(20)无电镀表面涂层具有按照洛氏C硬度标度大于或等于约40至小于或等于约63的硬度；(21)所述至少一个磨损表面还包括设置在无电镀表面涂层的下面的厚度大于或等于约0.002英寸至小于或等于约0.0025英寸的无电镀镍底层；以及/或者(22)无电镀镍底层还包括大于或等于底层的按重量计约5％至小于或等于底层的按重量计约15％的磷。 [0093] 在其他方面，本公开设想了一种用于形成用于压缩机部件的磨损表面的抗摩涂层的方法。该方法包括通过使铝制压缩机部件的至少一个磨损表面与无电镀浴接触来对所述至少一个磨损表面进行无电镀涂覆，无电镀浴包括镍、磷和选自氮化硼、碳化硅、碳氮化钛、氮化钛、金刚石、聚四氟乙烯及其组合的耐磨颗粒。磨损表面具有按照洛氏C硬度标度大于或等于约40至小于或等于约63的硬度。具有包括无电镀表面涂层的所述至少一个磨损表面的铝制压缩机部件能够在对包括二氧化碳和/或丙烷的制冷剂进行处理的压缩机中经受至少大于或等于约1000小时的操作。 [0094] 另外，具体地公开的是包括该方法的组合，该方法可选地具有列举步骤或特征(23)-(26)中的一个以上的列举步骤或特征的任一或任意组合。用于对铝制压缩机涂层的至少一个磨损表面进行无电镀涂覆的方法可选地具有以下步骤或特征中的一个以上步骤或特征的任一或任意组合：(23)首先，使至少一个磨损表面接触到包括镍和磷的第二无电镀浴以在所述至少一个磨损表面上形成无电镀镍底层，接着使所述至少一个磨损表面接触到包括镍、磷和耐磨颗粒的第一无电镀浴以在无电镀镍底层上形成无电镀表面涂层；(24)还包括通过将无电镀表面涂层暴露于大于或等于约650°F至低于或等于约700°F的温度达大于或等于约1小时的持续时间来进行热处理，其中，在热处理之后，无电镀表面涂层具有按照洛氏C硬度标度大于或等于约57至小于或等于约63的硬度；(25)进行无电镀地施加的涂层的涂覆，直到无电镀表面涂层的厚度大于或等于约0.0005英寸至小于或等于约0.001英寸为止；以及/或者(26)耐磨颗粒包括氮化硼并且无电镀表面涂层包括大于或等于按重量计约6％至小于或等于按重量计约8％的氮化硼颗粒、大于或等于按重量计约4％至小于或等于按重量计约8％的磷和余量的镍。 [0095] 已经出于说明和描述的目的提供了实施方式的前述描述。前述描述不意在穷尽或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是各个元件或特征在适用的情况下能够互换并且可以用于甚至未具体地示出或描述的选定的实施方式中。特定实施方式的各个元件或特征也可以以许多方式进行改变。这种改型不应被认为背离了本公开，并且所有这种变型意在被包括在本公开的范围内。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈