一種空調壓縮機用陶瓷活塞及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及壓縮機技術領域，具體地說，涉及一種空調壓縮機用陶瓷活塞及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 壓縮機是各類空調及冰箱設備的心臟，也是這些設備節能挖潛的重要切入點。常 見的空調變頻壓縮機主要有渦旋式和旋轉式兩種。對制冷量相對較小的冰箱、房間空調器 和空調機組而言，旋轉式壓縮機因其體積小、重量輕、零件少、轉速變化范圍大、可靠性好、 振動小、噪聲低、運行效率較高，性能價格比較高，而備受人們歡迎。活塞是旋轉式空調壓縮 機的關鍵部件。
[0003] 用于空調和冰箱的密封壓縮機主要包括偏心部件和滾動活塞。偏心部件外周表面 上裝有滾動活塞。由電機通過偏心部件帶動滾動活塞旋轉，自由轉動的滾動活塞繞氣缸在 偏心部件引導下做偏心滾轉，外殼向內設置滑片，滑片圓弧端部緊緊壓在滾動活塞的外表 面，始終保持與滾動活塞外表面接觸，使氣缸分為吸氣腔和壓縮腔。電機通過曲軸回轉帶動 滾動活塞旋轉運動，同時帶動滑片在滑片槽內往復運動，氣缸重復作吸氣、壓縮、排氣及余 隙膨脹等工作，從而完成空調及冰箱的溫度調節作用。
[0004] 在空調及冰箱的密封壓縮機結構中，滑片的頂端和活塞外表面是滑動接觸。現在 大多數空調及冰箱壓縮機的活塞都采用不銹鋼或鑄鐵等材料制備，這存在以下不足：
[0005] 1)制冷空調及冰箱壓縮機的使用壽命要求在10年左右，金屬材料的耐磨性能不 理想，長時間磨損后，會造成嚴重的損耗，有時甚至會在滑片頂端掉落金屬肩，而金屬肩又 可能會卡住壓縮機，而對壓縮機造成損害。陶瓷材料耐磨性好，可提高空調壓縮機的使用壽 命。
[0006] 2)壓縮機中的活塞是空調的重要核心部件，不銹鋼或鑄鐵密度高，長時間運行，能 量消耗較大。而陶瓷材料密度低，不到金屬材料的1/2,可顯著降低壓縮機工作過程中的能 耗。
[0007] 3)金屬滑片導熱性好，絕熱性能不佳，降低了空調及冰箱的熱交換效率。而陶瓷活 塞絕熱性能好，重量輕，是壓縮機活塞理想的材料。
[0008] 申請號為201410025579. 7的發明專利公開了一種旋片式壓縮機用陶瓷滑片及其 制備方法，提出了旋轉式壓縮機用陶瓷滑片材料的配方范圍為：A1203粉末：90~99. 9% ; Y2〇3粉末：〇? 1 ~10%;Si02粉末：0 ~l%;Ce02粉末：0 ~l%;Li20 粉末：0 ~1%;M0S2? 末：0~1%。要求這些原料的平均粒度彡100nm。制備工藝過程包括了以下步驟：1)采用 共沉淀法分別制備A1203粉末；Y203粉末；Si02粉末；Ce02粉末；Li02粉末；M0S2粉末；2)再 將所制得的各種納米粉末與成型劑（〇. 8~1. 2重量％的聚乙烯醇）混煉成具有熱流動性 的喂料；3)喂料在注塑機中注塑成型，得到坯體；4)再通過對坯體進行加熱，排出成型劑； 5)在1400-1600°C燒結得到相應產品。該發明強調可通過選擇熱壓燒結法、熱等靜壓法、反 應燒結法和微波燒結法的至少一種進行所述燒結，并優選采用熱壓燒結法和熱等靜壓法進 行燒結。該發明產品用于密封空調壓縮機中，可獲得良好的磨損性能，減小和與之相配合的 密封空調壓縮機氣缸或滾動活塞之間的磨損及摩擦損耗，而且絕熱性好，提高了空調的熱 交換效率。
[0009] 該發明用陶瓷制造空調壓縮機活塞，具有很好的創新性。但該發明所用的原料平 均粒度<l〇〇nm，還要通過共沉淀法及其它方法合成制備原料粉末，制造流程長、工藝復雜， 導致原材料價格昂貴：該發明采用注射成型法成型，采用熱壓燒結法、熱等靜壓法、反應燒 結法和微波燒結法的至少一種燒成，制造過程復雜，成本高。此外，該發明沒有涉及陶瓷件 的精加工。
[0010] 根據空調壓縮機特征，研制可實現工業化生產的陶瓷活塞，具有重要的意義。

【發明內容】

[0011] 根據現代陶瓷制備技術，本發明有針對性地進行了組合創新，克服了現有技術中 的不足，提供了一種空調壓縮機用陶瓷活塞的制備方法，所制備的材料硬度高、耐磨性好、 絕熱性優良。所制備的材料密度為2.9~3. 2g/cm3,減輕了活塞的重量，提高了空調器的能 量利用效果。
[0012] 本發明是通過以下技術方案實現的：一種用于空調壓縮機的陶瓷活塞，其原料配 方如下：活性工業氧化錯微粉：45~70wt% ;粘土 ：15~25wt% ;娃酸錯；2~8wt% ;長石： 4~12wt% ;白云石：2~8wt% ;滑石：1~10wt% ;稀土 ：0~3wt% ;增塑劑（外加）：1~ 3wt%〇
[0013] 配方中所用到的稀土為氧化鑭與氧化釔中的一種或兩種的復合物。配方中所用到 的粘土A1203含量大于28%，可塑性指標3 2. 0或可塑性指數3 20。
[0014] 一種用于空調壓縮機的陶瓷活塞，其制備工藝工程如下：按配方要求，精確稱量 所需的各種原料，置于研磨機中加水混合、細磨，達到規定的粒度要求后，壓濾脫水、真空練 泥、擠壓成型、干燥，獲得了抗折強度大于6MPa的干坯。對干坯進行適當的粗加工，再于 1300°C左右溫度下燒成，得到了瓷件，再對瓷件進行系列精加工，即為成品的陶瓷活塞；
[0015] -種用于空調壓縮機的陶瓷活塞，其制備工藝中所用到的研磨機主要是球磨機、 攪拌磨及砂磨機的一種或多種的組合；
[0016] -種空調壓縮機的陶瓷活塞，在其制備工藝過程中，采用兩段機加工，使之在滿足 加工精度的前提下，盡可能減少精加工的工作量，以降低制造成本。為了有效地實現兩段機 加工，需要盡可能穩定工藝過程，精確測定坯體的干燥收縮率與燒成收縮率。
[0017] 用本發明公開的方法制備的陶瓷活塞，不僅具有很高硬度、很好的耐腐蝕性能及 較低的摩擦系數，用于密封空調壓縮機中，可獲得良好的磨損性能，減小與之相配密封空調 壓縮機氣缸或滾動活塞之間的磨損及磨擦損耗，從而提高空調壓縮機的功效。
[0018] 本發明的突出特征，采用價廉易得的工業原料，采用類似于普通陶瓷的生產工藝 方法，通過嚴格的工藝過程控制，在精確測定干燥收縮率和燒成收縮率基礎上，采用對干燥 后的毛坯進行粗加工，再對燒成后的致密瓷件進行精加工的"兩段加工"模式，提高了產品 的合格率，降低了生產成本。
[0019] 實施實例：
[0020] 以活性氧化鋁微粉、高可塑性與高結合性高嶺土、硅酸鋯、鉀長石、白云石、煅燒滑 石、氧化鑭、氧化鈰等為原料，配制了 5個配方，其配方表見表1，相應的化學組成列于表2 中。塑化劑為外加的，沒有計算到配方組成之中。對每個配方都進行了材試制，獲得了可用 于裝機的陶瓷活塞。
[0021] 表1陶瓷活塞的配方表（wt% )
[0022]
[0025]根據所設計的配方，精確稱量各種原料，置于球磨機中加水混合、細磨，直到料衆 中原料粒度D5(]< 10ym時，放漿，壓濾脫水、真空練泥、擠壓成型、干燥，獲得了抗折強度大 于6MPa的干坯。對干坯進行適當的粗加工，再于1300 °C左右溫度下燒成，得到了致密瓷件， 再對瓷件進行系列精加工，即為成品的陶瓷活塞。
[0026] 上述5個配方的陶瓷均可在1300°C下燒熟，所得到的陶瓷試條的抗折強度均 多175MPa，且具有很高硬度、很好的耐磨性及較低的摩擦系數，用于空調的密封壓縮機中， 可顯著減小與之相配密封空調壓縮機氣缸或滾動活塞之間的磨損及磨擦損耗，從而提高空 調壓縮機的功效及使用壽命。
[0027] 本發明的關鍵點之一，在于陶瓷活塞制備工藝過程中，需要對坯體進行兩段機加 工，使之在滿足加工精度的前提上，盡可能減少精加工的量，以降低制造成本。為了保證加 工的精度，需要盡可能穩定工藝過程，干坯強度要達到6MPa以上，并要求精確測定坯體的 干燥收縮率與燒成收縮率。
[0028] 最后應說明的是：以上僅為本發明的優選實施例而己，并不用于限制本發明.盡 管參照實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前 述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，但是凡 在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保 護范圍之內。
【主權項】
1. 一種用于空調壓縮機的高鋁質含鋯陶瓷活塞，其特征在于，制備該材料的原料配方 如下：活性氧化錯微粉：45~70wt% ;粘土 ：15~25wt% ;娃酸錯（錯英石）：2~8wt% ; 含K2O彡10%的鉀長石：4~12wt% ;白云石：2~8wt% ;滑石：1~10wt% ;稀土氧化物： 0~3wt % ;增塑劑（外加）：1~3wt %。2. 根據權利要求1所述的一種用于空調壓縮機的陶瓷活塞，其特征在于，該材料制備 工藝過程如下：按配方要求精確稱量所用的各種原料，置于研磨機中加水混合、細磨，達到 規定的粒度及粒度分布后，再壓濾脫水、真空練泥、擠壓成型、干燥，可得到抗折強度多6MPa 的干坯，對其進行適當的粗加工；再于1300°C左右下燒成，獲得致密化的瓷件；再對瓷件進 行精加工，即可獲得陶瓷活塞。3. 根據權利要求2所述的一種空調壓縮機的陶瓷活塞，其特征在于，制備工藝中所提 到的研磨機主要是球磨機、攪拌磨及砂磨機的一種或多種的組合。4. 根據權利要求2所述的一種空調壓縮機的陶瓷活塞，其特征在于，制備工藝過程中， 采取了兩段機加工：先對干燥后的毛坯進行了粗加工，再對燒成后的致密瓷件進行了精加 工。為有效地進行兩次加工及其加工配合，本發明要求盡可能穩定工藝過程，并精確測定坯 體的干燥收縮率與燒成收縮率，使之在滿足加工精度要求的前提上，盡可能減少精加工的 工作量，以降低制造成本。5. 根據權利要求1所述的一種用于空調壓縮機的陶瓷活塞，其特征在于，所述的稀土 為氧化鑭與氧化釔中的一種或兩種的復合物。6. 根據權利要求1所述的一種用于空調壓縮機的陶瓷活塞，其特征在于，所述的粘土 Al2O3含量多28 %，可塑性指標會2. 0或可塑性指數會20。7. 根據權利要求1所述的一種用于空調壓縮機的陶瓷活塞，其特征在于：所述的增塑 劑由聚乙烯醇及羧甲基纖維素等組成。
【專利摘要】本發明公開了一種高鋁質含鋯陶瓷活塞及其制備方法。其原料配比如下：活性工業Al2O3微粉45～70％，可塑性好、含Al2O3≥28％的粘土15～25％；鋯英石2～8％，含K2O≥10％的鉀長石4～12％，白云石2～8％，滑石1～10％，稀土氧化物0～3％；外加由聚乙烯醇及羧甲基纖維素等組成的增塑劑1～3％。將上述原料按配方要求稱量、加水混合、細磨、壓濾脫水、真空練泥、擠壓成型，干燥至恒重，進行粗加工。將粗加工的坯件于1300℃左右燒成得到致密瓷件，再對其進行精加工，使之達到精度要求的陶瓷活塞。該活塞密度小、硬度大，用于空調壓縮機中，可減小與之相配合的空調密封壓縮機氣缸或滾動活塞之間的摩擦磨損及功率損耗，能顯著提高空調的熱效率。
【IPC分類】C04B35/622, C04B35/10
【公開號】CN105036714
【申請號】CN201510449463
【發明人】李玉平, 李駿馳, 郭永, 夏宗禹
【申請人】湖南大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月28日