CN113785126B - 涡旋部件、其制造方法以及涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

一种涡旋部件，其具备由铝合金构成的固定涡旋和由铝合金构成的摆动涡旋，其特征在于，所述固定涡旋和所述摆动涡旋的至少一者具备：形成在其滑动面且包含磷酸锌粒子的磷酸锌层；和形成在所述磷酸锌层的表面且包含粘合剂和鳞片状固体润滑剂粒子的固体润滑层，在所述磷酸锌层与所述固体润滑层的界面，所述磷酸锌粒子与所述鳞片状固体润滑剂粒子交错地存在。

Description

涡旋部件、其制造方法以及涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及一种在空调机等涡旋压缩机中使用的涡旋部件、其制造方法以及涡旋压缩机。

背景技术

作为涡旋流体机械之一的涡旋压缩机与其他方式的压缩机相比，具备高效率、高可靠性、静音等优势。因此，涡旋压缩机在制冷设备、空调设备等各种领域中广泛利用。这样的涡旋压缩机具备固定在框架上的固定涡旋和与该固定涡旋相对配置(对置配置)的摆动涡旋。涡旋压缩机是通过涡旋的旋转运动压缩制冷剂气体的方式，通过提高涡旋的转速，能够实现高输出化。但是，由于提高转速，施加于涡旋的离心力增大，产生机械变形等问题。因此，作为涡旋的轻质化对策，正在积极地进行将材质从铸铁变为比重轻的铝合金的研究。但是，铝合金的熔点低且表面硬度也低，因此在运转动作时发生滑动面的烧结(焼き付き)。因此，在铝合金制的涡旋中，提高滑动性(防止烧结)成为课题。

其中，专利文献1中公开了如下内容：在铝合金制基材的至少一个面上形成有包含树脂粉末和固体润滑剂粉末的滑动层的滑动部件中，通过使滑动层的基材侧的固体润滑剂粉末的体积比低于反基材侧的体积比，从而提高耐烧结性和耐磨损性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-337129

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1中公开的滑动部件中，铝合金制基材与滑动层的密合力弱，存在由于压缩机运转时的摩擦从而滑动层剥离这样的课题。

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种在由铝合金构成的涡旋的滑动面上形成有滑动性和密合性优异的层的涡旋部件及其制造方法。另外，本发明的目的在于提供一种涡旋压缩机，其能够防止在压缩机运转时由铝合金构成的涡旋的滑动面的烧结。

用于解决课题的手段

铝合金与一般的滑动部件中使用的铁系金属相比，熔点低且硬度低，因此，由于滑动时的摩擦热，存在滑动面容易烧结的倾向。因此，为了防止烧结，需要在铝合金的表面使用润滑性高的材料形成层。另外，对于在铝合金的表面形成的层而言，在部件彼此滑动时被施加较大的应力。因此，要求使用润滑性高的材料形成的层与铝合金的界面具有达到滑动时不产生剥离的程度的牢固的密合性。

因此，本发明人等为了解决上述问题进行了深入研究，结果发现了：(1)通过在铝合金的表面形成包含磷酸锌粒子的磷酸锌层，在磷酸锌层上形成包含粘合剂和鳞片状固体润滑剂粒子的固体润滑层，从而铝合金的表面的滑动性提高；和(2)通过在磷酸锌层与固体润滑层的界面磷酸锌粒子与鳞片状固体润滑剂粒子交错地存在，从而锚固效果(anchoreffect)发挥作用，固体润滑层的密合性提高，从而完成了本发明。

即，本发明提供一种涡旋部件，其具备由铝合金构成的固定涡旋和由铝合金构成的摆动涡旋，其特征在于，所述固定涡旋和所述摆动涡旋的至少一者具备：形成在其滑动面且包含磷酸锌粒子的磷酸锌层；和形成在所述磷酸锌层的表面上且包含粘合剂和鳞片状固体润滑剂粒子的固体润滑层，在所述磷酸锌层与所述固体润滑层的界面，所述磷酸锌粒子与所述鳞片状固体润滑剂粒子交错地存在。

另外，本发明提供一种涡旋压缩机，其具备：密闭容器；容纳于所述密闭容器、对流入所述密闭容器内的流体进行压缩的压缩机构部；产生旋转力的电机；和将由所述电机产生的旋转力传递至所述压缩机构部的驱动轴，其特征在于，所述压缩机构部包括所述涡旋部件。

进而，本发明提供一种涡旋部件的制造方法，所述涡旋部件具备由铝合金构成的固定涡旋和由铝合金构成的摆动涡旋，其特征在于，所述制造方法包括：将所述固定涡旋和所述摆动涡旋的至少一者的滑动面浸渍于磷酸锌处理液，在所述滑动面上形成包含磷酸锌粒子的磷酸锌层的工序；在所述磷酸锌层的表面涂布包含粘合剂、鳞片状固体润滑剂粒子和溶剂的固体润滑剂糊剂的工序；加热至所述溶剂蒸发的温度，除去所述溶剂的工序；和加热至所述粘合剂固化的温度，在所述磷酸锌层的表面形成固体润滑层的工序。

发明效果

根据本发明，能够提供一种在由铝合金构成的涡旋的滑动面形成有滑动性和密合性优异的层的涡旋部件。另外，根据本发明，能够提供一种可防止压缩机运转时的由铝合金构成的涡旋的滑动面的烧结(烧熔)的涡旋压缩机。进而，根据本发明，能够提供一种以高生产率制造在由铝合金构成的涡旋的滑动面形成有滑动性和密合性优异的层的涡旋部件的方法。

附图说明

图1是构成实施方式1的涡旋部件的摆动涡旋和固定涡旋的截面示意图。

图2是实施方式1的涡旋部件的滑动面的截面示意图。

图3是在实施方式1的涡旋部件的滑动面形成的磷酸锌层与固体润滑层的界面附近的截面示意图。

图4是在实施方式1的涡旋部件的滑动面形成的磷酸锌层与固体润滑层的界面附近的截面示意图。

图5是示出在构成实施方式1的涡旋部件的固定涡旋和摆动涡旋两者的滑动面形成有磷酸锌层和固体润滑层的状态的截面示意图。

图6是示出在构成实施方式1的涡旋部件的一个涡旋的滑动面形成有磷酸锌层和固体润滑层的状态的截面示意图。

图7是实施方式2的涡旋压缩机的截面示意图。

具体实施方式

实施方式1

图1是构成实施方式1的涡旋部件的摆动涡旋和固定涡旋的截面示意图。在图1中，涡旋部件1具备摆动涡旋2和固定涡旋3。涡旋部件1具有摆动涡旋2和固定涡旋3相互摩擦的滑动面1a。图2是实施方式1的涡旋部件的滑动面的截面示意图。图3是在实施方式1的涡旋部件的滑动面形成的磷酸锌层与固体润滑层的界面附近的截面示意图(以下，有时将磷酸锌层和固体润滑层一并称为涂层)。如图2所示，在构成涡旋的铝合金5的表面形成有磷酸锌层6，在磷酸锌层6的表面形成有包含粘合剂和鳞片状固体润滑剂粒子的固体润滑层7。如此，通过在滑动面1a配置滑动性优异的固体润滑层7，能够提高铝合金5的表面的滑动性。另外，如图3所示，在磷酸锌层6与固体润滑层7的界面，磷酸锌粒子10与鳞片状固体润滑剂粒子11交错地存在，从而产生锚固效果，能够提高涂层对铝合金5的密合性。

本实施方式的涡旋部件1中的磷酸锌层6由磷酸锌粒子10相互固着而构成。磷酸锌粒子10的形状没有特别限定，优选为鳞片状。磷酸锌层6的表面平滑时，在磷酸锌层6与固体润滑层7的界面，磷酸锌粒子10与鳞片状固体润滑剂粒子11难以交错，有时无法充分获得锚固效果。因此，从提高磷酸锌层6与固体润滑层7的密合性的观点出发，优选为磷酸锌粒子10从磷酸锌层6的表面突出的状态。另外，就磷酸锌层6而言，致密也好，多孔也好，均能够得到同样的密合性。构成磷酸锌层6的磷酸锌粒子10的长径没有特别限定，优选为2μm以上且15μm以下，更优选为3μm以上且10μm以下。磷酸锌粒子10的长径小于2μm时，磷酸锌粒子10从磷酸锌层6的表面的突出少，难以获得上述锚固效果。另一方面，磷酸锌粒子10的长径超过15μm时，磷酸锌层6的强度降低，有时与固体润滑层7的密合性降低。磷酸锌层6的厚度没有特别限定，优选为2μm以上且10μm以下，更优选为3μm以上且6μm以下。如果磷酸锌层6的厚度小于2μm，则在产生厚度的偏差时，难以覆盖铝合金5的整个表面，有时铝合金5的表面露出。另一方面，如果磷酸锌层6的厚度超过10μm，则由于施加于磷酸锌层6的内部的剪切力，有时产生剥离。

本实施方式的涡旋部件1中的固体润滑层7以鳞片状固体润滑剂粒子11和粘合剂12为主要成分。鳞片状固体润滑剂粒子11分散在粘合剂12中，并且通过粘合剂12固定。鳞片状固体润滑剂粒子11相对于固体润滑层7优选以20体积％以上且70体积％以下含有，更优选以30体积％以上且60体积％以下含有。鳞片状固体润滑剂粒子11的量小于20体积％时，在固体润滑层7的表面露出的鳞片状固体润滑剂粒子11的量变少，因此有时得不到充分的滑动性。另一方面，鳞片状固体润滑剂粒子11的量超过70体积％时，固体润滑层7变脆，有时固体润滑层7的耐久性降低。固体润滑层7的厚度没有特别限定，优选为5μm以上且60μm以下，更优选为10μm以上且40μm以下。固体润滑层7的厚度小于5μm时，在产生厚度的偏差时，难以覆盖磷酸锌层6的整个表面，有时磷酸锌层6的表面露出。另一方面，固体润滑层7的厚度超过60μm时，厚度的偏差变大，有时制冷剂从在涡旋部件1的滑动面1a中产生的间隙泄漏。观察微观的晶体结构时，鳞片状固体润滑剂粒子11具有共价键合的二维结晶层彼此通过范德华键而相互堆叠的层状结构。滑动时二维结晶层剥离，从而鳞片状固体润滑剂粒子11发挥优异的润滑性。另外，在磷酸锌层6与固体润滑层7的界面，磷酸锌粒子10与鳞片状固体润滑剂粒子11交错地存在，因此不仅磷酸锌层6与固体润滑层7的密合性提高，涂层对于铝合金5的密合性也提高。在此，磷酸锌粒子10与鳞片状固体润滑剂粒子11交错地存在的状态是指，在用扫描型电子显微镜(SEM)将涂层的截面放大7000倍而拍摄的照片中，使与铝合金5上的形成有磷酸锌层6的面平行的直线从铝合金5的表面至固体润滑层7的表面、沿着磷酸锌层6和固体润滑层7的厚度方向移动时，在上述直线上磷酸锌粒子10和鳞片状固体润滑剂粒子11共存的状态。另外，通过适当地调整磷酸锌粒子10的长径与鳞片状固体润滑剂粒子11的长径之比，更容易产生锚固效果，能够进一步提高涂层相对于铝合金5的密合性。具体而言，磷酸锌粒子10的长径(d1)与鳞片状固体润滑剂粒子11的长径(d2)之比(d1/d2)为0.5以上且2以下(0.5≤d1/d2≤2)时，涂层相对于铝合金5的密合性进一步提高，因此为优选。其中，磷酸锌粒子10的长径(d1)和鳞片状固体润滑剂粒子11的长径(d2)可以通过如下方式求出：拍摄数张用电子显微镜(SEM)将涂层的截面放大至数千倍的照片后，分别任意地抽取30个磷酸锌粒子10和鳞片状固体润滑剂粒子11，分别实际测定它们的长径，对其测定值进行算术平均。

如图3所示，本实施方式的涡旋部件中的固体润滑层7即使为一层结构也能够得到优异的滑动性和密合性，但如图4所示，通过形成为包含形成在磷酸锌层6的表面的第一固体润滑层7a和形成在第一固体润滑层7a的表面的第二固体润滑层7b的双层结构，能够进一步提高滑动性和密合性。优选为第一固体润滑层7a中的鳞片状固体润滑剂粒子11的c面取向比第二固体润滑层7b中的鳞片状固体润滑剂粒子11的c面取向小。进而，更优选为第一固体润滑层7a中的鳞片状固体润滑剂粒子11的c面取向为50％以下且第二固体润滑层7b中的鳞片状固体润滑剂粒子11的c面取向为70％以上，进一步更优选为第一固体润滑层7a中的鳞片状固体润滑剂粒子11的c面取向为35％以上且50％以下并且第二固体润滑层7b中的鳞片状固体润滑剂粒子11的c面取向为70％以上且85％以下。通过设为这样的构成，在滑动面1a的附近，与滑动面1a平行的状态的鳞片状固体润滑剂粒子11的存在比例变大，因此，滑动时鳞片状固体润滑剂粒子11的二维结晶层容易剥离，滑动性进一步提高。另一方面，在磷酸锌层6的附近，与第一固体润滑层7a的厚度方向平行的状态的鳞片状固体润滑剂粒子11的存在比例变大，因此磷酸锌粒子10与鳞片状固体润滑剂粒子11容易交错，通过锚固效果粘着性进一步提高。在此，鳞片状固体润滑剂粒子11的c面取向能够通过测定第一固体润滑层7a和第二固体润滑层7b的X射线衍射图案求出。具体而言，可对于向第一固体润滑层7a和第二固体润滑层7b的厚度方向照射X射线而得到的X射线衍射图案的各峰，用晶体结构的密勒指数(hkl)进行指数化，按照下述式1算出与c轴垂直的面(c面)的峰强度之和(ΣI(00l))与所有峰的强度之和(Σ(hkl))之比。与滑动面1a平行的状态的鳞片状固体润滑剂粒子11的存在比例越多，c面取向(％)的值越大，在所有鳞片状固体润滑剂粒子11以与滑动面1a平行的状态存在时，为100％。

c面取向(％)＝ΣI(00l)÷ΣI(hkl)×100(式1)

第一固体润滑层7a和第二固体润滑层7b的厚度没有特别限定，第一固体润滑层7a的厚度和第二固体润滑层7b的厚度可合计处于上述的固体润滑层7的厚度的范围内。另外，从提高滑动面的烧结防止的效果的观点出发，优选为第二固体润滑层7b的厚度大于第一固体润滑层7a的厚度。

从提高滑动性的观点出发，鳞片状固体润滑剂粒子11优选为具有鳞片状且具有六方晶系的晶体结构的粒子。通过使用这样的鳞片状固体润滑剂粒子11，在滑动时鳞片状固体润滑剂粒子11的二维结晶层剥离，得到优异的滑动性。作为鳞片状固体润滑剂粒子11，没有特别限定，例如可列举出二硫化钼(MoS₂)、二硫化钨(WS₂)、六方氮化硼(h-BN)、石墨等。它们可以单独使用，也可以两种以上并用。进而，也可以将作为公知的固体润滑剂粒子的聚四氟乙烯(PTFE)粒子、氟化钙(CaF₂)粒子、二氧化硅(SiO₂)粒子等与鳞片状固体润滑剂粒子11并用。

粘合剂12具有分散和固定鳞片状固体润滑剂粒子11的功能即可，可从有机系粘合剂和无机系粘合剂中适当选定粘合剂12。作为选择粘合剂12时的一个指标，可列举出耐热性。具体而言，根据涡旋部件使用的温度，可适当选定具有能够耐受该温度的耐热性的粘合剂12。另外，作为其他观点的指标，可列举出滑动时施加于固体润滑层7的负荷。具体而言，在滑动时施加于固体润滑层7的负荷低的情况下，可选定硬度低的粘合剂12。另一方面，在滑动时施加于固体润滑层7的负荷高的情况下，可选定硬度高的粘合剂12。这样，根据在滑动时施加于固体润滑层7的负荷，适当选定粘合剂12，更容易得到鳞片状固体润滑剂粒子11的润滑效果。

作为有机粘合剂，没有特别限定，可列举出环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、有机硅树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂等热固性树脂。其中，由于环氧树脂具有优异的接合性，优选为环氧树脂。作为环氧树脂的具体例，可列举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、邻甲酚酚醛型环氧树脂、苯酚酚醛型环氧树脂、脂环式环氧树脂、脂肪族型环氧树脂、缩水甘油基-氨基苯酚型环氧树脂等。这些有机粘合剂可以单独使用，也可以两种以上并用。

在使用环氧树脂作为热固性树脂的情况下，优选并用固化剂。作为固化剂的具体例，可列举出甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、纳迪克酸酐(himicanhydride)等的脂环式酸酐；十二烯基琥珀酸酐等脂肪族酸酐；邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐等芳香族酸酐；双氰胺、己二酸二酰肼等有机二酰肼；三(二甲基氨基甲基)苯酚；二甲基苄胺；1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯及其衍生物；2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑等咪唑类等。这些固化剂可以单独使用，也可以两种以上并用。

需要根据热固性树脂和固化剂的种类等适当地设定固化剂的配合量，通常相对于100质量份的热固性树脂，为0.1质量份以上200质量份以下。

从提高鳞片状固体润滑剂粒子11与热固性树脂的固化物的界面的接合力的观点出发，本实施方式的涡旋部件中的固体润滑层7优选为包含偶联剂。作为偶联剂的具体例，可列举出γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷等。这些偶联剂可以单独使用，也可以两种以上并用。

需要根据鳞片状固体润滑剂粒子11、热固性树脂和偶联剂的种类等适当地设定偶联剂的配合量，通常相对于100质量份的热固性树脂，为0.01质量份以上1质量份以下。

作为无机粘合剂，优选为与鳞片状固体润滑剂粒子11具有良好相容性且能够均匀分散的液体粘合剂。另外，无机粘合剂通常比有机粘合剂具有更高的固化温度。但是，从热处理引起的铝合金5的结晶组织的变质和磷酸锌层6的耐热性的观点出发，优选选定具有优选250℃以下、更优选200℃以下、进一步更优选180℃以下的固化温度的无机粘合剂。通过使用这样的无机粘合剂，能够在不引起铝合金5的强度降低和磷酸锌层6的热劣化的情况下形成固体润滑层7。作为无机粘合剂的具体例，没有特别限定，可列举出溶胶-凝胶玻璃、有机无机混合玻璃、水玻璃、单液性的无机接合剂、二液性的无机接合剂等。这些无机粘合剂可以单独使用，也可以两种以上并用。

从提高制冷剂气体的密封性的观点出发，形成在涡旋部件1的滑动面1a上的涂层的厚度优选均匀。涡旋部件1的滑动面1a的凸部的涂层的厚度与凹部的涂层的厚度不均匀时，在组合摆动涡旋2与固定涡旋3时，在滑动面1a产生间隙，制冷剂气体的密封性劣化。因此，涡旋部件1的滑动面1a的凸部的涂层的厚度与凹部的涂层的厚度之差优选为5μm以下，更优选为3μm以下。厚度之差为5μm以下时，即使在滑动面1a产生间隙，润滑油的油膜也会代替密封料，能够抑制密封性的劣化。

在本实施方式的涡旋部件1中，在滑动时施加较强的机械应力。因此，要求涡旋部件1具有不因施加的机械应力而产生应变(歪み)的机械强度。因此，本实施方式的涡旋部件1的拉伸试验中的0.2％屈服强度优选为150MPa以上，更优选为200MPa以上，进一步更优选为300MPa以上。涡旋部件1的拉伸试验中的0.2％屈服强度为150MPa以上时，在滑动时不产生应变，作为滑动部件可靠性高。予以说明，在本说明书中，拉伸试验中的0.2％屈服强度使用通过JIS Z2411中记载的方法评价的值。

在本实施方式的涡旋部件1中，即使不对滑动面1a的边缘部实施加工，也不会对滑动性和涂层的密合性产生不良影响。但是，从涂层的平滑性的观点出发，优选实施曲面(R)加工或锥形加工(taper processing)。通过对滑动面1a的边缘部实施曲面(R)加工或锥形加工，制造涡旋部件时产生的边缘部的毛刺被除去，涂层的平滑性提高，制冷剂气体的密封性提高。曲面(R)加工优选为R0.5mm以上且R3mm以下。另外，锥形加工优选为C0.5mm以上且C3mm以下。予以说明，在本说明书中，R是指曲面的半径，C是指与边缘部的距离。R和C小于0.5mm时，边缘部的毛刺的去除有时不充分，可能阻碍涂层的平滑性。另一方面，R和C超过3mm时，滑动面1a的面积变小，滑动时施加的压力增大。

图5和图6示出本实施方式的涡旋部件1的滑动面1a的放大图。在图5中，在摆动涡旋2和固定涡旋3各自的滑动面1a上形成有磷酸锌层6和固体润滑层7。另一方面，在图6中，仅在摆动涡旋2和固定涡旋3的一者的滑动面1a上形成磷酸锌层6和固体润滑层7。根据涡旋部件1所要求的滑动性可适当选择是在构成涡旋部件1的两个涡旋的滑动面1a上形成磷酸锌层6和固体润滑层7，还是在构成涡旋部件1的一者的涡旋的滑动面1a上形成磷酸锌层6和固体润滑层7。例如，在需要提高压缩机的涡旋的转速时，要求高的滑动性，因此优选在两个涡旋的滑动面1a上形成磷酸锌层6和固体润滑层7。

从抑制滑动时施加的机械应力引起的变形的观点出发，本实施方式的涡旋部件1中的铝合金5优选具有70GPa以上的杨氏模量。铝合金5的材质没有特别限定，可以使用该技术领域中公知的铸造用铝合金、锻造用铝合金、压铸用铝合金等。作为铝合金的具体例，可举出Al-Cu-Mg系合金、Al-Cu-Si系合金、Al-Si系合金、Al-Si-Mg系合金、Al-Si-Cu系合金、Al-Si-Mg系合金、Al-Si-Cu-Mg系合金、Al-Cu-Ni-Mg系合金、Al-Mg系合金、Al-Si-Cu-Ni-Mg系合金、Al-Si-Fe-Cu系合金等。

对本实施方式的涡旋部件1的制造方法进行说明。

首先，将铝合金5加工成涡旋形状。在此，通过铝合金5形成固定涡旋和摆动涡旋的方法没有特别限定，可以使用铸造法、锻造法、压铸法。另外，作为后续工序，也可以实施表面研磨处理。通过实施表面研磨处理，能够提高表面的平滑性和尺寸精度。接着，使用碱清洗剂等对加工成涡旋形状的铝合金5的表面进行脱脂处理，在脱脂处理后用水清洗，以使铝合金5的表面洁净。

通过将洁净的铝合金5的至少滑动面1a浸渍于磷酸锌处理液，使磷酸锌粒子10结晶析出，然后进行水洗和干燥，由此在铝合金5的表面上形成包含磷酸锌粒子10的磷酸锌层6(S1工序)。作为磷酸锌处理液，没有特别限定，可以使用市售品。可以适当调整在磷酸锌处理液中的浸渍时间，以能够得到期望的磷酸锌层6的厚度和磷酸锌粒子10的长径(d1)，作为例子，为1分钟至10分钟左右。磷酸锌处理液的温度为60℃至80℃左右。磷酸锌处理液的温度过低时，不能促进磷酸锌粒子10的析出反应。另一方面，磷酸锌处理液的温度过高时，磷酸锌粒子10在处理液中析出，阻碍在铝合金5的表面上形成磷酸锌层6。

接着，将鳞片状固体润滑剂粒子11以规定的比率与用溶剂稀释了的粘合剂12配合，混合分散，由此制备固体润滑剂糊剂。混合分散鳞片状固体润滑剂粒子11的方法没有特别限定，例如可举出使用捏合机、球磨机、行星式球磨机、混炼混合机、珠磨机等的方法。优选考虑后述的固化处理温度而适当选定在此使用的粘合剂12。适当选择在此使用的鳞片状固体润滑剂粒子11，以使在S1工序中得到的磷酸锌粒子10的长径(d1)与鳞片状固体润滑剂粒子11的长径(d2)之比(d1/d2)处于0.5以上且2以下的范围内。进而，固体润滑剂糊剂的粘度优选为如下粘度：在磷酸锌层6的表面上涂布固体润滑剂糊剂时，鳞片状固体润滑剂粒子11流动或沉降，形成与磷酸锌粒子10交错的状态。具体而言，固体润滑剂糊剂优选具有10Pa·s以下的粘度，更优选具有5Pa·s以下的粘度。作为在此使用的溶剂，没有特别限定，例如可举出甲酚等酚类、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N'-二甲基甲酰胺、1,3-二甲基咪唑啉酮、4-吗啉醛等极性溶剂、二甲苯、甲苯等芳香族烃、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、γ-丁内酯、δ-戊内酯等酮类等。接着，将固体润滑剂糊剂以均匀的厚度涂布在形成于铝合金5的表面的磷酸锌层6的表面(S2工序)。涂布固体润滑剂糊剂的方法没有特别限定，例如可举出喷雾法、浸渍法、刷涂法、丝网印刷法、转印法等。涂布膜的厚度可以根据固体润滑剂糊剂的干燥收缩率及固化收缩率进行逆运算，可适当调整涂布膜的厚度，以使干燥及固化后的固体润滑层7的厚度为所期望的厚度。

接着，通过将在S2工序中得到的涂布膜加热至溶剂蒸发的温度，除去溶剂(S3工序)。加热的方法没有特别限定，可举出使用了干燥烘箱、加热板、热风送风机、电炉、高频加热炉等的方法。另外，可考虑所使用的溶剂的沸点来适当调整加热温度，例如优选加热至比沸点低数十℃的温度。在加热至超过溶剂的沸点的温度的情况下，溶剂急剧蒸发，在涂布膜中产生火山口状的孔，厚度也容易变得不均匀。进而，由于从涂布膜的内部产生的溶剂蒸气的上升气流，在涂布膜的表面附近，与涂布膜的厚度方向平行的状态的鳞片状固体润滑剂粒子11的存在比例变大，成为滑动性降低的主要原因。另一方面，在加热至远低于溶剂的沸点的温度的情况下，除去溶剂需要很长时间，生产率降低。

接着，通过将在S3工序中除去溶剂的涂布膜加热至粘合剂12固化的温度，在磷酸锌层6的表面形成包含粘合剂12和鳞片状固体润滑剂粒子11的固体润滑层7(S4工序)。加热的方法没有特别限定，可举出使用了干燥烘箱、加热板、热风送风机、电炉、高频加热炉等的方法。另外，可考虑所使用的粘合剂12的固化温度来适当调整固化处理温度。从热处理引起的铝合金5的晶体组织的变质和磷酸锌层6的耐热性的观点出发，固化粘合剂12时的温度优选为250℃以下，更优选为200℃以下，进一步更优选为180℃以下。

予以说明，在使固体润滑层7为双层结构的情况下，可以重复2次S2工序及S3工序后，进行1次S4工序。另外，也可以通过反复进行2次S2工序至S4工序，使固体润滑层7成为双层结构。

根据实施方式1，能够提供一种在由铝合金构成的涡旋的滑动面形成有滑动性和密合性优异的层的涡旋部件及其制造方法。

实施方式2

图7是实施方式2的涡旋压缩机的截面示意图。在图7中，涡旋压缩机14是所谓的立式的涡旋压缩机，例如压缩并排出制冷剂气体等流体。涡旋压缩机14具备：密闭容器15；容纳于密闭容器15、对流入密闭容器15内的流体进行压缩的压缩机构部17；产生旋转力的电机20；和将由电机20产生的旋转力传递至压缩机构部17的驱动轴21。密闭容器15例如形成为圆筒形状，具有耐压性。在密闭容器15的侧面连接有用于将流体取入至密闭容器15内的吸入配管22，在另一个侧面连接有使压缩后的流体向密闭容器15外排出的排出配管23。压缩机构部17由摆动涡旋2、固定涡旋3、防止摆动涡旋2自转的十字头机构16构成。电机20具备定子18和转子19。驱动轴21由固定框架24及辅助框架25支承。

在本实施方式的涡旋压缩机14中，实施方式1的涡旋部件1组装在压缩机构部17中。通过组装实施方式1的涡旋部件1，能够减轻在压缩机运转时施加于涡旋的离心力。另外，通过对铝合金5的表面实施的涂层，滑动性提高。因此，能够提高涡旋部件的转速，提高制冷剂气体的压缩效率，能够实现涡旋压缩机的高输出化。作为将涡旋部件组装至涡旋压缩机中的方法，没有特别限定，可以按照公知的方法进行。

根据实施方式2，能够提供一种涡旋压缩机，其能够防止压缩机运转时由铝合金构成的涡旋的滑动面的烧结。

实施例

以下，通过实施例和比较例对用于验证本发明的涡旋部件的滑动性和密合性提高的效果的模拟试验进行说明，但本发明并不限定于此。予以说明，在本模拟试验中，制备形成有与在本发明的涡旋部件的滑动面形成的磷酸锌层和固体润滑层相同的层的试验片，并实施评价。

[实施例1]

通过将Al-Si-Cu-Mg系铝合金(ADC14，杨氏模量：80GPa)浸渍于磷酸锌处理液，在Al-Si-Cu-Mg系铝合金的表面形成厚度约为3μm的磷酸锌层。此时，调整处理条件，以使磷酸锌粒子的长径为4.5μm。接着，在磷酸锌层的表面形成将长径为5μm的鳞片状固体润滑剂粒子(MoS₂粒子)以60体积％的比例分散于环氧树脂中而得到的固体润滑层，以使固体润滑层的厚度约为10μm，得到实施例1的试验片。此时，固体润滑层中的环氧树脂的固化条件为180℃、2小时。用扫描型电子显微镜观察得到的试验片的磷酸锌层和固体润滑层的截面，确认在磷酸锌层与固体润滑层的界面，磷酸锌粒子与鳞片状固体润滑剂粒子交错地存在。

[实施例2]

调整处理条件使得磷酸锌粒子的长径为4μm，并使用长径为8μm的鳞片状固体润滑剂粒子(MoS₂粒子)代替长径为5μm的鳞片状固体润滑剂粒子(MoS₂粒子)，除此以外，与实施例1同样地操作，得到实施例2的试验片。用扫描型电子显微镜观察得到的试验片的磷酸锌层和固体润滑层的截面，确认在磷酸锌层与固体润滑层的界面，磷酸锌粒子与鳞片状固体润滑剂粒子交错地存在。

[实施例3]

调整处理条件使得磷酸锌粒子的长径为6μm，并使用3μm的鳞片状固体润滑剂粒子(MoS₂粒子)代替长径为5μm的鳞片状固体润滑剂粒子(MoS₂粒子)，除此以外，与实施例1同样地操作，得到实施例3的试验片。用扫描型电子显微镜观察得到的试验片的磷酸锌层和固体润滑层的截面，确认在磷酸锌层与固体润滑层的界面，磷酸锌粒子与鳞片状固体润滑剂粒子交错地存在。

[实施例4]

调整处理条件使得磷酸锌粒子的长径为5μm，使用6μm的鳞片状固体润滑剂粒子(MoS₂粒子)代替长径为5μm的鳞片状固体润滑剂粒子(MoS₂粒子)，并且使固体润滑层为包含第一固体润滑层和第二固体润滑层的双层结构，除此以外，与实施例1同样地操作，得到实施例4的试验片。此时，调整条件使得第一固体润滑层中的MoS₂粒子的c面取向为48％、第二固体润滑层中的MoS₂粒子的c面取向为73％。用扫描型电子显微镜观察得到的试验片中的磷酸锌层、第一固体润滑层及第二固体润滑层的截面，确认在磷酸锌层与第一固体润滑层的界面，磷酸锌粒子与鳞片状固体润滑剂粒子交错地存在。

[实施例5]

调整处理条件使得磷酸锌粒子的长径为3μm，并使用7.5μm的鳞片状固体润滑剂粒子(MoS₂粒子)代替长径为5μm的鳞片状固体润滑剂粒子(MoS₂粒子)，除此以外，与实施例1同样地操作，得到实施例5的试验片。用扫描型电子显微镜观察得到的试验片的磷酸锌层和固体润滑层的截面，确认在磷酸锌层与固体润滑层的界面，磷酸锌粒子与鳞片状固体润滑剂粒子交错地存在。

[实施例6]

调整处理条件使得磷酸锌粒子的长径为6μm，并使用2.5μm的鳞片状固体润滑剂粒子(MoS₂粒子)代替长径为5μm的鳞片状固体润滑剂粒子(MoS₂粒子)，除此以外，与实施例1同样地操作，得到实施例6的试验片。用扫描型电子显微镜观察得到的试验片的磷酸锌层和固体润滑层的截面，确认在磷酸锌层与固体润滑层的界面，磷酸锌粒子与鳞片状固体润滑剂粒子交错地存在。

[比较例1]

将Al-Si-Cu-Mg系铝合金(ADC14)本身作为比较例1的试验片。

[比较例2]

除了在Al-Si-Cu-Mg系铝合金(ADC14)的表面不形成磷酸锌层而形成固体润滑层以外，与实施例1同样地操作，得到比较例2的试验片。

[比较例3]

将Al-Si-Cu-Mg系铝合金(ADC14)浸渍于磷酸锌处理液，在Al-Si-Cu-Mg系铝合金的表面形成厚度约为3μm的磷酸锌层。此时，调整处理条件使得磷酸锌粒子的长径为3.5μm。接着，通过研磨使磷酸锌层的表面平滑。接着，在磷酸锌层的平滑化表面形成将长径4.5μm的鳞片状固体润滑剂粒子(MoS₂粒子)以60体积％的比例分散于环氧树脂中而得到的固体润滑层，以使固体润滑层的厚度约为10μm，得到比较例3的试验片。此时，固体润滑层中的环氧树脂的固化条件为180℃、2小时。用扫描型电子显微镜观察得到的试验片的磷酸锌层和固体润滑层的截面，确认在磷酸锌层与固体润滑层的界面，磷酸锌粒子与鳞片状固体润滑剂粒子不交错。

对上述实施例和比较例中得到的试验片实施滑动性的评价。关于滑动性，通过销盘法(pin-on-disk method)评估烧结耐力。在烧结耐力的评价结果中，以由实施例1的试验片得到的烧结耐力的评价结果为基准，在表1中，将各实施例或各比较例中的试验片得到的烧结耐力的评价结果优于实施例1的评价结果的情况表示为◎，将同等的情况表示为○，将稍差但在允许范围内的情况表示为△，将相当差的允许范围外的情况表示为×。

另外，对于上述实施例和比较例中得到的试验片，实施了涂层的密合性评价。通过基于SAICAS法的涂层的剥离强度进行测定密合性。在该剥离强度的评价结果中，以由实施例1的试验片得到的剥离强度的评价结果为基准，在表1中，将各实施例或各比较例的试验片得到的剥离强度的评价结果优于实施例1的评价结果的情况表示为◎，将同等的情况表示为○，将稍差但允许范围内的情况表示为△，将相当差的允许范围外的情况表示为×。

[表1]

如表1所示，可知在磷酸锌层与固体润滑层的界面，磷酸锌粒子与MoS₂粒子交错地存在的实施例1～6的试验片的烧结耐力非常高，滑动性优异。另外，可知实施例1～6的试验片的剥离强度高，涂层的密合性优异。特别地，可知将磷酸锌粒子的长径(d1)与MoS₂粒子的长径(d2)之比(d1/d2)设为0.5以上且2以下的实施例1～4的试验片的剥离强度非常高，涂层的密合性非常优异。进而，如实施例4那样，在固体润滑层为双层结构、第一固体润滑层中的MoS₂粒子的c面取向小于第二固体润滑层中的MoS₂粒子的c面取向的构成的试验片中，滑动性和涂层的密合性进一步提高。另一方面，比较例1的试验片和比较例2的试验片的烧结耐力显著地低，滑动性非常差。进而，比较例2的固体润滑层的密合性非常差。另外，如比较例3那样，在磷酸锌层与固体润滑层的界面，磷酸锌粒子与MoS₂粒子不交错构成的试验片中，涂层的密合性非常差，烧结耐力也稍微降低。

根据以上的结果可知，根据本发明，能够提供一种在由铝合金构成的涡旋的滑动面形成有滑动性和粘着性优异的层的涡旋部件。另外，根据本发明，能够提供一种能够防止压缩机运转时的由铝合金构成的涡旋的滑动面的烧结的涡旋压缩机。

附图标记说明

1 涡旋部件

1a 滑动面

2 摆动涡旋

3 固定涡旋

5 铝合金

6 磷酸锌层

7 固体润滑层

7a 第一固体润滑层

7b 第二固体润滑层

10 磷酸锌粒子

11 鳞片状固体润滑剂粒子

12 粘合剂

14 涡旋压缩机

15 密闭容器

16 欧式机构

17 压缩机构部

18 定子

19 转子

20 电机

21 驱动轴

22 吸入配管

23 排出配管

24 固定框架

25 辅助框架

Claims (8)

1.一种涡旋部件，其具备由铝合金构成的固定涡旋和由铝合金构成的摆动涡旋，其特征在于，

所述固定涡旋和所述摆动涡旋中的至少一者具备：形成在其滑动面且包含磷酸锌粒子的磷酸锌层；和形成在所述磷酸锌层的表面且包含粘合剂和鳞片状固体润滑剂粒子的固体润滑层，

所述固体润滑层通过涂布法形成，

在所述磷酸锌层与所述固体润滑层的界面，所述磷酸锌粒子与所述鳞片状固体润滑剂粒子交错地存在。

2.根据权利要求1所述的涡旋部件，其中，所述磷酸锌粒子的长径d1与所述鳞片状固体润滑剂粒子的长径d2之比即d1/d2为0.5以上且2以下。

3.根据权利要求1或2所述的涡旋部件，其中，所述固体润滑层是包含形成在所述磷酸锌层的表面的第一固体润滑层、和形成在所述第一固体润滑层的表面的第二固体润滑层的双层结构，所述第一固体润滑层中的鳞片状固体润滑剂粒子的c面取向小于所述第二固体润滑层中的鳞片状固体润滑剂粒子的c面取向。

4.根据权利要求3所述的涡旋部件，其中，所述第一固体润滑层中的鳞片状固体润滑剂粒子的c面取向为50％以下，并且所述第二固体润滑层中的鳞片状固体润滑剂粒子的c面取向为70％以上。

5.根据权利要求1或2所述的涡旋部件，其中，所述鳞片状固体润滑剂粒子为选自二硫化钼、二硫化钨、六方氮化硼和石墨中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的涡旋部件，其中，所述粘合剂为热固性树脂。

7.一种涡旋压缩机，其具备：密闭容器；容纳于所述密闭容器、对流入所述密闭容器内的流体进行压缩的压缩机构部；产生旋转力的电机；和将由所述电机产生的旋转力传递至所述压缩机构部的驱动轴，其特征在于，所述压缩机构部包含权利要求1～6中任一项所述的涡旋部件。

8.一种涡旋部件的制造方法，该涡旋部件具备由铝合金构成的固定涡旋和由铝合金构成的摆动涡旋，其特征在于，所述制造方法包括：

将所述固定涡旋和所述摆动涡旋的至少一者的滑动面浸渍于磷酸锌处理液，在所述滑动面形成包含磷酸锌粒子的磷酸锌层的工序；

在所述磷酸锌层的表面涂布包含粘合剂、鳞片状固体润滑剂粒子和溶剂的固体润滑剂糊剂的工序；

加热至所述溶剂蒸发的温度，除去所述溶剂的工序；和

加热至所述粘合剂固化的温度，在所述磷酸锌层的表面形成固体润滑层的工序，

其中，所述磷酸锌粒子的长径d1与所述鳞片状固体润滑剂粒子的长径d2之比即d1/d2为0.5以上且2以下。

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