JP2015528850A - 固体潤滑剤を含む粉末金属及びそれで作られた粉末金属スクロール圧縮機 - Google Patents

固体潤滑剤を含む粉末金属及びそれで作られた粉末金属スクロール圧縮機 Download PDF

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Abstract

粉末金属形成体は、固体潤滑剤を含み、特に粉末金属スクロール圧縮機の製造に有用である。【選択図】図１

Description

本出願は、２０１２年２月１５日に提出された米国仮特許出願番号６１／５９９，０４２及び２０１２年１０月３０日に提出された米国仮特許出願番号６１／７２０、２２６の利益を主張する。それらに記載された内容は、本明細書に組み込まれる。
この開示は、固体潤滑剤を含む粉末金属形成体、及び、その粉末金属形成体を用いて作られるスクロール圧縮機のような粉末金属部品、に関する。
スクロール圧縮機は、一般的にガスや冷媒を圧縮するために用いられる。そのようなスクロール圧縮機では、２つの部品が、交互（interleaving）且つ相補の（complimentary）スクロール部分を設けるために、配置されている。それらスクロール部分は、インボリュート曲線やスパイラル曲線などの曲線で形成することができる。
スクロール圧縮機の動作中、スクロール部分の１つは、他のスクロール部分に関連して回転する。互いに関連するスクロール部分の動作は、２つのスクロール部分間の接触ポイントを変化させる。連続的な長さで作られた場合、スクロール部分間で変化する接触ポイントは、強制的な動作と、２つの部分間のガス及び／または冷媒の圧縮と、をもたらすことができる。
上述したように、スクロール圧縮機用の部品は、比較的複雑な形状を有し（例えば、インボリュート形状やスパイラル形状など）、製造課題が存在する。粉末治金は、よく特定の複雑な形状と高い部分の体積（high part volumes）を扱うためにうまく構成されているので、粉末金属工程は、スクロール圧縮機のスクロール部分、または、より意欲的にスクロース圧縮機のすべてを作るための１つの手段として考えられている。
粉末金属部品は、以下のように製造することができる。粉末金属の出発物質は、固まってない粉末金属を粉末金属成形体（powder metal compact）に形成するために、金型や工具を用いて圧力をかけて圧縮される。この粉末金属成形体は、所望の最終部品の形状に比較的に近いが、わずかに大きい形状を有する。この粉末金属成形体は、隣接した粉末金属粒子を互いに拡散させて狭くし、その後焼結される。それにより、粒子が一緒に結合される。この焼結は、一般的には、粉末金属材料の溶融温度よりわずかに低い温度で行われるが、場合によっては、液相は焼結中に生じてもよい。初期の粉末金属成形体と比較して、焼結された粉末金属は、はるかに強い焼結部品を形成する。その焼結部品は、複数の仕上げ工程（例えば、機械加工、研削、ばり取りなど）、再加工（例えば、鍛造、印圧加工）、または、単に焼結だけ、のいずれかを受けることもできる。
粉末金属形成体（powder metal formulation）は、粉末金属スクロール圧縮機の製造に特に有利であることが開示されている。この粉末金属形成体は、例えば、タルクや窒化ホウ素などの固体潤滑剤を含む。固体潤滑剤は、固体潤滑剤が最終粉末金属スクロール圧縮機の一部であるように、粉末金属形成体工程を通じて運ばれる。他の例では、固体潤滑剤は、ニッケル被覆黒鉛粉末である。ある実施形態では、固体潤滑剤は、粉末金属材料の他の成分と混合される。それら固体潤滑剤は、粉末金属の焼結中に使用される昇温工程の温度で安定したままである。その結果、この固体潤滑剤は、焼結後、少なくともある程度、粉末金属部品の表面上に利用可能に残ったままである。
出発材料としてこの粉末金属を使用することにより、スクロール圧縮機は、固体潤滑剤を含むようにすることができる。特に、この固体潤滑剤は、摩擦を減らしてスクロール間の滑らかな接触を助ける。また、固体潤滑剤は、例えば冷媒を圧縮するために使用される場合、何らかの問題が存在しないように、不活性（inert）である。
一態様によれば、粉末金属スクロール圧縮機が提供される。粉末金属スクロール圧縮機は、互いに接合されるハブ及びスクロールを有する。粉末金属は、スクロールを含む粉末金属スクロール圧縮機の少なくとも一部を形成する。粉末金属は、鉄粉、粉末金属の重量の０．９％未満の炭素、及び、固体潤滑剤、を含む。
鉄粉及び固体潤滑剤は、粉末金属スクロール圧縮機の圧縮及び焼結の前に、互いに混合される。
一形態において、固体潤滑剤は、粉末金属の重量の０．２５％〜３．０％であってもよい。粉末金属は、鉄粉、炭素、固体潤滑剤だけを含み、他の成分を実質的に含まない。
他の形態では、粉末金属は、他の成分を含んでもよい。例えば、粉末金属は、粉末金属の重量の３．０％未満の銅粉（元素銅粉末である）をさらに含む。この形態において、鉄粉、銅粉、及び、固体潤滑剤は、粉末金属スクロール圧縮機の圧縮と焼結の前に、互いに混合される。また、粉末金属は、鉄粉、炭素、銅粉、及び、固体潤滑剤だけを含んでもよく、他の成分を実質的に含まない。
固体潤滑剤の種々のタイプは、粉末金属において好適である。最終部品において潤滑機能を提供するために、固体潤滑剤は、圧縮及び焼結工程を行うことができるようにすべきである（例えば、焼結温度で燃焼しない）。したがって、固体潤滑剤が、圧縮された粉末金属部品をそれらの形状を保持する、または、圧縮ツールから取り出すのを助けるために従来用いられている代表的な潤滑剤、ワックス、結合剤ではないことに言及していることを、当業者で通常の知識を有するものは理解するだろう。これら従来の潤滑剤、ワックス、結合剤は、消費され、最初に燃え尽きるか及び／または焼結工程中になくなる。ゆえに、本明細書に記載の固体潤滑剤の多くは、例えば、１０８０度までの温度の処理を経て、Ｆｅ−Ｃ系又はＦｅ−Ｃｕ−Ｃ系で、不活性で安定のままである。
使用することができる１つの固体潤滑剤は、タルク(Mg3Si4O10(OH)2)である。このタルクは、１５〜２５ミクロン平均粒径（ｄ５０）である。
また、使用することができる他の固体潤滑剤は、六方晶窒化ホウ素（ＢＮ）である。六方晶窒化ホウ素は、５〜３０ミクロン平均粒径（ｄ５０）である。
固体潤滑剤は、ニッケル被覆黒鉛粉末の形態で提供してもよい。この場合には、炭素は、ニッケル被覆黒鉛粉末の黒鉛を除いて、粉末金属材料の重量の０．９％未満で存在する（この黒鉛粉末は、鉄における炭素含有量とほとんど関係ない）。ニッケル被覆黒鉛粉末のニッケルコーティングは、粉末金属スクロール圧縮機の焼結中、黒鉛を保護し、かつ、黒鉛が鉄粉と混合することを防ぐために、実質的に黒鉛を囲む。ニッケル被覆黒鉛のニッケル含有量は、黒鉛の残りと共に、５５〜８０ｗｔ％の範囲である。粉末金属スクロール圧縮機における黒鉛の総量は、粉末金属材料の重量の０．９％未満の炭素を除いて、０．５〜５．０ｗｔ％の範囲、または、もっと狭い範囲の１．０〜３．０ｗｔ％である。ニッケル被覆黒鉛粉末は、約１００ミクロンの平均粒径である。
他の形態によれば、例えば、上述のタイプの粉末金属スクロール圧縮機で用いられる粉末金属などの粉末金属が提供される。粉末金属は、鉄粉、粉末金属材料の重量の０．９％未満の炭素、及び、固体潤滑剤、を含む。鉄粉及び固体潤滑剤は、互いに混合される。
粉末金属の一形態では、粉末金属は、鉄粉、炭素、固体潤滑剤、を含み、他の成分は実質的に含まない。
他の形態では、粉末金属は、粉末金属の重量の３．０％未満の銅粉（例えば、元素銅粉）をさらに含む。鉄粉、銅粉、及び、固体潤滑剤は、互いに混合される。粉末金属は、鉄粉、炭素、銅粉、及び、固体潤滑剤を含み、他の成分を実質的に含まない。
固体潤滑剤は、粉末金属の重量の０．２５％〜３．０％であってもよい。最終部品において固体潤滑剤の保持力に関して上記の理由から、固体潤滑剤は、１０８０度までの温度の処理を経て、Ｆｅ−Ｃ系またはＦｅ−Ｃｕ−Ｃ系において不活性で且つ安定したままであってもよい。
粉末金属の一形態では、固体潤滑剤は、タルク(Mg3Si4O10(OH)2)であってもよい。タルクは、１５〜２５ミクロン平均粒径（ｄ５０）を有する。
他の形態では、固体潤滑剤は、六方晶窒化ホウ素（ＢＮ）であってもよい。六方晶窒化は、５〜３０ミクロン平均粒径（ｄ５０）を有する。
また別の形態では、固体潤滑剤は、ニッケル被覆黒鉛粉末であってもよく、粉末金属材料の重量の０．９％未満の炭素は、ニッケル被覆黒鉛粉末の黒鉛を含まない。
ニッケル被覆黒鉛粉末のニッケルコーティングは、粉末金属スクロール圧縮機の焼結中黒鉛を保護し、かつ、黒鉛が鉄粉と混合することを防ぐために、実質的に黒鉛を囲む。
ハブ側を示す１つのスクロール圧縮機の上面斜視図である。 スクロール側を示す図１のスクロール圧縮機の底面斜視図である。 図１のスクロール圧縮機の上面図である。 図３の線４−４に沿うスクロール圧縮機の断面図である。
図１〜図４を参照すると、１つのスクロール圧縮機１００が示されている。粉末金属スクロール圧縮機１００は、ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ２０１０／１３５２３２に記載されている方法に従って、粉末金属工程を用いて、１つの粉末金属成形体から製造されることができる。ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ２０１０／１３５２３２は、後に、ＵＳ国際段階出願として提出され、整理番号１３／３２０，８６７を有し、ＵＳ２０１２／０１１８１０４として公開されており、明細書中で記載されている内容を参照することによりここに組み込まれる。
明確にするために、この開示において、粉末金属形成体は、例えば、ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ２０１０／１３５２３２及びＵＳ特許公開番号ＵＳ２０１２／０１１８１０４に記載されている方法を用いて、部品の１つ以上の部分、または、部品全体を別々に作るために使用することができる。なお、スクロール圧縮機を組み立てるのに用いられる構造や工程の詳細は、明確に記載された構造及び方法だけに限定されない。したがって、以下に記載されるスクロール圧縮機は、１つの例であり、それに限定されない。
スクロール圧縮機１００は、圧縮軸Ａ−Ａに沿って圧縮によって形成された粉末金属部品である。スクロール圧縮機１００は、フランジ１０２、ハブ１０４、及び、スクロール１０６、を有する。フランジ１０２は、上面１０８、及び、底面１１０を有する。上面１０８と底面１１０は、軸Ａ−Ａに垂直方向に延び、基本的に平面で、互いに平行である。２つの取付溝１１２は、冷蔵部品などにおいて、スクロール圧縮機１００を他のものに取り付けるために、フランジ１０２の外周に形成されている。
ハブ１０４は、フランジ１０２の上面１０８から軸方向に延びている。ハブ１０４は、通常円筒状に形成されており、放射状の外周面１１４と、放射状の内周面１１６と、軸方向の上面１１８と、を有する。外周面１１４及び内周面１１６は、フランジ１０２の上面１０８から離れて軸方向の上面１１８に向かって延びるように、ほんの少し先細であってもよい。先細を有することにより、スクロール圧縮機１００は、取出し工程中にツール部材からより簡単に分離することができる。
スクロール１０６は、フランジ１０２の底面１１０から軸方向に延設されている。スクロール１０６は、軸Ａ−Ａに対してらせん状になるらせん状の壁である。そのようなものとして、スクロール１０６は、内壁端部１２０と外壁端部１２２とを含み、内壁端部１２０と外壁端部１２２との間で延びる通常放射状に外周面１２４及び通常放射状に内周面１２６を有する。それら外周面１２４と内周面１２６は、それらが軸Ａ−Ａから離れてらせん状になり、均一の厚さのらせん状の壁を作成するように、通常互いに平行に設けられている。また、スクロール１０６の底軸面１２８は、らせん形状である。また、外周面１２４及び内周面１２６は、粉末金属の圧縮中にツールや金型セットから取出し工程を容易にするために先細であってもよい。
形状に示されているように、らせんは、アルキメデスらせんと同類であり、放射状の直線が軸Ａ−Ａに対して表されている場合、ほぼ半径方向に外周面１２４と内周面１２６との間に形成される溝１３０は、軸Ａ−Ａからの距離に関係なく実質的に一定の幅であることを意味する。なお、他のインボリュート形状であってもよく、図１〜４に示されているスクロール圧縮機の形状に限定されない。
この形状を有する部品は、従来の粉末金属圧縮工程で単一の粉末金属成形体として、容易に形成することができない。一般的に、最大の特徴、例えば、ハブ１０４は、下位ツール部材の粉末移動動作で粉末金属を金型空洞内に移動させることによって形成される。粉末を移動させるので、部品の垂直円柱に沿って最終部品に詰める粉末の割合は、圧縮工程後、比較的一様に緻密な部品を提供するために、約２：１にしなければならない。
ハブ１０４の水平断面とスクロール１０６の水平断面との比較において、スクロール１０６に含まれていないハブ１０４における粉末金属の領域、及び、ハブ１０４に含まれていないスクロール１０６における粉末金属の領域があることは明らかである。したがって、従来のツールや金型セットは、この最終的な形状を有する部品に関して最終部品を満たすために許容可能な粉末を提供する粉末移動動作を行うことはできない。その代わりに、ハブとスクロール部分は、従来別々に圧縮され、そして、その後結合される。なお、ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ2010/135232とＵＳ特許公開公報番号2012/0118104は、単一の部品を組み立てする方法が記載されている。従来方法と改良された方法とを両方使用して作られる部品は、この発明の範囲内であると考えられる。
次に、粉末金属形成体について説明する。この粉末金属スクロール圧縮機を作るのに用いられる粉末金属は、鉄粉（元素鉄またはプレアロイ鉄）、粉末金属の０．９ｗｔ％未満の炭素、及び、粉末金属の０．２５ｗｔ％と３．０ｗｔ％との間の量の固体潤滑剤、を含む。また、他の元素の追加は、例えば、銅（Ｃｕ）やニッケル（Ｎｉ）などを含むことができる。
さまざまな成分の粉末の混合は、従来の手段、例えば、Ｖ型ブレンダーやダブルコーンミキサーなどを用いて行うことができる。さまざまな成分の粉末は、固体潤滑剤に加えて加圧成形潤滑剤（pressing lubricants）（例えば、ステアリン酸リチウム、リコワックスなど）と共に混合されることができる。
一形態において、この粉末金属形成体用の固体潤滑剤は、含水ケイ酸マグネシウムで知られるMg3Si4O10(OH)2の化学式を有するタルク、であってもよい。固体潤滑剤として用いられるとき、若干の石英不純物がタルクに存在していてもよい。タルクは、固体潤滑剤として用いられる際、タルクが１５〜２５ミクロン平均粒径（ｄ５０）を有する粉末形状で提供されることが好ましい。
他の形態では、この粉末形成用の固体潤滑剤は、六方晶窒化ホウ素（ＢＮ）であってもよい。固体潤滑剤として用いられる場合、六方晶窒化ホウ素は、５〜３０ミクロン平均粒径（ｄ５０）を有する粉末形状で提供されることが好ましい。
粉末金属部品において所定の固体潤滑剤を提供するための他の方法は、固体潤滑剤としてニッケル被覆黒鉛粉末を使用することである。ニッケルコーティングは、焼結中に黒鉛を保護し、黒鉛が鉄粉と結合することを防ぐ。完成品では、コーティングは、黒鉛潤滑剤を解放するために、部品（例えば、表面の摩耗による破裂など）を使用中にニッケルコーティングが破裂するまで黒鉛を保護して守る。ニッケル被覆黒鉛は、黒鉛の残りと共に、５５〜８０ｗｔ％までの範囲のニッケル含有量を有する。ニッケル被覆黒鉛粉末は、約１００ミクロンの平均粒径を有していてもよい。黒鉛サイズは、少量のより粗く、かつ、より微小の粒子径の両方を有し（５ｗｔ％以下）、細かくするために（８５％以上でテイラーメッシュサイズ−１２０／＋２７０、かつ、１５％以下で−２７０／＋３２５、または、１１５〜４３ミクロンの範囲）、粗くてもよい（８８−９８％でテイラーメッシュサイズ−１２０／＋２３０、または、１１５〜６５ミクロンの範囲）。１ｗｔ％〜３ｗｔ％の黒鉛範囲が、最も適用される代表として考えらえているが、０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％の黒鉛水準を提供するために、固体潤滑剤が混合物に加えられる。この黒鉛は、鉄粉の金属特性を変えるのに用いられる粉末金属の炭素含有量に含まれない。
特に、この粉末金属形成体は、混合構成物質（admixed constituent）として固体潤滑剤用の粉末を粉末金属に取り入れる。混合の固体潤滑剤は、Ｆｅ−Ｃ、Ｆｅ−Ｃｕ−Ｃ、約１１８０℃で処理される他の粉末金属混合物、において不活性である。これは、粉末金属が最終部品に圧縮されて焼結された後でも、固体潤滑剤の全部または一部が存在したままであることを意味する。
固体潤滑剤は、スクロール圧縮機が用いられるような機械的負荷のもとで（具体的には、スクロール圧縮機のスクロール部分で）、往復運動でシステムの摩擦熱や剥離／摩耗を減らすのに役立つ。固体潤滑剤は、密着に対して耐性があるが、スクロール圧縮機の動作に対して十分な強さを作り出さない。固体潤滑剤の含有物は、フェライト／パーライト微細構造を有する粉末金属部品で最適に実施されることができる。また、その含有物は、機械加工性を改善するために用いることもできる。
粉末金属スクロール圧縮機に特に有利である特定の一実施形態では、粉末金属形成体は、実質的に他の添加物を含まない元素鉄である粉末の残りと共に、０．９ｗｔ％未満の炭素、３．０％の銅、０．２５〜３．０ｗｔ％の固体潤滑剤で配合される。さらに、これは、多数の合金化元素を含まない比較的シンプルな粉末調合である。
上述のような粉末金属形成体は、調合され、そして、粉末金属成形体に粉末金属を圧縮して、その粉末金属を焼結することにより、焼結粉末金属部品に加工されることができる。このような部品は、単一の本体として圧縮されてもよく、または、単一の最終部品を形成するために一緒にその後結合される別々に圧縮された部品から形成してもよいと考えられる。なお、さまざまな結合されたセクションから作られた部品の任意のセクションは、固体潤滑剤がもっとも望ましいそれらのセクションで固体潤滑剤を含む粉末金属を有することもできると考えられる。例えば、スクロール圧縮機のスクロールセクションは、上述の粉末を用いて作られてもよく、また、スクロールセクションに結合される他のセクションは、固体潤滑剤を含まない粉末金属材料で作られてもよい。もちろん、それらが結合されるとしても、固体潤滑剤を含む粉末で作られる複数の部分の構成部品（multi-portion component）の両セクションを除くことはない。
全体としては、このプロセスは、剛性の金型において従来の圧縮プロセスを考慮し、焼結後に浸入しやすい焼結された本体に固体潤滑剤のその後の浸入を防ぐ。
当然のことながら、本発明は、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。しがたって、本発明は、実施形態に限定されるものではない。本発明の全範囲を確実にするために、以下の請求項が参照されるべきである。
１００ スクロール圧縮機
１０２ フランジ
１０４ ハブ
１０６ スクロール
１１２ 取付溝
１１４、１２４ 外周面
１１６、１２６ 内周面
１２０ 内壁端部
１２２ 外壁端部

Claims (35)

  1. 粉末金属スクロール圧縮機において、
    互いに接合されるハブ及びスクロールと、
    前記スクロールを含む前記粉末金属スクロール圧縮機の少なくとも一部を形成する粉末金属と、を有し、
    前記粉末金属は、鉄粉、前記粉末金属の重量の０．９％未満の炭素、及び、固体潤滑剤、を含む
    ことを特徴とする粉末金属スクロール圧縮機。
  2. 前記鉄粉及び前記固体潤滑剤は、前記粉末金属スクロール圧縮機の圧縮及び焼結の前に、互いに混合される
    ことを特徴とする請求項１に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  3. 前記固体潤滑剤は、前記粉末金属の重量の０．２５％〜３．０％であり、
    前記粉末金属は、鉄粉、炭素、前記固体潤滑剤を含み、他の成分を実質的に含まない
    ことを特徴とする請求項１に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  4. 前記粉末金属は、前記粉末金属の重量の３．０％未満の銅粉をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  5. 前記鉄粉、前記銅粉、及び、前記固体潤滑剤は、前記粉末金属スクロール圧縮機の圧縮及び焼結前に、互いに混合され、
    前記粉末金属は、鉄粉、炭素、銅粉、及び、前記固体潤滑剤を含み、他の成分を実質的に含まない
    ことを特徴とする請求項４に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  6. 前記銅粉は、元素銅粉である
    ことを特徴とする請求項４に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  7. 前記固体潤滑剤は、タルク（Mg3Si4O10(OH)2）である
    ことを特徴とする請求項１に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  8. 前記タルクは、１５〜２５ミクロン平均粒径（ｄ５０）を有する
    ことを特徴とする請求項７に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  9. 前記固体潤滑剤は、六方晶窒化ホウ素（ＢＮ）である
    ことを特徴とする請求項１に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  10. 前記六方晶窒化ホウ素は、５〜３０ミクロン平均粒径（ｄ５０）を有する
    ことを特徴とする請求項９に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  11. 前記固体潤滑剤は、１０８０度までの温度処理を経て、Ｆｅ−Ｃ系又はＦｅ−Ｃｕ−Ｃ系で不活性および安定のままである
    ことを特徴とする請求項１に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  12. 前記固体潤滑剤は、ニッケル被覆黒鉛粉末であり、
    前記粉末金属材料の重量の０．９％未満の前記炭素は、前記ニッケル被覆黒鉛粉末を含まない
    ことを特徴とする請求項１に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  13. 前記ニッケル被覆黒鉛粉末のニッケルコーティングは、前記粉末金属スクロール圧縮機の焼結中、黒鉛を保護し、かつ、黒鉛が鉄粉と結合することを防ぐために、実質的に黒鉛を囲む
    ことを特徴とする請求項１２に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  14. 前記ニッケル被覆黒鉛粉末のニッケル含有量は、黒鉛の残りと共に、５５〜８０ｗｔ％の範囲である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  15. 前記粉末金属スクロール圧縮機における黒鉛の総量が、前記粉末金属材料の重量の０．９％未満の炭素を除いて、０．５〜５０ｗｔ％の範囲である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  16. 前記粉末金属スクロール圧縮機における黒鉛の総量が、前記粉末金属材料の重量の０．９％未満の炭素を除いて、１．０〜３．０ｗｔ％の範囲である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  17. 前記ニッケル被覆黒鉛粉末が、約１００ミクロンの平均粒径である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の粉末金属スクロール圧縮機。
  18. 粉末金属において、
    鉄粉、粉末金属材料の重量の０．９％未満の炭素、固体潤滑剤、で構成され、
    前記鉄粉及び前記固体潤滑剤が、互いに混合される
    ことを特徴する粉末金属。
  19. 前記固体潤滑剤が、前記粉末金属の重量の０．２５％〜３．０％である
    ことを特徴する請求項１８に記載の粉末金属。
  20. 前記粉末金属が、前記粉末金属の重量の３．０％未満の銅粉をさらに含む
    ことを特徴する請求項１８に記載の粉末金属。
  21. 前記鉄粉、前記銅粉、及び、前記固体潤滑剤が、互いに混合され、
    前記粉末金属が、鉄粉、炭素、銅粉、及び、固体潤滑剤を含み、他の成分を実質的に含まない
    ことを特徴する請求項２０に記載の粉末金属。
  22. 前記銅粉は、元素銅粉である
    ことを特徴する請求項２０に記載の粉末金属。
  23. 前記固体潤滑剤は、タルク(Mg3Si4O10(OH)2)である
    ことを特徴する請求項２０に記載の粉末金属。
  24. 前記タルクは、１５〜２５ミクロン平均粒径（ｄ５０）を有する
    ことを特徴する請求項２３に記載の粉末金属。
  25. 前記固体潤滑剤は、六方晶窒化ホウ素（ＢＮ）である
    ことを特徴する請求項１８に記載の粉末金属。
  26. 前記六方晶窒化ホウ素は、５〜３０ミクロン平均粒径（ｄ５０）を有する
    ことを特徴する請求項２５に記載の粉末金属。
  27. 前記固体潤滑剤は、１０８０度までの温度処理を経て、Ｆｅ−Ｃ系又はＦｅ−Ｃｕ−Ｃ系で、不活性で安定したままである
    ことを特徴する請求項１８に記載の粉末金属。
  28. 前記粉末金属は、鉄粉、炭素、固体潤滑剤を含み、他の成分を実質的に含まない
    ことを特徴する請求項１８に記載の粉末金属。
  29. 前記固体潤滑剤は、ニッケル被覆黒鉛粉末であり、
    前記粉末金属材料の重量の０．９％未満の前記炭素は、前記ニッケル被覆黒鉛粉末の黒鉛を含まない
    ことを特徴する請求項１８に記載の粉末金属。
  30. 前記ニッケル被覆黒鉛粉末のニッケルコーティングは、前記粉末金属スクロール圧縮機の焼結中に黒鉛を保護し、かつ、黒鉛が鉄粉と混合することを防ぐために、実質的に黒鉛を囲む
    ことを特徴する請求項２９に記載の粉末金属。
  31. 前記ニッケル被覆黒鉛粉末のニッケル含有量は、黒鉛の残りと共に、５５〜８０ｗｔ％の範囲である
    ことを特徴する請求項２９に記載の粉末金属。
  32. 前記粉末金属スクロール圧縮機における黒鉛の総量が、前記粉末金属材料の重量の０．９％未満の炭素を除いて、０．５〜５．０ｗｔ％の範囲である
    ことを特徴する請求項２９に記載の粉末金属。
  33. 前記粉末金属スクロール圧縮機における黒鉛の総量が、前記粉末金属材料の重量の０．９％未満の炭素を除いて、１．０〜３．０ｗｔ％の範囲である
    ことを特徴する請求項２９に記載の粉末金属。
  34. 前記ニッケル被覆黒鉛粉末が、約１００ミクロンの平均粒径である
    ことを特徴する請求項２９に記載の粉末金属。
  35. 請求項１８に記載の粉末金属を用いて作られた部品であって、
    前記粉末金属は、部品を形成するために、圧縮されて焼結され、
    前記固体潤滑剤は、工程全体を通じて保たれ、部品の表面を含む部品の至る所に分散している
    ことを特徴とする部品。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019083214A1 (ko) * 2017-10-26 2019-05-02 한온시스템 주식회사 스크롤 압축기의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조되는 스크롤 압축기

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58133347A (ja) * 1982-01-30 1983-08-09 Oiles Ind Co Ltd 高温用焼結摺動部材ならびにその製造方法
JPH06192710A (ja) * 1992-12-25 1994-07-12 Toshiba Corp 圧縮機用摺動部材およびその製造方法
JP2000160307A (ja) * 1998-11-19 2000-06-13 Eaton Corp 粉末冶金バルブシ―トインサ―ト
JP2003214365A (ja) * 2002-01-24 2003-07-30 Copeland Corp スクロール式圧縮機用のスクロール部材とその製造法
JP2006503983A (ja) * 2002-10-22 2006-02-02 ホガナス アクチボラゲット 高圧での成形による鉄系構成部品の製造方法
JP2008169460A (ja) * 2006-02-15 2008-07-24 Jfe Steel Kk 鉄基粉末混合物ならびに鉄基粉末成形体および鉄基粉末焼結体の製造方法
US20100229386A1 (en) * 2009-03-11 2010-09-16 Emerson Climate Technologies, Inc. Powder metal scrolls and sinter-brazing methods for making the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE755697A (fr) * 1969-09-03 1971-03-03 Int Nickel Ltd Fabrication de produits metalliques frittes
GB9207139D0 (en) * 1992-04-01 1992-05-13 Brico Eng Sintered materials
JP4215285B2 (ja) * 1995-08-08 2009-01-28 株式会社小松製作所 自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法
JP2012527540A (ja) 2009-05-18 2012-11-08 ジーケーエヌ シンター メタルズ、エル・エル・シー 粉末金属の型充填

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58133347A (ja) * 1982-01-30 1983-08-09 Oiles Ind Co Ltd 高温用焼結摺動部材ならびにその製造方法
JPH06192710A (ja) * 1992-12-25 1994-07-12 Toshiba Corp 圧縮機用摺動部材およびその製造方法
JP2000160307A (ja) * 1998-11-19 2000-06-13 Eaton Corp 粉末冶金バルブシ―トインサ―ト
JP2003214365A (ja) * 2002-01-24 2003-07-30 Copeland Corp スクロール式圧縮機用のスクロール部材とその製造法
JP2006503983A (ja) * 2002-10-22 2006-02-02 ホガナス アクチボラゲット 高圧での成形による鉄系構成部品の製造方法
JP2008169460A (ja) * 2006-02-15 2008-07-24 Jfe Steel Kk 鉄基粉末混合物ならびに鉄基粉末成形体および鉄基粉末焼結体の製造方法
US20100229386A1 (en) * 2009-03-11 2010-09-16 Emerson Climate Technologies, Inc. Powder metal scrolls and sinter-brazing methods for making the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019083214A1 (ko) * 2017-10-26 2019-05-02 한온시스템 주식회사 스크롤 압축기의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조되는 스크롤 압축기
US11486394B2 (en) 2017-10-26 2022-11-01 Hanon Systems Method of manufacture of scroll compressors and scroll compressors manufactured thereby

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