JPH03111522A - アルミニウムあるいはアルミニウム合金の摺動部品の製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エアコン、クーラなどに用いるスクロール圧
縮機の摺動部品をはじめとし、摺動部にアルミニウムあ
るいはアルミニウム合金を用いようとする部品及びその
製作方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、アルミニウムあるいはアルミニウム合金は鉄鋼材
料に比較して軟質材でありかつ表面の活性化エネルギが
高いため、摺動部における油膜切れを発生する程度に接
触圧が上昇すると、接触部で両部材とも変形し凝着して
しまうことがよく知られている。そのため、特開昭６１
−２５７４９６号公報に記載のように、あらかじめアル
ミニウム合金鋳物表面を高密度エネルギにより急速溶融
急速再凝固処理を行い、表面層に存在するピンホールや
ブローホール、巣等の欠陥を外部に押出し、組識を微細
化させた後、機械加工や研摩により平滑化し、その後陽
極酸化処理を施して用いている。また、アルミニウムあ
るいはアルミニウム合金を摺動部材として用いる方法と
して、硬質Ｃｒめっきあるいは無電解Ｎｉめつきをアル
ミニウムあるいはアルミニウム合金表面に処理して用い
ることも知られている。さらに、スクロール型圧縮機で
は、特公昭６３〜３２９９２号公報に記載のように一方
をアルミニウム合金素地とし他方をアルミニウム合金に
陽極酸化（硬質アルマイト）処理を施した組合せとして
用いていることが知られている。また、般に素材表面に
凹凸を形成する方法として、ローレットなど機械加工に
よる方法、素材表面にマスキング後エツチングで除去す
る化学的な方法がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の問題点は、 （１）ＣｒメッキやＮｉメッキなどの硬質材のメッキ処
理では、メッキ皮膜が牲いため、摺動時における相手側
のアルミニウム合金の摩耗が著しく大きくなってしまう
。そのため、ＣｒメッキやＮエメッキしたアルミニウム
合金は良好な耐摩耗性を有しているが相手材にアルミニ
ウム合金を用いることができない。

（２）特開昭６１−２５７４９６号による陽極酸化処理
あるいは通常の陽極酸化処理あるいはその処理後に弗素
樹脂の電着や固体潤滑剤の焼付は処理したものでは、摺
動部の潤滑条件が厳しくなると徐々に処理膜の摩耗が進
行し、やがて皮膜が消失してしまい表面処理の効果を失
ってしまう。また、摩耗の進行過程において１表面処理
皮膜向体の摩耗粉により摩耗の進行速度が大きくなった
り、最悪の時には焼付き現象を起こすこともある。

特に、スクロール圧縮機の慴動部分においては、摺動条
件が厳しく上記表面処理では長期的な低摩耗性に対して
問題があった。

（３）また、ローレットなど機械加工により凹凸成形で
は、溝が連続となるため油の粘度変化あるいは摺動条件
により油溜り効果を十分発揮できないことがある。また
、ローレット加工部分には、塑性変形によって大きな内
部応力を有しており、稼動時の温度上昇及び温度サイク
ルによって内部応力が開放されると大きな変形となって
現われ、摺動部の異常接触を引き起こすことがある。さ
らに、スクロール圧縮機部品では形状的にローレットが
入り込めないものもあり、機械加工よる成形が難しい。

（４）次にエツチングによる凹凸成形では、処理面に比
較してマスキングする部分が大きくなると工数が増大し
コスト高となってしまう。また、エツチング液が完全に
除去されなければ、部品の腐食が問題となり、完全に除
去するためには洗浄作業に多くの時間を費やし大きなコ
スト高をまねく。

本発明の目的は摺動条件の厳しい部分にアルミニウム合
金を用いた場合の耐摩耗性を確保し、長期的に信頼性の
高い摺動部材を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、安価でかっ、部品の形状に
とられれることなく高速に処理する方法を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、摺動部分の潤滑状態を改善
し、摺動条件が厳しい環境下においても油膜切れを起こ
さないようにするために、高密度エネルギによりアルミ
ニウム合金表面層を急速溶融・急速再凝固させ、無数の
孔（凹凸）を強制的に形成させたものである。

さらに、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の摺動
面に凹凸を設けるとともに硬さの増加を図り耐焼付き性
を向上させるために、アルミニウムあるいはアルミニウ
ム合金の表面にあらかじめＮｉメッキ処理を施し、その
表面を高密度エネルギにより急速溶融・急速再凝固させ
、凹凸を強制的に形成させるとともにアルミニウムある
いはアルミニウム合金とＮｉとの硬い合金層と組織の微
細化をも同時に形成するものである。

また、上記他の目的を達成するため、高密度エネルギの
中でも、部品の形状に左右されず高速処理が可能であり
、任意の孔（凹凸）を形成することができるレーザを用
いたものである。

〔作用〕

アルミニウムあるいはアルミニウム合金は軟質材で、か
つ表面の活性化エネルギが高いため、摺動時の面圧が高
くなり油膜切れを起こす程度の面圧になると変形して金
属接触を起こし、激しい摩耗あるいは焼付きが発生する
。そのため油膜切れを起こすような摺動条件の厳しい部
分に用いることは難しかった。しかし、アルミニウムあ
るいはアルミニウム合金の摺動面に高密度エネルギによ
り急速溶融・急速再凝固させるとアルミニウム合金の溶
融部から発生するガスが再凝固時に表面層に不定形の無
数の孔を形成する。この孔の中に多容易となるとともに
アルミニウム合金の面圧による変形抵抗が高くなる。そ
れによって、無処理のアルミニウム合金に比べ油膜切れ
を起こす面圧が大幅に高くなり、摩耗が著しく減少し、
耐焼付き荷重も高くなる。

さらに、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の表面
にあらかじめＮｉメッキを施しておき、高密度エネルギ
により急速溶融・急速再凝固を行うことは、処理面に無
数の孔を設けるとともに、アルミニウムあるいはアルミ
ニウム合金とＮｉが微細な合金層を形成し硬度が向上す
るため、前述の処理よりもさらに高面圧に耐えることが
できるようになる。また、アルミニウムあるいはアルミ
ニウム合金の摺動面に油を含浸する無数の孔を設けるこ
とにより、油膜保持性が向上するため他の材料、特に鋳
鉄との組合せにおいても互いの油膜保持性が良好となる
ことがら摺動時の金属接触が起こりにくくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を１図により説明する。

第１図は、本発明の一実施例におけるＡｎ−５ｉ系合金
の摺動面を高密度エネルギ源の一つであるレーザ８によ
り処理する実施例を示す。レーザの焦点は形成する穴の
大きさあるいは深さにより任意に設定する。レーザの出
力条件は、２５Ｊ／Ｐ、素材表面に焦点を合せ空気雰囲
気で実施した。処理する位置はレーザパルスと同期した
Ｘ−Ｙ走査のできる光源でアルミニウム合金６表面を急
速溶融急速再凝固させ無数の孔をあけると同時にＳｉ品
を微細化させる。７は処理層である。この時処理雰囲気
はＡｒ又はＮ２など不活性雰囲気としてもかまわない。

又、処理する位置の走査は、被処理物をレーザパルスと
同期させ移動させてもよい。さらに、処理した表面は摺
動部の寸法公差範囲で機械加工により仕上げて用いても
同一の効果を示す。

第２図は、Ａｎ−Ｓｉ系合金の表面にあらかじめＮｉメ
ッキ９を施しておき、その上をレーザを用い５０　Ｊ／
Ｐの出力で急速溶融急速再凝固させ、無数の孔をあける
とともに、アルミニウム合金とＮｉとの微細な合金層］
Ｏを形成し硬度を高くさせる。処理する位置は、被処理
物をレーザパルスと同期させてＸ−Ｙ走査を行い、必要
面積を処理する。

第３図から第６図は従来のスクロール型圧縮機の構造を
示すものである（特開昭６２−２４８８８６号公報参照
）。第３図に示すように圧縮機構は固定スクロール１、
クランク軸５に軸受２ｂを介して支持された旋回スクロ
ール２、及びオルダムリング３からなり、このオルダム
リング３は、旋回スクロール２、及びフレーム４に支持
され、前記旋回スクロール２を自転させずに旋回させる
ものである。前記自動防止機構は、第４図、第５図及び
第６図に示すように、オルダムリング３の突起部３ａを
旋回スクロール２の溝２ａに係合させ、また突起部３ｂ
をフレーム４の溝４ａに係合させ、各々の突起部が各々
の溝をスライドするように構成されている。

第７図は、第６図に示すアルミニウム合金製オルダムリ
ングのキ一部拡大図であり、旋回スクロール２の溝２ａ
又はフレーム４の溝４ａと摺動する面をレーザを用い３
０Ｊ／Ｐの出力で急速溶融急速再凝固を行い無数の孔を
あけるとともに微細組織とする。摺動面における無数の
孔の含める全面積は摺動条件により摺動面全面積に対し
て３０％から６０％程度の範囲から任意に設定する。ま
た、孔の配列は、整然と一定間隔であけてもよいし、任
意に位置をずらした無秩序な間隔であけてもよい。

尚、あらかじめオルダムリングにＮｉメッキ処理を施し
たものを用いて同一処理を行うとさらに良好な摺動特性
を有する摺動面が得られる。

本実施例によれば、アルミニウム合金製部品の寸法精度
を損わず高速に処理することができ、耐摩耗性向上の他
、低コスト、かつ処理時間短縮の効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アルミニウム合金に油溜りとなる孔を
急速溶融急速再凝固により形成することができるので摺
動部の油膜保持性がよくなり耐焼付き性が向上する効果
がある。また、アルミニウム合金、特にＡｎ−Ｓｉ系合
金では、急速溶融急速再凝固により組織が微細化するこ
とにより硬度が高くなり耐摩耗性が向」−する効果も併
せ持っている。さらに、Ｎｉメッキをあらかじめアルミ
ニウへ合金に処理しておき急速溶融急速再凝固を行うと
、Ｎｉとアルミ合金の硬い合金層が得られ、耐摩耗性が
さらに向上する効果がある。また、高密度エネルギ源と
してレーザを用いると、操作性よく、かつ高速に処理す
ることができるので、製作コストを低くおさえることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のレーザによる処理を示す概
略傾斜図、第２図は本発明の他の実施例の概略傾斜図、
第３図から第６図はいずれも従来のスクロール圧縮機を
示すもので、第３図はスクロール圧縮機の要部縦断面図
、第４図は旋回スクロールの上面図、第５図はフレーム
の下面図、第６図はオルダムリングの正面図及び側面図
であり、第７図は本発明のもう一つの実施例でレーザに
より摺動面を急速溶融急速再凝固する第６図のオルダム
リングキ部を拡大した概略傾斜図である。 １・・・固定スクロール、２・・・旋回スクロール、３
・・・オルダムリング、４・・・フレーム、５・・・ク
ランク軸、６・・アルミニウムあるいはアルミニウム合
金、７・・処理層、 ８・・・レーザ、 ・Ｎコメッキ、 １０・・・ 循 口 ■ 図 第 Ｃ 第 ≠ 図 遁 図

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．アルミニウム合金とアルミニウム合金が互いに摺動
   する部品において、一方あるいは多方のアルミニウム合
   金の摺動部分を高密度エネルギにより急速溶融・急速再
   凝固処理を行いアルミニウム合金の表面層に無数の孔を
   設けることを特徴とするアルミニウム合金の摺動部品の
   製作方法。
2. ２．アルミニウムあるいはアルミニウム合金とアルミニ
   ウムあるいはアルミニウム合金が互いに摺動する部品に
   おいて、一方のアルミニウムあるいはアルミニウム合金
   の表面にあらかじめＮｉメッキを施しておき、一方ある
   いは両方の摺動部分を高密度エネルギにより急速溶融・
   急速再凝固処理を行うことを特徴とするアルミニウムあ
   るいはアルミニウム合金の摺動部品の製作方法。
3. ３．特許請求の範囲第１項又は第２項において、急速溶
   融・急速再凝固処理を行つた後、該処理表面を機械加工
   あるいは研摩により仕上げて孔を露出させて用いること
   を特徴とするアルミニウムあるいはアルミニウム合金の
   摺動部品の製作方法。
4. ４．特許請求の範囲第１項又は第２項記載のアルミニウ
   ム合金としてＡｎ−Ｓｉ系合金とすることを特徴とする
   アルミニウム合金の摺動部品及びその製作方法。
5. ５．特許請求の範囲第１項又は第２項において、高密度
   エネルギ源としてレーザを用いて処理することを特徴と
   するアルミニウム合金の摺動部品の製作方法。
6. ６．スクロール圧縮機の旋回スクロールと前記旋回スク
   ロールの自転を防止し旋回運動を行なわせるオルダムリ
   ングをアルミニウム合金で製作し、前記旋回スクロール
   と前記オルダムリングの摺動部分の一方あるいは双方の
   表面を高密度エネルギにより急速溶融・急速再凝固処理
   を行い無数の孔を設けることを特徴とするアルミニウム
   合金の摺動部品の製作方法。
7. ７．特許請求の範囲第６項記載のオルダムリングにおい
   て、あらかじめＮｉメッキを施した後、摺動部分を高密
   度エネルギにより急速溶融・急速再凝固処理を行うこと
   を特徴とするアルミニウム合金の摺動部品の製作方法。
8. ８．特許請求の範囲第６項又は第７項記載のアルミニウ
   ム合金は、Ａｎ−Ｓｉ系合金を用いることを特徴とする
   アルミニウム合金の摺動部品の製作方法。
9. ９．特許請求の範囲第１項から第８項のいずれかにおい
   て、急速溶融・急速再凝固処理により形成する孔は、不
   規則な形状であつて、０．０１ｍｍから０．３ｍｍ程度
   までの大きさで、深さは２ｍｍまで任意の深さに制御し
   、孔と孔との間隔を不規則に任意の位置に設けることを
   特徴とするアルミニウム合金の摺動部品の製作方法。
10. １０．特許請求の範囲第６，７または８項において、高
    密度エネルギ源としてレーザを用いることを特徴とする
    アルミニウム合金の摺動部品の製作方法。
11. １１．互い摺動する部材の一方が鋳鉄よりなり、他方が
    アルミニウム合金である摺動部品において、アルミニウ
    ム合金の摺動部表面を高密度エネルギにより、急速溶融
    ・急速再凝固処理を行いアルミニウム合金の表面層に無
    数の孔を設けることを特徴とするアルミニウム合金の摺
    動部品の製作方法。
12. １２．特許請求の範囲第１１項において、アルミニウム
    合金の表面にあらかじめＮｉメッキを施した後、高密度
    エネルギにより急速溶融・急速再凝固処理を行いアルミ
    ニウム合金の表面層にアルミニウム合金とＮｉとの合金
    層を形成しかつ無数の孔を設けることを特徴とするアル
    ミニウム合金の摺動部品の製作方法。
13. １３．特許請求の範囲第１１項又は第１２項において、
    レーザにより急速溶融・急速再凝固処理を行つた後、処
    理表面を機械加工により仕上げて用いることを特徴とす
    るアルミニウム合金の摺動部品の製作方法。