JPH0362890A - 摺動構造物とそれを用いた圧縮機及び製造法 - 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、摺動４Ａ造物に係わり、特にルー１１エアコ
ンや冷蔵庫等に用いる圧縮機などの摺動構造に関し、摺
動部を高性能、高倍軸性を得るために好適な耐摩耗性、
経済性を具備した利利組合せで構成した摺動構造物に関
する。

〔従来の技術〕

ルームエアコンや冷蔵庫等に用いる圧縮機には、回転式
、レシプロ式、スクロール式、スクリュー式など多種多
様のものがある。中でも代表的なものは回転式圧縮機で
ある。

回転式圧縮機の部品構成は、ジャーナル軸受によって上
・下部のベアリングに支持されたクランクシャフトと、
このクランクシャフトにより偏心回転されるローラとこ
のローラを収納するシリンダと、該シリンダに形成され
たベーン溝内に摺動自在に設けられたベーンとを備え、
該ベーンの先端部は前記ローラの外周部に摺動可能に接
触されている。前記回転式圧縮機を構成する摺動部材は
、フロンガスが溶解された冷凍機油の潤滑条件下におい
て、フロンガスの圧縮動作をする。前記摺動部材は適当
な潤滑条件及び耐摩耗性が必要とされることから、従来
の回転式圧縮機では上部ベアリンク、下部ベアリングに
片状黒鉛鋳鉄もしくは鉄系焼結材、クランクシャフトに
は共品黒鉛鋳鉄もしくは球状黒鉛訪鉄、ノ１状黒鉛鋳鉄
のいずれも鉄系摺動部材より構成するのが一般的であっ
た。

しかし近年、小型高出力の回転数制御方式の回転式圧縮
機に移行する傾向にあり、フロンて箱状された低粘度冷
凍機油の潤滑ｎｌ＋膜の運転条（’ｌ下では、高負荷低
速運転や急速始動運転時に、ｉ＋ｌ＋膜切れによる金属
接触を伴う境界’ｄ’；４７１領域が発生し、摩擦係数
及び摩耗量の増大と、摩耗粉及び微少異物の侵入が油膜
切れを加速して、圧縮機の長期間にわたる信頼を損うこ
とが懸念されている。

」二記のような懸念の下、各摺動部材の耐摩耗イ生を強
化するための従来技術としては以下に述へるような数例
があるが、これらはそれぞれに長所・欠点があり、１Ｆ
ｌ摩耗性と生産性とを兼ね備えた最適な材料組合せの技
術は未だ知られていなかった。

例えば、特公昭５５−１９５８号は鋳鉄製シリンダとロ
ーラ及びベーンの双方、もしくはいずれか・方を軟窒化
処理した鉄系焼結合金の組合わせとしたロータリー式コ
ンプレッサーであるが、鉄系焼結合金の多孔質材の軟窒
化処理では形状変形が大きく、仝孔と窒化物とがノツチ
作用を赳こし強瓜の点て問題がある。

また特開昭６０−７３０８２号に記載のものはシリンダ
内面が鉄系酸化物を１０〜４０体積％含有する鉄系焼結
合金で、ローラ及びベーンはマルテンサイトを焼き戻す
ことにより生成した基地中に金属炭化物及び金属酸化物
が分散し、かつ窒素が前記基地中に固溶している鉄系焼
結合金で構成されていることを特徴としたものであるが
、小形高出力。

高機能、高性能の圧縮機のベーン材としては強度の点で
溶製材よりなる従来の材料に比へで著しく劣るものであ
る。

また特開昭６２−１３７８４号に記載のものはクランク
シャフトにシアン酸アルカリ金属塩を主体とする塩浴に
浸漬して、硫化鉄を含む窒化鉄の多孔質層、その下層に
窒化鉄の合金層を形Ｉ戊することを特徴とするものであ
るが、毒性の高い塩浴成分がクランクシャフトの中空部
やｍ１１孔に入り洗浄残りが発生しやすく、さらに洗浄
した廃液を無公書化する工程を必要とし、生産性、経済
的効率を暑しく悪くするうえ、高コ」法粘度管理を必要
とする部材には、処理後寸法を確保するための修正加−
Ｌを必要とするという欠点があった９゜ さらに、特開昭６１〜３６１６６号に記載されたものは
摺動面がセラミックからなる摺動部材において、摺動部
材にアルミナを主材料としてジルコニアを５〜５０重量
％、もしくは無機繊維を５〜５０重量％混入したことを
特徴とするものであるが、ＡＤ、ｚ○３にジルコニアを
分散したセラミックは非安定化ジルコニアが正方晶から
単斜晶の蛮態膨ツＩ（によって、アルミナ焼結体の内部
に多数の微細亀裂を発生させるため、強度の点で問題が
あり、高負荷用摺動部材としては適用がむずかしかった
。

〔発明が解決しようとする課題〕

」１記した従来の技術においては、小形高出力の高性能
圧縮機を駆動させる高強度の摺動部材に対して、十分な
機械強度、フロンで希釈された低粘度の冷凍機油による
境界潤滑条件下における十分な保油性、なじみ性、耐摩
耗性と、付着した塩浴成分の洗浄の問題２寸法性」二げ
加工などの複雑な後工程に対する生産効率、等のすべて
を満足させる点における配慮がなされておらず、これら
の点に問題が多く、またフロンを使用する圧縮機におい
ては、小形高性能に対する摺動部材材料の高強度化、圧
縮機の機械損失や容積効率などの機械的性能の強化、長
期間の運転における信頼の向上、さらには生産コストな
どに多くの問題があった。

以上は圧縮機の代表例である回転式圧縮機について主と
して述べたものであるが、他の、例えばレシプロ式、ス
クロール式、スクリュー式算の圧縮機においても同様の
問題点がある。

本発明の目的は、上記した従来技術における諸問題を解
決し、圧縮機などの摺動構造物の小形高性能化１機械的
性能の向上、長期間にわたる信頼性の向上、生産効率の
拡大及び生産コストの低下を図ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の摺動構造物は、鉄系材料から成る部材と、この
部材と摺動可能に接する多孔質のセラミ１ ツク層を備えた部材とを有し、鉄系材料の表面は四三酸
化鉄を主成分とする多孔質の酸化膜で構成され且つ酸化
膜の下層に酸窒化層が形成されていることを特徴とする
。

この明細書で「酸窒化層」という用品は、鉄系基体と一
体化している窒化物層と、該鉄系基体の反対側で窒化物
層と一体化している窒化物及び酸化物の混合物から成る
混在層と、によって構成された層を意味する。

本発明の圧縮機は、鉄系材料から成るシャフトと、該シ
ャフトに連結され１１つハ三縮髪Ｊフこかうハ゛縮＋ｎ
ｅａｎｓと、シャフトを回転可能に支持する軸受とを有
し、シャフト表面が四酸三価鉄を主成分とする多孔質の
酸化膜で構成され、酸化膜の下側に酸窒化層が形成され
、軸受の摺動面が多孔質のセラミック層から成ることを
特徴とする。

本発明の回転圧縮機は、ジャーナル軸受によって」二・
下部のベアリングに支持されたクランクシャフトと、こ
のクランクシャフトにより偏心同転させるローラとこの
ローラを収納するシリンダと、２ 該シリンダに形成されたベーン溝内に摺動自在に設けら
れ且つ先端部がローラの外周部に摺動可能に接触してい
るベーンとを有し、クランクシャフトは鉄系材料で作ら
れ、クランクシャフトの摺動面が四三酸化鉄を主成分と
する多孔質の酸化膜で形成され、その下層に酸窒化層が
形成されており、前記クランクシャフトの軸受の摺動面
が多孔質のセラミック層からなることを特徴とする。

〔作用〕

以下に本発明の構成について、さらに具体的に説明する
。

本発明における鉄系材料の部材あるいはシャフト材とし
ては、片状黒鉛鋳鉄、共晶黒鉛鋳鉄４球状黒鉛鋳鉄２機
械構造用炭素鋼９合金鋼などの従来の溶接鉄系摺動材を
使用し、これをアンモニアガスにＱ　、　５〜６ｖｏＱ
％の空気を金石し且つ１００〜２００ｎｎＡｑの圧力の
混合ガス中で４．５０〜６５０℃で１５分〜３時間保持
する酸窒化処理を施してまず表面近傍に粒状の窒化鉄、
及び酸化鉄のａ在する混在層と該混在層の下で該混在層
と−体化している窒化鉄層とからなる酸窒化層を一様に
形成し、次に３００〜８００℃の温度で１００〜２００
　ｎｕｎ　Ａ　ｑの圧力を有する水蒸気中で］５〜２時
間保持するスチーム処理を施して酸窒化層の表面部の窒
化鉄を酸化させることにより、第４図及び第５図に示す
ように空孔５４１１０〜５０％で０．１〜１μｍのサイ
ズの空孔が多数存在する網目状多孔質の化学的に安定な
０．０５〜］、　ＯＩｉ　ｍの厚さのＦｅ３Ｏ４を主成
分とする酸化鉄被膜２］と、酸化鉄被膜２１と鉄系材料
部材あるいはシャフトの基体２４との間でこれらと一体
化した酸窒化層２２（０，０１〜２μｍの厚さの混在病
２７＋１〜２０μｍの厚さの窒化鉄層２８）が形成され
る。この構成により黒鉛周囲をＮ１窒化周がｈｌｉ弾し
、黒鉛部は固体潤滑孔及び強１１１１な／１１１留め孔
となる。

四三酸化鉄は硬さがＨｖ　３００〜６００で、その下層
の酸窒化層はＨｖ　６００〜１３００であり、十分な強
度を有している。このようにして構成した鉄系材料部材
あるいはシャフトは前記したような、摺動構造物あるい
は圧縮機における苛酷ね・潤滑条件に十分対応できる強
度２機械的性能を有するものである。

前記鉄系材料部材と摺動関係に接する部材の材料あるい
は軸受材は従来の鋳鉄及び鉄系焼結材では摩耗及び凝着
が起こり耐焼付き性が劣るので、本発明においては、金
属系よりも高硬度で耐焼付き性のすくれた多孔質セラミ
ック層を備えた部材あるいは軸受を使用する。

セラミックは炭化物系、酸化物系、窒化物系などの材料
が考えられるが、特に前述したようなシャフトに組み合
わせるセラミックとして、炭化物系では炭化珪素（α及
びβ−８ｉｎ）が良好である。また窒化物系では窒化珪
素、窒化アルミ、サイアロン、窒化ボロンが良好である
。酸化物系ではアルミナ、ジルコニアが良好である。さ
らに各炭化物、窒化物、酸化物の混合及びセラミック粒
と反応して結合材となる金属を添加した複合材も良好で
ある。

泊記各セラミック、セラミックの混合材、あるいはセラ
ミックと金属との複合材は、２〜↓Ｏμｍの粒径の粉体
を約２０００℃で大気圧下で焼結体としこの焼結体の外
側を鋳鉄で鋳くるみとして裏金とすることにより、ある
いは焼結体単体を使用することにより厚さ０．５〜１．
　Ｏｎ＋ｎ＋のセラミック層あるいは複合材を表面層と
する軸受とした。

この表面層はいずれも体積％で１〜５０％好ましくは５
〜２０％の空孔率を存在せしめることにより油溜りと油
膜形成が容易であり、耐焼付き性が向」ニする。裏金付
き軸受の場合、に記鋳ぐるみ以外に焼きばめによりセラ
ミック焼結体を裏金に接合してもよい。

セラミック、セラミックの混合材、セラミックと金属と
の複合材による軸受は、各材単独で構成されても、ある
いは鉄系材料等の適宜基材の表面に複数材料の薄層を形
成することにより構成されてもよい。

摺動面の最上面に四三酸化鉄を主成分とする多孔質の酸
化膜が形成され、その下層に酸窒化層が形成されている
圧縮機における摺動部材であるシャフトと、該シャフト
に組み合わされる軸受との間においては、アブレシブ及
び凝着による焼付き及び摩耗防止等を考慮することが必
須要件であり、さらにできるだけ低摩擦係数の組合せで
あることが要求される。

例えば第１図に示すような斜板式圧縮機はカークーラー
等に適用され、また同しく第２図及び第３図に示すよう
なロータリー圧縮機は冷蔵庫、エアコン等に適用される
ものであるが、このような構成の圧縮機の駆動軸５とス
ラスト軸受１３゜１４、クランクシャフトのピン部１０
９とローラ１０８、クランクシャフト１０２と上部ベア
リング１．０６と下部ベアリング１０７の組合せになる
摺動部に本発明の圧縮機におけるシャフトと軸受の材料
組合わせを適用する。

これらの摺動部材は近年のルームエアコンや冷蔵庫にお
ける小形化、高機能化に応して、回転数制御方式が採用
され、低速から高速の広範囲領域で運転されるようにな
ってきた。特にクランクシャフトのピン部１０９とロー
ラ１０８．クランクシャフト１０２と上部ベアリング１
０６と下部べアリング１０７の組み合わせにおいて、境
界潤滑に伴う問題が発生しやすいが、本発明の摺動部材
組合せを採用すればこれらの問題は解決される。

冷蔵庫、エアコン、カークーラー等に用いられる圧縮機
は、例えばエアコンの場合、低速回転から建屋内の温度
立ち上がり時間や霜取り時間の短縮のため、使用条件が
非常に苛酷になる。この際、冷凍機油（潤滑浦と冷媒の
、２Ｂ合λ１１）がシャフトと軸受間の摩擦部に行き渡
るためには時間がかかり金属接触を伴う境界潤滑領域で
使用されるためｐｘ耗が激しく、凝着を起こして運転不
能となる原因となっていた。しかし本発明のように摺動
面の最」二面に四三酸化鉄を主成分とする多孔質の酸化
膜が形成され、その下層に酸窒化層が形成されたシャフ
トと、摺動面がセラミック焼結体あるいは県材表面に薄
層のセラミック焼結体を形成してなる軸受、とを組み合
わせて適用することにより、苛酷な境界条件においてふ
つ化炭素系冷媒を溶解した低枯度の冷凍機ＬＩｌ＋が多
孔質Ｊｉ７ｔである前記酸化デ久被膜に保持され、また
浸透作用によｌＪ　１１Ｉ＋膜切れの回復作用が早＜　
’／Ｉｌ＋膜保持力にすぐれ、また相手□動面の形状に
よくなしんで密着するため、負荷面圧を軽減する作用が
あるので、凝着による運転不能は防止できる。酸化鉄披
収はセラミックに対して固溶や拡散を起こしにくく、摩
擦面の凝着、焼付きを防止できる。さらに前記各層は化
学的に安定なため高温運転条件においても、冷凍機／Ｉ
ｌ＋の劣化を防止し腐食摩耗を起こしにくくする作用が
ある。

本発明のセラミック軸受を用いた場合、セラミックは高
硬度で化学的に安定なので、高温運転条件において腐食
摩耗を起こしにくく、耐熱性にすぐれ、非凝着性、非焼
付き性の効果があり、またポーラスであるため浦の保持
力にすぐれ、／１１１膜切れ回復作用にすぐれている。

従って、本発明の摺動構造物の焼付き面圧は１０Ｏｋｇ
ｆ／ｃＪ以上であり、好ましくは２００ｋｇｆ／個ｆ以
」１有する。

以上のような理由により、本発明のシャフトと軸受の組
合せは両部材の長所を生かし、相互作用１９ によりＩｆ縮機の苛酷な境界潤滑条イ！１〜ドにおいて
も、焼付き性、凝着性、耐摩耗性、摩擦係数を著しく改
菩でき、圧縮機としての機械的Ｐ１゛能と長期間の信頼
Ｐ１を高めることができろものである。。

〔実施例〕

実施例］ 第］−図において、１，２はシリンダブロックであり、
互いに対象な形状のシリンダプロッタ１゜２が２個合わ
せられることによって圧縮機本体３を構成している。各
シリンダブロック■、２は１３個ずつのシリンダボアｌ
ａ、２ａに両頭のビスＩ・ン４が摺動可能に嵌合されて
いる。圧縮機本体３の中心孔３ａは回転軸５に神道され
、軸受６，７によって回転可能に支承されている。この
回転軸５の中央部に斜板８がスプリンタピン９にょ１て
固定されている。そしてこの斜板８が回４１ｉ、ｌｌｌ
ｌ１１５とともに回転させられるときその鼎動力が摺動
子１０を介してピストン４に伝えられ、以てビスＩ〜ン
４が往復摺動させらるようになっている。４３゜１４は
スラス１〜軸受である。

２０ 回転軸５は以下の工程により製作した。第１表（重量％
）の成分を有する球状黒鉛鋳鉄丸棒材（Ｊ　Ｉ　Ｓ　：
　ＦＣＤ５０）及び第１表の成分を有する片状黒鉛鋳鉄
丸棒を機械加工することにより回転軸と同じ寸法を有す
る２個の鋳鉄体を準備した。

次にアンモニアガスに６ＶｏＱ％の空気を含む１００−
２００＋ｍ＋Ａ　ｑ　（ゲージ圧）の混合ガス中に５４
０℃の温度で４０分間この鋳鉄体を保持し、厚さ約２５
μｍの基地の粒界に添って形成した網目上の窒化物を有
する酸窒化層を回転軸５の全体に設けた。最外表面には
層状の窒化物が形成されないようにした。より高温、長
時間処理すると層状の窒化層が形成されるが、形成され
ない方が好ましい。酸窒化層のうち酸化鉄Ｃ主として四
三酸化鉄と若干のＦｅＯ，Ｆｅｘ○３を含む）と４００
〜５００　Ｈｖの硬度を有する窒化鉄とが混合した混在
層の厚さは０．０５〜工μｍであった。次に５００℃、
５２５℃及び６００℃の温度でスチーム中に酸窒化層付
き鋳鉄体を６０分保持するスチーム処理をおこない、第
４図及び第５図に示す四二酸化鉄（ＦｅａＯ番）層２１
と酸窒化層２２（即ち混在層２７及び窒化層２８から戒
る層）とを有する回転軸を得た。この時の四三酸化鉄屑
及び酸窒化層の顕微鏡写真を観察した結果、四三酸化鉄
屑は面積率で４０〜５０％の空孔率を有する網目状多孔
質状態を有していた。

第　　１　　表 一方回転軸を支持する軸受は、２〜１０μｍの粒寸法を
有するα−ＳｉＣ，β−３ｉＣ，ジルコニア、窒化ケイ
素、窒化ボロン、アルミナ及びサイアロンの粉体のそれ
ぞれを焼結して空孔率約１０％の円筒体を作り、この円
筒体から軸受を製造した。第６図はこの軸受のセラミッ
ク表面層を示し２６はセラミック粒、２５は空孔を示す
。

次に上記回転軸と軸受との組み合わせによる圧縮機の性
能を試験するため、上記回転軸の球状黒鉛鋳鉄及び軸受
と同じセラミック材料並びに比較品用の材料として共晶
黒鉛鋳鉄を使用し、回転軸及び軸受製造と同し工程によ
り、内径２０ｎｗｉ厚さ２．８ｍｍの円筒状可動試験片
（回転軸に対応する）及び縦１０ｎｕ横４０＋ｎｍ厚さ
５ｍの板状固定試験片（軸受に対応する）を作り、第９
Ａ図に示す焼付試験及び第９Ｂ図に示す摩耗試験をおこ
ない、それぞれ第７図及び第８図に示す結果を得た。ま
ず、第７図に示すものは、ふつ化炭素系冷媒Ｃ２Ｃ（ｌ
　ｓＦ３を溶解して低粘度化した潤滑油であるナフテン
系冷凍機油の雰囲気中で、周速１０ｍ／ｓで荷重を上昇
させ、焼付き限界面圧を求めた結果である。

この結果から明らかなように、従来の鋳鉄同志の組合わ
せによるものは７５ｋｇｆ／−が限界面圧であるのに対
し、本発明の組み合わせによるものはそれより高く、工
００ｋｇｆ／ｃＪ以上である２３０ｋｇｆ／−以上であ
り、従来のものに比べ３倍以上も限界値が高くなる。ま
た特にβ−ＳｉＣ，セラ３− ミックを用いた組合せの場合には４７０　ｋｇ　ｆ　／
　ｃｒ＋＋と、最も高い焼付き面圧を示すことがわかっ
た。

次に第８図に示すものは、耐摩耗性についての試験結果
である。この結果を見ると、本発明のように軸受にセラ
ミックを組み合わせると、従来のもののような組み合わ
せによるものよりも可動片の摩耗量はいずれも土ｍ２当
りで０．０２５ｎｍ”以下と耐摩耗性がすぐれているこ
とがわかる。

」１記の結果から本発明の摺動部材の組み合わせによる
圧縮機は、冷凍溶解の低粘度潤滑油が多孔質酸化鉄被膜
に吸着して保油性、なしみ性を発揮し、油膜切れによる
摺動面の凝着性、焼付き性を発揮し、従来に比べすぐれ
た摩擦摩耗特性を示すことがわかる。

第７図に示すように、β−８ｉＣは最も焼付面圧が高く
、摩耗量も最も少ない。次いでα−３ｉＣ。

窒化ケイ層が優れており、可動片の表面酸化層に対して
非酸化物系のセラミックスが好ましい特性を有すること
がわかる。最もアルミナとの組合せが劣るが、非セラミ
ツクス材に比へ著しく優れて４− いる。次いで、ジルコニア、窒化ボロン、サイアロンの
順に優れている。即ち、摺動部材として互いに異なった
材質のセラミックス層とすることが好ましく、酸化物に
対して非酸化物系とすることが好ましい。

実施例２ 第２図及び第３図に示すように、主として冷蔵庫、エア
コン等に用いられるロータリー式圧縮機である。第２図
、第３図において、１．０１は密閉容器、１０２はクラ
ンクシャフト、１０３は電動機部、１０４は圧縮機部で
ある。圧縮機部１０４は第１図に示すようにシリンダ１
０５．上部ベアリング１０６．下部ベアリング上０フ、
ローラ１０８、クランクシャフトのピン部１０９、及び
ベーン１１０より構成される。前記クランクシャフト１
０２は上部ベアリング１０６と下部ベアリング１０７に
よりジャーナル軸受支持され、クランクシャフトピン部
はジャーナル軸受の摺動によリローラ１０８に偏心回転
を与える。ローラ１０８を収容するシリンダ１０５に形
成されたベーン溝１１１と先端部が前記ローラ１０８の
外周面にそれぞれ摺動可能に接触させたベーンが一方向
、又は往復のスラスト軸受摺動する構造となっている。

上記圧縮機における回転軸（クランクシャフト）１０２
、及び上部ベアリング１０６、及び下部ベアリング１０
７よりなる軸受は、実施例１のものと同様である。前述
の水蒸気処理を施さないものについても同様に実施した
。

実施例３ 第４図及び第５図で示す黒鉛含有鋳鉄の表面にＣＶ　Ｄ
　（Ｃｈｅ＋ｎ１ｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ　：プラズマ化学的蒸着法）、及びＰ　Ｖ　Ｄ　
（Ｐｈｙｓｊ、ｃａｌ　ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｊｏ
ｎ　：物理的蒸着法）により空孔率１０％の薄層のセラ
ミック焼結体を形成してなる軸受材を、第１．第２実施
例における軸受材に代えて用いた。シャフトは実施例１
．実施例２のものと同様である。本実施例におけるセラ
ミックもβ−３ｉＣを用いればより効果的であった。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の圧縮機は、圧縮機を構成する
シャフトの摺動面に多孔質の酸化鉄被膜とその下層に酸
窒化層を形威し、前記シャフトの軸受は多孔質セラミッ
ク焼結体よりなるので、ふつ化炭素系冷媒により希釈さ
れた低粘度化した潤滑油の油膜切れの状態や、異物混入
等における異常運転においても、油膜の保持性、浸透性
、非凝着性、非焼付き性が良くなり、圧縮機としての機
械的性能及び長期運転における信頼性を著しく改善する
効果がある。

又本発明はふつ化炭素系冷媒を圧縮するレシプロ式圧縮
機９回転圧縮機、スクリュー式圧縮機。

斜板式圧縮機などすべての圧縮機に適用することにより
、同様の効果を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図はカークーラー用斜板式圧縮機の概略図、第２図
はロータリー式圧縮機の概略図、第３図は第２図Ａ−Ａ
線断面図、第４図は四三酸化鉄層と酸窒化層と片状黒鉛
鋳鉄基体とを示した断面図、第５図は球状黒鉛鋳鉄から
なるシャフト基体部に７− 設けられた四三酸化鉄層及び酸窒化鉄屑を示す断面図、
第６図は四三酸化鉄屑表面と協働する軸受表面のセラミ
ック層を示す例示図、第７図は耐焼付き試験結果を示す
グラフ、第８図は耐摩耗試験結果を示すグラフであり、
第９Ａ図は焼付試験方法を示す断面図であり、第９Ｂ図
は摩耗試験の方記 一ν ８−

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．鉄系材料から成る部材と、この部材と摺動可能に接
   する多孔質のセラミック層を備えた部材とを有し、鉄系
   部材の表面は四三酸化鉄を主成分とする多孔質の酸化膜
   で構成され且つ酸化膜の下層に酸窒化層が形成されてい
   ることを特徴とする摺動構造物。
2. ２．鉄系材料から成る部材は回転軸であり、多孔質のセ
   ラミック層を備えた部材は該回転軸を支持する軸受であ
   る請求項１の摺動構造物。
3. ３．鉄系材料は、片状黒鉛鋳鉄，共晶黒鉛鋳鉄，球状黒
   鉛鋳鉄，機械構造用炭素鋼及び合金鋼から成る群から選
   択された１種である請求項１の摺動構造物。
4. ４．Ｆｅ＿３Ｏ＿４を主成分とする多孔質の酸化膜は、
   １０〜５０％の空孔率と０．１〜１μｍ厚さを有する請
   求項１の摺動構造物。
5. ５．酸窒化層は、多孔質酸化膜と一体化して該多孔質酸
   化膜の内側に配置され且つＦｅ＿３Ｏ＿４を主成分とし
   若干量のＦｅＯ及びＦｅ＿２Ｏ＿３を含む酸化鉄と窒化
   鉄との混合した混在層と、該混在層と一体化して該混在
   層の内側に配置され、且つ鉄系材料の基板と一体化した
   窒化鉄層とから成る請求項１の摺動構造物。
6. ６．混在層の厚さは０．０１〜２μｍであり、窒化鉄層
   の厚さは１〜２０μｍである請求項５の摺動構造物。
7. ７．セラミック層を備えた部材は、鉄系材料から成る裏
   金と、この裏金に接合されたセラミック層とから成るあ
   るいはセラミックの単体から成る請求項１の摺動構造物
   。
8. ８．セラミック層は１〜５０％の空孔率と、０．５〜１
   ０ｍｍの厚さとを有する請求項６の摺動構造物。
9. ９．セラミック層は、α−ＳｉＣ，β−ＳｉＣ，アルミ
   ナ，ジルコニア，窒化珪素，窒化アルミニウム，サイア
   ロン及び窒化ボロンから成る群から選択された少なくと
   も１種である請求項１の摺動構造物。
10. １０．鉄系材料から成るシャフトと、該シヤフトに連結
    され且つ流体の圧縮をおこなう圧縮手段と、シャフトを
    回転可能に支持する軸受とを有し、シャフト表面が四酸
    三価鉄を主成分とする多孔質の酸化膜で構成され、酸化
    膜の下側に酸窒化層が形成され、軸受の摺動面が多孔質
    のセラミック層から成ることを特徴とする圧縮機。
11. １１．鉄系材料から成るシャフトと、該シャフトに連結
    され且つ流体の圧縮をおこなう圧縮手段と、シャフトを
    回転可能に支持する軸受とを有し、シャフトの表面は四
    酸三価鉄を主成分とする多孔質の酸化膜で構成され、酸
    化膜の下側に酸窒化層が形成され、軸受は上部ベアリン
    グ，下部ベアリングから成りこのうちの少なくとも一方
    の摺動面がセラミック層からなる圧縮機。
12. １２．鉄系材料は、片状黒鉛鋳鉄，共晶黒鉛鋳鉄，球状
    黒鉛鋳鉄，機械構造用炭素鋼及び合金鋼から成る群から
    選択された１種であり、Ｆｅ＿３Ｏ＿４を主成分とする
    多孔質の酸化膜は、１０〜５０％の空孔率と０．１〜１
    μｍ厚さを有し、酸窒化層は、多孔質酸化膜と一体化し
    て多孔質酸化膜の内側に配置され且つＦｅ＿３Ｏ＿４を
    主成分とし若干量のＦｅＯ及びＦｅ＿２Ｏ＿３を含む酸
    化鉄と窒化鉄との混合した混在層と、該混在層と一体化
    して該混在層の内側に配置され、且つ鉄系材料の基板と
    一体化した窒化鉄層とから成り、前記混在層の厚さは０
    ．０１〜２μｍであり、窒化鉄層の厚さは１〜２０μｍ
    であり、セラミック層を備えた軸受は、鉄系材料から成
    る裏金と、この裏金に接合されたセラミック層とから成
    るあるいはセラミックの単体から成り、セラミック層は
    １〜５０％の空孔率と、０．５〜１０ｍｍの厚さとを有
    し、且つα−ＳｉＣ，β−ＳｉＣ，アルミナ，ジルコニ
    ア，窒化珪素，窒化アルミニウム，サイアロン及び窒化
    ボロンから成る群から選択された少なくとも１種である
    請求項１０又は１１の圧縮機。
13. １３．ジャーナル軸受によつて上・下部のベアリングに
    支持されたクランクシャフトと、このクランクシャフト
    により偏心回転されるローラとこのローラを収納するシ
    リンダと、該シリンダに形成されたベーン溝内に摺動自
    在に設けられ且つ先端部がローラの外周部に摺動可能に
    接触しているベーンとを有し、流体を圧縮する圧縮機に
    おいて、クランクシヤフトは鉄系材料で作られ、クラン
    クシャフトの摺動面が四三酸化鉄を主成分とする多孔質
    の酸化膜で形成され、その下層に酸窒化層が形成されて
    おり、前記クランクシャフトの軸受の摺動面が多孔質の
    セラミック層からなることを特徴とする回転式圧縮機。
14. １４．ジャーナル軸受によつて上・下部のベアリングに
    支持されたクランクシャフトと、このクランクシャフト
    により偏心回転されるローラとこのローラを収納するシ
    リンダと、該シリンダに形成されたベーン溝内に摺動自
    在に設けられ且つ先端部がローラの外周部に摺動可能に
    接触しているベーンとを有し、流体を圧縮するクランク
    シャフトは鉄系材料で作られ、クランクシヤフトの摺動
    面が四三酸化鉄を主成分とする多孔質の酸化膜で形成さ
    れ、その下層に酸窒化層が形成されており、前記クラン
    クシャフトの軸受における上部ベアリング，下部ベアリ
    ングの少なくとも一方の摺動面が多孔質のセラミック層
    からなる回転式圧縮機。
15. １５．鉄系材料は、片状黒鉛鋳鉄，共晶黒鉛鋳鉄，球状
    黒鉛鋳鉄，機械構造用炭素鋼及び合金鋼から成る群から
    選択された１種であり、Ｆｅ＿３Ｏ＿４を主成分とする
    多孔質の酸化膜は、１０〜５０％の空孔率と０．１〜１
    μｍの厚さを有し、酸窒化層は、多孔質酸化膜と一体化
    して多孔質酸化膜の内側に配置され且つＦｅ＿３Ｏ＿４
    を主成分とし若干量のＦｅＯ及びＦｅ＿２Ｏ＿３を含む
    酸化鉄と窒化鉄との混合した混在層と、該混在層と一体
    化して該混在層の内側に配置され、且つ鉄系材料の基板
    と一体化した窒化鉄層とから成り、混在層の厚さは０．
    ０１〜２μｍであり、窒化鉄層の厚さは１〜２０μｍで
    あり、セラミック層を備えた部材は、鉄系材料から成る
    裏金と、この裏金に接合されたセラミック層とから成る
    あるいはセラミックの単体から成り、セラミック層は１
    〜５０％の空孔率と、０．５〜１０ｍｍの厚さとを有し
    、且つセラミック層は、α−ＳｉＣ，β−ＳｉＣ，アル
    ミナ，ジルコニア，窒化珪素，窒化アルミニウム，サイ
    アロン及び窒化ボロンから成る群から選択された少なく
    とも１種である請求項１９又は２０の回転式圧縮機。
16. １６．鉄系材料から成る部材と、この部材と摺動可能に
    接する多孔質のセラミック層を備えた部材とを有する摺
    動構造物の製造法において、前記鉄系材料から成る部材
    を若干の空気を含む窒化ガス雰囲気中で窒化処理した後
    、水蒸気雰囲気中で酸化処理を施すことを特徴とする摺
    動構造物の製造法。