JPH0380868B2

JPH0380868B2 -

Info

Publication number: JPH0380868B2
Application number: JP60081855A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nakamura; Teruo Kato
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1985-04-17
Publication date: 1991-12-26
Also published as: JPS61243155A; JPH0610103A

Description

【発明の詳細な説明】

(イ) 産業上の利用分野本発明は、液体又は気体の圧縮機に用いるベー
ンに関するものである。 (ロ) 従来の技術従来、液体又はガス体の圧縮機のベーンはJIS
SK材、AISI6150のバネ用材、JIS SKH51相当の
溶製法によるものであつた。 (ハ) 発明が解決しようとする問題点近年、圧縮機の圧縮比の増大、また高速回転化
が要求されるようになり従来材程度の耐摩耗性で
は、不十分となりつつある。一方、圧縮機のケー
シング材、ロータ材としては共晶黒鉛鋳鉄、パー
ライト鋳鉄等の鋳物あるいはSCM1等の製造用鋼
の鍛造材や焼結材が一般に使用されているが、ベ
ーンの摺動による被摺動面の摩耗が問題となつて
いる。つまり、ベーンの被摺動材（ケーシング、
ロータ）に対する摺動性が良好であるということ
が、ベーン自体に要求されている。換言すると耐
摩耗性に富みながらかつ摺動性に優れているとい
う一般には相反する２つの特性がベーンに要求さ
れている。しかしながら、現在は以上に要求を満
足するようなベーンは開発されていない。本発明は耐摩耗性は勿論の事、ケーシングやロ
ータの摩耗を低減可能な摺動性に優れたベーンの
提供を目的とするものである。 (ニ) 問題点を解決するための手段本発明は、重量％でC0.7〜3.0％、Si0.1〜1.5
％、Cr2.5〜7.0％、Ｗ＋2Mo10.0〜20.0％、V0.5
〜6.0％、Co10.0％以下、残部Feおよび不可避的
不純物よりなる焼結体で、該焼結体中に最大直径
が100μ以下の空孔が面積率で１〜10％有し、基
地部硬さがHv800〜1000であり該基地中に平均粒
径5μ以下のM₆CとMC型結晶構造で示される炭化
物粒子が容積％で９〜15％均一に分散されるこ
と、ならびに上記組成にさらにMn0.3〜2.0％、
S0.2〜0.7％含有させることにより該基地中に硫
化物系介在物を面積％で0.5〜3.0％均一微細に分
散させたベーンを提供し前記問題点を解決するも
のである。本発明の骨子は、耐摩耗性付与に関しては主に
Hv800〜1000の高硬度を有する基地中に高硬度の
M₆C、MC型結晶構造の炭化物粒子を均一に分散
させること、摺動性向上に関しては主に最大直径
が100μ以下の空孔を面積％で１〜10％意識的に
残留させ、空孔内部表面を酸化せしめ、酸化皮膜
による界面潤滑効果を付与すること、ならびに空
孔を利用し空孔内に潤滑油を湿潤させること、更
に積極的に硫化物介在物を多量に分散せしめ摩擦
係数を下げることにある。本発明ベーンは、前述の組成を有する水アトマ
イズ粉末に黒鉛粉末を0.7％以下添加混合し２〜
８＄／cm²の成形圧でプレス成形をした後、成形体
を非酸化性雰囲気中で1150〜1260℃で焼結して製
造するのが最適であり、なお焼結温度は粉末組成
により適宜選択すればよい。 (ホ) 作用基地硬さは耐摩耗性の向上のためにHvが800未
満では効果がない。また基地硬さは摩擦係数の低
減にも寄与し、この効果を得るためにもHvは800
以上が必要であり、Hv1000をこえると材料が脆
弱化しベーンとしての実用が不可能となる。基地中に未固溶炭化物として残留させる炭化物
は耐摩耗性に大きな影響を及ぼす。未固溶炭化物
はできるだけ高硬度であることが望ましく、
M₆C、MC型の結晶構造で示される炭化物が好適
である。該炭化物は容積％で９％未満では耐摩耗
性に効果はなくまた15％を越えると摺動性に悪影
響を及ぼす。またこの炭化物粒子は平均粒径が
5μ以下であることが必要である。平均粒径が5μ
以上ではケーシング、ロータに対するアブレツシ
ブ作用が強すぎ、また研削仕上時の砥石摩耗量を
増加させ、かつ表面仕上状態が粗くなり圧縮機動
作時に局部的接触による焼付を促進する。基地中に意識的に残留させる空孔は、摩擦係数
の低減による摺動性の向上を図る上で重要な因子
である。液体を圧力媒体とする湿式圧縮機では作
動液体の空孔への湿潤、ガスを圧力媒体とする乾
式圧縮機では空孔新の酸化皮膜が摩擦係数の減少
に大きな効果がある。空孔径が最大100μを越え
ると切欠効果でベーンが脆化する。また空孔が面
積率で10％を越えると空孔が連結しベーンの強度
が低下し欠損が生じ易くなり、１％未満では上述
の効果が得られない。以上説明した要件でベーンの摩擦係数は大巾に
低減し、摺動性も向上するが、更に基地中に面積
比で0.5〜3.0％均一微細に分散させることで、よ
り効果的に摩擦係数の低減が可能である。この硫
化物系介在物としてはMnSが有効であり、ベー
ンにMnSを分散させる場合MnSを形成するのに
必要な化学量論的比率のMn、Ｓを予備合金粉末
に添加すことが達成できる。この際Mnの添加量
は重量％で0.3〜2.0％の範囲であることが必要で
ある。Mnは一部は溶鋼の脱酸剤として消費され
るため最低0.3％は必要であり2.0％を越えると
MnSの晶出量が多くなりすぎベーンが脆化する。
また変態温度が低下し、焼なまし硬さが下がりに
くく被削性を低下させる。またＳは0.2〜0.7％添
加する必要がある。Ｓの添加量が0.2％未満では
MnSの晶出量が少なすぎて所望の効果が得にく
くまた0.7％を越えるとやはり晶出量が多くなり
すぎベーンが脆化する。 FeS、MoS₂、MnS等の粉末を準備し、合金粉
末に添加する方法も当然考えられるが、水アトマ
イズ粉末粒径で20μ以上であり、潤滑性物質を混
合しても、粉末粒子間にしか、これらが存在し得
ないので材料が脆化する。本発明の特徴の一つは
Mn、Ｓを含む予備合金化された水アトマイズ粉
末を出発原料とすることによりMnSを均一微細
に分散させることにある。次に本発明ベーンの成分限定理由を述べる。Ｃは１部基地に固溶し他はCr、Ｗ、Mo、Ｖ等
の炭化物形成元素と結合して炭化物を形成する。
Ｃが0.7％未満では基地硬さHv800を得るのに困
難で3.0％を越えるとベーンが脆化して実用に耐
えない。 Crは基地と炭化物にほぼ均等に固溶し基地の
焼入性の向上と焼戻時の２次硬化度を高める為に
必要な元素である。2.5％未満では上記効果がな
く、7.0％を越えると残留オーステナイトが安定
化し、また２次硬化度を低下させる。ＷとMoは概略同一の作用効果があり、原子比
でｗと2Moが等量の効果となるので、全体の量
はＷ＋2Moの量で規定できる。ＷとMoの一部は
基地に固溶して２次硬化現象に及ぼす主役の役割
をにない、残りはM₆C型炭化物を形成して耐摩
耗性の向上に寄与する。Ｗと2Moの合計が10.0％
未満では基地の硬さHv800以上を得ることが困難
で、20.0％を越えるとベーンと脆化するのでＷと
2Moを合計で10.0〜20.0％の限定する。Ｖは主としてＣと結合し未固溶の硬いMC型炭
化物を形成し耐摩耗性の付与に効果があるが、一
方ではケーシング、ロータに対する摺動性を劣下
させる。0.5％以下では耐摩耗性付与効果が十分
でなく、６％以上になるとケーシング、ロータへ
の攻撃性が大きくなりまた仕上研削が難しくな
る。 Coは基地に固溶し、二次硬化の絶対値を高め
ると共にベーン表面の酸化皮膜の密着度を高め
る。基本的には添加量に応じで焼戻硬さが向上す
るので所望する硬さに合せて適宜添加量が決定さ
れる。ただし10％を越える添加はベーンを脆化さ
せまた経済的にも無意味である。 (ヘ) 実施例以下実施例に基づき本発明を詳細に説明する。実施例１第１表に示す化学組成の６種類（Ａ−Ｆ）の水
アトマイズ粉末（−100mesh）を作成した。また
試料ＧはSKH51相当の溶製現用ベーン材である。
試料Ａ〜Ｆの水アトマイズ粉末に黒鉛粉末を0.2
％添加混合し、６＄／cm²の成形圧でプレス成形
後、1200〜1250℃の種々の温度で真空焼結を実施
し、焼結体を得た。この焼結体は各組成の標準的
熱処理条件で、焼入れ、焼戻しを行なつた。また
実機試験用に種々加工を行なつて第１図に示す形
状のベーンを得た。同様に試料Ｇ（比較材）より
第１図に示す形状のベーンを得た。これらベーン
を用い、摩耗試料、摺動性確認のため摩擦係数試
験、実機での寿命試験を行なつた結果を第２表に
示す。

【表】摩耗試験は大越式摩耗試験機を用い、被摺動材
をリングとしベーン用材料をプレートとし、該リ
ングを該プレートに6.8Kgの荷重で押し込み、摩
耗速度1.1ｍ／sec、1.9ｍ／secの２種で摩耗距離
400ｍの時の比摩耗量を測定した。なお、被摺動
材はFCC25（C0.6、Mn0.9、Cr0.8）でH_RC27と
C3.3％、Mn0.8％、Cu0.61の焼入れ、焼戻し材で
H_RC51の鋳鉄の２種を用いた。摩擦係数は松原式摩耗試験機を用い、軽油中で
すべり速度1.5ｍ／sec、加圧力40Kgの試験条件に
より測定した。実機での寿命試験はロータリー方式の圧縮機を
用い、面圧10Kg／cm²、回転数6000rpm、作動時間
100hrの条件でのケーシングとロータの摩耗量で
評価した。

【表】第２表より以下のことが解る。基地硬さが高くなる程、摩耗試験によるベー
ンの摩耗量が減少している。空孔率が試験No.４（比較例）のように面積％
で15％となつた場合に摩擦係数が高く、実機試
験によるケーシング、ロータの摩耗量も増加し
ている。これに比べ本発明ベーンでは摩擦係数
も低くケーシング、ロータの摩耗量も少ない。 MnとＳを高め硫化物系介在物を多量に晶出
させた場合は摩耗試験におけるベーンの摩耗量
ならびに摩擦係数も低減し、実機試験によるケ
ーシング、ロータの摩耗量も低減しており添加
の効果が顕著である。本発明ベーンの組成成分に関しては、Ｖ含有
量が多い場合摩耗量、摩擦係数が、またCoを
含有している場合に基地硬さが上昇し、摩耗
量、摩擦係数が低下する傾向にある。実施例２第１表の試料Ｄの粉末を1210℃、1225℃、1240
℃の各温度で焼結した場合の硫化物系介在物およ
び炭化物の粒径の耐摩耗性と摩擦係数に及ぼす影
響を調べた。試験方法は実施例１と同様である。
その結果を第３表に示す。

【表】焼結温度が1240℃と高くなると平均炭化物粒径
が急激に粗大化している。これは共晶炭化物が溶
融したためである。更に硫化物系介在物粒径も溶
融粗大化している。これに伴ない摩耗量、摩擦係
数とも増加した。 (ト) 発明の効果以上説明したように本発明によるベーンは、高
速回転化の傾向にある圧縮機に用いた場合でも、
耐摩耗性、摺動性に優れるもので、その価値は非
常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は実機試験に用いたベーンの形状を示す
図である。

【特許請求の範囲】

１基体の片面または両面に合成樹脂よりなる下
塗り層と金属蒸着層とを順次積層し、所望により
前記金属蒸着層を保護する上塗り層を更に積層し
てなる金属蒸着シートに於て、前記合成樹脂より
なる下塗り層が、（メタ）アクリル酸エステル、
共役ジエン、芳香族ビニル化合物および酢酸ビニ
ルからなる群から選ばれた少なくとも１種の単量
体(A)と、これと共重合可能なビニル化合物を重合
させて得られる、下記特性（）、（）を有する
水性重合体分散液を基体面に塗布乾燥することに
より形成されていることを特徴とする金属蒸着シ
ート。 () 前記水性重合体分散液の最低造膜温度が60
℃以下である。 () 前記重合体のテトラヒドロフランに対する
溶解部分の固有粘度が同溶媒中、温度25℃にお
いて0.15〜0.6dl／ｇである。２重合体のテトラヒドロフランに対する溶解部
分の固有粘度が同溶媒中、温度25℃において0.2
〜0.5dl／ｇである特許請求の範囲第１項記載の
金属蒸着シート。３共重合可能なビニル化合物がα，β−不飽和
カルボン酸である特許請求の範囲第１項記載の金
属蒸着シート。