JPH0551709A - 圧縮機用摺動部品材料 - Google Patents
圧縮機用摺動部品材料Info
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- JPH0551709A JPH0551709A JP21116991A JP21116991A JPH0551709A JP H0551709 A JPH0551709 A JP H0551709A JP 21116991 A JP21116991 A JP 21116991A JP 21116991 A JP21116991 A JP 21116991A JP H0551709 A JPH0551709 A JP H0551709A
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- F05C2201/04—Heavy metals
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- Compressor (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、耐摩耗性および耐焼付性が共
に優れ、耐久性が著しく改善され、かつ体積効率の低下
が少ない圧縮機を提供することにある。 【構成】本発明に係る圧縮機用摺動部品材料は、Ｃを２
〜４ｗｔ％、Ｃｕを１〜９ｗｔ％、Ｓｎを０．３〜３ｗ
ｔ％、Ｓｉを１．５〜４ｗｔ％、残部実質的にＦｅから
成り、フェライトおよびパーライト基地に遊離黒鉛、青
銅および鉄酸化物が分散した組織を有し、上記鉄酸化物
の含有量が５〜２０Vol ％である鉄系焼結合金で形成し
たことを特徴とする。さらに上記組成においてＦｅの
０．５〜４ｗｔ％をＮｉで置換するとよい。またＦｅの
０．５〜１０ｗｔ％をＭｏで置換するとよい。さらに焼
結合金の密度を６〜７ｇ／cm3 に設定して構成すること
もできる。
に優れ、耐久性が著しく改善され、かつ体積効率の低下
が少ない圧縮機を提供することにある。 【構成】本発明に係る圧縮機用摺動部品材料は、Ｃを２
〜４ｗｔ％、Ｃｕを１〜９ｗｔ％、Ｓｎを０．３〜３ｗ
ｔ％、Ｓｉを１．５〜４ｗｔ％、残部実質的にＦｅから
成り、フェライトおよびパーライト基地に遊離黒鉛、青
銅および鉄酸化物が分散した組織を有し、上記鉄酸化物
の含有量が５〜２０Vol ％である鉄系焼結合金で形成し
たことを特徴とする。さらに上記組成においてＦｅの
０．５〜４ｗｔ％をＮｉで置換するとよい。またＦｅの
０．５〜１０ｗｔ％をＭｏで置換するとよい。さらに焼
結合金の密度を６〜７ｇ／cm3 に設定して構成すること
もできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧縮機用摺動部品材料に
係り、特に耐摩耗性および耐焼付性を改善し耐久性に優
れた圧縮機用摺動部品材料に関する。
係り、特に耐摩耗性および耐焼付性を改善し耐久性に優
れた圧縮機用摺動部品材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】冷凍機、冷蔵庫、空調機やショーケース
においては冷媒を圧縮する圧縮機が主要機器として装備
されている。上記用途例において一般的に使用されてい
る圧縮機として、図１および図２に示すような密閉型の
ロータリ圧縮機がある。
においては冷媒を圧縮する圧縮機が主要機器として装備
されている。上記用途例において一般的に使用されてい
る圧縮機として、図１および図２に示すような密閉型の
ロータリ圧縮機がある。
【０００３】この圧縮機１は、ケ―シング２の内部にモ
ータ３ａと圧縮要素３ｂとを内装し、圧縮要素３ｂはモ
ータ３から延びる回転軸４を主軸受５と副軸受６に挿通
させ、この主軸受５と副軸受６との間に、仕切板７を介
して２基のシリンダ８ａ，８ｂを配設し、各シリンダ８
ａ，８ｂ内において、前記回転軸４に形成された偏心部
９ａ，９ｂにそれぞれ円筒状のローラ１０ａ，１０ｂを
嵌合させる一方、図２に示すように偏心回転するローラ
１０ａ，１０ｂに対して常時押し付けて接触するよう
に、ベーン１１ａ，１１ｂが配設されて構成される。ベ
ーン１１ａ，１１ｂは偏心部９ａ，９ｂおよびローラ１
０ａ，１０ｂの回転に応じて往復動し、各シリンダ８
ａ，８ｂ内部を圧力的に仕切る役割を果している。こう
して圧縮機１は、モータ３の駆動によって前記ローラ１
０ａ，１０ｂをシリンダ８ａ，８ｂ内において偏心回転
させることにより、シリンダ８ａ，８ｂ内に吸入したガ
スを圧縮して吐出するものである。
ータ３ａと圧縮要素３ｂとを内装し、圧縮要素３ｂはモ
ータ３から延びる回転軸４を主軸受５と副軸受６に挿通
させ、この主軸受５と副軸受６との間に、仕切板７を介
して２基のシリンダ８ａ，８ｂを配設し、各シリンダ８
ａ，８ｂ内において、前記回転軸４に形成された偏心部
９ａ，９ｂにそれぞれ円筒状のローラ１０ａ，１０ｂを
嵌合させる一方、図２に示すように偏心回転するローラ
１０ａ，１０ｂに対して常時押し付けて接触するよう
に、ベーン１１ａ，１１ｂが配設されて構成される。ベ
ーン１１ａ，１１ｂは偏心部９ａ，９ｂおよびローラ１
０ａ，１０ｂの回転に応じて往復動し、各シリンダ８
ａ，８ｂ内部を圧力的に仕切る役割を果している。こう
して圧縮機１は、モータ３の駆動によって前記ローラ１
０ａ，１０ｂをシリンダ８ａ，８ｂ内において偏心回転
させることにより、シリンダ８ａ，８ｂ内に吸入したガ
スを圧縮して吐出するものである。
【０００４】上記のような圧縮機１においては、主副軸
受５，６と回転軸４、シリンダ８とベーン１１、仕切板
７とローラ１０など相互に摺接する摺動部における摩耗
が特に顕著になるため、高い耐摩耗性を有する摺動材で
形成する必要がある。
受５，６と回転軸４、シリンダ８とベーン１１、仕切板
７とローラ１０など相互に摺接する摺動部における摩耗
が特に顕著になるため、高い耐摩耗性を有する摺動材で
形成する必要がある。
【０００５】従来、この種の摺動材としては、高速度鋼
や共晶黒鉛鋳鉄の溶解材、さらにより具体的には２．２
Ｓｉ−３．４Ｃ−残部Ｆｅから成るＦＣ２００、ＳＭＦ
４０３０などのＳＭＦ−４種材（鉄−炭素−銅系合金）
など耐摩耗性を高めた材料が一般に使用されている。
や共晶黒鉛鋳鉄の溶解材、さらにより具体的には２．２
Ｓｉ−３．４Ｃ−残部Ｆｅから成るＦＣ２００、ＳＭＦ
４０３０などのＳＭＦ−４種材（鉄−炭素−銅系合金）
など耐摩耗性を高めた材料が一般に使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
圧縮機は冷凍機用、冷蔵庫用、空調機用などの用途を問
わず、高性能化や使用条件の拡大が求められている。特
に空調機においては、使用者の住空間の変化や快適性の
要求水準の高まりが著しく、インバータを装備したもの
が標準品になりつつある。このような空調機に使用され
る圧縮機では従来以上に苛酷な運転条件、すなわち高負
荷条件下での高速運転や変速運転が要求されている。
圧縮機は冷凍機用、冷蔵庫用、空調機用などの用途を問
わず、高性能化や使用条件の拡大が求められている。特
に空調機においては、使用者の住空間の変化や快適性の
要求水準の高まりが著しく、インバータを装備したもの
が標準品になりつつある。このような空調機に使用され
る圧縮機では従来以上に苛酷な運転条件、すなわち高負
荷条件下での高速運転や変速運転が要求されている。
【０００７】特に回転軸と、軸受との摺動部における潤
滑状態も、いわゆる流体潤滑から境界潤滑に移行し易く
なり、ＰＶ値も増大する。すなわち高速運転域では、Ｐ
Ｖ値が増大し、圧縮機内の潤滑油も吐出され易くなり、
潤滑状態が悪化して焼付きを生じる危険性が高くなる。
滑状態も、いわゆる流体潤滑から境界潤滑に移行し易く
なり、ＰＶ値も増大する。すなわち高速運転域では、Ｐ
Ｖ値が増大し、圧縮機内の潤滑油も吐出され易くなり、
潤滑状態が悪化して焼付きを生じる危険性が高くなる。
【０００８】逆にエネルギー効率を高めるために圧縮機
のＯＮ−ＯＦＦ動作の回数を低減して、より低速域での
運転を行なうと、回転軸と主副軸受との間の摺動部への
給油量が減少して焼付きが生じ易くなるとともに、ジャ
ーナル軸受としての軸受負荷が低下して、回転軸と主副
軸受とが金属接触する機会が増大して摩耗が急速に進行
してしまう問題点がある。
のＯＮ−ＯＦＦ動作の回数を低減して、より低速域での
運転を行なうと、回転軸と主副軸受との間の摺動部への
給油量が減少して焼付きが生じ易くなるとともに、ジャ
ーナル軸受としての軸受負荷が低下して、回転軸と主副
軸受とが金属接触する機会が増大して摩耗が急速に進行
してしまう問題点がある。
【０００９】このような問題点を改善し、摺動特性を向
上させるために、給油機構の改善や軸受構造の改良およ
び耐摩耗性に優れた軸受や回転軸の材料開発や摺動材の
表面処理方法が種々検討されている。
上させるために、給油機構の改善や軸受構造の改良およ
び耐摩耗性に優れた軸受や回転軸の材料開発や摺動材の
表面処理方法が種々検討されている。
【００１０】例えば、インバータ駆動の圧縮機の低速運
転時のように潤滑状態の悪化により潤滑油膜厚さが充分
に保持できない場合には、摩耗が急速に進行する場合が
あり、この対策として硬度が高い材料を使用したり、表
面処理によって摺動材の表面硬度を高める方法も採用さ
れている。
転時のように潤滑状態の悪化により潤滑油膜厚さが充分
に保持できない場合には、摩耗が急速に進行する場合が
あり、この対策として硬度が高い材料を使用したり、表
面処理によって摺動材の表面硬度を高める方法も採用さ
れている。
【００１１】しかしながら、摺動材の表面硬度を高める
のみでは、耐摩耗性は向上するが、摺動部におけるかじ
りを生じ易く、起動直後における初期なじみまたは耐焼
付性が悪化する場合も多い。
のみでは、耐摩耗性は向上するが、摺動部におけるかじ
りを生じ易く、起動直後における初期なじみまたは耐焼
付性が悪化する場合も多い。
【００１２】また表面処理による摺動材の表面硬度を高
めることは、形状が単純な回転軸等においては、比較的
に容易である一方、主副軸受などのように凹部を有する
複雑形状の部品では均一な表面処理が困難であり、摺動
特性が全体として低下してしまう問題点もある。
めることは、形状が単純な回転軸等においては、比較的
に容易である一方、主副軸受などのように凹部を有する
複雑形状の部品では均一な表面処理が困難であり、摺動
特性が全体として低下してしまう問題点もある。
【００１３】一方、摺動材として鉄系粉末から成る焼結
体を使用する場合もあるが、焼結体には無数の微細な連
通孔が形成されており、この焼結体でシリンダや軸受、
仕切板やローラを形成した場合には、圧縮機内の冷媒の
一部が連通孔を通り抜けることにより圧縮機の体積効率
が大幅に低下してしまう問題点がある。
体を使用する場合もあるが、焼結体には無数の微細な連
通孔が形成されており、この焼結体でシリンダや軸受、
仕切板やローラを形成した場合には、圧縮機内の冷媒の
一部が連通孔を通り抜けることにより圧縮機の体積効率
が大幅に低下してしまう問題点がある。
【００１４】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、耐摩耗性および耐焼付性が共に優
れ、耐久性が著しく改善され、かつ体積効率の低下が少
ない圧縮機を提供することを目的とする。
されたものであり、耐摩耗性および耐焼付性が共に優
れ、耐久性が著しく改善され、かつ体積効率の低下が少
ない圧縮機を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段と作用】本発明者らは上記
の目的を達成するため、圧縮機の摺動部を構成する材料
を種々変えて、その摺動特性を比較検討し、さらに摺動
材の表面処理方法が摺動特性に及ぼす影響について研究
し、本発明を完成した。
の目的を達成するため、圧縮機の摺動部を構成する材料
を種々変えて、その摺動特性を比較検討し、さらに摺動
材の表面処理方法が摺動特性に及ぼす影響について研究
し、本発明を完成した。
【００１６】すなわち本発明に係る圧縮機用摺動部品材
料は、Ｃを２〜４ｗｔ％、Ｃｕを１〜９ｗｔ％、Ｓｎを
０．３〜３ｗｔ％、Ｓｉを１．５〜４ｗｔ％、残部実質
的にＦｅから成り、フェライトおよびパーライト基地に
遊離黒鉛、青銅および鉄酸化物が分散した組織を有し、
上記鉄酸化物の含有量が５〜２０Vol％である鉄系焼結
合金で形成したことを特徴とする。
料は、Ｃを２〜４ｗｔ％、Ｃｕを１〜９ｗｔ％、Ｓｎを
０．３〜３ｗｔ％、Ｓｉを１．５〜４ｗｔ％、残部実質
的にＦｅから成り、フェライトおよびパーライト基地に
遊離黒鉛、青銅および鉄酸化物が分散した組織を有し、
上記鉄酸化物の含有量が５〜２０Vol％である鉄系焼結
合金で形成したことを特徴とする。
【００１７】さらに上記組成においてＦｅの０．５〜４
ｗｔ％をＮｉで置換するとよい。
ｗｔ％をＮｉで置換するとよい。
【００１８】またＦｅの０．５〜１０ｗｔ％をＭｏで置
換するとよい。
換するとよい。
【００１９】さらに焼結合金の密度を６〜７ｇ／cm3 に
設定して構成することもできる。
設定して構成することもできる。
【００２０】以下本発明において使用する摺動材の組成
等について以下に順次説明する。
等について以下に順次説明する。
【００２１】Ｃは、基地を構成するＦｅと反応して軟組
織のフェライトや耐摩耗性を有するパーライトを生成
し、部品の耐久性を向上させる元素であり、かつ基地中
に遊離黒鉛として分散し、摺動面の潤滑性を高めて摺動
材のかじりを防止し、初期摺動特性を改善するために２
〜４ｗｔ％含有する。Ｃ含有量が２ｗｔ％未満の場合に
は摺動特性の改善効果が充分ではなく、一方、含有量が
４ｗｔ％を超える場合には、脆化し成形性が低下し、高
密度かつ高強度の焼結体が得られにくい。また基地中に
分散した遊離黒鉛量はＣの総含有量の３０％以上が望ま
しい。遊離黒鉛は、それ自体の潤滑作用に加えて、潤滑
油の溜りの役目も果す。したがって微細な遊離黒鉛が分
布したパーライト組織、フェライト組織、またはセメン
タイト組織は、いずれも優れた耐摩耗性を発揮する。
織のフェライトや耐摩耗性を有するパーライトを生成
し、部品の耐久性を向上させる元素であり、かつ基地中
に遊離黒鉛として分散し、摺動面の潤滑性を高めて摺動
材のかじりを防止し、初期摺動特性を改善するために２
〜４ｗｔ％含有する。Ｃ含有量が２ｗｔ％未満の場合に
は摺動特性の改善効果が充分ではなく、一方、含有量が
４ｗｔ％を超える場合には、脆化し成形性が低下し、高
密度かつ高強度の焼結体が得られにくい。また基地中に
分散した遊離黒鉛量はＣの総含有量の３０％以上が望ま
しい。遊離黒鉛は、それ自体の潤滑作用に加えて、潤滑
油の溜りの役目も果す。したがって微細な遊離黒鉛が分
布したパーライト組織、フェライト組織、またはセメン
タイト組織は、いずれも優れた耐摩耗性を発揮する。
【００２２】特に焼結体の初期摺動特性を改善するため
には、上記遊離黒鉛と後述する青銅とを基地中に分散さ
せることが有効である。
には、上記遊離黒鉛と後述する青銅とを基地中に分散さ
せることが有効である。
【００２３】またＣｕはＳｎと合金化されて青銅とな
り、摺動材の初期摺動特性を改善するために１〜９ｗｔ
％含有する。Ｃｕの含有量が１ｗｔ％未満の場合には、
添加の効果が少ない一方、含有量が９ｗｔ％を超える
と、硬度が低下し、摺動材としての耐久性が低下してし
まう。Ｓｎは、青銅合金を形成するためＣｕの含有量の
１／３程度、すなわち０．３〜３ｗｔ％含有する。
り、摺動材の初期摺動特性を改善するために１〜９ｗｔ
％含有する。Ｃｕの含有量が１ｗｔ％未満の場合には、
添加の効果が少ない一方、含有量が９ｗｔ％を超える
と、硬度が低下し、摺動材としての耐久性が低下してし
まう。Ｓｎは、青銅合金を形成するためＣｕの含有量の
１／３程度、すなわち０．３〜３ｗｔ％含有する。
【００２４】Ｓｉは通常の焼結温度で合金基地中に遊離
黒鉛を生成させる有効な元素であり、１．２〜４ｗｔ％
の範囲で含有する。Ｓｉ含有量が１．２ｗｔ％未満であ
ると、遊離黒鉛の生成量が不充分となる一方、４ｗｔ％
を超えると成形性が阻害される。特にフェライト組織お
よびパーライト組織が共存する基地中に遊離黒鉛を均一
に分布させるためには、Ｓｉ含有量を１．５〜４ｗｔ％
の範囲に設定することが望ましい。
黒鉛を生成させる有効な元素であり、１．２〜４ｗｔ％
の範囲で含有する。Ｓｉ含有量が１．２ｗｔ％未満であ
ると、遊離黒鉛の生成量が不充分となる一方、４ｗｔ％
を超えると成形性が阻害される。特にフェライト組織お
よびパーライト組織が共存する基地中に遊離黒鉛を均一
に分布させるためには、Ｓｉ含有量を１．５〜４ｗｔ％
の範囲に設定することが望ましい。
【００２５】ところで、Ｓｉを含有しない場合におい
て、遊離黒鉛を充分に生成させるためには、通常の焼結
温度よりも低い温度で焼結する必要があったため、高強
度の部品が得られない問題があった。しかしながら、本
願発明ではＳｉを含有しているため通常の焼結温度で焼
結操作を行なうことが可能となり、高密度で高強度の部
品を得ることができる。
て、遊離黒鉛を充分に生成させるためには、通常の焼結
温度よりも低い温度で焼結する必要があったため、高強
度の部品が得られない問題があった。しかしながら、本
願発明ではＳｉを含有しているため通常の焼結温度で焼
結操作を行なうことが可能となり、高密度で高強度の部
品を得ることができる。
【００２６】なお本発明者らの実験によれば、Ｓｉ含有
量を０．２〜２．５ｗｔ％と低目に抑制するとともにＣ
含有量をも１．２〜４ｗｔ％と低く設定することによっ
て、硬度８０〜１２０ＨRB（ロックウェル硬度Ｂスケー
ル）を有し、フェライトとセメンタイトとの共存組織中
に遊離炭素を少なく分布させた焼結体で摺動部品を形成
した場合においても、優れた耐摩耗性を発揮できること
も確認されている。
量を０．２〜２．５ｗｔ％と低目に抑制するとともにＣ
含有量をも１．２〜４ｗｔ％と低く設定することによっ
て、硬度８０〜１２０ＨRB（ロックウェル硬度Ｂスケー
ル）を有し、フェライトとセメンタイトとの共存組織中
に遊離炭素を少なく分布させた焼結体で摺動部品を形成
した場合においても、優れた耐摩耗性を発揮できること
も確認されている。
【００２７】さらに材料の耐摩耗性および摺動特性をよ
り改善するために上記Ｃｕ，Ｓｎ，Ｃ，Ｓｉの他にＮ
ｉ，Ｍｏなどの元素を所定量含有するとよい。
り改善するために上記Ｃｕ，Ｓｎ，Ｃ，Ｓｉの他にＮ
ｉ，Ｍｏなどの元素を所定量含有するとよい。
【００２８】すなわちＮｉは、摺動部品材料の焼付きを
防止するために、０．５〜４ｗｔｗｔ％の範囲で含有す
るとよい。含有量が０．５ｗｔ％未満の場合には上記効
果が少なくなる一方、含有量が４ｗｔ％を超える過量に
含有しても効果の大幅な改善が見られず、基地の硬度が
低下したり、充分な耐摩耗性が得られなくなる。また成
形性の悪化により、所定の密度が得られない。
防止するために、０．５〜４ｗｔｗｔ％の範囲で含有す
るとよい。含有量が０．５ｗｔ％未満の場合には上記効
果が少なくなる一方、含有量が４ｗｔ％を超える過量に
含有しても効果の大幅な改善が見られず、基地の硬度が
低下したり、充分な耐摩耗性が得られなくなる。また成
形性の悪化により、所定の密度が得られない。
【００２９】さらにＭｏは焼入れ性および高温強度を改
善して摺動部品の耐久性を向上させるために、０．５〜
１０ｗｔ％含有するとよい。含有量が０．５ｗｔ％未満
の場合には、耐久性の向上効果が少ない一方、添加量が
１０ｗｔ％を超えるように含有しても、それ以上の大き
な改善効果は見られずＮｉと同様に基地硬度の低下、耐
摩耗性の低下、成形性の悪化を招き、所定の密度が得ら
れなくなる。
善して摺動部品の耐久性を向上させるために、０．５〜
１０ｗｔ％含有するとよい。含有量が０．５ｗｔ％未満
の場合には、耐久性の向上効果が少ない一方、添加量が
１０ｗｔ％を超えるように含有しても、それ以上の大き
な改善効果は見られずＮｉと同様に基地硬度の低下、耐
摩耗性の低下、成形性の悪化を招き、所定の密度が得ら
れなくなる。
【００３０】本発明に係る圧縮機用摺動部品材料は、鉄
粉に２〜４ｗｔ％のカーボン粉末、１〜９ｗｔ％のＣｕ
粉末、０．３〜３ｗｔ％のＳｎ粉末および１．５〜４ｗ
ｔ％のＳｉ粉末を添加混合し所定形状に成形した後に、
成形体を１１００〜１１５０℃程度の温度によって０．
５〜２時間焼結し、得られた焼結体を水蒸気処理法等に
よって封孔処理するとともに、鉄酸化物を生成せしめて
製造される。ここで焼結体の密度は６〜７ｇ／cm3 の範
囲が好ましい。この密度が６ｇ／cm3 未満であると摺動
部品としての構造強度が低下する一方、密度が７ｇ／cm
3 を超えると、潤滑油の保油性が優れる鉄酸化物の生成
量が減少して摺動特性および耐久性が共に低下してしま
う。
粉に２〜４ｗｔ％のカーボン粉末、１〜９ｗｔ％のＣｕ
粉末、０．３〜３ｗｔ％のＳｎ粉末および１．５〜４ｗ
ｔ％のＳｉ粉末を添加混合し所定形状に成形した後に、
成形体を１１００〜１１５０℃程度の温度によって０．
５〜２時間焼結し、得られた焼結体を水蒸気処理法等に
よって封孔処理するとともに、鉄酸化物を生成せしめて
製造される。ここで焼結体の密度は６〜７ｇ／cm3 の範
囲が好ましい。この密度が６ｇ／cm3 未満であると摺動
部品としての構造強度が低下する一方、密度が７ｇ／cm
3 を超えると、潤滑油の保油性が優れる鉄酸化物の生成
量が減少して摺動特性および耐久性が共に低下してしま
う。
【００３１】ここで水蒸気処理は温度５００〜６５０
℃、圧力０．０３〜０．１ＭＰａの過熱水蒸気中に焼結
体を２〜３時間保持するものである。
℃、圧力０．０３〜０．１ＭＰａの過熱水蒸気中に焼結
体を２〜３時間保持するものである。
【００３２】この水蒸気処理により焼結体の基地組織の
空孔に鉄酸化物が分散生成される。この鉄酸化物量は焼
結体の全容積に対して５〜２０vol%に設定するとよい。
この鉄酸化物は焼結体の耐摩耗性を向上させるととも
に、焼結体の基地組織の空孔を封じる役割（封孔作用）
を果して耐圧性（気密性）を与える。特に高い耐圧性を
確保するためには、焼結体の内部まで鉄酸化物を生成さ
せる必要がある。この封孔処理を行なうことにより、焼
結体の耐圧性を０．５ＭＰａ以上にすることが可能にな
り、圧縮機内の冷媒ガスが焼結体中を通り抜けることが
防止できるため、圧縮機の体積効率を大幅に改善するこ
とができる。
空孔に鉄酸化物が分散生成される。この鉄酸化物量は焼
結体の全容積に対して５〜２０vol%に設定するとよい。
この鉄酸化物は焼結体の耐摩耗性を向上させるととも
に、焼結体の基地組織の空孔を封じる役割（封孔作用）
を果して耐圧性（気密性）を与える。特に高い耐圧性を
確保するためには、焼結体の内部まで鉄酸化物を生成さ
せる必要がある。この封孔処理を行なうことにより、焼
結体の耐圧性を０．５ＭＰａ以上にすることが可能にな
り、圧縮機内の冷媒ガスが焼結体中を通り抜けることが
防止できるため、圧縮機の体積効率を大幅に改善するこ
とができる。
【００３３】また鉄酸化物は同時に潤滑油の保油性に優
れている。鉄酸化物の生成量が５Vol ％未満であると上
記効果が少なく、一方生成量が２０Vol ％を超えると、
焼結体自体の強度が低下してしまう。さらに、水蒸気処
理により焼結体の基地組織に存在している窒素分が拡散
して、基地組織の粒子中に固溶するために、窒素分の存
在による焼結体の脆化を大幅に改善できる。
れている。鉄酸化物の生成量が５Vol ％未満であると上
記効果が少なく、一方生成量が２０Vol ％を超えると、
焼結体自体の強度が低下してしまう。さらに、水蒸気処
理により焼結体の基地組織に存在している窒素分が拡散
して、基地組織の粒子中に固溶するために、窒素分の存
在による焼結体の脆化を大幅に改善できる。
【００３４】上記組成範囲を有し、水蒸気処理した摺動
部品材料は、フェライトおよびパーライト基地中に青
銅、遊離黒鉛および鉄酸化物が分散し、硬度も60〜 120
ＨRBの範囲になり、従来一般的に使用される耐摩耗材と
のなじみも優れている。
部品材料は、フェライトおよびパーライト基地中に青
銅、遊離黒鉛および鉄酸化物が分散し、硬度も60〜 120
ＨRBの範囲になり、従来一般的に使用される耐摩耗材と
のなじみも優れている。
【００３５】すなわち、上記部品材料で形成した摺動部
品と摺接する相手材としては、ＦＣ材（ねずみ鋳鉄材）
またはＦＣＤ材（球状黒鉛鋳鉄材）のような鉄系鋳物
材、ＳＣＭ材（クロムモリブデン鋼）、ＳＴＫＭ材（機
械構造用炭素鋼）のような鋼材、あるいはシリコンを含
有するアルミニウム鋳物材や鍛造材で形成するとよい。
これらの材料で形成された摺動材は、上記の焼結体で形
成した本発明に係る圧縮機用摺動部品材料とのなじみが
良く、かじり等を発生することが少なく、優れた摺動特
性を発揮する。
品と摺接する相手材としては、ＦＣ材（ねずみ鋳鉄材）
またはＦＣＤ材（球状黒鉛鋳鉄材）のような鉄系鋳物
材、ＳＣＭ材（クロムモリブデン鋼）、ＳＴＫＭ材（機
械構造用炭素鋼）のような鋼材、あるいはシリコンを含
有するアルミニウム鋳物材や鍛造材で形成するとよい。
これらの材料で形成された摺動材は、上記の焼結体で形
成した本発明に係る圧縮機用摺動部品材料とのなじみが
良く、かじり等を発生することが少なく、優れた摺動特
性を発揮する。
【００３６】このようにして本発明材料から製造された
摺動部品は、従来一般に使用されているＳＭＦ−４種材
やＦＣ材から製造した摺動部品と比較して強靭な基地組
織を備えることに加え、硬度が大きく耐摩耗性が大幅に
向上している。さらに基地組織中に存在する錫、青銅や
遊離黒鉛の潤滑作用により摺動部品の耐焼付性および初
期摺動特性が大幅に向上し、苛酷な使用条件に耐え得る
優れた耐摩耗摺動部品となる。したがってこれらの摺動
部品を軸受と回転軸、シリンダとベーン、仕切板とロー
ラなどの摺動部に使用した圧縮機は、優れた耐摩耗性お
よび耐焼付性を有し、長期間に亘って安定した状態で運
転することができる。
摺動部品は、従来一般に使用されているＳＭＦ−４種材
やＦＣ材から製造した摺動部品と比較して強靭な基地組
織を備えることに加え、硬度が大きく耐摩耗性が大幅に
向上している。さらに基地組織中に存在する錫、青銅や
遊離黒鉛の潤滑作用により摺動部品の耐焼付性および初
期摺動特性が大幅に向上し、苛酷な使用条件に耐え得る
優れた耐摩耗摺動部品となる。したがってこれらの摺動
部品を軸受と回転軸、シリンダとベーン、仕切板とロー
ラなどの摺動部に使用した圧縮機は、優れた耐摩耗性お
よび耐焼付性を有し、長期間に亘って安定した状態で運
転することができる。
【００３７】特に封孔処理を行なった焼結体で形成した
摺動部品は、耐圧性（気密性）に優れ、冷媒ガス等の被
圧縮ガスを透過させることがないため、圧縮機の体積効
率を高く維持することができる。
摺動部品は、耐圧性（気密性）に優れ、冷媒ガス等の被
圧縮ガスを透過させることがないため、圧縮機の体積効
率を高く維持することができる。
【００３８】
【実施例】次に本発明に係る圧縮機用摺動部品材料で形
成した摺動部品の特性を従来材と比較して説明する。
成した摺動部品の特性を従来材と比較して説明する。
【００３９】適用する摺動部として、図１に示すロータ
リ式圧縮機の回転軸４と副軸受６とで構成される摺動部
を例にとり、上記副軸受６に本発明の圧縮機用摺動部品
材料を使用する一方、回転軸４としては従来のＦＣＤ材
で形成したものを使用した場合について示す。
リ式圧縮機の回転軸４と副軸受６とで構成される摺動部
を例にとり、上記副軸受６に本発明の圧縮機用摺動部品
材料を使用する一方、回転軸４としては従来のＦＣＤ材
で形成したものを使用した場合について示す。
【００４０】すなわち実施例１〜５として、以下に述べ
る方法で製造した焼結体で各副軸受を形成した。すなわ
ち平均粒径１４５μｍ以下のＦｅ粉末を約９３ｗｔ％、
Ｓｎを９〜１１ｗｔ％含有する平均粒径１４５μｍ以下
の青銅粉末を約５ｗｔ％、黒鉛粉末を約３ｗｔ％、Ｆｅ
−１７％Ｓｉ粉末をＳｉ量で約０．８〜２ｗｔ％、平均
粒径１０μｍのカーボニルＮｉ粉末を約１ｗｔ％、Ｍｏ
粉末を約１ｗｔ％および潤滑剤を１ｗｔ％添加して、最
終的な焼結体の組成が、表１の左欄に示す値となるよう
に、各原料粉末の配合割合をそれぞれ調整して５種類の
混合粉末を調製した。次に各混合粉末を成形圧５〜６to
n/cm2 で加圧して外径１００mm×内径２３mm×厚さ３６
mmの寸法を有し、成形密度が６．５ｇ／cm3 の円板ブロ
ック状の成形体を得た。そして各成形体を非酸化性雰囲
気中で温度１１００〜１１５０℃で３０分間焼結して徐
冷した。得られた焼結体の密度は６．３〜６．５ｇ／cm
3 であった。
る方法で製造した焼結体で各副軸受を形成した。すなわ
ち平均粒径１４５μｍ以下のＦｅ粉末を約９３ｗｔ％、
Ｓｎを９〜１１ｗｔ％含有する平均粒径１４５μｍ以下
の青銅粉末を約５ｗｔ％、黒鉛粉末を約３ｗｔ％、Ｆｅ
−１７％Ｓｉ粉末をＳｉ量で約０．８〜２ｗｔ％、平均
粒径１０μｍのカーボニルＮｉ粉末を約１ｗｔ％、Ｍｏ
粉末を約１ｗｔ％および潤滑剤を１ｗｔ％添加して、最
終的な焼結体の組成が、表１の左欄に示す値となるよう
に、各原料粉末の配合割合をそれぞれ調整して５種類の
混合粉末を調製した。次に各混合粉末を成形圧５〜６to
n/cm2 で加圧して外径１００mm×内径２３mm×厚さ３６
mmの寸法を有し、成形密度が６．５ｇ／cm3 の円板ブロ
ック状の成形体を得た。そして各成形体を非酸化性雰囲
気中で温度１１００〜１１５０℃で３０分間焼結して徐
冷した。得られた焼結体の密度は６．３〜６．５ｇ／cm
3 であった。
【００４１】次に製造された各焼結体を温度５００〜６
５０℃で圧力が０．１３〜０．２ＭＰａの過熱水蒸気中
に６０〜２４０分間保持する水蒸気処理を施すことによ
り、封孔処理を行なうとともに焼結体の内部まで鉄酸化
物を生成させる酸化処理を行なった。得られた各焼結体
中に分散して含有される鉄酸化物量は１３〜１７Vol％
であり、耐圧性は１．０〜１．１ＭＰａであった。そし
てこの各焼結体を研削研磨加工して同一寸法の５種類の
副軸受を製造した。
５０℃で圧力が０．１３〜０．２ＭＰａの過熱水蒸気中
に６０〜２４０分間保持する水蒸気処理を施すことによ
り、封孔処理を行なうとともに焼結体の内部まで鉄酸化
物を生成させる酸化処理を行なった。得られた各焼結体
中に分散して含有される鉄酸化物量は１３〜１７Vol％
であり、耐圧性は１．０〜１．１ＭＰａであった。そし
てこの各焼結体を研削研磨加工して同一寸法の５種類の
副軸受を製造した。
【００４２】上記いずれの副軸受も、フェライトおよび
パーライトの混成組織に青銅、遊離黒鉛および鉄酸化物
が分散した均一な合金組織を有していた。
パーライトの混成組織に青銅、遊離黒鉛および鉄酸化物
が分散した均一な合金組織を有していた。
【００４３】一方、上記焼結体製の副軸受と比較するた
めに、従来材であるＦＣ材の研削研磨加工によって製造
した副軸受（比較例１）、および従来材であるＳＭＦ−
４種材で形成した副軸受（比較例２）を、それぞれ実施
例１〜５と同一寸法を有するように形成した。
めに、従来材であるＦＣ材の研削研磨加工によって製造
した副軸受（比較例１）、および従来材であるＳＭＦ−
４種材で形成した副軸受（比較例２）を、それぞれ実施
例１〜５と同一寸法を有するように形成した。
【００４４】こうして得られた実施例１〜５、比較例１
〜２の各副軸受を、ＦＣＤ材で形成した回転軸を有する
圧縮機の副軸受として実装し高負荷でかつ低周波数条件
という最も潤滑条件が悪化する条件下で、各圧縮機を連
続的に１０００時間運転する耐久試験を行ない、回転軸
および副軸受の摩耗量および表面粗さの測定を行なうと
ともに、圧縮機の体積効率をそれぞれ測定し、下記表１
右欄に示す結果を得た。
〜２の各副軸受を、ＦＣＤ材で形成した回転軸を有する
圧縮機の副軸受として実装し高負荷でかつ低周波数条件
という最も潤滑条件が悪化する条件下で、各圧縮機を連
続的に１０００時間運転する耐久試験を行ない、回転軸
および副軸受の摩耗量および表面粗さの測定を行なうと
ともに、圧縮機の体積効率をそれぞれ測定し、下記表１
右欄に示す結果を得た。
【００４５】
【表１】
【００４６】表１に示す結果から明らかなように、実施
例１〜５に係る摺動部品材料で形成した副軸受を使用し
ている圧縮機においては、耐摩耗性に優れた摺動材で副
軸受を構成しているため、過酷な運転条件下で長時間運
転した後においても、回転軸および副軸受の双方の摩耗
量が、比較例１または２で示す従来材で形成した副軸受
を使用したものよりも小さくなり、優れた耐久性を有し
ている。また摺動部の表面粗さも小さくなっており、摺
動部におけるかじりの発生が少なく、初期摺動特性が改
善されることが実証された。
例１〜５に係る摺動部品材料で形成した副軸受を使用し
ている圧縮機においては、耐摩耗性に優れた摺動材で副
軸受を構成しているため、過酷な運転条件下で長時間運
転した後においても、回転軸および副軸受の双方の摩耗
量が、比較例１または２で示す従来材で形成した副軸受
を使用したものよりも小さくなり、優れた耐久性を有し
ている。また摺動部の表面粗さも小さくなっており、摺
動部におけるかじりの発生が少なく、初期摺動特性が改
善されることが実証された。
【００４７】また、副軸受として、同一組成の焼結体を
使用した場合においても、焼結体に封孔処理を施した副
軸受の方が潤滑油の保持性が優れているため摩耗量が小
さくなっている。さらに封孔処理を施した副軸受を使用
した圧縮機では、冷媒ガスが副軸受を透過することがな
いため、封孔処理を行なわない副軸受を使用した圧縮機
と比較して圧縮機全体としての体積効率が５〜６％改善
される。
使用した場合においても、焼結体に封孔処理を施した副
軸受の方が潤滑油の保持性が優れているため摩耗量が小
さくなっている。さらに封孔処理を施した副軸受を使用
した圧縮機では、冷媒ガスが副軸受を透過することがな
いため、封孔処理を行なわない副軸受を使用した圧縮機
と比較して圧縮機全体としての体積効率が５〜６％改善
される。
【００４８】以上の実施例においては、摺動部を構成す
る一対の摺動材としてロータリー式圧縮機の回転軸と副
軸受との組合せを例にとって説明したが、摺動部はこれ
に限定されない。すなわち本発明者らは、図１に示すよ
うな圧縮機１の圧縮要素３ｂを形成するシリンダ８ａ，
８ｂを上記鉄系焼結体で形成する一方、シリンダの半径
方向に進退するようにシリンダに摺接し、シリンダ内の
高圧側と低圧側とを仕切るベーン１１ａ，１１ｂを鉄系
スチール材で形成して、耐久試験を行なったところ、実
施例１〜５と同傾向の効果が得られた。
る一対の摺動材としてロータリー式圧縮機の回転軸と副
軸受との組合せを例にとって説明したが、摺動部はこれ
に限定されない。すなわち本発明者らは、図１に示すよ
うな圧縮機１の圧縮要素３ｂを形成するシリンダ８ａ，
８ｂを上記鉄系焼結体で形成する一方、シリンダの半径
方向に進退するようにシリンダに摺接し、シリンダ内の
高圧側と低圧側とを仕切るベーン１１ａ，１１ｂを鉄系
スチール材で形成して、耐久試験を行なったところ、実
施例１〜５と同傾向の効果が得られた。
【００４９】また図１に示す圧縮機１において、隣接す
る複数の圧縮部を仕切る仕切板７と、この仕切板７に回
転しながら摺接するローラ１０ａ，１０ｂとで形成され
る摺動部についても、同様に適用することができる。
る複数の圧縮部を仕切る仕切板７と、この仕切板７に回
転しながら摺接するローラ１０ａ，１０ｂとで形成され
る摺動部についても、同様に適用することができる。
【００５０】さらに上記実施例においては、ロータリ圧
縮機に本願発明を適用した例で示しているが、適用対象
はロータリ圧縮機に限定されず、例えば、スクロール圧
縮機、レシプロ圧縮機等の種々の形式の圧縮機について
も同様に適用することができる。例えば、スクロールタ
イプの圧縮機において、旋回スクロールの位置規制を行
なうとともに自転の防止を図るために用いるオルダムリ
ングを上記の鉄系焼結合金で形成する一方、旋回スクロ
ールおよび固定スクロールを鋳物あるいはアルミニウム
系鋳物で構成した場合においても、従来材を使用した場
合よりも、優れた耐摩耗性および耐焼付性が発揮され耐
久性が優れた圧縮機とすることができた。
縮機に本願発明を適用した例で示しているが、適用対象
はロータリ圧縮機に限定されず、例えば、スクロール圧
縮機、レシプロ圧縮機等の種々の形式の圧縮機について
も同様に適用することができる。例えば、スクロールタ
イプの圧縮機において、旋回スクロールの位置規制を行
なうとともに自転の防止を図るために用いるオルダムリ
ングを上記の鉄系焼結合金で形成する一方、旋回スクロ
ールおよび固定スクロールを鋳物あるいはアルミニウム
系鋳物で構成した場合においても、従来材を使用した場
合よりも、優れた耐摩耗性および耐焼付性が発揮され耐
久性が優れた圧縮機とすることができた。
【００５１】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係る圧縮機用
摺動部品材料によれば、従来材と比較して耐摩耗性、潤
滑性および耐焼付性に優れた特性を有しているため、こ
の材料で形成した摺動部品を備えた圧縮機は、長期間に
亘って過酷な条件で運転した場合においても、優れた耐
久性を発揮する。
摺動部品材料によれば、従来材と比較して耐摩耗性、潤
滑性および耐焼付性に優れた特性を有しているため、こ
の材料で形成した摺動部品を備えた圧縮機は、長期間に
亘って過酷な条件で運転した場合においても、優れた耐
久性を発揮する。
【００５２】特に封孔処理を施し鉄酸化物を所定量生成
した焼結体で摺動部品を形成することにより、潤滑油の
保持性および気密性が向上し、冷媒ガス等の圧縮対象ガ
スを透過させることがなく、圧縮機の体積効率を改善す
ることができる。
した焼結体で摺動部品を形成することにより、潤滑油の
保持性および気密性が向上し、冷媒ガス等の圧縮対象ガ
スを透過させることがなく、圧縮機の体積効率を改善す
ることができる。
【図１】密閉型ロータリ圧縮機の構造を示す縦断面図。
【図２】図１に示す圧縮機のロータ部を示す平断面図。 １ 圧縮機 ２ ケ―シング ３ａ モータ ３ｂ 圧縮要素 ４ 回転軸 ５ 主軸受 ６ 副軸受 ７ 仕切板 ８，８ａ，８ｂ シリンダ ９，９ａ，９ｂ 偏心部 １０，１０ａ，１０ｂ ローラ １１，１１ａ，１１ｂ ベーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ２２Ｃ 33/02 Ｅ 7619−4Ｋ Ｂ 7619−4Ｋ
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｃを２〜４ｗｔ％、Ｃｕを１〜９ｗｔ
％、Ｓｎを０．３〜３ｗｔ％、Ｓｉを１．５〜４ｗｔ
％、残部実質的にＦｅから成り、フェライトおよびパー
ライト基地に遊離黒鉛、青銅および鉄酸化物が分散した
組織を有し、上記鉄酸化物の含有量が５〜２０Vol ％で
ある鉄系焼結合金で形成したことを特徴とする圧縮機用
摺動部品材料。 - 【請求項２】 Ｃを２〜４ｗｔ％、Ｃｕを１〜９ｗｔ
％、Ｓｎを０．３〜３ｗｔ％、Ｓｉを１．５〜４ｗｔ
％、Ｎｉを０．５〜４ｗｔ％、残部実質的にＦｅから成
り、フェライトおよびパーライト基地に遊離黒鉛、青銅
および鉄酸化物が分散した組織を有し、上記鉄酸化物の
含有量が５〜２０Vol ％である鉄系焼結合金で形成した
ことを特徴とする圧縮機用摺動部品材料。 - 【請求項３】 Ｃを２〜４ｗｔ％、Ｃｕを１〜９ｗｔ
％、Ｓｎを０．３〜３ｗｔ％、Ｓｉを１．５〜４ｗｔ
％、Ｍｏを０．５〜１０ｗｔ％、残部実質的にＦｅから
成り、フェライトおよびパーライト基地に遊離黒鉛、青
銅および鉄酸化物が分散した組織を有し、上記鉄酸化物
の含有量が５〜２０Vol ％である鉄系焼結合金で形成し
たことを特徴とする圧縮機用摺動部品材料。 - 【請求項４】 焼結合金の密度が６〜７ｇ／cm3 である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮
機用摺動部品材料。 - 【請求項５】 焼結合金の硬さをＨRB硬度で８０〜１２
０に設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載の圧縮機用摺動部品材料。 - 【請求項６】 焼結合金の耐圧性が０．５ＭＰａ以上で
あることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
圧縮機用摺動部品材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21116991A JPH0551709A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 圧縮機用摺動部品材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21116991A JPH0551709A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 圧縮機用摺動部品材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0551709A true JPH0551709A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=16601557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21116991A Pending JPH0551709A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 圧縮機用摺動部品材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0551709A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1013926A1 (de) * | 1998-12-18 | 2000-06-28 | Hydraulik Ring GmbH | Hydraulische Verdrängermaschine, insbesondere Verdrängerpumpe |
| EP1158171A1 (en) * | 1994-04-28 | 2001-11-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Compressor |
| US7361235B2 (en) * | 2002-08-08 | 2008-04-22 | Japan Nuclear Cycle Development Institute | Method for producing dispersed oxide reinforced ferritic steel having coarse grain structure and being excellent in high temperature creep strength |
-
1991
- 1991-08-22 JP JP21116991A patent/JPH0551709A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1158171A1 (en) * | 1994-04-28 | 2001-11-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Compressor |
| EP1013926A1 (de) * | 1998-12-18 | 2000-06-28 | Hydraulik Ring GmbH | Hydraulische Verdrängermaschine, insbesondere Verdrängerpumpe |
| US6450792B1 (en) | 1998-12-18 | 2002-09-17 | Hydraulik-Ring Gmbh | Hydraulic displacement machine |
| US7361235B2 (en) * | 2002-08-08 | 2008-04-22 | Japan Nuclear Cycle Development Institute | Method for producing dispersed oxide reinforced ferritic steel having coarse grain structure and being excellent in high temperature creep strength |
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