JPS6119776A - 機械的摺動部の表面処理方法 - Google Patents

機械的摺動部の表面処理方法

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JPS6119776A
JPS6119776A JP13880084A JP13880084A JPS6119776A JP S6119776 A JPS6119776 A JP S6119776A JP 13880084 A JP13880084 A JP 13880084A JP 13880084 A JP13880084 A JP 13880084A JP S6119776 A JPS6119776 A JP S6119776A
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克己 鈴木
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24Deposition of silicon only

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  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえば電動機器やエンジン等の機械的摺動
部の表面処理方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
たとえば電動機器やエンジン等で動作する摺動部は、特
に高速運転に強いられ、摩耗が激しいため、従来、これ
らの^連槽動部は本質的に摩耗し難い鋳鉄材料で構成さ
れていた。
しかしながら、近年、コストダウンの要請により、これ
らの部分を一般鋼材、アルミダイキャスト等の材料に変
更して行く傾向にある。この場合、これらの材料は本質
的に硬度の大きいものではないから、特に摩耗の激しい
部分には何らかの表面処理を施す必要があるが、従来で
は、効果的な表面処理が行なえないという問題があった
以下、この問題を、冷蔵庫やニアコンディショナーに用
いられるコンプレッサーを例として詳述する。
第3図〜第5図はレシプロコンプレッサーの摺動部の一
例を示すものであり、図中1はシリンダである。このシ
リンダ1内には冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出を行なうピ
ストン2が設けられ、このピストン2にはコンロッド3
が連結されている。
このコンロッド3は、その先端部に設けた連結孔4の内
周面をpapiもしくはPBP2の燐青銅で形成し、こ
れに、油溝5を有する軸受6を圧入または鋳ぐるみで固
定したもので、この軸受6を上記ピストン2のビン7に
軸支している。そして、従来、上記ピストン2やコンロ
ッド3は、材料どして、たとえば鉄系を用いた場合は塩
浴リン酸被膜、A1系を用いた場合はT−6処理等の表
面処理が施され、耐摩耗の対策がなされている。
しかしながら、これらの処理が施されていても、コンプ
レッサーの起動直後のいわゆる無潤清状態では、シリン
ダ1内で圧縮される高圧高温ガスによって焼付け、カジ
リ、摩耗等の劣化が生じる。
また、第6図はロータリーコンプレッサーの摺動部の一
例を示すもので、図中8はケーシングである。このケー
シング8内には偏心回転するローラ9が設けられ、また
、このローラ9に圧接してケーシング8内を高圧側10
と低圧側11とに区画するブレード12.が設けられて
いる。なお、13は吸入孔、14は吐出孔である。そし
て、ローラ9が回転することにより、ブレード12とケ
ーシング8とローラ9とによって囲まれた圧縮側(高圧
側10)空間内の冷媒ガスが圧縮されて吐出されるよう
になっている。しかしながら、この種のコンプレッサー
では、ブレード12の先端とローラ9の外周とが基本的
に線接触であるから、ブレード12の先端部が最も摩耗
が激しい。このため、従来、このブレード12の先端部
の耐摩耗性の向上のために、各種のブレード12の形状
や、あるいは先端の処理の後にさらに先端の加工を行な
う等の提案がなされているが、ロータリーコンプレッサ
ーの場合、このブレード12の精度がコンプレッサーの
能力そのものに影響を与えるものであり、未だ、本質的
な解決に至っていない。
さらに、第7図はレシプロコンプレッサーの摺動部の他
の例を示すもので、図中15はいわゆるボールジヨイン
トピストン球座部である。これは、ロッド16の先端に
設【ブられた球座17とビスi・ン18に設けられ上記
球座17を受ける受は部1つとからなり、従来、この受
は部1つの内側部分には耐摩耗のためのたとえば液状窒
化処理等が施されている。しかしながら、処理後に、そ
の形状のために、内面に気泡が残存し易いという問題が
ある。
以上説明したように、特に、コンプレッサーの高速摺動
部では、総じて、その能力を4−分発揮するためには、
形状精度で最大3〜4μmと小さいため、その部分に1
〜2μmの均一な耐摩耗のための処理を施すのは、従来
、きわめて困難であり、かつ、それらの処理が必ずしも
充分なものではなかった。
(発明の目的〕 本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、その目
的とするところは、電動機器やエンジン等の数μV単位
の形状精度が要求される機械的摺動部にμは単位の均一
な表面処理が可能であり、かつ、充分な耐摩耗性を得る
ことができるようにした機械的摺動部の表面処理方法を
提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、上記目的を達成するために、電動機器やエン
ジン等の機械的摺動部にアモルファスシリコン膜を着膜
したことを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
第1図は本発明に係る機械的摺動部分の表面処理方法を
実施するための成膜装置を示すもので、この図中21は
反応容器である。この反応容器21内には、底部に基台
22が配置されているとともにその上方に対向電極23
が配置されている。
また、基台22にはヒータ24が設けられ、基台22上
に載置された被成膜部材25を加熱するようになってい
る。また、上記対向電極23には高周波電源等の放電生
起用型[26がマツチングボックス27を介して接続さ
れている。さらに、反応容器21にはガス導入管28お
よびガス排出管29が接続され、このガス導入管28に
はガス導入バルブ30が、ガス排出管29にはガス排出
バルブ31がそれぞれ接続されている。なお、ガス排出
管29は図示しないメカニカルブースターポンプおよび
回転ポンプに接続され、さらに、その後段には図示しな
い排ガス処理装置が接続されている。また、図中、32
は絶縁体である。
しかして、真空の反応容器21内の基台22上に、被成
膜部材25としてのコンプレッサーのステンレス製のコ
ンロッド25aをセットし、反応容器21内を所定の真
空に減圧するとともに、ヒータ24を稼動し、−コンロ
ッド25aを所定の温度に昇温する。そして、ガス導入
管28より$1(シリコン)を含むガス、または、必要
に応じてSiH+(シラン)を含むガスとC(炭素)を
含むガスあるいはN(窒素)を含むガスとの混合ガスを
反応容器21内に導入する。また、電源26により高周
波電力を対向電極23に印加する。ここで、マツチング
ボックス27はグロー放電下での上記ガスのプラズマを
整合するものである。
これにより、反応容器21内で対向電極23と基台22
との間に3iを含むラジカルによるプラズマを生起し、
a−8t(アモルファスシリコン)膜を成膜することが
できる。なお、このとき、これらプラズマは本質的に減
圧下の気相であるからフンロッド25aの摺動部分25
bへ回り込んでa−8t膜を成膜することができる。
このような表面処理方法によれば、数μm単位の形状精
度が要求される機械的摺動部にμm単位の均一な表面処
理が可能であり、かつ、長時間の運転でも摩耗変形が少
なく優れた耐摩耗性を1qることができる。
次に、具体的実施例について詳説する。
(実施例1) 先ず、真空の反応容器21内の基台22上にコンプレッ
サーのステンレス製のコンロッド25aをセットし、反
応容器21内を104 torrの真空に引いた。この
とき、ヒータ24を稼動し、コンロッド25aを150
℃〜350℃の間の所定の温度に昇温した。
ついで、ガス導入バルブ30を開にしてガス導入管28
より100%のS i H4ガスを100 s c c
Mの流量で反応容器21内に導入した。なお、反応容器
21内に導入されたS i H4ガスはメカニカルブー
スターポンプおよび回転ポンプを通過した後排ガス処理
装置によって安全に大気へ廃棄される。
ついで、反応容器21内のガス圧が0,6 tOrrに
なるようにガス排出バルブ31を調整し、その後、電源
26により周波数13.56 H2の高周波電力200
Wを対向電極23に印加した。ここで、マツチングボッ
クス27はグロー放電下でのS i H4のプラズマを
整合する。
これにより、反応容器21内で対向!t!1i23ど基
台22どの間にSiH,5it−12,3it−13等
の3iを含むラジカルによるプラズマを生起し、a−3
i膜の成膜を開始した。
このとき、これらプラズマは本質的に減圧下の気相であ
るからコンロッド25aの摺動部分25bへ回り込んて
a−3i膜を成膜する。
ついで、15分接電源26を遮断し、ガス導入バルブ3
0を閉にして5it−14ガスの反応容器21内への導
入を止め、ガス排出バルブ31を全開にして反応容器2
1内を104 torrの真空に引きなおした。
ついで、基台22およびコンロッド25aの温度が10
0℃以下になるのを持ってコンロッド25aを大気中へ
取り出した。
この場合、コンロッド25aの摺動部分25bに成11
1Jされたa−3i膜の膜圧は平均2μm±0゜5μm
であった。同様に、ステンレス製のビス1〜ンビンに上
記と同じ成膜条件で平均2μmのa−8i IIの成膜
を行なった。(サンプルa)(実施例2) 反応容器21内へSIH48OsccM、NH3(アン
モニア) 80s c CMを導入した以外は、(実施
例1)と同じ条件で平均膜圧2μmのa−8iNx;1
−((水素化アモルファス窒化硅素)をコンロッド25
aの摺動部分25bおよびピストンピンの表面に形成し
た。(サンプルb)(実施例3) 反応容器21内へS i H480s c CM 、 
Cl−14(メタン) 80sc CMを導入した以外
は、(実施例1)と同じ条flで平均膜圧2μmのa−
8IC;ト((水素化アモルファス炭化硅素)庖コンロ
ッド25aの摺動部分25bおよびピストンピンの表面
に形成した。く1ノン1ルC) しかしで、上記表面処理を行なったサンプルa。
b、cを実際にコンプレッサーに組込んで試験運転を行
ない従来のものと摩耗変形量で比較したところ、第2図
に示す結果を得た。なお、第2図中、実線aはサンプル
ミ1実線すはサンプルb、実線CはサンプルC1鎖線d
は従来の表面処理を施したサンプルを示す。
この結果から、本発明の表面処理を行なったコンロッド
25aおよびピストンピンは2000時間の運転に対し
てもほとlυど摩耗変形がないことが確認された。特に
、a−3iC:H膜はビッカース硬度が1500以上と
堅いため、優れた耐摩耗材であることがわかった。
なお、上記実施例では、コンブレラか−のピストンピン
とコンロッド25aの摺動部分にa−8i膜を着膜した
場合について説明したが、前述のロータリーコンプレッ
サーのブレードの先端部やボールジヨイントピストン球
座部にa−3i膜を着膜した場合にも上記実施例の場合
と同様に2μm±0.5μmの均一さて表面処理するこ
とができ、かつ、長時間の運転に対しても摩耗変形が極
めて小さいことが確認されている。
また、コンブテツサー内の高速摺動部分の他に、エンジ
ン等のピストンやシリンダ等の高速摺動部分にa−8i
膜による表面処理を行なっても全く同様の効果が得られ
ることは勿論である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、電動機器やエンジ
ン等の機械的摺動部にアモルファスシリコン膜を着膜し
たから、電動機器やエンジン等の数μm単位の形状精度
が要求される機械的摺動部にμ児ず単位の均一な表面処
理が可能であり、かつ、充分な耐摩耗性を得ることがで
きる等の優れた効果を秦する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本弁明に係る機械的摺動部分の表面処理方法を
実施するための成膜装置の一実施例を示す概略的構成図
、第2図は同方法で処理した機械的摺動部分の運転時間
と摩耗変形量との関係を示す図、第3図はレシプロコン
プレッサーのビス1〜ン部分を示?l断面図、第4図は
同コンブレツザーのコンロツ]ミを示す正面図、第5図
は同コンロッドの軸受部分を示す断面図、第6図はロー
タリーコンプレツリーの圧縮室部分を示す断面図、第7
図は他のレシプロコンプレッサーのビス1〜2部分を示
す断面図である。 25a・・・コンロツ1〜.25b・・・摺動部′分。 出願入代]!IF人 弁理士 鈴江武彦第2図 覆整B8聞 第3図 ◇ 第4図 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電動機器やエンジン等の機械的摺動部にアモルフ
    ァスシリコン膜を着膜したことを特徴とする機械的摺動
    部の表面処理方法。
  2. (2)アモルファスシリコン膜は減圧下でシリコンを含
    むガスのグロー放電によって着膜したことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の機械的摺動部の表面処理方
    法。
  3. (3)アモルファスシリコン膜は炭素又は窒素の少なく
    とも一方の原子を含むことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項または第2項記載の機械的摺動部の表面処理方法
  4. (4)電動機器は冷凍機器もしくは空気調和機器用のコ
    ンプレッサーであることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の機械的摺動部の表面処理方法。
JP13880084A 1984-07-04 1984-07-04 機械的摺動部の表面処理方法 Granted JPS6119776A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61235564A (ja) * 1985-04-11 1986-10-20 Toshiba Corp 非単結晶シリコン膜を表面に処理した部材及びその表面処理方法
US4797009A (en) * 1986-09-30 1989-01-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Dynamic pressure air bearing
JPS6473154A (en) * 1987-12-28 1989-03-17 Isuzu Motors Ltd Structure of engine
JP2009084579A (ja) * 2001-09-27 2009-04-23 Toyota Central R&D Labs Inc 高摩擦摺動部材

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