JPS63106374A

JPS63106374A - コンプレツサの摺動部材

Info

Publication number: JPS63106374A
Application number: JP25180986A
Authority: JP
Inventors: Kenji Komine; 健治小峰
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-10-24
Filing date: 1986-10-24
Publication date: 1988-05-11

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はコンプレッサの摺動部材に係り、特に耐摩耗性
及び機械強度に優れた摺動部材の製造方法に関するもの
である。

（従来の技術）シャフト、ベアリング、ローラ、ベーン等の耐摩耗性や
機械強度を要求されるコンプレッサの摺動部材は、一般
に鋳造法、常圧焼結法あるいは一軸加圧ホットプレス法
等によって製造されていた。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、鋳造によって摺動部材を製造する場合、鋳鉄
には削り代が多く生じるため、後加工の作業コストが高
くつく。特に、硬度の高い鋳鉄では、削り代が多いだけ
でなく、切削性も悪いため、後加工の作業性が悪いとい
う問題があった。

この問題は、周動部材を焼結によって成形することで解
決できる。

しかし、−軸加圧ホットプレス法によって焼結成形する
場合、このホットプレス法による加工に伴って生じる結
晶配向性の異常によって耐摩耗性が低下するという問題
があった。

また、常圧焼結法で摺動部材を！ｌｌ造する場合、第２
図に示すように内部に閉塞空孔ａ、表面に開孔すができ
、高密度の焼結体を作ることが困難である。つまり、摺
動部材に生じた閉塞空孔ａや開孔すに応力が集中して、
機械強度が弱くなるという問題があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、耐摩耗性
及び機械強度に優れたコンプレッサの摺動部材を提供す
ることを目的とする。

し発明の構成］（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するために本発明は、粉体粒子を予備
焼結した後、気相反応沈積法によるコーティングカプセ
ルで被覆し、次いで熱間静水圧加圧成形により、コンプ
レッサの摺動部材を製造したものである。

（作　用）熱間静水圧加圧成形により、粉体粒子を予備焼結して成
形した圧粉体に高温及び高圧を加えると、圧粉体は、焼
結初期にそれぞれの粉体粒子間の接触面に外部からの応
力が集中してこの接触面に塑性変形が起こり、それぞれ
の粒子間の接触面積が増大して収縮、緻密化が進行し、
耐摩耗性及び機械強度に侵れたコンプレッサの摺動部材
ができる。

（実施例）以下に本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

熱間静水圧加圧技術とは、従来の一軸加圧ホットプレス
法と冷間静水圧加圧技術を結びつけたもので、実際には
、粉体粒子を温度８００〜２０００”Ｃで加熱すると同
時に、圧力２００〜２０００気圧で三軸方向から加圧し
て、コンプレッサの部品を焼結成形する。

具体的には第１図に示すように、粉体粒子としてのセラ
ミック粒子を、プレス成形し、加圧雰囲気炉にて予備焼
結してセラミック圧粉体１を成形しく第１図（Ａ））、
その後、このセラミック圧粉体１の外周に、気相反応沈
積法、つまりＣＶＤ法（Ｃｈｅａ＋１ｃａｌ　　Ｖａｐ
ｏｒ　　［）ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）によってセラミッ
クコーティングカプセル２を成形しく第１図（Ｂ））、
このカプセル２内を排気してセラミック圧粉体１内から
気体を除去した後、密封する（第１図（Ｃ））。次いで
、カプセル２を被覆したセラミック圧粉体１を熱間静水
圧加圧により再焼結して、コンプレッサのシャフト、ベ
アリング、ローラあるいはベーン等の部品を成形する（
第１図（Ｄ））。

尚、このコンプレッサの部品を熱間静水圧加圧成形する
際に加えめる温度及び圧力は、温度１０００〜２０００
℃、圧力１０００〜２０００気圧とする。

次に作用を説明する。

熱間静水圧加圧成形により、セラミック圧粉体１に高温
及び高圧を加えると、セラミック圧粉体１は、焼結初期
にそれぞれの粉体粒子間の接触面に外部からの応力が集
中してこの接触面に塑性変形が起こり、それぞれの粒子
間の接触面積が増大して、常圧焼結法による成形に比べ
て容易に収縮、緻密化が進行する。

更に、セラミック圧粉体１は、熱間静水圧加圧加工を施
す前に、その内部を排気しているので、従来例のように
セラミツク圧粉体１内部に気体が孤立してｒｊ１塞空孔
を作ったり、表面に開孔を作ったりすることはなく、内
部欠陥が減少して、−ｍ収縮、緻密化が進行する。

こうして作られたコンプレッサのシャフト等の部品は、
結晶配向性がなく、粒径が微細化し緻密化するため、耐
摩耗性が向上する。更に、部品は緻密化することにより
、内部の欠陥が減少し、機械強度が向上する。

この機械強度（曲げ強度）に関して、従来の製造方法で
成形した部品と比較してみると、表１のようになる。尚
、表１の各製造方法に使用する材料としては、すべてに
同伍のアルミナを用いた。

］− ［表　　１この表１から分かるように、セラミック圧粉体１の表面
にＣＶＤ法によるセラミックコーティングカプセル２を
成形して熱間静水圧加圧成形した部品が、最も機械強度
が強い。

以上のようにカプセル２を成形して熱同静水圧加圧加工
を施した部品は、耐摩耗性及び機械強度が向上し、更に
これにより摺動特性が向上する。

その結果、この部品を、より高速、高負荷で使用するこ
とが可能となり、コンプレッサの信頼性が向上する。

特に、セラミックは脆性材料のため、部品の内部に生じ
た小さな閉塞空孔でも、それが応力集中源となって部品
の破壊をまねく虞れがあるが、コーティングカプセル２
を用いた熱間静水圧加圧法によれば、部品の内部が緻密
化するため、閉塞空孔等の欠陥が減少し、破壊強さく破
壊応力）が大幅に向上する。

また、セラミック圧粉体１をコーティングするカプセル
として金［１容器を用いると、カプセルの肉厚を薄くす
ることが難しいため、熱及び圧力の伝達媒体として均一
性を欠くのに対して、ＣＶＤ法によるコーティングでは
、１０〜２０−程度の薄膜を形成することができ、熱間
静水圧加圧法での加熱及び加圧が部品の表面全域に均一
に作用し、均一密度の部品を作ることができる。更に、
ＣＶＤ法によれば、部品表面に薄膜を形成できるので、
小さく複雑な形状の部品でも、均一密度に成形すること
ができる。

また、粉体粒子としてＳｉ３Ｎ４を用い、ＣＶＤ法によ
るコーティングカプセル材として、ＴｉＮあるいはＡＩ
！２０３を用いれば、内部がＳｉ３Ｎ４の緻密な材料で
、外層部がＴｉＮあるいはＭ２（ｈ層を有する複合セラ
ミックとなり、強靭で耐摩耗性に優れたコンプレッサの
部品を提供できる。

例えば、この複合セラミックで、コンプレッサのシャフ
トを作れば、曲げ強度に優れているため、高速回転時に
、このシャフトに生じる撓みが減少し、軸受面圧の低下
により摺動特性が向上する。更に、シャフトの裏面にＴ
ｉＮあるいはＮＬ２０３がコーティングされているため
、耐摩耗性が大幅に向上する。

［発明の効果］以上要するに本発明によれば、次のような効果を発揮す
る。

（１）　　コンプレッサの摺動部材を、粉体粒子で熱間
静水圧加圧加工により成形したので、機械強度及び耐摩
耗性に優れたコンプレッサの部品を作ることができ、コ
ンプレッサの信頼性が向上する。

（２）　　粉体粒子をセラミックとすることで、更に耐
摩耗性が向上して鷹動部材として信頼性の高い部品を提
供できる。

（３）　　粉体粒子としてのセラミック粒子を予備焼結
し、その表面にセラミックコーティングカプセルを成形
した後、熱間静水圧加圧成形することで、高強度で摺動
特性の優れた部材を製造でき、高速回転かつ高負荷運転
に耐えられる信頼性の高いコンプレッサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るコンプレッサの部品を熱間静水圧
加圧成形により製造する！！造工程を示す図、第２図は
従来の常圧焼結法により成形した部材を示す断面図であ
る。図中、１はセラミック圧粉体、２はセラミックコーティ
ングカプセルである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粉体粒子を熱間静水圧加圧成形して形成したこと
を特徴とするコンプレッサの摺動部材。
（２）前記粉体粒子がセラミック粒子から成り、該セラ
ミック粒子を予備焼結した後、気相反応沈積法によるセ
ラミックコーティングカプセルで被覆し、次いで熱間静
水圧加圧成形された前記特許請求の範囲第１項記載のコ
ンプレッサの摺動部材。