KR20210084585A - 스크롤 부재 및 스크롤 단조품의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
가장 부하가 걸리는 블레이드의 밑동 부분의 기계적 강도가 우수함과 함께, 충분한 경도의 알루마이트 피막이 형성되는 스크롤 부재를 제공한다. Si: 8.0질량％ 내지 12.0질량％, Fe: 0.1질량％ 내지 0.5질량％, Cu: 0.6질량％ 내지 1.1질량％, Mg: 0.2질량％ 내지 0.8질량％를 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금제의 스크롤 단조품(2)의 표면에, 비커스 경도가 400 이상의 알루마이트 피막(3)이 형성되고, 상기 스크롤 단조품의 저판(21)의 면 방향의 인장 강도가 350MPa 이상 400MPa 미만인 구성으로 한다.
Description
본 발명은 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 자동차의 에어컨용 압축기 등에 사용되는 스크롤 부재 및 스크롤 단조품의 제조 방법에 관한 것이다.
근년, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 자동차의 차량 탑재용 전동 압축기에서 채용되는 압축기는, 스크롤식이 많고, 이 스크롤식은, 고효율이며 정숙성이 우수한 점이 특징이다. 스크롤식 압축기는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 저판(플랜지)(52) 상에 와권상의 블레이드부(51)를 마련한 고정 스크롤(50)과, 해당 고정 스크롤의 블레이드부(51)에 대면하여 대략 끼워 맞추어 요동하는 마찬가지 형상의 와권상의 블레이드부와 저판을 구비한 요동 스크롤로 구성된다.
요동 스크롤은, 경량화를 위해 알루미늄 합금으로 형성되어 있다. 그 제조 방법으로는, 주조, 다이캐스트, 단조 등의 제조 방법이 있지만, 부품으로서의 강도, 신뢰성, 와권상의 복잡한 형상으로 성형하는 등의 관점에서, 단조에 의한 제조 방법이 유리하다.
한편, 차량 탑재용 전동 압축기에 채용되고 있는 요동 스크롤은 내마모성이 우수한 것이 요구되어 있지만, 표면에 알루마이트 처리나 도금 처리를 실시함으로써 피막 경도를 부여하여 내마모성을 확보하고 있다. 또한, 박육화하여 경량화를 실현하기 위해, 가장 부하가 걸리는 블레이드의 밑동 부분의 기계적 강도가 우수한 것도 요구되고 있다(구체적으로는 스크롤 저판의 면 방향의 인장 강도가 우수한 것이 요구되고 있다). 즉, 표면 처리성과 기계적 강도의 양쪽에 우수한 것이 요구되고 있다.
특허 문헌 1에서는, 고강도 내마모성 알루미늄 합금 압출재로서, Si: 6 내지 12％(중량％, 이하 동일함), Fe: 0.1 내지 1.0％, Cu: 1.0 내지 5.0％, Mn: 0.1 내지 1.0％, Mg: 0.4 내지 2.0％, Ti: 0.01 내지 0.3％, Sr: 0.005 내지 0.2％를 함유하고, 불순물로서의 Ni를 0.05％ 미만으로 제한하고, 잔부 Al 및 불순물을 포함하고, 매트릭스 중에 분산하는 공정(共晶) Si 입자의 평균 입경이 1.5 내지 5.0㎛이며, 해당 평균 입경의 공정 Si 입자가 5000개/㎟ 이상 10000개/㎟ 미만 존재한 구성의 것이 기재되어 있다.
또한, 특허 문헌 2에서는, Si: 5 내지 12％(질량％, 이하 동일함), Fe: 0.1 내지 1％, Cu: 1％ 미만, Mg: 0.3 내지 1.5％를 함유하고, 잔부 Al 및 불순물을 포함하고, 매트릭스 중에 분산하는 공정 Si 입자의 입경이 0.4 내지 5.5㎛의 폭으로 존재하고, 그 안의 공정 Si 입자의 입경이 0.8 내지 2.4㎛의 크기로 60％ 이상을 차지하고, 또한 공정 Si 입자가 4000개/㎟ 이상 40000개/㎟ 미만 존재하고, 알루마이트 처리 후의 피막 경도 Hv가 400 이상인 구성의 것이 기재되어 있다.
특허 문헌 1에서는, 알루미늄 합금의 내마모성과 강도 향상을 위해 Cu나 Mg의 함유율을 조정하고 있지만, 알루마이트 처리 후의 피막 경도 Hv가 310 내지 370 정도이고, 충분한 피막 경도가 얻어지지 않는다는 문제가 있었다.
특허 문헌 2에서는, 알루마이트 처리 후의 피막 경도가 Hv 400 이상이지만, 기계적 강도에 관해서는, 실시예에 기재된 압출재에서는, 압출 방향과 동일한 방향에서 인장 시험을 행하고 있고, 인장 시험 결과에 유리한 방향으로만 평가되고 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 스크롤에 있어서는, 가장 부하가 걸리는 블레이드의 밑동 부분의 기계적 강도가 가장 중요해서, 구체적으로는 스크롤 저판의 면 방향의 인장 강도가 우수한 것이 중요하다. 압출재의 경우에 있어서는, 스크롤 저판의 면 방향은, 압출 가공 방향에 수직인 방향이기 때문에, 특허 문헌 2에서는, 이러한 기계적 특성의 면에서 충분하지 않을 우려가 있다.
본 발명은 이러한 기술적 배경에 감안하여 이루어진 것으로, 가장 부하가 걸리는 블레이드의 밑동 부분의 기계적 강도가 우수함과 함께, 충분한 경도의 알루마이트 피막이 형성되는 스크롤 부재 및 스크롤 단조품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.
[1] Si: 8.0질량％ 내지 12.0질량％, Fe: 0.1질량％ 내지 0.5질량％, Cu: 0.6질량％ 내지 1.1질량％, Mg: 0.2질량％ 내지 0.8질량％를 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금제의 스크롤 단조품의 표면에, 비커스 경도가 400 이상의 알루마이트 피막이 형성되어 이루어지는 스크롤 부재이며,
상기 스크롤 단조품의 저판의 면 방향의 인장 강도가 350MPa 이상 400MPa 미만인 것을 특징으로 하는 스크롤 부재.
[2] 상기 알루미늄 합금은, 또한, Ti: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, B: 0.0001질량％ 내지 0.05질량％, Sr: 0.001질량％ 내지 0.1질량％로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 상기 함유율로 함유하는 전항 1에 기재된 스크롤 부재.
[3] 상기 알루미늄 합금은, 또한, Mn: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, Cr: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, Ni: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, Zr: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, V: 0.01질량％ 내지 0.1질량％로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 상기 함유율로 함유하는 전항 1 또는 2에 기재된 스크롤 부재.
[4] Si: 8.0질량％ 내지 12.0질량％, Fe: 0.1질량％ 내지 0.5질량％, Cu: 0.6질량％ 내지 1.1질량％, Mg: 0.2질량％ 내지 0.8질량％를 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 연속 주조재를 압출 가공을 행하지 않고 단조 가공함으로써, 저판의 면 방향의 인장 강도가 350MPa 이상 400MPa 미만인 스크롤 단조품을 얻는 것을 특징으로 하는 스크롤 단조품의 제조 방법.
[1]의 발명에서는, 가장 부하가 걸리는 블레이드의 밑동 부분의 기계적 강도가 우수함과 함께, 충분한 경도의 알루마이트 피막이 형성되는 스크롤 부재를 제공할 수 있다.
[2]의 발명에서는, 알루미늄 합금의 조직 구조를 미세화할 수 있고, 기계적 강도를 더 향상시킬 수 있다.
[3]의 발명에서는, Mn, Cr 또는 Zr을 함유시킴으로써, 알루미늄 합금의 조직 구조를 미세화할 수 있어서 기계적 강도를 더 향상시킬 수 있고, Ni 또는 V를 함유시킨 경우에는 고온 영역에서의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
[4]의 발명에서는, 압출 가공을 행하지 않고 단조 가공하거나 함으로써, 스크롤 단조품의 저판의 면 방향의 인장 강도를 충분히 확보할 수 있고, 가장 부하가 걸리는 블레이드의 밑동 부분의 강도를 충분히 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 스크롤 부재의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 A-A선에서의 단면도이다(여기서, 점선부는, 인장 시험편 채취 위치를 나타냄).
도 3은 고정 스크롤의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 A-A선에서의 단면도이다(여기서, 점선부는, 인장 시험편 채취 위치를 나타냄).
도 3은 고정 스크롤의 일례를 도시하는 사시도이다.
본 발명에 관한 스크롤 부재(1)는, Si: 8.0질량％ 내지 12.0질량％, Fe: 0.1질량％ 내지 0.5질량％, Cu: 0.6질량％ 내지 1.1질량％, Mg: 0.2질량％ 내지 0.8질량％를 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금제의 스크롤 단조품(2)의 표면에 알루마이트 피막(3)이 형성되어 이루어지는 스크롤 부재이며(도 2 참조), 상기 스크롤 단조품(2)의 저판(21)의 면 방향의 인장 강도가 350MPa 이상 400MPa 미만인 것을 특징으로 한다. 이러한 구성인 것에 의해, 가장 부하가 걸리는 블레이드부(22)의 밑동 부분의 기계적 강도가 우수함과 함께, 충분한 경도의 알루마이트 피막(3)이 형성되는 스크롤 부재(1)이 제공된다(도 1, 2 참조). 부언하면, 상기 면 방향의 인장 강도가 400MPa 이상이 되면 단조 성형이 곤란해질 우려가 있다.
본 발명에 관한 스크롤 부재(1)의 일 실시 형태를 도 1, 2에 나타낸다. 스크롤 부재(1)는, 대략 원반형의 저판(21) 상에 와권상의 블레이드부(22)가 돌출 설치 형성되어 이루어진다. 이 스크롤 부재(1)는, 단조 가공에 의해 형성된 것이다.
상기 알루미늄 합금은, 또한, Ti: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, B: 0.0001질량％ 내지 0.05질량％, Sr: 0.001질량％ 내지 0.1질량％로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 상기 함유율로 함유하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 알루미늄 합금의 조직 구조를 미세화할 수 있고, 기계적 강도를 더 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 합금은, 또한, Mn: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, Cr: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, Ni: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, Zr: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, V: 0.01질량％ 내지 0.1질량％로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 상기 함유율로 함유하는 것이 바람직하다. Mn, Cr 또는 Zr을 함유하는 경우에는, 알루미늄 합금의 조직 구조를 미세화할 수 있어서 기계적 강도를 더 향상시킬 수 있고, Ni 또는 V를 함유하는 경우에는 고온 영역에서의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
다음에, 본 발명에 관한 스크롤 단조품의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 제조 방법은, Si: 8.0질량％ 내지 12.0질량％, Fe: 0.1질량％ 내지 0.5질량％, Cu: 0.6질량％ 내지 1.1질량％, Mg: 0.2질량％ 내지 0.8질량％를 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 연속 주조재를 압출 가공을 행하지 않고 단조 가공함으로써, 저판(21)의 면 방향의 인장 강도가 350MPa 이상 400MPa 미만인 스크롤 단조품을 얻는 것을 특징으로 한다. 이 제조 방법에 의하면, 스크롤 단조품의 저판(21)의 면 방향의 인장 강도를 충분히 확보할 수 있고, 가장 부하가 걸리는 블레이드의 밑동 부분의 강도를 충분히 확보할 수 있다.
다음에, 상술한 본 발명에 관한 스크롤 부재 및 본 발명에 관한 스크롤 단조품의 제조 방법에 있어서의 「알루미늄 합금」의 조성에 대해 이하 상세히 기술한다.
상기 Si(성분)는, Mg와 공존하여 Mg2Si 입자를 석출하여 알루미늄 합금의 강도를 향상시킬 수 있음과 함께, 공정 Si의 존재에 의해 강도와 내마모성을 향상시킨다. Si 함유율이 8.0질량％ 미만이면, 강도나 내마모성을 높이는 효과가 부족하다. 한편, Si 함유율이 12.0질량％를 초과하면, 초정Si가 정출하여 표면 처리성(알루마이트성)을 악화시킨다. 따라서, Si 함유율은, 8.0질량％ 내지 12.0질량％의 범위로 한다. 그 중에서도, Si 함유율은, 9.0질량％ 내지 11.0질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.
상기 Fe(성분)는, Al-Fe계 입자나 Al-Fe-Si계 입자를 석출시키고, 단조 성형한 후의 열처리에서의 재결정을 억제하고, 스크롤 부재의 연성이나 인성을 향상시킨다. Fe 함유율이 0.1질량％ 미만이면, 연성 향상, 인성 향상의 효과가 부족하다. 한편, Fe 함유율이 0.5질량％를 초과하면, Al-Fe계나 Al-Fe-Si계의 조대 정출물이 증가하여 표면 처리성(알루마이트성)을 악화시킨다. 따라서, Fe 함유율은, 0.1질량％ 내지 0.5질량％의 범위로 한다. 그 중에서도, Fe 함유율은, 0.15질량％ 내지 0.30질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.
상기 Cu(성분)는, CuAl2 입자를 석출하여 알루미늄 합금의 강도 향상과 경도 향상에 기여한다. Cu 함유율이 0.6질량％ 미만이면, 강도 향상, 경도 향상의 효과가 부족하다. 한편, Cu 함유율이 1.1질량％를 초과하면, 알루마이트 피막의 경도가 저하된다. 따라서, Cu 함유율은, 0.6질량％ 내지 1.1질량％의 범위로 한다. 그 중에서도, Cu 함유율은, 0.7질량％ 내지 1.0질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, Cu는, 알루마이트 처리 시에 용해되지만, 용해된 Cu 이온은, 귀한 금속 이온이기 때문에, 다시 알루미늄 합금 모재의 표면에 Cu가 석출되고, 알루마이트 피막이 형성하기 어려워져, 피막의 치밀성도 저하시키지만, Cu 함유율을 상기 범위 내로 제어함으로써, 알루마이트 피막의 성형성과 치밀성을 향상시킬 수 있고, 알루마이트 피막의 경도를 향상시킬 수 있다.
상기 Mg(성분)는, Si와 공존하여 Mg2Si 입자를 석출하여 알루미늄 합금의 강도를 향상시킬 수 있다. Mg 함유율이 0.2질량％ 미만이면, 강도 향상 효과가 부족하다. 한편, Mg 함유율이 0.8질량％를 초과하면, 가공성이 저하된다. 따라서, Mg 함유율은, 0.2질량％ 내지 0.8질량％의 범위로 한다. 그 중에서도, Mg 함유율은, 0.3질량％ 내지 0.7질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 알루미늄 합금은, Ti: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, B: 0.0001질량％ 내지 0.05질량％, Sr: 0.001질량％ 내지 0.1질량％로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 상기 함유율로 함유하는 것은, 이하의 이유로부터 바람직하다. 즉, Ti의 함유나 B의 함유는, 모두 주괴의 조직을 미세화하여 주조 시의 주괴 갈라짐을 방지하고, 나아가 주괴의 가공성을 향상시키므로, 단조 가공 시에 복잡한 형상으로 성형하는 것이 가능하다. Ti 함유율이 0.01질량％ 미만이면, 상기 효과가 부족하다. 한편, Ti 함유율이 0.3질량％를 초과하면, 거대한 금속간 화합물이 정출하여 가공성이나 알루마이트 처리성에 악영향을 미친다. 또한, Sr의 함유는, 공정 Si를 미세화하고, 가공성이나 알루마이트성을 향상시킨다. Sr 함유율이 0.001질량％ 미만이면, 상기 효과가 부족하다. 한편, Sr 함유율이 0.1질량％를 초과한 경우도, 상기 효과에 모자란 것이 된다.
또한, 상기 알루미늄 합금은, 또한, Mn: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, Cr: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, Ni: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, Zr: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, V: 0.01질량％ 내지 0.1질량％로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 상기 함유율로 함유하는 것은, 이하의 이유로부터 바람직하다. 이들을 함유시킴으로써, Al-Mn계 입자, Al-Mn-Fe-Si계 입자, Al-Cr계 입자, Al-Cr-Fe-Si계 입자, Al-Ni 입자, Al-Zr계 입자, Al-V계 입자를 석출하고, 단조 후의 열처리에서 재결정을 억제할 수 있고, 연성이나 인성을 향상시킬 수 있다. Mn이 0.01질량％ 미만, Cr이 0.01질량％ 미만, Ni가 0.01질량％ 미만, Zr이 0.01질량％ 미만, V가 0.01질량％ 미만이면, 연성 향상, 인성 향상의 효과가 작다. Mn이 0.3질량％를 초과하고, Cr이 0.3질량％를 초과하고, Ni가 0.3질량％를 초과하고, Zr이 0.3질량％를 초과하고, V가 0.1질량％를 초과하면, 조대한 정출물이 증가하여 알루마이트성에 악영향을 미치거나, 알루미늄 합금의 연성이나 인성을 저하시킨다.
실시예
다음에, 본 발명의 구체적 실시예에 대해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예의 경우에 특별히 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
Si: 8.0질량％, Fe: 0.25질량％, Cu: 0.9질량％, Mg: 0.5질량％를 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 용탕을 핫 톱 연속 주조 가공함으로써 외경이 117㎜, 길이 1000㎜의 주조재를 얻었다. 얻어진 주조재를 490℃×7시간 가열하는 균질화 열처리를 행한 후, 외경 104㎜까지 면삭 가공을 행하였다. 다음에, 상기 주조재를 두께 25㎜로 절단한 것을 가열로에서 200℃까지 가열 후, 흑연계의 수용성 윤활유에 수초간 침지한 후, 취출하고, 윤활 피막을 형성하였다. 다음에, 두께 25㎜의 주조재를 400℃로 가열한 상태에서 단조 가공을 행함으로써, 도 1, 2에 나타내는 스크롤 단조품을 얻었다. 스크롤 단조품의 블레이드부(22)의 높이(H)는 40㎜, 블레이드부(22)의 두께(W)는 5㎜, 저판(21)의 두께(T)는 10㎜였다.
다음에, 얻어진 스크롤 단조품에 알루마이트 처리를 행하였다. 이 알루마이트 처리는, 전해욕으로서 15질량％ 황산을 사용하고, 전류 밀도 3a/d㎡, 욕온 5℃로 실시하고, 스크롤 단조품(2)의 표면에 약 40㎛의 두께의 알루마이트 피막(3)을 형성하고, 스크롤 부재(1)를 얻었다.
<실시예 2 내지 16>
표 1에 나타내는 합금 조성(불가피 불순물을 함유함)의 알루미늄 합금 용탕을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 스크롤 부재(1)를 얻었다.
<비교예 1 내지 13>
표 1에 나타내는 합금 조성(불가피 불순물을 함유함)의 알루미늄 합금 용탕을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 스크롤 부재를 얻었다.
<비교예 14>
실시예 2와 동일한 조성의 알루미늄 합금 용탕을 핫 톱 연속 주조 가공함으로써 외경이 203㎜, 길이 1000㎜의 주조재를 얻었다. 얻어진 주조재를 490℃×7시간 가열하는 균질화 열처리를 행한 후, 외경 104㎜로 압출 가공을 실시하였다. 다음에, 상기 압출재를 두께 25㎜로 절단한 것을 가열로에서 200℃까지 가열 후, 흑연계의 수용성 윤활유에 수초간 침지한 후, 취출하고, 윤활 피막을 형성하였다. 다음에, 두께 25㎜의 압출재를 400℃로 가열한 상태에서 단조 가공을 행함으로써, 스크롤 단조품을 얻은 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 스크롤 부재를 얻었다.
상기한 바와 같이 하여 얻어진 각 스크롤 부재에 대해 하기 평가법에 기초하여 평가를 행하였다.
<인장 강도 시험법>
인장 시험을 행하기 위해, 스크롤 부재의 두께 10㎜의 저판으로부터, 도 2의 점선으로 나타내는 위치로부터 ASTM-R3호 시험편을 채취하였다. 얻어진 시험편에 대해 시마즈 세이사쿠쇼제의 AG100kNXplus를 사용하여 저판의 면 방향으로 인장 시험을 행하고, 25℃에서의 인장 강도(MPa)를 측정하였다. 측정 결과를 표 2, 4에 나타내었다. n수를 3개로 하고, 3개의 평균값을 인장 강도로 하였다. 표 2에서는, 인장 강도가 350MPa 이상 400MPa 미만인 것을 평가 「○」로 표기하는 한편, 인장 강도가 상기 범위를 일탈하고 있는 것을 평가 「×」로 표기하였다.
<내력 측정법>
상기 인장 시험 결과로부터 25℃에서의 0.2％ 내력을 구하였다. 측정 결과를 표 2, 4에 나타내었다. n수를 3개로 하고 3개의 평균값을 0.2％ 내력으로 하였다. 표 2, 4에서는, 0.2％ 내력이 250MPa 이상 300MPa 이하인 것을 평가 「○」로 표기하는 한편, 0.2％ 내력이 상기 범위를 일탈하고 있는 것을 평가 「×」로 표기하였다.
<알루마이트 피막의 비커스 경도 평가법>
알루마이트 피막이 형성되어 있는 스크롤 부재를 소정의 크기로 절단하고, 이것을 수지 프레임에 묻고, 알루마이트 피막 경도가 측정 가능한 범위까지 표면의 마이크로 연마를 실시한 후, 알루마이트 피막의 비커스 경도를 측정하였다. n수를 3개로 하고, 3개의 평균값을 비커스 경도로 하였다. 표 2, 4에서는, 비커스 경도(HV)가 400 이상인 것을 평가 「○」로 표기하는 한편, 비커스 경도(HV)가 400 미만인 것을 평가 「×」로 표기하였다.
표로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1 내지 16의 스크롤 부재는, 저판의 면 방향의 인장 강도가 350MPa 이상 400MPa 미만이고, 가장 부하가 걸리는 블레이드의 밑동 부분의 기계적 강도가 우수함과 함께, 알루마이트 피막의 비커스 경도(HV)가 400 이상이며 알루마이트 피막의 경도가 큰 것이었다.
이에 반하여, 본 발명의 규정 범위를 일탈하는 비교예 1 내지 14에서는, 저판의 면 방향의 인장 강도 및 알루마이트 피막 경도(알루마이트성) 중 적어도 어느 하나의 특성이 떨어졌다.
본 발명에 관한 스크롤 부재는, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 자동차의 차량 탑재용 전동 스크롤로서 적합하게 사용된다.
본 출원은, 2019년 3월 27일자에 출원된 일본 특허 출원 제2019-60327호의 우선권 주장을 수반하는 것이며, 그 개시 내용은, 그대로 본원의 일부를 구성하는 것이다.
여기서 사용된 용어 및 설명은, 본 발명에 관한 실시 형태를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 청구범위 내라면, 그 정신을 일탈하는 것이 아닌 한 어떠한 설계적 변경도 허용하는 것이다.
1: 스크롤 부재
2: 스크롤 단조품
3: 알루마이트 피막
21: 저판
22: 블레이드부
2: 스크롤 단조품
3: 알루마이트 피막
21: 저판
22: 블레이드부
Claims (4)
- Si: 8.0질량％ 내지 12.0질량％, Fe: 0.1질량％ 내지 0.5질량％, Cu: 0.6질량％ 내지 1.1질량％, Mg: 0.2질량％ 내지 0.8질량％를 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금제의 스크롤 단조품의 표면에, 비커스 경도가 400 이상의 알루마이트 피막이 형성되어 이루어지는 스크롤 부재이며,
상기 스크롤 단조품의 저판의 면 방향의 인장 강도가 350MPa 이상 400MPa 미만인 것을 특징으로 하는 스크롤 부재. - 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은, 또한, Ti: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, B: 0.0001질량％ 내지 0.05질량％, Sr: 0.001질량％ 내지 0.1질량％로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 상기 함유율로 함유하는, 스크롤 부재.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은, 또한, Mn: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, Cr: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, Ni: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, Zr: 0.01질량％ 내지 0.3질량％, V: 0.01질량％ 내지 0.1질량％로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 상기 함유율로 함유하는, 스크롤 부재.
- Si: 8.0질량％ 내지 12.0질량％, Fe: 0.1질량％ 내지 0.5질량％, Cu: 0.6질량％ 내지 1.1질량％, Mg: 0.2질량％ 내지 0.8질량％를 함유하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금 연속 주조재를 압출 가공을 행하지 않고 단조 가공함으로써, 저판의 면 방향의 인장 강도가 350MPa 이상 400MPa 미만인 스크롤 단조품을 얻는 것을 특징으로 하는 스크롤 단조품의 제조 방법.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004232087A (ja) * | 2002-11-22 | 2004-08-19 | Showa Denko Kk | アルミニウム合金、棒状材、鍛造成形品、機械加工成形品、それを用いた陽極酸化皮膜硬さに優れた耐摩耗性アルミニウム合金、摺動部品、及びそれらの製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH09209069A (ja) * | 1995-11-29 | 1997-08-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 展伸用耐磨耗性Ａｌ合金及び展伸用耐磨耗性Ａｌ合金よりなるスクロール、並びにそれらの製造方法 |
| JPH10130764A (ja) * | 1996-10-31 | 1998-05-19 | Kobe Steel Ltd | アルミニウム合金製鍛造スクロール部材 |
| JP3261056B2 (ja) | 1997-01-14 | 2002-02-25 | 住友軽金属工業株式会社 | 陽極酸化皮膜の形成容易性および皮膜厚の均一性に優れた高強度耐摩耗性アルミニウム合金押出材およびその製造方法 |
| WO2001077398A1 (fr) * | 2000-04-10 | 2001-10-18 | Showa Denko K.K. | Partie en spirale forgee et son procede de production |
| US20050109429A1 (en) * | 2003-11-21 | 2005-05-26 | Showa Denko K.K. | Aluminum alloy, bar-like material, forge-formed article, machine-formed article, wear-resistant aluminum alloy with excellent anodized coat using the same and production methods thereof |
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