WO1995025224A1 - Plateau oscillant de compresseur du type a plateau oscillant - Google Patents

Plateau oscillant de compresseur du type a plateau oscillant Download PDF

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WO1995025224A1
WO1995025224A1 PCT/JP1995/000441 JP9500441W WO9525224A1 WO 1995025224 A1 WO1995025224 A1 WO 1995025224A1 JP 9500441 W JP9500441 W JP 9500441W WO 9525224 A1 WO9525224 A1 WO 9525224A1
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swash plate
alloy
lead
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Kimio Kawagoe
Soo-Myung Hon
Kenji Takenaka
Manabu Sugiura
Eiji Tokunaga
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Taiho Kogyo Co., Ltd.
Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho
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Definitions

  • the present invention relates to a method for preparing a swash plate of a swash plate type compressor and a sliding layer thereof. More specifically, the present invention relates to a swash plate type compressor, in which the sliding characteristics of a swash plate made of an iron-based or aluminum-based material are measured. The present invention relates to a surface treatment technology that is dramatically improved. Background art
  • a swash plate compressor is a swash plate fixed diagonally to a rotating shaft or a swash plate attached diagonally to a rotating shaft, and a swash plate whose tilt angle can be changed is partitioned in the compressor according to the rotation of the rotating shaft.
  • the compression / expansion is performed by increasing or decreasing the pressure.
  • Such a swash plate slides on a sealing member called a "shew" and seals each other airtightly, so that the cooling medium can be compressed and expanded in a predetermined space.
  • the characteristic of the sliding condition of the swash plate is that the refrigerant reaches the sliding part between the swash plate and the shower before the lubricating oil arrives at the beginning of the compressor operation, and this lubricates the lubricating oil remaining on the sliding part. In order to have a cleaning effect, it is slid under dry conditions without lubricating oil. As described above, the sliding condition of the swash plate is very severe.
  • a swash plate used under such conditions requires sliding characteristics such as seizure resistance and wear resistance.
  • a proposal has been made to improve the wear resistance by adding a hard material to an aluminum-based material.
  • the applicant of the present invention has found that in the sliding of an iron-based swash plate and an iron-based swash, seizure easily occurs. It was suggested to glue. In other words, in the old days, hardening treatment was applied to iron-based swash plates. However, if the mating material, Shu, was also an iron-based material, there was a problem that seizure was likely to occur due to sliding of similar materials. In order to avoid this, a sintered copper alloy was used as the mating material (show) for the iron-based swash plate. It was also proposed to improve the seizure resistance by applying tin plating to iron-based swash plates to avoid sliding of similar materials.
  • the present invention improves the performance and reliability of a swash plate compressor by providing a surface layer having excellent seizure resistance and wear resistance on the surface of an iron or aluminum swash plate. It is intended for planning. Disclosure of the invention
  • the inventors of the present invention have conducted intensive studies and conducted experiments on a surface treatment method that can solve the above-mentioned problems.
  • the sprayed copper alloy has (a) a finer structure than the sintered alloy, and (b) the same composition. High hardness, (c) By adjusting the spraying conditions, it is possible to adjust from the completely dissolved structure to the structure where some of the atomized powder remains and the structure where the structure remains, so that the sliding characteristics can be changed according to the use conditions. It has been found that excellent seizure resistance and wear resistance can be obtained by using these characteristics.
  • the present invention which has been completed based on such findings, is used for swash plate compressors.
  • Swash plate made of iron-based or aluminum-based materials, in terms of weight percent, 40% or less of lead, 30% or less of tin, 0.5% or less of phosphorus, 15% or less of aluminum, 10% or less. % Or less of silver, 5% or less of silicon, 5% or less of manganese, 5% or less of chromium, 20% or less of nickel, and 30% or less of zinc.
  • a sprayed layer of a copper-based alloy containing 0.5% or more, preferably 1% or more and 50% or less in total amount is formed on at least a sliding surface, preferably a sliding surface with an iron-based shielding. Things. In the present invention, percentages indicate weight percentages unless otherwise specified.
  • the lead exists as lead particles to impart conformability and low frictional properties, and the rest forms a solid solution to strengthen the copper matrix to provide wear resistance and seizure resistance.
  • Lead is the most preferred element for improving the sliding characteristics under dry conditions. However, if the lead content exceeds 40%, the strength of the copper alloy decreases, so it is necessary to set the upper limit to 40%.
  • the preferred lead content is 1-30%, more preferably 2-15%.
  • Additive elements other than lead mainly form a solid solution in copper to enhance its wear resistance and seizure resistance.
  • silver significantly enhances the sliding characteristics under the condition that the lubricating oil is small.
  • tin precipitates at 10% or more, and silicon and manganese precipitate at 1% or more, and the precipitates enhance wear resistance.
  • the preferred content is tin: 0.1-20%, Lin: 0.2 to 0.5% or less, Aluminum: 0.5 to 10%, Silicon: 0.1 to 3%, Silver: 0.1 to 8%, Manganese: 0.5 to 4% Chromium: 0.5-3%, nickel: 0.5-; 15%, zinc: 5-25%, more preferably tin: 0.1-15%, aluminum: 1-8% , Silicon: 0.5 ⁇ 1.5%, Silver: 0.2 ⁇ 5%, Manganese 0.5 ⁇ 3%, Chromium: 1-2%, Nickel: 1 ⁇ 10%, Zinc: 10 ⁇ 20%.
  • the total amount of added elements should be in the range of 0.5 to 50%.
  • the shoe itself is publicly known and is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 51-36611 of the present applicant.
  • the iron-based material all materials mainly composed of iron are used for sliding. Although it is possible to use one having a surface, a bearing steel is preferable. Further, the production method is not limited at all, and techniques such as rolling, forging, powder metallurgy, and surface hardening can be appropriately adopted.
  • Fig. 1 is a metallographic photograph (magnification: 320x) of the cross section of the Cu-A1 alloy sprayed layer.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure and A1 content distribution of the cross section of the Cu—A1 alloy sprayed layer.
  • Fig. 3 is a photograph of the metallographic structure of the atomized Cu-Pb alloy powder (at a magnification of 1,000).
  • Fig. 4 is a photograph of the metallographic structure of the atomized Cu-Pb alloy powder (magnification: 1 000x).
  • Fig. 5 is a photograph of the metallographic structure of the sprayed layer having a mixed structure of the atomized structure and the forced solid solution sprayed structure.
  • Fig. 6 shows an electron micrograph depicting an EPMA analysis chart of the forced solid solution sprayed structure. It is a mirror photograph (magnification 30000 times).
  • Figure 7 is a metallographic micrograph (magnification: 320 times) of a sprayed structure having a lead-less dissolved structure.
  • FIG. 8 is a graph showing characteristics of the graphite-added sprayed layer.
  • FIG. 9 is a graph showing the effect of preventing peeing from lateral cracking.
  • FIG. 10 is a graph showing the amount of deformation due to iron ball peening.
  • FIG. 11 is a graph showing the amount of deformation due to the zinc ball peung.
  • FIG. 12 is a graph showing the seizure resistance of various swash plates.
  • FIG. 13 is a photograph showing the metallographic structure of the sprayed layer and atomized powder in Example 4.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the structure constituting the thermal sprayed layer and the physical properties.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an adhesion test.
  • FIG. 16 is a view for explaining a seizure test.
  • FIG. 17 is a graph illustrating the test results.
  • FIG. 18 is a graph showing the result of a seizure resistance test in Example 9.
  • FIG. 19 is a graph showing the results of a test for seizure resistance and crack resistance in Example 10.
  • Figure 20 is a metallographic micrograph (magnification: 20x) of the sprayed layer where the lateral cracks occurred.
  • the feature of the metal structure of the sprayed layer is that the atomized copper powder is melted.
  • the droplets generated by melting in the thermal spray frame collide with the surface of the swash plate and are deformed.
  • the layered, flaky or plate-shaped portion is seen.
  • the whole sprayed layer may have such a structure.
  • the sprayed structure has the following features in addition to the features described above. In other words, when the atomized powder is pumped into the frame by gas, it is thought that the individual particles are in the form of isolated particles scattered one by one, and a part of them is melted in the form of the unifying force.
  • Fig. 1 shows a micrograph of a Cu-8% A1 alloy as an example of such a sprayed layer.
  • the distribution of components in the entire sprayed layer shows that solidification deflection in the fine layered piece repeats the number of pieces.
  • a part of the atomized powder does not dissolve during thermal spraying and remains in the thermal sprayed layer.
  • the undissolved structure of the atomized lead bronze powder (hereinafter referred to as the “atomized structure”) that constitutes this structure is the structure of the rapidly quenched lead bronze atomized powder that remains in the sprayed layer without disappearing during the spraying flame. .
  • the structure of this atomized powder is typically composed of fine particles of a phase mainly composed of lead or copper particles, as shown in the microstructure of Cu-24% Pb alloy in Fig. 3. Layers in the world It is distributed in a shape. This organization is a kind of structural organization,
  • the main cooling direction is from the periphery of the particle to the inside
  • the structure in Fig. 3 shows the case where the cooling is uniform.However, as shown in Fig. 4, when a part of the periphery of the particle is strongly cooled, the lead particles become finer in that part and the part where the cooling is weak In the figure, the lead particles are coarse.
  • the mixed structure of one embodiment of the present invention has a sprayed structure in which lead is forcibly solid-dissolved in a copper alloy (hereinafter, referred to as “forced solid-solution sprayed structure”).
  • forced solid-solution sprayed structure the droplets dissolved in the spray flame collide with the swash plate base material and lead is forcibly dissolved in the flattened layered structure.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the sprayed structure (white particles or patterns correspond to lead) according to the present invention, and the following points are clear.
  • the atomized structure corresponds to about 13 area%, and the remaining 87% by area has no layered lead, where lead is forcibly dissolved.
  • the outer shape of the residual atomized structure is quite different from that of the powder, because the atomized powder crushes when it hits the backing metal, or because the outside may have melted, but the form of lead in the powder is It is maintained after thermal spraying.
  • Fig. 6 is an EPMA photograph of the forced sprayed microstructure obtained by observing the cross section of the Cu-10% Pb-10% Sn sprayed layer. The presence of particles was not identified, but Pb, S Indicates that n exists. Since Pb has a low solid solubility in Cu, it is forcibly dissolved, and Sn can be dissolved even under normal manufacturing conditions. It is not a forced solid solution because it forms a solid solution. Next, the sliding performance of each component of the sprayed structure will be described.
  • the atomized structure is excellent in conformability, low friction, and lubricity due to the presence of many and fine lead particles.
  • the atomized powder usually has a particle size of ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ or less, and since each particle has almost the same structure, the structure is uniform among the particles. Therefore, by maintaining such an atomized structure in the sliding material, the lead particles are uniformly dispersed, and the sliding characteristics are stabilized.
  • the forced solid solution sprayed structure has excellent wear resistance because the hardness is as high as about ⁇ V200 or more due to the forced solid solution of lead.
  • the adhesive strength with the back metal can be increased.
  • Fig. 6 showing the forced solid solution sprayed structure, a striped pattern is observed, and in the white part, the solid solution amount of Pb and Sn is large. From the striped pattern, it is estimated that the amount of material deposited per unit time by thermal spraying changes periodically or pulsatingly, and that the cooling rate also increases or decreases accordingly. There is an interesting fact in this way.
  • the forced solid solution sprayed structure of the present invention is not limited to such a structure.
  • the atomized structure be 2 to 70% by area, more preferably 2 to 50% by volume.
  • the sprayed layer be substantially entirely composed of an atomized structure and a forced solid solution sprayed structure, and if the amount is a small amount, a structure other than the above, for example, a bronze alloy sprayed with lead particles A structure precipitated without being forcedly dissolved in the steel may be mixed.
  • the upper limit is 10 area%.
  • the present inventors have forcibly dissolved the structure of the sprayed sliding layer with the atomized structure described above. Research was conducted to control from a viewpoint different from the viewpoint composed of the sprayed structure, and as described below, the sliding performance was further improved.
  • the atomized powder particles that are dissolved during thermal spraying solidify around the undissolved atomized powder and on the surface of the base material, increase the adhesion of the sprayed layer during solidification, and strengthen the sprayed layer.
  • lead in the forced solid solution structure may precipitate at the interface due to heat generated during sliding, and may adversely affect the adhesion and strengthening of the sprayed layer due to the low strength of the long layered segregated portion.
  • lead When a sliding material coated with a sprayed bronze layer containing a lead phase that exists in the form of a network or grains in an atomized structure is exposed to stress in parallel in the plane, lead has lower strength than copper. In addition, the layered lead phase cracks along the layer and cracks even at relatively low stress. On the other hand, the fine particulate lead phase has high resistance to cracking.
  • lead-free dissolved structure The area where the atomized powder is melted during the spraying flight or on the back metal and solidifies on the back metal into a layer, flake, or other fluid shape that does not retain its shape before spraying, that is, a maximum of 3 Preferably, it is contained or not at all.
  • this dissolved structure is referred to as “lead-free dissolved structure”.
  • Lead present in the molten structure in an amount exceeding 3% of the structure does not only exert a lubricating effect, but also impairs the properties of the sprayed layer except for wear resistance. Therefore, lead is a material powder for thermal spraying, and a powder that does not dissolve during the process from the time of thermal spraying to the time when a layer is formed by thermal spraying, that is, unsprayed powder. Preferably, it is present in the dissolved tissue.
  • such a sprayed structure composed of a lead-free dissolved structure and a lead-containing undissolved structure is referred to as a “lead segregated structure
  • the powder may be crushed powder, but it is desirable to use atomized powder suitable for thermal spraying.
  • atomized powder suitable for thermal spraying.
  • FIG. 7 is an optical micrograph of the sprayed layer obtained in Example 4 described later.
  • the part that looks like a white block as a whole is the undissolved structure of atomized bronze (copper-tin-lead).
  • the bronze (copper-tin tin) dissolving tissue looks black as a whole.
  • Many of the small white areas are either massive undissolved structures with a cut cross section, or the atomized powder is broken up during thermal spraying into fine fragments.
  • the fine white dots in the white massive undissolved structure are the lead phases precipitated and crystallized in the atomized powder.
  • the lead segregation structure it is not preferable if either one of the undissolved structure and the lead-free dissolved structure is excessively large, so that the undissolved structure is 2 to 70% by area, more preferably 2 to 50% by area. It is desirable.
  • the lead phase in the undissolved structure (atomized structure) may be in a network form or is preferably in a granular form. If the lead phase is granular, cracks do not propagate along the lead layer during sliding, so that crack resistance is enhanced.
  • the lead phase in the undissolved structure (atomized structure) granular select the raw material powder in which the lead phase in the atomized powder is granular, and set the collision pressure on the material too high to dissolve the lead phase. It is necessary to avoid crushing as the lead phase in the powder becomes layered. If the particle size of the granular lead phase is too large, the strength is reduced. Conversely, if it is too small, the lubricity is reduced. Therefore, it is preferable that the diameter be in the range of 0.5 to 20 wm in terms of a circle.
  • the thickness of the sprayed layer having a lead segregation structure may be in the range of 5 to 500 rn. preferable. If the thickness is too thick, the heat of the sprayed layer will build up and the undissolved atomized powder will melt and the desired structure will not be obtained unless a laborious construction method such as forced cooling of the back metal sprayed surface is adopted. If the thickness is too small, the sliding performance is not excellent, so it is necessary to determine the thickness appropriately in consideration of these two sides. A high-speed flame spraying method with a high gas pressure and a high gas velocity shall be adopted, and the spraying distance shall be 18 Omm. The conditions that limit the thickness of the sprayed layer are adopted. More specific conditions are shown below.
  • Elements such as nickel, antimony, iron, aluminum, phosphorus, zinc and manganese are preferably contained only in either the dissolved structure or the forced solid sprayed structure. Silver may be contained in any tissue.
  • Copper alloy having a variety of thermal spraying tissues described above, 1 0% or less preferably 1-1 0% A 1 2 0 3, S i 02, S i C, Z r 0 2, S i 3 N ⁇ , BN , A1N, Tin, TiV, C, one or more compounds selected from the group consisting of iron-phosphorus compounds, iron-boron compounds, and iron-nitrogen compounds It can be added as a component. If the added amount of these components exceeds 10%, lubricity and conformability deteriorate, and as a result, seizure tends to occur.
  • the bronze may contain 3% or less graphite by weight.
  • Graphite is an additive that improves lubricity and prevents cracking of the swash plate sliding layer. If the graphite content exceeds 3%, the strength of the bronze decreases, which is not preferable.
  • the preferred graphite content is 0.15 to 1.5%.
  • Figure 8 is a graph showing the relationship between the amount of graphite added to the sprayed sliding layer of Cu-6% Sn alloy (sprayed structure-lead segregation structure, thickness 200 wm), physical properties and baking time.
  • test conditions are as follows.
  • Testing machine Pin disk testing machine
  • Lubricating oil Refrigerator oil applied first
  • Counterpart material SU J 2 hardened pin From Fig. 8, the hardness (Vickers hardness under a load of 300 g) and the shear stress decrease with the amount of graphite added, and the basic physical properties of the sprayed layer deteriorate, but it is one of the sliding characteristics. It can be seen that the seizure resistance is improved. Such excellent effects are due to the fact that graphite lowers the coefficient of friction, and it is considered that the above-mentioned basic properties are not dominant in baking under extremely dry conditions.
  • copper, nickel, aluminum, copper-nickel-based alloy, nickel-aluminum-based alloy, copper-aluminum-based alloy, copper-tin-based material is provided between the sprayed layer and the swash plate base in order to enhance the adhesion of the sprayed layer. It is preferable that an intermediate layer made of one or more materials selected from the group consisting of an alloy, a nickel self-fluxing alloy, and a cobalt self-fluxing alloy is deposited and formed by a method such as sputtering or thermal spraying.
  • All of these materials must have a rough surface, but because they are easily alloyed with bronze, they are firmly bonded to the (un) dissolved layer during thermal spraying and Increase the bonding strength of
  • the preferred thickness of the intermediate layer is 5 to 100 wm.
  • Cu—Sn—P alloys can be used as the copper alloy. Since this alloy has a good melt flow and is hardly oxidized, excellent performance can be obtained when it is used as an intermediate layer by thermal spraying.
  • the sliding layer of the present invention can be formed by a usual spraying method and conditions.
  • the spraying conditions are such that the atomized bronze powder in flight during the spray flame only partially melts; Does not re-melt (some may re-melt); cooling rate of molten alloy and solidified alloy needs to be high.
  • a high-speed flame spraying method in which the gas pressure is increased and the gas velocity is increased is adopted, the spraying distance is set to 18 Omm, and the thickness of the sprayed layer is limited. Is adopted. More specific conditions are shown below.
  • the ratio of the powder to the gas may be increased, and the ratio of the structure can be arbitrarily adjusted by adjusting the thermal spraying conditions.
  • the coarse lead-containing powder does not completely melt during flight in a thermal spray flame and the fine lead-free powder melts; the coarse powder melts after colliding with the backing metal
  • the first powder is a fine-grained powder containing substantially no lead and containing copper as a main component
  • the second powder contains lead and mainly contains copper. It was found that it was effective to use a coarse powder as a component.
  • a high-speed flame spraying method in which the gas pressure is increased and the gas velocity is increased is employed, the spraying distance is set to 18 Omm, and the conditions for limiting the thickness of the sprayed layer are adopted. The more specific conditions are shown below.
  • Sprayed layer thickness 250 m
  • coarse and fine grains mean that there is a difference of 2 grade or more in the average grain size in JISZ8801 (revised in 1989, standard sieve opening).
  • a grade difference of 1 will lead to lead dissolution.
  • the difference between the grades is 8 grades or less from the viewpoint of the adhesive strength of the sprayed layer.
  • the first powder and the second powder need to contain copper as a main component from the viewpoint of sliding characteristics.
  • spraying a powder of a metal element such as lead or tin may cause poor sliding characteristics. Regions may be formed in the sprayed layer.
  • which powder contains soot, etc. is based on the description of elements added to dissolved and undissolved tissues.
  • the hardness of the sprayed layer mainly depends on the amount of the added element, and when the added amount is 0.5 to 40%, it is in the range of HV a, 110 to 280. This hardness is characterized in that it is higher than the sintering material and the sintering material.
  • the thickness of the sprayed layer is preferably 5 to 500. If the thickness exceeds 500 ⁇ , the amount of heat stored in the sprayed layer will increase.If the amount of heat exceeds a certain level, the copper alloy will be re-melted and the hardness and density will decrease, resulting in poor sliding characteristics. You.
  • the preferred thickness of the sprayed layer is 5 to 300 wm, especially 20 to 200) um.
  • the surface of the sprayed layer is polished or not polished, and the above thickness is used as the sliding layer.
  • the surface of the swash plate can be appropriately subjected to a surface roughening treatment such as shot blasting, etching, or chemical conversion treatment, or a plating treatment for providing an adhesive layer.
  • a surface roughening treatment such as shot blasting, etching, or chemical conversion treatment
  • a plating treatment for providing an adhesive layer.
  • the heat treatment can be performed under the condition for making the components of the thermal spray layer uniform. That is, after the copper alloy having the above composition is sprayed together with a hard material as required, a heat treatment of 30 to 240 minutes can be performed in a temperature range of 100 to 300 ° C. Below the lower limit of this temperature and time, the components are uniform When the temperature and time exceed the upper limits, the sprayed layer softens, or the crystal grains, Pb particles, and flakes constituting the above-described atomized structure, thermally sprayed deformed structure, and the like are coarse. As a result, the specific form of the sprayed structure is destroyed, and the sliding durability deteriorates.
  • the preferred heat treatment is performed at 150 to 300 for 10 to 120 minutes, more preferably at 150 to 250 ° C for 60 to 120 minutes.
  • the pealing treatment (sometimes called a shot blast treatment) is applied to the thermal sprayed layer, so that surface cracks generated on the swash plate can be prevented. It is preferable to use a condition for projecting particles of steel, zinc or the like having a particle size of about 0.05 to 1.0 mm at a speed of 0.1 to 0.8 MPa and a speed of 10 to 80 mZ seconds.
  • FIG. 9 is a graph showing the test results of the evaluation of the surface cracking resistance with and without peening by the method of measuring the number of surface cracks by the seizure test method.
  • the powder used was (a) 30% by weight and (mouth) 70% by weight.
  • the sprayed layer has a lead segregation structure and a thickness of 200 // m. From Fig. 9, it can be seen that the beaning treatment is very effective in preventing lateral cracking. Preferred viewing conditions will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.
  • Cu-10% Pb-10% Sn alloy was sprayed to a thickness of 300 wm on a substrate (SPCC) with a thickness of 1.5 mm and a width of 40 mm (the structure is shown in Fig. 5). thing) .
  • the substrate has a thickness of 1.5 mm and a width of 4 O mm.
  • the amount of warpage (d) was measured because the substrate side was along the concave.
  • peening with the iron ball shown in Fig. 10 was performed, and the amount of deformation measured by the amount of warpage (d) is shown in the graph of the same figure. After about 10 seconds It can be seen that the effect of P. Jung appears.
  • Fig. 11 shows the results of thermal spraying and peung as in Fig. 10 except that zinc balls of 0.5 mm were peened at 0.2 MPa. From this figure, it can be seen that the effect of Pee-Jung is about 1 minute for zinc spheres. It is considered that the zinc ball peening time on the swash plate is preferably 5 minutes or more. Spraying a Cu-10% Pb-10% Sn alloy on an aluminum substrate to a thickness of 200 m (as shown in Fig. 5), followed by heat treatment or peung Table 1 shows the change in stress of. table 1
  • a lead bronze water atomizing powder having the following properties was sprayed onto a disc (SCM415 (quenched), 10 mm thick) to form a sprayed layer with a thickness of 100 to 150 mm.
  • Tin content 10% Particle size: 75 / zm under
  • Thermal spraying was performed under the following conditions using a diamond jet type gun manufactured by 1st Metco Corporation. As a result, the undissolved atomized powder was 25% by area, and the remainder was a sprayed layer structure that was a dissolved structure.
  • Gas type A mixed gas of 10 parts by volume of propylene and 90 parts by volume of oxygen and air Gas pressure: 0.69 MPa
  • the seizure resistance was tested under the following conditions.
  • the aluminum alloy (arzil alloy) swash plate and the sprayed swash plate of Example 1 of the present invention were assembled in a commercially available swash plate compressor to perform a bench test.
  • the test results are shown in the following table. m 2
  • the composition of the sprayed material was changed as shown in Table 3, and the sprayed structure was changed to either completely melted or partially melted (that is, partially atomized structure).
  • a sample having a 6% Sn-0.3% P alloy intermediate layer formed was prepared.
  • the powder supply amount for “total melting” was 40 gZ, and the other conditions were the same as in Example 1.
  • Table 3 shows the results of the seizure test.
  • Example 4 Thermal spraying was performed on a steel plate (SPCC, thickness: 1.5 mm) using water atomized bronze powder having the following properties.
  • Thermal spraying was performed under the following conditions using a diamond jet type gun manufactured by 1st Metco Corporation.
  • Gas type A mixed gas of 10 parts by volume of propylene and 90 parts by volume of air and oxygen Gas pressure: 0.69 MPa
  • Powder supply amount 30 ⁇ 100 minutes
  • Fig. 13 shows micrographs of the cross-section of the sprayed layer with an atomized microstructure ratio of 4 and 21 area% observed by an electron microscope.
  • the thickness of the sprayed layer obtained by the above method was about 100 ⁇ , and the lead content was 8%.
  • the average hardness measured at 30 arbitrary portions of the sprayed layer was ⁇ 205.
  • a bronze layer made of a sintered material having the same composition and thickness as the embodiment of the present invention was prepared, and the seizure resistance and wear resistance thereof were measured under the following conditions.
  • test results are shown as the amount of wear with respect to load and sliding distance.
  • Example 2 The same test was performed as in Example 1 except that a lead-tin bronze powder containing 10% tin and a structure having an atomized structure ratio of 22 area% were used.
  • the seizure load was 8 kN and the specific wear amount was became a 1. 5 X 1 0_ S.
  • Example 7 (Example of lead segregation structure)
  • a steel plate (SPCC, thickness 5 mm) was shot blasted using alumina grid to roughen the surface. Ni-5% A1 powder was sprayed on it under the following conditions.
  • Gas type Gas mixture of 10 parts by volume of propylene and 90 parts by volume of air and oxygen Gas pressure: 0.69 MPa
  • Powder supply amount 30 ⁇ 60 minutes
  • a bronze atomized powder having the following properties was sprayed on the Ni-5% A1 sprayed intermediate layer under the following conditions.
  • Gas type Gas mixture of 10 parts by volume of propylene and 90 parts by volume of air and oxygen Gas pressure: 0.69 MPa
  • Powder mixing ratio a: 30%, b: 70%
  • the thermal sprayed layer obtained by the above method has a thickness of about 100 and contains lead. Its weight was 8%. The average hardness measured at 30 arbitrary locations on the sprayed layer was HV180.
  • Adhesive Epoxy adhesive (adhesive layer 2 is adhered to the lower surface of the plate)
  • Thermal spray layer thickness 150 m, (shown as 1 in Fig. 15)
  • Example 8 (Example of lead segregation structure)
  • Comparative Material 14 has a high Pb content
  • Comparative Material 15 has a low Pb content
  • Comparative Material 16 has an entire dissolved structure
  • Comparative Material 17 has a powder.
  • Cu- 10 Pb- 10 Sn powder was sprayed under the same conditions as in the example. The following powder was used for the intermediate layer.
  • a Ni-A1 alloy was sprayed on a disk substrate in advance as a 50 / xm-thick intermediate layer.
  • the seizure resistance test of the sprayed layer was performed by the method described with reference to FIG. The results are shown in FIG.
  • FIG. 18 shows that the intermediate layer is effective for improving the adhesion.
  • Example 1 The following powder was sprayed under the same conditions as in Example 1.
  • FIG. 19 shows the result of the same baking resistance test as in Example 9 and the measurement of the number of cracks. From FIG. 19, it is clear that the addition of graphite is effective in preventing lateral cracks and also improves seizure resistance.
  • FIG. 20 shows a photograph of the structure of the sprayed layer in which the lateral cracks have occurred.
  • the lateral cracks shown in the figure are suppressed by the removal of fine particles, which is related to the reduction of the continuous lead phase. It is related to the suppression of the rupture that occurs. The combined use of these measures makes lateral cracks less likely to occur.
  • the present invention combines the features of copper-based materials and thermal spraying As a result, the sliding characteristics significantly surpassed the conventional swash plate compressor swash plate.
  • the present invention enhances the durability and reliability of a swash plate compressor in which the load applied to the swash plate and the lubrication conditions are strict, and achieves industrially very advantageous results.

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Description

明 細 書 斜板式コンブレッサ一の斜板 技術分野
本発明は、 斜板式コンプレッサーの斜板及びその摺動層の調製方法に 関するものであり、 さらに詳しく述べるならば、 斜板式コンプレッサー において鉄系もしくはアルミニウム系材料からなる斜板の摺動特性を飛 躍的に改良する表面処理技術に関するものである。 背景技術
斜板式コンプレッサーは、 回転軸に斜めに固着された斜板又は回転軸 に斜めに取り付けられ、 傾斜角変更可能な斜板が、 回転軸の回転に応じ てコンプレッサー内にて仕切られた空間の体積を増減することにより圧 縮 ·膨張を行うものである。 かかる斜板はシユーと称される密封部材と 摺動しかつ相互に気密な封止を図ることにより冷却媒体が所定の空間に て圧縮 ·膨張可能となる。
斜板の摺動条件が特長的な点は、 コンプレッサー運転初期に潤滑油が 到達する前に冷媒が斜板とシユーの間の摺動部に到達し、 これが摺動部 に残存する潤滑油を洗浄する作用をもっために、 潤滑油がないドライ条 件で摺動されることである。 このように斜板の摺動条件は非常に厳し い。
このような条件で使用される斜板は耐焼付性、 耐摩耗性などの摺動特 性が必要となるので、 アルミユウム系材料に硬質物を添加して耐摩耗性 を向上する提案、 斜板の材質を改良する提案、 鉄系斜板に熱処理を施し 硬度を上昇させ耐摩耗性を向上させる提案がなされている。 又は次めよ うな表面処理法の提案もされている。
本出願人は、 鉄系斜板と鉄系シユーの摺動では焼付が起り易いので、 特開昭 5 1 - 3 6 6 1 1号公報において鉄系斜板ではシユーに C u焼結 材料を接着することを提案した。 すなわち、 古くは、 鉄系斜板に硬化処 理を施して来たが、 相手材であるシユーも鉄系材料であると、 同種材料 の摺動により焼付が発生し易いという問題があった。 これを避けるため に鉄系斜板の相手材 （シユー） に焼結銅合金を使用したのである。 また、 同種材料の摺動を避けるために鉄系斜板にスズめっきを施し、 耐焼付性を向上させることも提案された。
鉄系斜板に施されたスズめっきは軟質であるために耐摩耗性不足の問 題が起こった。 さらに、 アルミニウム合金に添加された硬質元素は耐摩 耗性を向上させたが、 耐焼付性不足の問題を起こした。
したがって、 本発明は、 鉄系もしくはアルミニウム系斜板の表面に優 れた耐焼付性及び耐摩耗性を兼備した表面層を設けることにより、 斜板 式コンプレッサーの性能の向上及び信頼性の向上を図ることを目的とす るものである。 発明の開示
本発明者は上記問題点を解決できる表面処理方法につき鋭意検討し実 験を行い、 溶射銅合金は、 焼結合金と比較して （a ) 組織が微細である こと、 （b ) 同一組成では硬さが高いこと、 （c ) 溶射条件を調節する ことにより完全溶解組織から一部アトマイズ粉の形状 ·組織が残った組 織まで調節でき、 これにより摺動特性を使用条件に合わせて変えること ができること、 などの特性をもっており、 これらの特性を利用すると優 れた耐焼付性及び耐摩耗性が得られることを見出した。
かかる知見に基づいて完成した本発明は、 斜板式コンプレッサーに用 いられる鉄系又はアルミニウム系材料からなる斜板において、 重量百分 率で、 40 %以下の鉛， 30 %以下のスズ， 0. 5 %以下のリ ン， 1 5 %以下のアルミニウム， 1 0%以下の銀， 5%以下のケィ素， 5% 以下のマンガン， 5%以下のクロム， 20%以下のニッケル及び 30% 以下の亜鉛からなる群から選択された 1種又は 2種以上を、 総量で 0. 5 %以上、 好ましくは 1 %以上でかつ 50 %以下含有する銅系合金の溶 射層を少なく ともシユー、 好ましくは鉄系シユーとの摺動面に形成した ことを特徴とするものである。 本発明において、 百分率は特記しない限 り重量百分率を指す。
以下、 本発明の構成を説明する。
上記銅系合金において鉛は一部は鉛粒子として存在してなじみ性や低 摩擦特性を付与し、 残りは固溶して銅マトリックスを強化して耐摩耗性 と耐焼付性を付与する。 鉛はドライ条件における摺動特性を向上する上 で最も好ましい元素である。 しかし鉛の含有量が 40%を越えると銅合 金の強度が低下するので、 上限を 40%とすることが必要である。 好ま しい鉛含有量は 1 ~30%、 より好ましくは 2〜 1 5%である。
鉛以外の添加元素は主として銅に固溶してその耐摩耗性と耐焼付性を 高めるものである。 この中で銀は潤滑油が少ない条件で顕著に摺動特性 を高める。 添加量に関しては、 スズは 1 0%以上、 ケィ素， マンガンは 1 %以上で析出して析出物が耐摩耗性を高める。 スズが 30%を超え， リンが 0. 5%を超え、 アルミニウムが 1 5 %を超え， 銀が 1 0%を超 え、 ケィ素が 5 %を超え、 マンガンが 5%を超え、 クロムが 5%を超 え、 ニッケルが 20%を超え、 亜鉛が 30%を超えると、 銅本来の熱伝 導性、 鉄もしくはアルミニウム系相手材料との良好な摺動特性、 耐摩耗 性、 耐焼付性が失われる。 したがってこれらの元素は上記上限量を超え ないようにする必要がある。 好ましい含有量はスズ： 0. 1 ~20 %、 リ ン ： 0. 2〜0. 5 %以下、 アルミニウム ： 0. 5〜1 0%、 ケィ素 : 0. 1〜3%、 銀： 0. 1〜8%、 マンガン ： 0. 5〜 4%、 クロム ： 0. 5〜3 %、 ニッケル： 0. 5〜； 1 5%、 亜鉛： 5〜 25%であ り、 さらに好ましくはスズ ： 0. 1 ~ 1 5 %、 アルミニウム ： 1〜 8%、 ケィ素 ： 0. 5〜 1. 5%、 銀： 0. 2〜5%、 マンガン 0. 5〜3%、 クロム ： 1〜2 %、 ニッケル ： 1〜 1 0%、 亜鉛： 1 0〜 20%である。 また上記の理由より添加元素の総量は 0. 5〜50%の 範囲とするべきである。
シユー自体は公知のものであり、 例えば本出願人の特開昭 5 1 - 36 6 1 1号などに示されており、 鉄系材料としては鉄を主成分とするすべ ての材料で摺動面を構成したものを使用することができるが、 軸受鋼が 好ましい。 また、 その製造方法も一切限定されず、 圧延、 鍛造、 粉末冶 金、 表面硬化などの技術を適宜採用することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は C u - A 1合金溶射層断面の金属組織写真 （倍率 320倍） である。
第 2図は C u - A 1合金溶射層断面の組織及び A 1量分布を模式図で ある。
第 3図はア トマイズ C u - P b合金粉末の金属組織写真 （倍率 1 000倍） である。
第 4図は ア トマイズ C u - P b合金粉末の金属組織写真 （倍率 1 000倍） である。
第 5図はアトマイズ組織と強制固溶溶射組織が混合した組織をもつ溶 射層の金属組織写真である。
第 6図は強制固溶溶射組織の E P M A分析チャートを描いた電子顕微 鏡写真 （倍率 3 0 0 0倍） である。
第 7図は鉛レス溶解組織をもつ溶射組織の金属顕微鏡写真 （倍率 3 2 0倍） である。
第 8図は黒鉛添加溶射層の特性を示すグラフである。
第 9図ピーユングによる耐横割れ防止効果を示すグラフである。 第 1 0図は鉄球ピーニングによる変形量を示すグラフである。
第 1 1図は亜鉛球ピーユングによる変形量を示すグラフである。 第 1 2図は各種斜板の耐焼付性を示すグラフである。
第 1 3図は実施例 4における溶射層及びァ卜マイズ粉の金属顕微鏡組 織を示す写真である。
第 1 4図は溶射層を構成する組織と物性の関係を示すグラフである。 第 1 5図は接着力試験を説明する図である。
第 1 6図は焼付試験を説明する図である。
第 1 7図は試験結果を説明するグラフである。
第 1 8図は実施例 9における耐焼付性試験結果を示すグラフである。 第 1 9図は実施例 1 0における耐焼付性及び耐橫割れ性試験結果を示 すグラフである。
第 2 0図は横割れが生じた溶射層の金属顕微鏡写真 （倍率 2 0倍） で ある。 発明を実施するための最良の形態
溶射層の金属組織が特長的な点は、 アトマイズ銅粉末が溶融した組織 である。 すなわち、 溶射フレーム中で溶融し生じた液滴が斜板表面に衝 突して変形され、 層断面で見ると、 層状、 片状もしくは平板状部分が、 層平面で見ると小円盤、 鱗状片などが積み重なる。 本発明においては溶 射層全体がこのような組織をもっていてもよい。 溶射組織は上述のような特長の他に次のような特長をもつている。 す なわち、 アトマイズ粉はガスによりフレーム内へ圧送されるときは、 1個 1個がばらまかれた孤立粒子の形態を保っており、 一部は合体する 力 そのままの形態で溶融すると考えられる。 溶融液滴は斜板に衝突し て凝固するが、 溶射層の厚みを薄く して冷却を速くすると 1個又は数個 の液滴が、 他の多数の液滴と融合などにより合体せずに、 独立粒子とし て凝固する。 このように比較的小さい液滴が押しつぶされ、 全体として 多数の微細層状片が積み重なって、 溶射層が作られる。 このような溶射 層の例として C u— 8 % A 1合金の顕微鏡写真を第 1図に示す。 この図 のような溶射組織では、 第 2図に模式的に示すように溶射層全体の成分 の分布 （ （b ) 図） は、 微細層状片内での凝固偏折が該片の数だけ繰り 返されていることとなり、 マクロ的に見ると成分分布が均一になる。 こ のような成分均一性は摺動特性を安定させ、 特に摩擦力の安定化の面で 望ましいと考えられる。 なお、 溶射層を融点以下の適当な温度で熱処理 し上記の铸造偏析を少なく し微細層状片内でも成分の均一化を図る ( ( c ) 図） と、 さらに摺動特性が良好になった。 ただし、 熱処理によ り材質が著しく軟化すると、 摺動特性は劣化する傾向が現れた。
また、 本発明においては、 アトマイズ粉の一部が溶射中に溶解しない で溶射層に残存することが好ましい。
以下、 溶解組織とア トマイズ粉の未溶解組織の混合組織の特長を C u— P b系合金につき説明する。
この組織を構成する鉛青銅アトマイズ粉の未溶解組織 （以下 「アトマ ィズ組織」 と言う） は、 鉛青銅アトマイズ粉の急冷組織が溶射炎中でも 消失せずに溶射層に残っているものである。 このァトマイズ粉の組織 は、 典型的には第 3図の C u— 2 4 % P b合金の顕微鏡組織に示される ように鉛を主成分とする相が微粒状に分散するかあるいは銅の粒界に層 状に分布しているものである。 この組織は一種の铸造組織であるが、
( a ) 主たる冷却方向が粒子の周囲から内側に向かう方向であること、
( b ) 通常のィンゴッ ト铸造あるいは連続铸造よりは急冷組織であり、 典型的には鉛は粒径が 1 0ミクロン以下の微粒であること、 もしくは、 ( c ) 鉛が銅の粒界にネッ トワーク状に分布していることに特長がある ものである。 なお、 第 3図の組織は冷却が均一な場合であるが、 第 4図 のように粒子の周囲の一部が強く冷却されるとその部分では鉛の粒子は 微細になり、 冷却が弱い部分では鉛の粒子は粗大となっている。
本発明の一形態の混合組織では鉛が銅合金中に強制固溶した溶射組織 (以下 「強制固溶溶射組織」 と言う） となっている。 この混合組織で は、 溶射炎中で溶解した液滴が斜板基材に衝突して平坦に圧縮された層 状組織内に鉛が強制的に固溶されている。
これらの混合組織では第 5図に示すようにアトマイズ組織という平衡 組織 （白色の鉛相が認められる） と強制固溶溶射組織 （白色の鉛相が認 められない） という非平衡組織が混合している。
第 5図は本発明による溶射組織 （白い粒子又は模様が鉛に相当する） の一実施例を示し、 以下の点が明らかである。 この組織ではアトマイズ 組織は約 1 3面積％に相当して、 鉛相が認められない層状部位が残りの 8 7面積％存在し、 ここでは鉛が強制固溶されている。 アトマイズ粉が 裏金に衝突したときにつぶれるために、 あるいは外側が溶融した可能性 もあるために、 残存アトマイズ組織の外形輪郭は粉末のものとはかなり 異なっているが、 粉末中の鉛の形態は溶射後も維持されている。
第 6図は、 C u - 1 0 % P b - 1 0 % S n溶射層の断面観察による強 制固溶溶射組織の E P M A写真であり、 粒子の存在が同定されていない が P b、 S nが存在していることを示している。 なお、 P bは C u中へ の固溶度は少ないので強制固溶されており、 S nは通常の铸造条件でも 固溶するから強制固溶ではない。 続いて、 溶射組織の各構成分の摺動性 能を説明する。
ァ卜マイズ組織は鉛粒子が多数かつ微細に存在するためになじみ性、 低摩擦性、 潤滑性に優れている。 また、 アトマイズ粉末は粒径が通常 Ι Ο Ο μ χη以下であり、 個々の粒子がほとんど同じ組織をもつので、 粒 子間で組織が均一である。 したがって、 かかるアトマイズ組織を摺動材 料中に保持することにより、 鉛粒子が均一に分散することになり摺動特 性が安定する。
次に、 強制固溶溶射組織は鉛の強制固溶により硬度が約 Η V 2 0 0以 上と高いために耐摩耗性が優れている。 また、 この組織は溶射後裏金上 で粉末が一旦溶融しているので、 裏金との接着強度を高めることができ る。
強制固溶溶射組織を示す第 6図では縞状パターンが認められ、 その中 で白い部位では P b , S nの固溶量が多い。 縞状パターンから溶射によ る物質の単位時間当りの堆積量が周期的ないし脈動的に変化すること、 及びこれに対応して冷却速度も増減していることが推定される。 このよ うにして興味深い事実がある。 ただし、 本発明の強制固溶溶射組織がこ のようなものに限定されないことは言うまでもない。
ァトマイズ組織及び強制固溶溶射組織が何れか一方が過度に多くなる と好ましくないので、 アトマイズ組織が 2〜7 0面積％、 より好ましく は 2 ~ 5 0体積％であることが望ましい。 ここで、 溶射層が、 実質的に 全部ァ卜マイズ組織及び強制固溶溶射組織から構成されることが必要で あり、 若干量であれば上記以外の組織、 例えば鉛粒子が溶射された青銅 合金中で強制固溶されずに析出した組織が混在していてもよい。 ただし その量は 1 0面積％が上限の目処である。
本発明者らは溶射摺動層の組織を上記したァトマイズ組織と強制固溶 溶射組織より構成する観点とは別の観点から制御する研究を行い、 以下 説明するように、 摺動性能をさらに向上させることができた。
青銅 （本願説明において、 青銅とは銅合金を意味しており、 スズは必 須成分ではない） における鉛の役割は主として潤滑作用にあるが、 溶射 青銅ではアトマイズ組織中の鉛相がその作用を担っている。 溶射により 生成する強制固溶溶射組織中では、 鉛は銅マトリック中に固溶されてお り、 また一部鉛相が層状に存在しても銅、 錫なども固溶しているから潤 滑作用は期待できない。
一方、 溶射時に溶解されるアトマイズ粉粒子は、 非溶解アトマイズ粉 の周囲でかつ基材表面で凝固し、 凝固の際溶射層の密着性を高めそして 溶射層を強化する。 しかしながら強制固溶組織中の鉛は摺動時の発熱で 界面に析出したり、 また長い層状の偏析部は低強度であるために溶射層 の密着及び強化に悪影響を及ぼすことがある。
アトマイズ組織中にネッ トワーク状もしくは粒状などの形態で存在す る鉛相を含む溶射青銅層を被覆した摺動材料が面内に平行な応力にさら されると、 鉛は銅より強度が低いために、 層状鉛相は層に沿ってクラッ クが走り比較的低い応力でも割れが発生する。 一方微細粒子状鉛相は割 れに対する抵抗力が高い。
ァトマイズ粉末が溶射飛行中にあるいは裏金上でが溶解され、 裏金上 で層状、 片状、 溶射前の形状を留めないその他の流動形状に凝固した領 域、 即ち溶解組織内に鉛が最大で 3 %含有されるかあるいは全く存在し ないことが好ましい。 以下、. この溶解組織を 「鉛フリー溶解組織」 と言 う。 溶解組織内に当該組織に対して 3 %を超える量で存在する鉛は潤滑 作用を発揮しないのみならず、 溶射層全体の耐摩耗性を除く特性を損な う原因となる。 したがって、 鉛は溶射原料粉末であって、 溶射飛行中か ら溶射により層を形成するまでの過程で溶解を経ない粉末、 すなわち未 溶解組織内に存在していることが好ましい。 以下、 このような鉛フリー 溶解組織と鉛含有未溶解組織からなる溶射組織を 「鉛偏析組織」 と言 う。
粉体は破砕粉でもよいが、 溶射に適したアトマイズ粉を使用するのが 望ましい。 以下、 アトマイズ粉を例にとって、 その粉末から作られる本 発明が特徴とする鉛偏析溶解組織を説明する。
第 7図は後述の実施例 4において得られた溶射層の光学顕微鏡写真で ある。 図中、 全体として白色の塊状に数個見える部分がアトマイズ青銅 (銅一スズー鉛） の未溶解組織である。 全体として黒く見えるのが青銅 (銅一スズ） 溶解組織である。 多数の小さい白色部分は断面が切断され た塊状未溶解組織であるか、 あるいはァトマイズ粉が溶射飛行中に分断 されて微細な破片になったものである。 白色塊状未溶解組織内の細かい 白い点がァ卜マイズ粉内に析出 ·晶出した鉛相である。
鉛偏析組織においては、 未溶解組織及び鉛フリー溶解組織が何れか一 方が過度に多くなると好ましくないので、 未溶解組織が 2〜7 0面積 %、 より好ましくは 2〜5 0面積％であることが望ましい。
未溶解組織 （アトマイズ組織） 中の鉛相はネッ トワーク状でもよい 、 粒状であることが好ましい。 鉛相が粒状であると摺動中にクラック が鉛層に沿って伝搬しないので、 耐割れ性が高められるからである。 未 溶解組織 （アトマイズ組織） 中の鉛相を粒状にするためには、 アトマイ ズ粉末中の鉛相が粒状である原料粉末を選択し、 かつ素材への衝突圧力 を過度に高く して未溶解粉末中の鉛相が層状になる程、 押し潰さないが 必要である。 粒状鉛相の粒径が大き過ぎると強度が低下し、 逆に小さ過 ぎると潤滑性が低下するために、 好ましくは円換算で 0 . 5〜2 0 w mの直径範囲内であることが望ましい。
鉛偏析組織をもつ溶射層の厚みは 5 ~ 5 0 0 rnの範囲であることが 好ましい。 厚みが厚過ぎると、 裏金の溶射反対面を強制冷却するなどの 手間がかかる施工法を採用しないと溶射層の熱がこもり未溶解ァトマイ ズ粉が溶融して所望の組織が得られなくなり、 一方厚みが薄すぎると摺 動性能が優れないので、 これらの両面を考慮して適宜厚みを決定する必 要がある。 ガス圧を高く しかつガスの速度を大にした高速火炎溶射法を 採用するとともに、 溶射距離を 1 8 O m mとする。 溶射層の厚さを制限 する条件を採用したものである。 より具体的条件を以下に示す。
ガス圧： 1 M P a
フレーム速度： 1 2 0 0 m Z s
溶射層厚さ ： 2 5 0
続いてアルミニウムなどの固溶型元素を添加した青銅の組織について 説明する。 この組織では、 アトマイズ粉末の原形を留めた組織 （すなわ ち 「アトマイズ組織」 ) と溶射により層状などに形状が変形した組織 (以下 「溶射変形組織」 と言う） とが混合している。 この点では上述し た銅 -鉛合金の溶射組織と同じである。 アトマイズ組織と溶射変形組織 を比較して対照的な点を述べると、 アトマイズ組織は溶射中及び斜板に 衝突後に加熱されたために、 均熱 ·焼鈍組織であり、 一方溶射変形組織 はァ卜マイズ粉が再溶融し凝固した铸造組織であるところにある。 した がって、 アルミニウムはァ卜マイズ組織では固溶量が少なくなり均一か つ微細に析出し易くなり、 溶射変形組織ではアルミニウムの固溶量が多 くなる。 また、 アルミニウムの添加量が平衡状態の固溶量よりも非常に 少ないときは、 溶射変形組織では铸造組織に見られるようなアルミユウ ムが偏析しているが、 アトマイズ組織ではアルミニウム分布が均一であ る。 アルミニウムの溶質元素の分布が均一であることは、 相手材が常に 均一な摺動特性の面と微視的に接触していることとなり、 摺動特性上望 ましいと考えられる。 以上、 要約すると、 銅一鉛合金について詳述した 通りの摺動特性の二つの面が， 銅 -鉛合金ほど顕著な差はないが、 発揮 されることになる。
ニッケル、 アンチモン、 鉄、 アルミニウム、 リ ン、 亜鉛及びマンガン などの元素は溶解組織又は強制固溶溶射組織の何れかにのみ含有される ことが好ましい。 銀は何れの組織に含有されてもよい。
上記した種々の溶射組織をもつ銅合金に、 1 0%以下好ましくは 1〜 1 0 %の A 12 03 ， S i 02 , S i C， Z r 02 , S i 3 N Λ , B N、 A 1 N , T i N, T i V， C， 鉄一リ ン化合物、 鉄一ホウ 素化合物、 鉄 -窒素化合物からなる群から選択された 1種又は 2種以上 の化合物を耐摩性向上成分として添加することができる。 これらの成分 の添加量が 1 0%を超えると、 潤滑性、 なじみ性が不良となり、 その結 果焼付が起こり易くなる。
さらにまた、 本発明においては、 青銅が重量百分率で 3%以下の黒鉛 を含有することができる。 黒鉛は潤滑性を向上させ、 斜板摺動層の割れ を防止する添加剤である。 黒鉛の含有量が 3 %を超えると、 青銅の強度 が低下し好ましくない。 なお好ましい黒鉛の含有量は 0. 1 5〜1. 5 %である。
第 8図は C u— 6% S n合金の溶射摺動層 （溶射組織一鉛偏析組織、 厚み 200 wm) に添加した黒鉛の量と物性及び焼付時間の関係を示す グラフである。
試験条件は下記のとおりである。
試験機： ピンディスク試験機
摺動速度： 2 OmZ秒
荷重： 500 N
潤滑油：冷凍機油を最初に塗布
相手材： SU J 2焼入れピン 第 8図より、 硬さ （荷重 3 0 0 gのビッカース硬さ） および剪断応力 は黒鉛添加量とともに低下し、 溶射層の基礎的物性は悪化するが、 逆に 摺動特性の一つである耐焼付性は向上することが分かる。 このような優 れた効果は黒鉛が摩擦係数を低下させることに起因し、 限りなく ドライ に近い条件での焼付には上記した基礎的物性は支配的ではないと考えら れる。
摩擦係数を低下させる効果がある黒鉛は溶射中に燃焼し易いために、 銅をコ一ティ ングするなど酸化防止対策を講じるとよい。
本発明においては、 溶射層の密着性を高めるために、 溶射層と斜板基 材の間に、 銅、 ニッケル、 アルミニウム、 銅ニッケル系合金、 ニッケル アルミ系合金、 銅アルミ系合金、 銅スズ系合金、 ニッケル自溶合金及び コバルト自溶合金からなる群より選択された 1種又は 2種以上の材料か らなる中間層をめつき、 スパッタリング、 溶射等の方法により形成する ことが好ましい。 これらの材料は何れも、 それらの表面が粗なことが必 要であるが、 青銅と合金化し易いために、 溶射の際に （未） 溶解層と強 固に結合して溶射層と裏金との接合強度を高める。 なお好ましい中間層 の厚みは 5〜 1 0 0 w mである。 銅ースズ合金としては C u— S n— P 系合金を使用することができる。 この合金は湯流れが良くかつ酸化され 難いので、 溶射により中間層とすると優れた性能が得られる。
本発明の摺動層は通常の溶射法及び条件で作ることができる。 しかし ながら、 溶解組織と未溶解組織が混合した溶射組織を作る場合は、 溶射 条件は、 溶射炎中で飛行中のアトマイズ青銅粉が一部だけ溶融する ；裏 金に衝突後に鉛青銅合金全体が再溶融しない （一部は再溶融してもよ レ、） ；溶融合金及び凝固合金の冷却速度が大にする必要がある。 具体的 には、 ガス圧を高く しかつガスの速度を大にした高速火炎溶射法を採用 するとともに、 溶射距離を 1 8 O m mとし、 溶射層の厚さを制限する条 件を採用したものである。 より具体的条件を以下に示す。
ガス圧： 1 M P a
フレーム速度： 1 200m s e c
溶射厚さ ： 250 m
上記の条件においてァトマイズ組織の割合を多くするときはガスに対す る粉末の割合を多くすればよく、 溶射条件の調節により任意に組織の割 合を調整することができる。
続いて、 鉛偏析組織を作る製造方法について説明する。
金属 （銅） /セラミックス （ A 12 03 ) 系の溶射では、 後者を一旦 溶融した後前者から分離して凝固させることが示されている （日本金属 学会報 「まてりあ」 Vo l . 33 ( 1 994) N o. 3、 第 271頁、 図 5) が、 銅一鉛系粉末では鉛が低融点であるためにこのような分離凝 固はほとんど不可能であり、 むしろ鉛は銅より溶射中に溶解する可能性 が大である。
この点を避けて、 溶射炎中で飛行中に粗粒の鉛含有粉末は完全には溶 融せず、 鉛を含有しない微粒の粉末が溶融する ；裏金に衝突後に前記の 粗粒粉末が溶融しないような溶射条件につき検討した結果、 第 1の粉末 は実質的に鉛を含有せず、 銅を主成分とする細粒粉末であり、 第 2の粉 末は、 鉛を含有し銅を主成分とする粗粒の粉末とすることが有効である ことが分かった。 好ましくは、 ガス圧を高く しかつガスの速度を大にし た高速火炎溶射法を採用するとともに、 溶射距離を 18 Ommとし、 か つ溶射層の厚さを制限する条件を採用したものである。 より具体的条件 を以下に示す。
ガス圧： 1 M P a
フレーム速度： 1 200 mZ s
溶射層厚さ ： 250 m ここで粗粒 ·細粒とは J I S Z 8 8 0 1 ( 1 9 8 1年改正、 標準 ふるい目の開き） で平均粒径で 2等級以上の差があることである。 等級 の差が 1であると鉛の溶解が起り易くなる。 なお、 溶射層の接着強度の 面から等級の差は 8等級以下であることが好ましい。
, また第 1の粉末及び第 2の粉末は摺動特性の面から銅を主成分とする ことが必要であり、 例えば、 鉛， スズなどの金属元素の粉末を溶射する と摺動特性不良の領域が溶射層内に形成されるおそれがある。 なお、 ス ズ等をどの粉末に含有させるかは、 すでに溶解組織及び未溶解組織の添 加元素について記述したところによる。
続いて溶射層の物性につき説明する。
溶射層の硬さは主として添加元素の量に依存し、 添加量が 0 . 5 ~ 4 0 %の場合は H V a , 1 1 0〜2 8 0の範囲である。 この硬さは焼 結材料ゃ铸造材料に比べて高いことに特徴がある。
溶射層の厚さは 5 ~ 5 0 0 が好ましい。 厚さが 5 0 0 μ πιを超え ると溶射層内にこもる熱量が多くなるために、 所定以上の熱量となると 銅合金が再溶融され硬度や密度が低くなり、 この結果摺動特性が劣化す る。 好ましい溶射層の厚みは 5〜3 0 0 w m、 特に2 0〜2 0 0 )u mで ある。
溶射層は溶射後表面を研磨しあるいは研磨しないで上記厚みとして摺 動層とする。
斜板表面にはショッ トブラスト、 エッチング、 化成処理などの粗面化 処理や接着層を設けるめっき処理などを適宜施すことができる。
また、 本発明においては溶射層の成分の均一化を図る条件で熱処理を することができる。 すなわち、 上記組成の銅系合金を必要により硬質物 とともに溶射した後に 1 0 0 ~ 3 0 0 °Cの温度範囲で 3 0〜2 4 0分の 熱処理を施すことができる。 この温度及び時間の下限未満では成分均一 化の効果がなく、 一方これらの温度及び時間の上限を超えると溶射層が 軟化し、 あるいは上記した組織のアトマイズ組織、 溶射変形組織などを 構成する結晶粒子、 P b粒子、 片状組織が粗大化して溶射組織の特有の 形態が破壊されることにより摺動待性が劣化する。 好ましい熱処理は 1 50〜3 00 で 1 0~ 1 2 0分でぁり、 より好ましくは 1 50〜 2 50°Cで 60〜 1 20分の条件である。
さらに、 本発明においては溶射層にピーユング処理 （ショッ トブラス ト処理と言われることもある） を施し、 斜板に発生する表面割れを防止 することができる。 ビーユングは、 粒径が 0. 05〜 1. Omm程度の 鋼、 亜鉛などの粒を 0. 1〜0. 8MP a、 1 0〜80mZ秒の速度で 投射する条件を好ましく採用することができる。
第 9図はピーニング有無による耐表面割れ性を焼付試験法により表面 割れ本数を測定する方法で評価した試験結果を示すグラフである。 使用 した粉末は下記 （ィ） 30重量％、 （口） 70重量％である。
(ィ） C u— 1 0 % P b— 1 0% S n ：平均粒径 63 m
(口） C u— 6%S n :平均粒径 1 9 μ m
溶射層は組織が鉛偏析組織であり、 厚さが 200 //mである。 第 9図よ りビーニング処理は横割れ防止に非常に有効であることが分かる。 第 1 0図及び第 1 1図を参照して好ましいビーユング条件を説明す る。
厚みが 1 . 5 m m， 幅が 4 0 m mである基材 （ S P C C ) に C u- 1 0% P b - 1 0%S n合金を厚み 300 wmに溶射した （組織 は第 5図に示すもの） 。 基材は厚みが 1. 5 mm, 幅が 4 O mmであ る。 溶射後試料は基材側が凹に沿ったので反り量 （d) を測定した。 そ の後、 第 1 0図に記した鉄球によるピーニングを行い、 変形量を反り量 ( d) で測定した結果を同図のグラフに示す。 これより約 1 0秒以降で ピーユングの効果が現れることがわかる。 なお実際の斜板と試料の寸法 差を考慮すると、 実際の斜板では約 50秒以上のピーユングが好ましい と考えられる。 第 1 1図は 0 · 5mmの亜鉛球を 0. 2MP aでピーニ ングした以外は第 1 0図と同様の溶射及びピーユングを行った結果を示 す。 この図から、 亜鉛球の場合は約 1分からピーユングの効果が認めら れる。 また斜板への亜鉛球ピーニング時間は 5分以上が好ましいと考え られる。 アルミニウム基材の上に C u— 1 0%P b— 1 0%S n合金 を厚み 200 mに溶射し （組織一第 5図に示すもの） 、 その後熱処理 またはピーユングを行った場合の溶射層の応力変化を表 1に示す。 表 1
状 態 応力 （MP a)
溶射後 + 30
熱処理
( 200 eC X 1 h r ) + 30
(200°C 3 h r) + 30
ピーニング - 50
この表から溶射層にピーニングを施すと引張歪が緩和され圧縮歪方向 に転換されることが分かり、 これにより表面割れが起こり難くなると考 えられる。 一方、 熱処理は内部応力を変化させていない。
以下、 実施例によりさらに具体的に本発明を説明する。
実施例 1
以下の性状の鉛青銅水ァ 卜マイズ粉末を円板 （ S CM4 1 5 (焼入 れ） ， 厚み 1 0 mm) へ溶射し、 厚みが 100〜 1 50 の溶射層を 形成した。
鉛含有量： 1 0%
スズ含有量： 1 0% 粒径： 75 /zmアンダー
組織： 第 3図に示すもの
溶射は第 1メテコ社製のダイヤモンドジヱッ ト型ガンを使用して下記 条件で行った。 この結果、 未溶解アトマイズ粉末が 25面積％、 残部は 溶解組織である溶射層組織となった。
ガス種： プロピレン 1 0容量部と酸素、 空気 90容量部の混合ガス ガス圧： 0. 69 M P a
フレーム速度： 1 200mZs e c
溶射距離： 1 80mm
粉末供給量： 50 分
これらの耐焼付性を以下の条件で試験した。
焼付試験
試験機： ビンディスク型試験機
摺動速度： 1 5mZs
潤滑条件：冷凍機油
荷重付加方法： 400 NZ 1 0分、 漸増
相手材 （ビン） ： 51； 2焼入れ
なお、 比較のために、 焼結銅合金 （硬さ Hv約 90) をろう付けした 円板及びアルミニウム材円板についても試験を行った。
試験の結果を第 1 2図に示す。 これより本発明の斜板は比較材料より 2倍以上耐焼付性が優れていることが明らかである。
実施例 2
アルミニウム合金 （アルジル合金） 斜板及び本発明実施例 1の溶射斜板 を市販の斜板式コンプレッサーに組み込んでベンチテストを行った。 試 験結果を次の表に示す。 m 2
条 件 _jルミニゥム » 溶射斜板
低速高圧テスト 焼付、 摩耗、 はがれ
(700rpm, 2.欄 Pa , 120*0 摩耗あり なく 900時間クリア 高速高圧テスト 焼付、 摩耗、 はがれ ( 6000rom , 2.96MPa , 120 。C) 焼付あり なく 100時盟クリア 実施例 3
溶射材料の組成を表 3のように変え、 又溶射組織を全部溶解と一部溶解 (すなわち一部アトマイズ組織） の何れかに変化させるとともに、 一部 については厚みが l O O mの C u— 6%S n— 0. 3 % P合金中間層 を形成した試料を作成した。 溶射条件は、 「全溶融」 （全部溶解組織） については粉末供給量が 40 gZ分であり、 その他については実施例 1 と同じである。 表 3に焼付試験結果を示す。
(以下余白）
表 3_
試料 溶射層組成 （wt%) 中間層 組織 焼付
Fe-P 系 荷重 番口 Cu Sn Pb Ag その他 硬 m物 ( k N)
1 残 10 なし 未溶融 6. 0
+ 溶融
2 残 10 — 一 一 なし 全溶融 6. 4
3 残 10 10 - 一 あり 未 、溶融 8. 0
+
溶融
4 残 10 10 - 一 なし 同上一 8. 0
「 5 10 10 — 一 2 なし 同上 7. 6
6 残 - 7 - なし 同上 8. 0
7 残 6 一 一 P =0.3 — なし 同上 7. 2
8 残 10 5 - 一 あり 同上 6. 8
9 残 一 1 Ni=l 一 なし 8. 8 なお、 比較のために試験したアルミニウム铸造材 （A 1 — 1 7 % S i - 4 % C u ) 及び銅焼結材 （C u - 1 0%P b - 1 0%S n) の 焼付荷重はそれぞれ 4. O kN及び 6. O kNであった。
又、 試料 1の 1 0 % S nに代えて、 0. 4 % P， 5 % A 1 , 1 % S i， 2 %M n , 2 % C r , 3 % N i又は 1 5 % Z nの何れかを添加し たところほぼ同じ焼付荷重が得られた。
さらに、 試料 5の F e— P化合物に代えて F e— B又は F e— N化合 物を使用しても同じ焼付性能が得られた。
実施例 4 以下の性状の水アトマイズ青銅粉末を使用して鋼板 （S P C C, 厚み 1. 5mm) への溶射を行った。
鉛含有量： 8 %
粒径： 90 μ mアンダー
組織：第 7図に示すもの
溶射は第 1メテコ社製のダイヤモンドジェッ ト型ガンを使用して下記条 件で行った。
ガス種： プロピレン 1 0容量部と空気、 酸素 90容量部の混合ガス ガス圧： 0. 69 MP a
フレーム速度： 1 200 m/s
溶射距離： 1 80mm
粉末供給量： 30~ 1 00 分
なお、 粉末投入量を上記範囲内で調整することにより溶射層中でのァ 卜マイズ組織の割合を 4面積％、 2 1面積％及び 40面積％の割合で変 化させた。 第 1 3図にはアトマイズ組織割合が 4、 2 1面積％の溶射層 断面を電子顕微鏡で観察した組織写真を示す。
上記方法により得られた溶射層の厚みは約 1 00 μιηであり、 鉛の含 有量は 8%であった。 また溶射層の任意の部位を 30箇所測定した平均 硬さは Η ν 205であった。
また、 比較のために本発明実施例と同じ組成かつ厚みを有する焼結材 からなる青銅層を作り、 これらの耐焼付性及び耐摩耗性を以下の条件で
5式験しに。
焼付試験
試験機： ピンディスクテスター
摺動速度： 1 5 mZ s
潤滑条件： オイル滴下 荷重負荷方法：荷重漸増
相手材：軸受鋼
摩耗試験
試験機： ピンディスクテスター
摺動速度： 3 mZs
潤滑条件：冷凍機油添加冷媒中
荷重： 0. 4 k N
相手材：軸受鋼焼入れ
試験結果は荷重 ·摺動距離に対する摩耗量で示す。
試験の結果を第 1 4図に示す。 これより本発明の軸受材料は耐焼付性 及び耐摩耗性の両方において従来材料より優れていることが明らかであ る。
実施例 5
1 0%スズを含有する鉛スズ青銅粉を用い、 アトマイズ組織の割合が 22面積％の組織を作った以外は実施例 1と同じ試験を行ったところ、 焼付荷重は 8 k N、 比摩耗量は 1. 5 X 1 0_Sとなった。
実施例 6
表 4のとおり硬質物を添加した粉末を実施例 4と同じ方法で溶射し試 験を行い、 表 4に示す結果を得た。
(以下余白） 表 4 組成 （wt%) 溶 t組織 1動 特 性
Cu Pb Sn Ag 添加材 アトマイズ組織 焼付荷重 比摩耗量
Figure imgf000025_0001
残 Fe3P =2 20 6. 7 2. 0 残 7 — 一 A1203 =1 20 6. 4 1. 5
SiOz =1
Zr02 =1
残 7 一 SisN^ =1 20 6. 5 1. 8
TiN =2
残 - - SiC =1 20 6. 2 . 5
B4C =1
TiC =1
残 10 10 一 22 8. 0 1. 5 残 10 10 1 - 15 8. 0 1. 7 残 10 10 - 黒鉛 =2 19 8. 1
残 10 10 - Fe3N =1 18 7. 3
Fe2B =1
残 10 10 — A1N =3 15 7. 7 0. 8 —残 —10 10—— Fe3P _ = 8 1 5 4 0. 8 表 4と第 1 4図を比較すると、 硬質物の添加により耐摩耗性が改善さ れ、 一方耐焼付性はほとんど影響されないことが明らかである。
実施例 7 (鉛偏析組織の実施例）
鋼板 （ S P C C、 厚み 5 mm) にアルミナグリッ ドを用いてショッ ト ブラストを行い、 表面を粗した。 その上に N i— 5% A 1粉を下記条件 で溶射した。
第 1メテコ社製のダイヤモンドジエツ 卜型ガン
ガス種： プロピレン 1 0容量部と、 空気、 酸素 90容量部の混合ガス ガス圧： 0. 69 M P a
フレーム速度： I S O OmZs e c
ガス量： 80リッ トル 分
溶射距離： 1 80mm
粉末供給量： 30~60 分
N i - 5 % A 1溶射中間層の上に以下の性状の青銅ァトマイズ粉を下 記条件で溶射した。
a ： C u - 3. 5%S n- 23%P b (平均粒径 63 m) b ： C u - 6 % S n (平均拉怪 1 9 /xm)
第 1メテコ社製のダイヤモンドジエツ ト型ガン
ガス種： プロピレン 1 0容量部と、 空気、 酸素 90容量部の混合ガス ガス圧： 0. 69 M P a
フレーム速度： 1 200mZs e c
ガス量： 60リッ トル Z分
溶射距離： 1 80mm
粉末供給量： 30〜： I 00 分
粉末配合比率： a : 30%、 b ： 70 %
上記方法により得られた溶射層の厚みは約 1 00 であり、 鉛の含 有量は 8%であった。 また溶射層の任意の部位を 30箇所測定した平均 硬さは H V 1 80であった。
密着強度試験
接着剤による密着試験 （第 1 5図に示す）
接着剤 ： エポキシ系接着剤 （接着層 2を板の下面に接着した） 溶射層 ：厚み 1 50 m, (第 1 5図に 1 として示す）
棒 3を水平に引抜いた。
焼付試験
油切れ焼付試験 （第 1 6図に示す）
摺動速度： 2 OmZs
潤滑条件：試験前に油を塗布
荷重： 0. 5 k N
相手材： SU J 2 (第 1 6図において 4として示す）
試験の結果を第 1 7図に示す。 これより本発明の軸受材料の溶射層は接 着性及び耐焼付性の両方において従来材料より優れていることが明らか である。
実施例 8 (鉛偏析組織の実施例）
表 5のとおり条件を変えた以外は実施例 7と同じ試験を行い、 表 5に 示す結果を得た。 表 5において、 比較材 14は P b含有量が高い例、 比 較材 1 5は P b含有量が低い例、 比較材 1 6は全体が溶解組織となった 例、 比較材 1 7は粉末を 1種のみ用いた例であり、 何れも鉛偏析組織に 対する比較例である。 表 5
Figure imgf000028_0001
表 5 (^き）
溶 材 平均 粉 末 組 成 w t % 混合 中間層 せん断 1習 iA特性
N o . 扮末 粒径 比率 強度 焼付時間
U m Cu Pb Sn その他 添加材 % kgf/cm sec 本 1 1 a 60 Bal. 10 10 70 Cu-20 305 32 発 b 25 Bal. 6 P-0.2 30 Ni
明
材 1 2 a 60 Bal. 10 10 30 Cu-20 360 26 b 25 Bal. 6 P=0.2 70 Ni
1 3 a 70 Bal. 35 5 30 Cu-20 220 42 b 20 Bal. 2 10 70 Ni
1 a 60 Bal. 50 5 80 125 30 b 25 Bal. 5 10 20
比
1 5 a 60 Bal. 10 5 5 Cu-20 >380 6 b 25 Bal. 6 P=0.2 95 Ni
餃
1 6 a 25 Bal. 23 3.5 50 Cu-20 200 IS b 25 Bal. 6 P=0.2 50 Ni
1 7 a 50 Bal. 23 3.5 100 Cu-20 185 21
Ni
実施例 9 (中間層使用の実施例）
C u- 1 0 P b- 1 0 S n粉末を実施例と同様の条件で溶射した。 中間 層は下記の粉末を使用した。
① P B P 2 (C u - 6%S n - 0. 2 %P)
② N i A 1 (N i - 5% A 1 )
③ N i : A 1 (95 : 5)
但し、 中間層は円板基板上に予め N i - A 1合金を厚み 50 /xm中間層 としては溶射した。 次に溶射層の耐焼付性試験を第 1 7図を参照にして 説明した方法で行った。 結果を第 1 8図に示す。
第 1 8図より中間層が密着力向上に有効であることが分かる。
実施例 1 0 (黒鉛添加の実施例）
下記の粉末を実施例 1と同様の条件で溶射した。
① C u - 1 0 % A g
② C u - l %A g - 1 0%S n (平均粒径 45 μπι、 97%) +黒鉛 (平均粒径 75 M m以下、 3%)
実施例 9と同様に耐焼付け試験を行い、 またクラック本数を測定した結 果を第 1 9図に示す。 第 1 9図により、 黒鉛添加①が横割れ防止に有効 であり、 又耐焼付性も向上させることが明らかである。
横割れを生じさせた溶射層の組織写真を第 20図に示す。 図示された 横割れが微粒除去により抑制されるのは、 連続した鉛相が少なくなるこ とと関連し、 一方黒鉛添加により抑制されるのは摩擦係数の立ち上がり が抑えられ鉛相以外の場所で起る破断が抑制されることと関連する。 こ れらの手段の併用によりさらに横割れが起り難くなる。 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明は銅系材料と溶射の特徴を組み合わせる ことにより従来の斜板コンプレツサー斜板を著しく凌駕する摺動特性を 実現した。
したがって、 本発明は斜板に加えられる負荷や潤滑条件などが厳しい斜 板式コンプレッサーの耐久性及び信頼性を高めるものであり、 産業上非 常に有益な成果を達成する。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 斜板式コンプレッサーに用いられる鉄系又はアルミニウム系材料 からなる斜板において、 重量百分率で、 40%以下の鉛， 30%以下の スズ， 0. 5%以下のリン， 1 5%以下のアルミニウム， 10%以下の 銀， 5 %以下のケィ素， 5 %以下のマンガン， 5 %以下のクロム， 20 %以下のニッケル及び 30 %以下の亜鉛からなる群から選択された 1種又は 2種以上を、 0. 5〜50%の範囲で含有し、 残部が実質的に 銅及び不純物からなる銅系合金の溶射層を、 少なくともシユーとの摺動 面に形成したことを特徴とする斜板式コンプレツサ一の斜板。
2. 重量百分率で 2〜30%の鉛を含有する銅系合金からなる溶射層 が銅合金アトマイズ粉の未溶解組織と、 鉛を銅合金中に強制固溶した層 状溶射組織との混合組織から実質的になることを特徴とする請求項 1記 載の斜板式コンブレッサーの斜板。
3. 重量百分率で 1〜30%の鉛を含有する銅系合金からなる溶射層 が 3〜40%の鉛を含有する粉体の未溶解組織と、 3%以下の鉛を含有 するもしくは鉛を含有しない溶解組織との混合組織から実質的になるこ とを特徴とする請求項 1記載の斜板式コンブレツサ一の斜板。
4. 前記未溶解組織中の鉛相が粒状であることを特徴とする請求項 3記載の斜板式コンプレッサーの斜板。
5. 前記鉛を含有する粉体がアトマイズ粉であることを特徴とする請 求項 4記載の斜板式コンプレッサーの斜板。
6. 前記溶射層が、 A l 2 03 、 S i 02 、 S i C、 Z r 02 、
S i a N4 、 B N、 A 1 N、 T i N、 T i C、 B4 C、 ならびに鉄一リ ン、 鉄一ホウ素、 鉄一窒素の鉄系化合物からなる群から選択された 1種 又は 2種以上を、 重量百分率で 1 0%以下含有することを特徴とする請 求項 1から 5までの何れか 1項記載の斜板式コンプレッサーの斜板。
7. 前記溶射層が重量百分率で 3 %以下の黒鉛を含有することを特徴 とする請求項 1から 5までの何れか 1項記載の斜板式コンプレッサーの 斜板。
8. 前記鉄系又はアルミニウム系材料と前記溶射層の間に C u， N i , A 1 , N i - A l系合金、 C u - N i系合金、 N i - A 1系合 金、 C u - A l系合金、 C u - S n系合金、 N i自溶合金及び C o自溶 合金からなる群から選択された 1種又は 2種以上の材料からなる中間層 を形成したことを特徴とする請求項 1から 5までの何れか 1項記載の斜 板式コンプレッサーの斜板。
9. 前記溶射層が重量百分率で 3%以下の黒鉛を含有することを特徴 とする請求項 6記載の斜板式コンプレッサーの斜板。
1 0. 前記鉄系又はアルミニウム系材料と前記溶射層の間に C u， N i , A 1 , N i - A l系合金、 C u - N i系合金、 N i - A 1系合 金、 C u - A 1系合金、 C u— S n系合金、 N i自溶合金及び C o自溶 合金からなる群から選択された 1種又は 2種以上の材料からなる中間層 を形成したことを特徴とする請求項 6記載の斜板式コンプレツサ一の斜 板。
1 1. 前記溶射層が重量百分率で 3%以下の黒鉛を含有することを特 徴とする請求項 1 0記載の斜板式コンプレツサ一の斜板。
1 2. 鉛を含有する銅合金の粉末を鉄系又はアルミニウム系材料から なる斜板に溶射する際に、 前記粉末を重量百分率で 3 %未満の鉛を含有 しもしくは含有せず、 銅を主成分とする第 1の粉末と、 3~40%の鉛 を含有し銅を主成分とする第 2の粉末とし、 第 1の粉末を溶解させ、 一 方第 2の粉末を第 1の粉末より粗粒としかつ実質的に溶解させずに斜板 上に層を形成することを特徴とする斜板式コンプレツサー斜板の摺動層 の調製方法。
1 3. 溶射層にビーユング処理を施すことを特徴とする請求項 1 2記 載の斜板式コンプレッサー斜板の摺動層の調製方法。
14. 斜板式コンプレッサーに用いられる斜板に請求項 1記載の銅 合金又はさらに請求項 6記載の 1種又は 2種以上の化合物を溶射した後 に 1 00〜30 O'Cの温度範囲で 1 0~240分の熱処理を施すことを 特徴とする請求項 1から 1 0までの何れか 1項記載の斜板式コンブレツ サ一の斜板の摺動層の調製方法。
1 5. 斜板の表面に形成された、 C u, N i , A 1 , N i— A l系合 金、 C u - N i系合金、 N i - A 1系合金、 C u - A 1系合金及び じ！！ー ！！系合金、 N i自溶合金及び C o自溶合金からなる群から選択 された 1種又は 2種以上の材料からなる中間層に溶射を行うことを特徴 とする請求項 9から 1 1までの何れか 1項記載の斜板式コンプレッサー の斜板の摺動層の調製方法。
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