WO2012127759A1 - 摺動部品およびその製造方法 - Google Patents

摺動部品およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2012127759A1
WO2012127759A1 PCT/JP2011/079564 JP2011079564W WO2012127759A1 WO 2012127759 A1 WO2012127759 A1 WO 2012127759A1 JP 2011079564 W JP2011079564 W JP 2011079564W WO 2012127759 A1 WO2012127759 A1 WO 2012127759A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sliding
sliding component
recess
lipophilic substance
substance
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/079564
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
福岡　信彦
伸哉 関山
俊雄 高橋
Original Assignee
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
Publication of WO2012127759A1 publication Critical patent/WO2012127759A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/122—Details or component parts, e.g. valves, sealings or lubrication means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0254—Physical treatment to alter the texture of the surface, e.g. scratching or polishing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical 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
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/14—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B1/141—Details or component parts
    • F04B1/146—Swash plates; Actuating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2078—Swash plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1095—Construction relative to lubrication with solids as lubricant, e.g. dry coatings, powder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
    • F05C2203/08—Ceramics; Oxides
    • F05C2203/0804—Non-oxide ceramics
    • F05C2203/0808—Carbon, e.g. graphite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00—Material properties
    • F05C2251/14—Self lubricating materials; Solid lubricants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/50—Lubricating properties
    • F16C2202/52—Graphite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2206/00—Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
    • F16C2206/02—Carbon based material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2206/00—Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
    • F16C2206/02—Carbon based material
    • F16C2206/04—Diamond like carbon [DLC]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/42—Pumps with cylinders or pistons

Definitions

  • the present invention relates to a sliding component that slides under a high load and a manufacturing method thereof.
  • Spheroidal graphite cast iron which has spherical graphite in the base structure of the sliding member, generally has good bearing performance because graphite itself functions as a solid lubricant and has good lubricating oil retention.
  • cast iron is stretched and formed on spheroidal graphite, and this has become one of the factors that cause wear and seizure by contact with the mating member during operation.
  • Patent Document 1 discloses a technique for suppressing the burrs and using spheroidal graphite cast iron for bearings. This publication describes that a high-speed rotating member made of spheroidal graphite cast iron member having excellent bearing performance that can withstand high load and high rotation is provided by improving the surface condition by both the base structure of the material and the surface treatment. Yes.
  • the stencil portion of the base structure is removed and the underlying spheroidal graphite can be exposed.
  • the dent is about 1.0 ⁇ m at most. With this size, the amount of lubricating oil stored in the recess is small, and it is not sufficient to secure the wear powder generated regularly by sliding in the recess.
  • An object of the present invention is to provide an excellent wear resistance and a sliding part capable of suppressing seizures having a concave portion that is effective for retaining lubricating oil and securing wear powder.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above-described problems.
  • the present application is a sliding component having a pair of sliding surfaces that slide against each other, and at least A concave portion is formed on one sliding surface, and a lipophilic substance is formed on at least a part of the inner surface of the concave portion.
  • the lipophilic substance (1) is a carbon atom-containing inorganic substance, and the carbon-containing inorganic substance is composed of any of graphite, diamond-like carbon, and carbon nanotubes.
  • the surface of the lipophilic substance formed in at least a part of the inner surface of the concave portion (1) is recessed by 5 ⁇ m or more with respect to the surface of the sliding surface.
  • the pair of sliding surfaces in (1) above is a sliding surface of a sliding part of the compressor.
  • the pair of sliding surfaces in (1) above is a sliding surface of a sliding component of a hydraulic device.
  • the present application is a method of manufacturing a sliding component having a pair of sliding surfaces that slide while abutting one surface of each other, and at least one of the pair of sliding surfaces is a parent surface. It is characterized in that it is formed by polishing the surface of cast iron containing an oily substance with loose abrasive grains.
  • the above lipophilic substance (2) is a carbon atom-containing inorganic substance, and the carbon atom-containing inorganic substance is made of graphite.
  • the above-mentioned (2) free abrasive grains have an average particle size of 30 ⁇ m or more.
  • the present application is a manufacturing method of a sliding component having a pair of sliding surfaces that slide while abutting one surface of each other, and at least one of the pair of sliding surfaces is slid.
  • a concave portion is formed on the surface of the moving member, and the lipophilic substance is deposited on at least a part of the inner surface of the concave portion.
  • the lipophilic substance (3) is a carbon atom-containing inorganic substance, and the carbon-containing inorganic substance is composed of any of graphite, diamond-like carbon, and carbon nanotubes.
  • the lubricating oil can be held on the surface of the sliding part during sliding, friction loss can be reduced and seizure can be suppressed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the structure of the sliding component of the present invention.
  • 1 is a sliding member
  • 2 is a sliding surface
  • 6 is a recess provided on the sliding surface
  • 7 is a lipophilic substance provided in the recess 6.
  • the recessed part 6 provided in the surface of the sliding member 1 may differ in a magnitude
  • the lipophilic substance 7 provided in the concave portion 6 on the surface is formed to cover the inside of the concave portion 6, and by providing a certain amount of space in the concave portion 6, lubricating oil can be stored and retained during sliding.
  • the sliding member cast iron material, wrought iron material, stainless steel material, phosphor bronze, chrome molybdenum steel, or the like can be used, and the lipophilic substance 7 has good familiarity with the lubricating oil 5 (that is, the parent to the lubricating oil).
  • Graphite, diamond-like carbon (hereinafter referred to as DLC), carbon nanotubes (hereinafter referred to as CNT), etc., which are carbon atom-containing inorganic substances having a high surface energy of the oily substance 7 can be used.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a cross section in the vicinity of the sliding surface when the sliding component of this embodiment slides facing another sliding component.
  • sliding between the sliding member 1 of the present embodiment (hereinafter referred to as the first sliding member) and the opposing sliding member 3 (hereinafter referred to as the second sliding member).
  • the surface is arranged via the lubricating oil 5.
  • the sliding surface 2 of the first sliding member 1 and the sliding surface 4 of the second sliding member 3 are in the opposite directions, or the other one moves and slides while one is stopped.
  • a recess 6 is provided in the sliding surface 2 of the first sliding member 1, and a lipophilic substance 7 is formed on the inside thereof.
  • the lipophilic substance 7 is recessed with respect to the sliding surface 2 and the lipophilic substance 7 has good compatibility with the lubricating oil 5 during operation, it is easy to secure the lubricating oil in the recessed portion 6 that is the recess. Thus, when a high load is applied to the sliding portion and it becomes difficult to supply the lubricating oil from the outside to the sliding surface, the lubricating oil 5 in the concave portion 6 effectively acts to suppress seizure or the like. be able to. Further, since the wear powder of the sliding member generated during operation can be secured by the recess 6, wear of the sliding surface 2 and the sliding surface 4 due to the biting of the wear powder can be suppressed.
  • the sliding surface 1 is made of a material containing a lipophilic substance made of graphite such as spheroidal graphite cast iron in the first sliding member 1.
  • the spherical graphite portion which is a lipophilic substance, is exposed and the spherical graphite portion is recessed, or a recess 6 is formed on the sliding surface 2, and then the lipophilic substance 7 is slid including the recess 6.
  • the method of selectively removing the lipophilic substance 7 formed on the sliding surface 2, or forming the recess 3 after processing the entire sliding surface You may obtain by any system, such as the system selectively provided in the recessed part 6.
  • the depth of the dent from the sliding surface of the lipophilic substance 7 is preferably at least 5 ⁇ m from the viewpoint of retaining the lubricating oil and securing the wear powder, and a deeper depth is preferably at least 5 ⁇ m. Will improve.
  • the planar shape viewed from the sliding surface of the recess 6 can retain lubricating oil and ensure wear powder even when the shape is circular, rectangular, elliptical, or a part of the contour is distorted. If it doesn't become Bali, there is no problem.
  • the same material as that of the first sliding member 1 can be used for the second sliding member 3, and a lipophilic substance is provided in the concave portion in the same manner as the sliding surface 2 of the first sliding member 1. It is good also as a form.
  • a sliding member containing the lipophilic substance is used in the manufacturing method of the sliding part in which the lipophilic substance is provided in the concave portion of the sliding surface and the lipophilic substance is recessed from the sliding surface.
  • An example of a method for manufacturing a sliding component that forms a lipophilic substance having a concave shape by polishing with loose abrasive grains will be described.
  • FIG. 3 is a process diagram for explaining the manufacturing process of the sliding component according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 (a) is a diagram before cutting the sliding surface from the material containing the lipophilic substance.
  • (B) shows a state of polishing using free abrasive grains of a sliding member containing a lipophilic substance, and
  • (c) shows a sliding surface formed by polishing with free abrasive grains. Represents the state of
  • the sliding member 8 is made of spheroidal graphite cast iron, and the lipophilic substance 9 made of spherical graphite having good compatibility with the lubricating oil is contained therein.
  • the upper part of the broken line A-A ′ of the sliding member 8 is removed by machining or the like to obtain a surface indicated by an arrow of the broken line A-A ′ that becomes a sliding surface.
  • the polishing liquid 12 containing the abrasive grains 11 is supplied to the sliding surface 10 of the sliding member 8 and the surface plate 13 is pressed against the sliding member 8 while moving relative to the sliding member 8.
  • the abrasive grains 11 act freely on the sliding surface 10.
  • the abrasive grains 11 need only have the ability to process cast iron and graphite.
  • silicon carbide (SiC), alumina (Al 2 O 3 ), diamond, or the like can be used, or even a mixture thereof. Good.
  • the polishing liquid 12 may be any one that can disperse the abrasive grains 11 and act freely on the processed surface, but is preferably an oil-based one such as hydrocarbon oil in order to suppress oxidation of the cast iron surface.
  • the surface plate 13 only needs to have the ability to cause the abrasive grains 11 to act freely on the sliding member, which is a workpiece, such as pure tin, pure copper, tin alloy, copper alloy, cast iron, or the like. It is possible to use one having a polishing pad made of nonwoven fabric or polyurethane on the surface.
  • the lipophilic substance 9 made of graphite is more easily processed than the cast iron that is the material of the sliding member 8.
  • the surface of the lipophilic substance 9 made of graphite is recessed to form a recess 14.
  • the shape of the recess 14 varies depending on the average particle diameter of the abrasive grains 11 in FIG. When the average particle diameter of the abrasive grains 11 is larger than the average diameter of the lipophilic substance 9 made of graphite, since the abrasive grains 11 do not enter the recesses 14, the opening diameter of the recesses is equal to or larger than the inside.
  • the abrasive grains 11 when the average particle diameter of the abrasive grains 11 is smaller than the average diameter of the lipophilic substance 9 made of graphite, the abrasive grains 11 enter the recesses 14 and act so as to scrape out the internal graphite.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the sliding member 8 processed using the abrasive grains 11 having an average particle size smaller than the average diameter of the lipophilic substance made of graphite.
  • the opening diameter (width) B of the recess 14 is set inside the recess 14.
  • the shape is smaller than the diameter (width) C.
  • the lubricating oil that has entered the recess becomes a sliding surface little by little over a long period of time when the supply of the lubricating oil is delayed, compared to the one with a wide opening diameter of the recess. Since it is supplied, it is possible to extend the time until seizure.
  • the opening diameter of the recesses is larger than the inside and smaller than 40 ⁇ m is used. If so, the opening diameter of the recess can be made smaller than the inside.
  • the average particle diameter of the abrasive grains 11 is 10 ⁇ m or more larger or smaller than the average diameter of graphite.
  • the graphite particle diameter of spheroidal graphite cast iron varies depending on variations in manufacturing conditions and the like, it is preferable to adjust the average particle diameter of the abrasive grains 11 according to the spheroidal graphite cast iron material.
  • FIG. 5 is a plan view of the sliding surface shown in FIG. 3 (C) and FIG.
  • the lipophilic substance 9 made of graphite is substantially circular and randomly arranged when viewed from the top with respect to the sliding surface 10.
  • the size of the lipophilic substance 9 made of graphite varies, and in the present invention, the average value is used for the size of the lipophilic substance 9 made of graphite.
  • the lipophilic substance 9 made of graphite has a concave shape.
  • the recess of the sliding surface is provided with the lipophilic substance and the lipophilic substance is recessed from the sliding surface
  • the recess is formed on the sliding surface, and then the lipophilic substance is formed.
  • An example of a method for manufacturing a sliding component in which a lipophilic substance is disposed so as to cover the recess by forming the substance in the recess and then removing the lipophilic substance formed on the sliding surface will be described.
  • FIG. 6 is a process diagram for explaining the manufacturing process of the sliding component according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 (a) shows the state after the concave portion of the sliding surface is formed.
  • b) shows a state in which an oleophilic member is formed in the recess, and
  • FIG. 5 (c) shows a state in which the oleophilic material formed other than the recess is removed.
  • a recess 17 is formed in the sliding surface 16 of the sliding member 15.
  • the sliding member 15 can be made of cast iron, wrought iron, stainless steel, phosphor bronze, or the like.
  • the concave portion 17 is formed by a method of transferring a shape by pressing a spherical tool or the like against the sliding surface, laser processing, or the like.
  • the recess 17 is not limited to a circle when viewed from the top of the sliding surface 16, and may be an ellipse or a rectangle such as a square. Moreover, even if arrange
  • the cross-sectional shape of the concave portion 17 is not limited to a hemisphere, and the bottom surface and the side surface of the concave portion 17 may intersect with each other in a shape close to a straight line.
  • the size of the concave portion 17 is preferably 20 ⁇ m or more in the plane direction of the sliding surface in order to retain the lubricating oil and secure the wear powder.
  • the depth of the recess is determined in consideration of the thickness of the lipophilic substance so that the recess is at least 5 ⁇ m in a state where the lipophilic substance is formed inside.
  • the lipophilic substance 18 is formed in the recess 17.
  • the lipophilic substance 18 has good compatibility with the lubricating oil, there is no problem, and graphite, DLC, CNT, or the like can be used.
  • a plasma CVD apparatus is used to provide a sliding member having a concave portion formed on a sliding surface on a temperature-adjustable electrode that is subjected to high frequency in a vacuum vessel.
  • the DLC can be formed on the sliding surface including the concave portion by lowering the pressure of the vacuum vessel, introducing hydrocarbon gas and hydrogen gas, etc., and generating plasma by applying high frequency.
  • the thickness of the DLC can be controlled by adjusting the film formation time or the like, it is sufficient that the DLC that is familiar with the lubricating oil can be formed in the recess, and there is no problem if the DLC is about 50 nm or more. Further, graphite and CNT are formed by CVD, vapor deposition, sputtering, ion plating, or the like.
  • the lipophilic substance is formed on the entire surface, but the step of removing the lipophilic substance formed other than the recess is omitted by selectively forming the lipophilic substance in the recess. May be.
  • a DCL can be selectively formed in the concave portion by depositing a metal mask or the like having an opening corresponding to the concave portion of the sliding surface on the sliding surface. Is possible.
  • FIG. 6 (c) shows a state after removing the lipophilic substance 18 formed other than the recesses in FIG. 6 (b).
  • a method for removing the lipophilic substance 16 formed in the shape of the sliding surface 14 for example, a polishing process using free abrasive grains is performed.
  • the basic structure of the polishing process is the same as that described in the second embodiment, but the abrasive grains having a small grain size are used so that the lipophilic substance 18 formed in the recess is not processed as much as possible.
  • the particle size is preferably 0.5 ⁇ m or less.
  • the opening width in the sliding surface compared to the internal width.
  • the lipophilic substance is formed on the entire sliding surface including the recess, and then the lipophilic substance formed on the sliding surface is removed so that the lipophilic substance covers the recess.
  • FIG. 7 is a process diagram for explaining the manufacturing process of the sliding component according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 (a) shows the state after the concave portion of the sliding surface is formed.
  • b) shows a state in which an oleophilic member is formed in the recess, and
  • FIG. 5 (c) shows a state in which the oleophilic material formed other than the recess is removed.
  • a recess 21 is formed in the sliding surface 20 of the sliding member 19.
  • the sliding member 19 can be made of cast iron, wrought iron, stainless steel, phosphor bronze, or the like.
  • the recess 21 is processed by swinging the tip of the tool while rotating a drill or the like, thereby forming a recess shape having a smaller opening diameter than the inside on the sliding surface 20.
  • the recess 21 is circular when viewed from the top of the sliding surface 20. Moreover, even if it arrange
  • the size and depth of the concave portion 21 is preferably 20 ⁇ m or more in the plane direction of the sliding surface in order to retain the lubricating oil and secure the wear powder, as described in the third embodiment, and the depth of the concave portion 21.
  • the depth is determined in consideration of the thickness of the lipophilic substance so that the dent is at least 5 ⁇ m with the lipophilic substance formed inside.
  • the lipophilic substance 22 is formed in the recess 21.
  • the same material as in Example 2 can be used.
  • the lipophilic substance 22 is formed on the entire surface including the inside of the recess 21 having the inside wider than the opening width and the sliding surface 20 by oblique sputtering or the like.
  • FIG. 7 (c) shows a state after removing the lipophilic substance 18 formed other than the recesses in FIG. 7 (b).
  • the lipophilic substance 22 on the sliding surface 20 other than the recess 21 is removed. Since the opening width of the concave portion is smaller than the width inside the concave portion as described in the second embodiment, the lubricating oil that has entered the concave portion has a larger opening when the supply of the lubricating oil is delayed. Therefore, the time until the lubricating oil is consumed can be extended and the time until seizure can be extended.
  • the concave portion formed on the sliding surface is provided with the lipophilic substance, and the concave portion is recessed by at least 5 ⁇ m, so that the lubricating oil is contained in the concave portion.
  • the dent lubricating oil acts effectively and seizes. Since the wear powder of the sliding member generated during operation can be suppressed by this recess, wear of the sliding surface due to the biting of the wear powder can be suppressed.
  • the lubricating oil that has entered the recess has a longer opening time than the wide opening when the supply of lubricating oil is delayed. Since it is supplied to the sliding surface little by little, the time until the lubricating oil is consumed can be extended, and the time until seizure can be extended.
  • a protective film is provided on the sliding surface, and a fine surface is selectively formed on the surface of the concave portion.
  • FIG. 8 is a process diagram for explaining the manufacturing process of the sliding component according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 (a) shows the state after the concave portion of the sliding surface is formed.
  • b) shows a state in the middle of forming fine irregularities on the surface of the recess, and
  • FIG. 7 (c) shows a state where the protective film on the sliding surface is removed.
  • a recess 25 is formed in the sliding surface 24 of the sliding member 23.
  • the sliding member 23 is made of the same material as described in the second embodiment, and the recess 25 is formed in the same manner as described in the second embodiment.
  • the particles 27 are made to collide with the surface of the concave portion 25 by sandblasting or the like to form fine irregularities on the surface of the concave portion 25.
  • the protective film 27 is opened at a position corresponding to the recess 25, and acts to prevent the sliding surface 24 from being processed when forming fine irregularities on the surface of the recess 25.
  • the protective film 26 is made of a photoresist such as a thermosetting resin or a photocurable resin.
  • the particle 27 forms fine irregularities on the surface of the recess 25, and needs to be sufficiently smaller than the opening width of the recess 25, and particles such as SiC or AL 2 O 3 having an average particle diameter of 1 ⁇ m or less are used. Is preferred.
  • FIG. 8C shows a state after the protective film 26 formed on the sliding surface 24 in FIG. 8B is removed.
  • a fine unevenness 28 is formed on the surface of the recess 25.
  • the sliding parts obtained in the present embodiment can be applied to, for example, hydraulic equipment represented by a compressor, a hydraulic pump, a hydraulic motor, and the like.
  • FIG. 9 is a schematic view of the orbiting scroll component of the scroll compressor which is an example of the sliding component of the present invention.
  • the orbiting scroll component 29 is composed of an end plate surface 30, a spiral wrap 31 and a blade edge surface 32 at the end thereof.
  • the cutting edge surface 32 shown by hatching is a sliding surface, and by providing a structure having a recess according to the embodiment of the present invention, seizure suppression and wear resistance of the sliding surface are improved and long-term stability is achieved.
  • a scroll compressor having the characteristics can be provided.
  • a scroll compressor compresses a pair of identical spiral-shaped sliding parts by reducing the volume of a compression chamber by fixing one and rotating the other (relatively swinging). Is. That is, air is sucked from the suction port outside the fixed scroll (fixed scroll), and the air enclosed in the compression space is compressed toward the center of the vortex by the reduction of the compression chamber accompanying the swirling motion. To go. The compressed air becomes the minimum at the center of the spiral, and the air is compressed to the highest level and discharged to the outside from the discharge port at the center. This process of suction, compression, and discharge is continuously repeated to produce compressed air.
  • the fixed scroll and the orbiting scroll are revolving at high speed with the sliding surfaces facing each other, and the structure of the present invention can suppress seizure of the sliding surface and improve wear resistance.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a hydraulic device which is an example having the sliding component of the present invention as a constituent member.
  • the pump casing 33 includes a main casing 33a and a front casing 33b.
  • the main casing 33a is joined and fixed to the front casing 33b.
  • a rotation shaft 35 that is connected through the center of the cylinder block 34 is provided.
  • the rotation shaft 35 is rotatably supported by bearings 36 and 37 on the main body casing 33a and the front casing 33b, respectively.
  • a coupling member 38 is connected to the rotating shaft 35, and an output shaft of the engine is connected to the coupling member 38.
  • the coating capacity of the hydraulic pump is determined by controlling the tilt angle of the swash plate 39 with respect to the rotation shaft 35 by the tilt angle control member 40 provided in the main body casing 33a.
  • a predetermined number of shoes 41 are mounted on the swash plate 39, and pistons 42 are connected to the shoes 41 via spherical joints.
  • the piston 42 is inserted into a cylinder hole 43 formed in the cylinder block 34 so as to be able to reciprocate.
  • the cylinder block 34 is provided with an odd number, for example, five or seven cylinder holes 43, and a piston 42 is inserted into each cylinder hole 43.
  • a valve plate 44 is interposed between the cylinder block 34 and the main body casing 33a.
  • the valve plate 44 is provided with a suction port 47 and a discharge port 48 communicating with the suction flow path 45 and the discharge flow path 46 provided in the main body casing 33a.
  • the surface 49 facing the swash plate 39 of the shoe 41 is a sliding surface.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Compressor (AREA)

Abstract

　潤滑油の保持と摩耗粉の確保に効果的な凹部を有する優れた耐摩耗性と焼きつき抑制可能な摺動部品を提供する。　互いの平面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品であって、少なくとも一方の摺動面に凹部が形成され、該凹部の内面を覆うように親油性物質が形成されていることを特徴とする。また、該親油性物質は炭素原子含有の無機物で、黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする。このような構成により、摺動する機械部品において、摺動時摺動部品の表面に潤滑油を保持できるので摩擦損失を低減でき、また焼きつきを抑制することができる。

Description

摺動部品およびその製造方法
　本発明は、高負荷を受けて摺動する摺動部品およびその製造方法に関するものである。
　潤滑油等を介して対面して摺動する摺動部品において、高負荷や潤滑油の劣化等によって生じる摩耗や焼付きに対して耐摩耗性や耐焼付き性の向上が求められている。摺動部材に基地組織中に球状の黒鉛を持っている球状黒鉛鋳鉄は、黒鉛自体が固体潤滑剤としての働きをするほか、潤滑油の保持性が良いために、一般に軸受け性能が良いことは知られている。しかし、切削加工や研削加工では球状黒鉛上に鋳鉄が引き伸ばされて形成され、これが稼動時にバリとなって相手部材と接触して摩耗や焼付きを生じる要因の一つとされていた。このバリを抑制して球状黒鉛鋳鉄を軸受けに用いるための技術として、特開平２－３１０３３５号公報（特許文献１）がある。この公報には、材料の基地組織および表面処理の両者による表面状態の改善により、高負荷、高回転に耐える優れた軸受性能を持つ、球状黒鉛鋳鉄部材からなる高速回転部材を提供すると記載されている。
特開平２－３１０３３５号公報
　しかしながら、特許文献１の表面処理方法にて球状黒鉛鋳鉄を処理した場合、基地組織の尖閣部が除去されて内在する球状黒鉛の露出は可能であるが、基地組織表面に対する球状黒鉛の露出部の凹みは、大きくても１．０μｍ程度である。この大きさでは凹部に貯められる潤滑油が少なく、また摺動により定常的に生じる摩耗粉の凹部への確保も不十分である。
　本発明の目的は、潤滑油の保持と摩耗粉の確保に効果的な凹部を有する優れた耐摩耗性と焼きつき抑制可能な摺動部品を提供することにある。
　上記目的を達成するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
　（１）本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、互いの一面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品であって、少なくとも一方の摺動面に凹部が形成され、凹部の内面の少なくとも一部の領域に親油性物質が形成されていることを特徴とする。
　上記（１）の親油性物質が炭素原子含有の無機物であり、炭素含有の無機物が黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする。
　上記（１）の前記凹部内面の少なくとも一部の領域に形成された親油性物質表面が前記摺動面の表面に対して５μｍ以上凹んでいることを特徴とする。
　上記（１）の一対の摺動面が圧縮機の摺動部品の摺動面であることを特徴とする。
　上記（１）の一対の摺動面が油圧機器の摺動部品の摺動面であることを特徴とする。
　（２）本願は、互いの一面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品の製造方法であって、前記一対の摺動面のうち少なくとも一方の摺動面を、親油性物質を内在させた鋳鉄の表面を遊離砥粒を用いて研磨することにより形成することを特徴とする。
　上記（２）の親油性物質が炭素原子含有の無機物であり、炭素原子含有の無機物が黒鉛からなることを特徴とする。
　上記（２）の遊離砥粒の平均粒径が３０μｍ以上であることを特徴とする。
　（３）本願は、互いの一面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品の製造方法であって、前記一対の摺動面のうち少なくとも一方の摺動面を、摺動部材の表面に凹部を形成し、該凹部の内面であって少なくとも一部の領域に親油性物質を堆積させることで形成することを特徴とする。
　上記（３）の親油性物質が炭素原子含有の無機物であり、炭素含有の無機物が黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする。
　本発明によれば、摺動する機械部品において、摺動時摺動部品の表面に潤滑油を保持できるので摩擦損失を低減でき、また焼きつきを抑制することができる。
本願発明の摺動部品の構造の断面図である。 本発明の摺動部品の摺動面近傍の断面の模式図である。 本発明の第一の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図である。 本発明の第一の実施形態に関わる摺動部品の摺動面において、開口部が内部より狭い構造の凹部を表す断面図である。 本発明の第一の実施形態に関わる凹部を形成した摺動面の平面図である。 本発明の第二の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図である。 本発明の第三の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図である。 本発明の第四の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図である。 本発明の摺動部品の一例であるスクロール圧縮機の旋回スクロール部品の概略図である。 本発明の摺動部品を構成部材として有する油圧機器の構成例を表す断面図である。
　以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
　本実施例では、摺動面の凹部に親油性物質が備えられ、かつ親油性物質が摺動面から凹んでいる摺動部品の例を説明する。
　図１は、本願発明の摺動部品の構造の断面図である。
　図１において、１は摺動部材、２は摺動面、６は摺動表面に設けられた凹部で、７は凹部６内に設けた親油性物質である。また、摺動部材１の表面に設けた凹部６は、図１のように大きさは異なってもよく、ほぼ同じ大きさでもよい。また、表面の凹部６内に設ける親油性物質７は、凹部６内の内側を覆う程度とし、凹部６にある程度空間を設けることにより摺動時に潤滑油を貯め保持することができる。ここで、摺動部材として、鋳鉄材や鍛鉄材、ステンレス鋼材、リン青銅、クロムモリブデン鋼等を用いることができ、親油性物質７には潤滑油５とのなじみが良好（すなわち潤滑油に対する親油性物質７の表面エネルギーが高い状態）な炭素原子含有の無機物である黒鉛やダイヤモンドライクカーボン（以後、ＤＬＣと称する）、カーボンナノチューブ（以後、ＣＮＴと称する）等を用いることができる。
　図２は、本実施例の摺動部品が別の摺動部品と対向して摺動する場合の摺動面近傍の断面の模式図を示している。
　図２において、本実施例の摺動部材１（以下、これを第一の摺動部材という）と、対向する摺動部材３（以下、これを第二の摺動部材という）との摺動面は、潤滑油５を介して配置されている。
　第一の摺動部材１の摺動面２と第二の摺動部材３の摺動面４は、相対的に逆向きか、あるいは一方が止まった状態でもう一方が移動して摺動する。第一の摺動部材１の摺動面２には凹部６が設けられ、その内側に親油性物質７が形成されている。
　親油性物質７は、摺動面２に対して凹んでおり、稼動時に親油性物質７は潤滑油５とのなじみ性が良好であるため、この凹みである凹部６に潤滑油を確保し易くなり、摺動部に高負荷が掛かり外部からの摺動面への潤滑油の供給が困難になった場合に、この凹部６の潤滑油５が効果的に作用して焼きつき等を抑制することができる。また、稼動時に生じた摺動部材の摩耗粉をこの凹部６により確保できるため、摩耗粉の噛みこみによる摺動面２および摺動面４の摩耗を抑制することができる。
　摺動面２の凹部６に親油性物質７を内在させる方式としては、第一の摺動部材１に球状黒鉛鋳鉄等の黒鉛からなる親油性物質を内在する材料を用いて、摺動面を全面加工した後で親油性物質である球状黒鉛部を露出させ、かつ球状黒鉛部を凹ませる方式や、摺動面２に凹部６を形成し、次いで親油性物質７を凹部６を含む摺動面全面に形成した後、摺動面２上に形成された親油性物質７を選択的に除去する方法や、摺動面を全面加工した後で凹部３を形成し、次いで親油性物質７を凹部６に選択的に設ける方式等のいずれの方式で得てもよい。
　潤滑油の保持性と摩耗粉の確保性から親油性物質７の摺動面からの凹みの深さとしては、少なくとも５μｍ以上が好ましく、より深い方が潤滑油の保持性と摩耗粉の確保性が向上する。また、凹部６の摺動面から見た平面的な形状は、円形や矩形や楕円や、輪郭の一部が歪んだ形状であっても潤滑油の保持と摩耗粉の確保ができ、かつ輪郭がバリとならなければ支障はない。
　また、第二の摺動部材３には第一の摺動部材１と同一の材料を用いることができ、第一の摺動部材１の摺動面２と同様に凹部に親油性物質を備える形態としてもよい。
　本実施例では、摺動面の凹部に親油性物質が備えられ、かつ親油性物質が摺動面から凹んでいる摺動部品の製造方法において、親油性物質を内在した摺動部材を用いて、遊離砥粒による研磨加工により凹んだ形状の親油性物質を形成する摺動部品の製造方法の例を説明する。
　図３は、本発明の第一の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図であり、同図（ａ）は親油性物質を内在した材料から摺動面を切り出す前の状態を、同図（ｂ）は親油性物質を内在した摺動部材の遊離砥粒を用いた研磨加工の状態を、同図（ｃ）は遊離砥粒による研磨加工で形成した摺動面の状態を表わす。
　図３（ａ）において、摺動部材８は球状黒鉛鋳鉄からなり、その内部には潤滑油とのなじみ性が良好な球状の黒鉛からなる親油性物質９を内在する。摺動部材８の破線Ａ-Ａ’の上部を機械加工等により除去加工して、摺動面となる破線Ａ-Ａ’の矢印で示す面を得る。
　図３（ｂ）において、摺動部材８の摺動面１０に砥粒１１を含んだ研磨液１２を供給して定盤１３を押し付けながら摺動部材８と相対運動する。砥粒１１は摺動面１０に遊離的に作用する。砥粒１１は、鋳鉄材と黒鉛を加工する能力があればよく、一例として炭化ケイ素（ＳｉＣ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ダイヤモンド等を用いることができるし、それらの混合物であってもよい。研磨液１２は、砥粒１１を分散して遊離的に加工面に作用できるものであればよいが、鋳鉄表面の酸化を抑制するために炭化水素油等の油系のものが好ましい。定盤１３は、被削物である摺動部材に砥粒１１を遊離的に作用させる能力があればよく、純錫、純銅、錫合金、銅合金、鋳鉄等や、または、定盤１３の表面に不織布やポリウレタン等からなる研磨パッドを貼り付けたものを用いることができる。
　遊離砥粒による研磨加工が進行すると図２（ｃ）に示すように、摺動部材８の生地材料である鋳鉄に比べて、黒鉛からなる親油性物質９は加工されやすいため、摺動面１０に対して黒鉛からなる親油性物質９の表面は凹んで凹部１４が形成される。この凹部１４の形状は、図２（ｂ）の砥粒１１の平均粒径等により変化する。砥粒１１の平均粒径が黒鉛からなる親油性物質９の平均的な直径より大きい場合は、砥粒１１は凹部１４に入らないため、凹部の開口径は内部と同等以上の大きさとなる。一方、砥粒１１の平均粒径が黒鉛からなる親油性物質９の平均的な直径より小さい場合は、砥粒１１は凹部１４に入り混んで内部の黒鉛をかき出す様に作用する。
　図４は黒鉛からなる親油性物質の平均的な直径に比べて小さい平均粒径の砥粒１１を用いて加工した摺動部材８の断面図である。図４に示すように黒鉛からなる親油性物質の平均的な直径に比べて小さい平均粒径の砥粒１１を用いて加工した場合、凹部１４の開口径（幅）Ｂが凹部１４の内部の径（幅）Ｃより小さい形状となる。凹部１４の内部より開口径が小さいため、凹部に入った潤滑油は、潤滑油の供給が滞った際に、凹部の開口径が広いものに比べて長時間に渡って少しずつ摺動面に供給されるため、焼き付きまでの時間を延ばすことが可能である。
　例えば球状黒鉛鋳鉄の黒鉛の平均的な直径は４０μｍの場合、砥粒１１の平均粒径に４０μｍより大きいものを用いた場合は、凹部の開口径は内部より大きくなり、４０μｍより小さいものを用いた場合は、凹部の開口径は内部より小さくできる。なお、凹部の開口径を確実に制御するには、砥粒１１の平均粒径としては黒鉛の平均的な直径に比べて１０μｍ以上大きいかあるは小さくするのが好ましい。また、球状黒鉛鋳鉄の黒鉛粒径は製造条件等の変動によってばらつきがあるため、球状黒鉛鋳鉄材料に合わせて砥粒１１の平均粒径を調整するのが好ましい。
　図５は図３（Ｃ）および図４に示した摺動面の平面図である。黒鉛からなる親油性物質９は摺動面１０に対して上から見た場合、ほぼ円形でありランダムに配置されている。また黒鉛からなる親油性物質９の大きさにはばらつきがあり、本発明では黒鉛からなる親油性物質９の大きさには平均値を用いている。なお、ここでは図示していないが、黒鉛からなる親油性物質９は凹形状をしている。
　本実施例では、摺動面の凹部に親油性物質が備えられ、かつ親油性物質が摺動面から凹んでいる摺動部品の製造方法において、摺動面に凹部を形成した後、親油性物質を凹部に形成し、次いで摺動面に形成された親油性物質を除去することにより、親油性物質が凹部を覆うように配置された摺動部品の製造方法の例を説明する。
　図６は、本発明の第二の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図であり、同図（ａ）は摺動面の凹部形成後の状態を、同図（ｂ）は凹部に親油性部材を形成した状態を、同図（ｃ）は凹部以外に形成された親油性物質を取り除いた状態を表す。
　図６（ａ）において、摺動部材１５の摺動面１６に凹部１７を形成する。摺動部材１５は鋳鉄材や鍛鉄材やステンレス鋼材、リン青銅材等を用いることができる。凹部１７は、球状等の工具を摺動面に押し付けて形状を転写する方式や、レーザ加工等により形成する。凹部１７は摺動面１６の上部から見た場合に円形に限らず、楕円や４角等の矩形であってもよい。また、摺動面１６の平面方向に対してランダムに配置されていても、一定間隔で規則的に配置されていてもよい。また、凹部１７の断面形状も半球に限らす、凹部１７の底面と側面が直線状に近い形状で交わってもよい。凹部１７の大きさは、潤滑油の保持と摩耗粉の確保のために摺動面の平面方向に２０μｍ以上が好ましい。凹部の深さは内部に親油性物質を形成した状態で凹みが少なくても５μｍ以上になるように、親油性物質の厚みを考慮して深さを決定する。
　図６（ｂ）において、凹部１７に親油性物質１８を形成する。親油性物質１８は潤滑油とのなじみがよいものであれば支障がなく、黒鉛やＤＬＣやＣＮＴ等を用いることができる。例えば、親油性物質にＤＬＣを用いる場合、プラズマＣＶＤ装置を用いて、真空容器中で高周波等がかけられ、かつ温度調整可能な電極上に、摺動面に凹部を形成した摺動部材を装置の真空容器に設置し、真空容器の圧力を下げて、炭化水素ガスと水素ガス等を導入して、高周波をかけてプラズマ化させることで、凹部を含む摺動面にＤＬＣが形成できる。成膜時間等の調整によりＤＬＣの厚みの制御が可能であるが、潤滑油とのなじみのよいＤＬＣが凹部に形成できていればよく、ＤＬＣは５０ｎｍ程度以上あれば問題はない。また、黒鉛やＣＮＴについては、ＣＶＤ法や蒸着法やスパッタ法やイオンプレーティング法等により形成する。
　また、図６（ｂ）では全面に親油性物質を形成しているが、凹部に選択的に親油性物質を形成することで、凹部以外に形成された親油性物質を除去する工程を省略してもよい。例えば、親油性物質にＤＬＣを用いる場合、摺動面の凹部に対応する場所が開口したメタルマスク等を摺動面に重ねて成膜することで、凹部にＤＣＬを選択的に形成することが可能である。
　図６（ｃ）は、図６（ｂ）において凹部以外に形成された親油性物質１８を除去した後の状態である。摺動面１４状に形成された親油性物質１６の除去方法としては、例えば遊離砥粒を用いた研磨加工等により行う。研磨加工の基本構成は実施例２で述べたのと同様であるが、砥粒径としては、凹部に形成された親油性物質１８の加工がなるべくなされないように粒径の小さい砥粒を用いる。粒径としては、０．５μｍ以下のものが好適である。
　本実施例では、摺動面の凹部に親油性物質が備えられ、かつ親油性物質が摺動面から凹んでいる摺動部品の製造方法において、摺動面に内部の幅に比べて開口幅が狭い凹部を形成した後、親油性物質を凹部を含む摺動面の全面に形成し、次いで摺動面に形成された親油性物質を除去することにより、親油性物質が凹部を覆うように配置され、かつ内部の幅より開口幅が狭い凹部を有する摺動部品の製造方法の例を説明する。
　図７は、本発明の第三の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図であり、同図（ａ）は摺動面の凹部形成後の状態を、同図（ｂ）は凹部に親油性部材を形成した状態を、同図（ｃ）は凹部以外に形成された親油性物質を取り除いた状態を表す。
　図７（ａ）において、摺動部材１９の摺動面２０に凹部２１を形成する。摺動部材１９は鋳鉄材や鍛鉄材やステンレス鋼材、リン青銅材等を用いることができる。凹部２１は、ドリル等を回転させながら工具の先端を揺動させて加工することで摺動面２０に内部より開口径が小さい凹部形状を形成する。凹部２１は摺動面２０の上部から見た場合に円形となる。また、摺動面２０の平面方向に対してはランダムに配置されていても、一定間隔で規則的に配置されていてもよい。凹部２１の大きさと深さは、実施例３で説明したのと同様に潤滑油の保持と摩耗粉の確保のために摺動面の平面方向に２０μｍ以上が好ましく、また、凹部２１の深さは内部に親油性物質を形成した状態で凹みが少なくても５μｍ以上になるように、親油性物質の厚みを考慮して深さを決定する。
　図７（ｂ）において、凹部２１に親油性物質２２を形成する。親油性物質２２には、実施例２と同様の材料を用いることがでる。親油性物質２２は、斜方スパッタ等により開口幅より広い内部を有する凹部２１の内部と摺動面２０を含む全面に形成する。
　図７（ｃ）は、図７（ｂ）において凹部以外に形成された親油性物質１８を除去した後の状態である。実施例３で説明したのと同様に凹部２１以外に形成された摺動面２０の親油性物質２２を除去する。実施例２で説明したのと同様に凹部の開口幅が凹部の内部の幅より小さい形状となるため、凹部に入った潤滑油は、潤滑油の供給が滞った際に開口が広いものに比べて長時間に渡って少しずつ摺動面に供給されるため、潤滑油が消費するまでの時間を延長でき焼き付きまでの時間を延ばすことが可能である。
　以上、発明の実施形態に述べてきた例のように、本発明によれば摺動面に形成した凹部に親油性物質を備え、その凹部が少なくとも５μｍ以上凹んでいることで、凹部に潤滑油を確実に確保して、高負荷が摺動部に掛かかり外部からの摺動面への潤滑油の供給が困難になった場合に、この凹みの潤滑油が効果的に作用して焼きつきの抑制ができ、また、稼動時に生じる摺動部材の摩耗粉をこの凹みにより確保できるため、摩耗粉の噛みこみによる摺動面の摩耗を抑制することが可能となる。また、凹部の開口幅が凹部の内部の幅より小さい形状とした場合には、凹部に入った潤滑油は、潤滑油の供給が滞った際に開口が広いものに比べて長時間に渡って少しずつ摺動面に供給されるため、潤滑油が消費するまでの時間を延長でき焼き付きまでの時間を延ばすことも可能となる。
　本実施例では、摺動面に凹部が設けられた摺動部品の製造方法において、摺動面に凹部を形成した後、摺動面に保護膜を設けて選択的に凹部の表面に微細な凹凸を形成し、次いで摺動面の保護膜を除去することにより、凹部の表面に微細な凹凸を有する摺動部品の製造方法の例を説明する。
　図８は、本発明の第四の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図であり、同図（ａ）は摺動面の凹部形成後の状態を、同図（ｂ）は凹部の表面に微細な凹凸を形成する途中の状態を、同図（ｃ）は摺動面の保護膜を取り除いた状態を表す。
　図８（ａ）において、摺動部材２３の摺動面２４に凹部２５を形成する。摺動部材２３には実施例２で説明したのと同様の材料を用い、凹部２５も実施例２で説明したのと同様の方式で形成する。
　図８（ｂ）において、摺動面２４に保護膜２６を形成した後、サンドブラスト等により粒子２７を凹部２５の表面に衝突させて、凹部２５の表面に微細凹凸を形成する。保護膜２７は凹部２５に対応する位置は開口しており、凹部２５の表面に微細凹凸を形成する際に、摺動面２４が加工されないように作用する。保護膜２６には熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等のフォトレジスト等を用いる。粒子２７は凹部２５の表面に微細凹凸を形成するものであり、凹部２５の開口幅に比べて十分小さい必要があり、平均粒径が１μｍ以下のＳｉＣやＡＬ２Ｏ３等の粒子を用いるのが好ましい。
　図８（ｃ）は、図８（ｂ）において摺動面２４に形成された保護膜２６を除去した後の状態である。凹部２５の表面に微細凹凸２８が形成されている。凹部２５の表面に微細凹凸２８が設けられたことで、凹部２５の表面積が大きくなり、潤滑油が凹部表面の微細凹凸の凹みに入りこむことで、微細凹凸が無い凹部に比べて潤滑油の保持性が向上できる。
　これにより、潤滑保持性の良好な凹部を摺動面に備えることで、これまで述べてきた実施例と同様の効果が得られ、焼きつきの抑制と摩耗粉の噛みこみによる摺動面の摩耗を抑制することが可能となる。
　本実施の形態で得られる摺動部品としては、例えば圧縮機や油圧ポンプや油圧モータ等に代表される油圧機器等に適用可能である。
　図９は本発明の摺動部品の一例であるスクロール圧縮機の旋回スクロール部品の概略図である。旋回スクロール部品２９は鏡板面３０と渦巻き状のラップ３１と、その端部の刃先面３２から構成される。ハッチングで示した刃先面３２が摺動面であり、ここに本発明の実施形態に基づいて凹部を有する構造を付与することで、摺動面の焼付き抑制と耐摩耗性が向上し長期安定性を有するスクロール圧縮機を提供することができる。
　ここで、スクロール圧縮機について説明する。
　スクロール圧縮機は、一対の同一の渦巻き形状の摺動部品を、一方を固定し、他方を旋回運動（相対的には揺動運動）させることにより、圧縮室の体積を小さくしていき圧縮するものである。すなわち、上記の固定されたスクロール（固定スクロール）の外側の吸込み口より空気を吸入し、圧縮空間に封じ込めた空気を旋回運動に伴なう圧縮室の縮小により、渦の中心に向かって圧縮されていく。圧縮空気は渦巻きの中心で最小となり、空気は最高に圧縮されて中心部にある吐出口より外部へ吐き出される。この吸込み、圧縮、吐き出しの工程を連続的に繰り返して圧縮空気を製造している。
　上記の固定スクロールと旋回スクロールは、摺動面を対向させて高速で旋回しており、本発明の構成により摺動面の焼付き抑制と耐摩耗性が向上が図れる。
　図１０は、本発明の摺動部品を構成部材として有する一例である油圧機器の断面図である。ポンプケーシング３３は本体ケーシング３３ａとフロントケーシング３３ｂとから構成され、本体ケーシング３３ａはフロントケーシング３３ｂに接合して固定されている。シリンダブロック３４の中心を貫通して連結した回転軸３５が設けられ、回転軸３５は本体ケーシング３３ａおよびフロントケーシング３３ｂに、それぞれ軸受け３６、３７により回転自在に支持されている。また、回転軸３５にはカップリング部材３８が連結されており、このカップリング部材３８には、エンジンの出力軸等が連結される。
　斜板３９は本体ケーシング３３ａに設けた傾転角制御部材４０によって、回転軸３５に対する斜板３９の傾斜角度を制御することにより、油圧ポンプの塗出容量が決定される。斜板３９には所定数のシュー４１が装着されており、これら各シュー４１には球面継手を介してそれぞれピストン４２が連結している。ピストン４２はシリンダブロック３４に形成されたシリンダ穴４３に往復稼動できるように挿入されている。シリンダブロック３４には奇数個の例えば５個や７個のシリンダ穴４３が設けられており、各シリンダ穴４３にそれぞれピストン４２が挿入されている。
　シリンダブロック３４と本体ケーシング３３ａとの間には弁板４４が介装されている。弁板４４には、本体ケーシング３３ａに設けた吸い込み流路４５および吐出流路４６に連通する吸い込みポート４７と吐出ポート４８とが設けられている。
　駆動手段（図示しない）により回転軸３５を回転駆動すると、この回転軸３５に連結したシリンダブロック３４が回転駆動される。シリンダブロック３４が回転することにより、各シリンダ穴４３に挿入したピストン４２が回転軸３５の軸回りに回転駆動されることになり、この時にピストン４２に連結したシュー４１が斜板３９の表面上を摺動する。ここで、斜板３９が回転軸３５に対して傾斜していると、この傾斜角に応じてピストン４２がシリンダ穴４３内で上下運動して、油の吸い込みと吐出が繰り返されてポンプとして作用する。
　シュー４１の斜板３９に対向する面４９が摺動面である。ここに本発明の実施形態に基づいて凹部を有する構造を付与することで、長期安定性を有する油圧ポンプを提供することができる。
１‥第一の摺動部材、 ２‥第一の摺動部材の摺動面、 ３‥第二の摺動部材
４‥第二の摺動部材の摺動面、　　５‥潤滑油、　　６‥凹部
７‥親油性物質、　　　８‥摺動部材、　　９‥黒鉛からなる親油性物質
１０‥摺動面、　　　　　１１‥砥粒、　　　　　１２‥研磨液
１３‥定盤、　　　　　　１４‥凹部、　　　　　１５‥摺動部材
１６‥摺動面、　　　　　１７‥凹部、　　　　　１８‥親油性物質
１９‥摺動部材、　　　　２０‥摺動面、　　　　２１‥凹部
２２‥親油性物質、　　　２３‥摺動部材、　　　２４‥摺動面
２５‥凹部、　　　　　　２６‥保護膜、　　　　２７‥粒子
２８‥微細凹凸、　　　　２９‥旋回スクロール部品、　　３０‥鏡板面
３１‥ラップ、　　　　　３２‥刃先面、　　　　３３‥ポンプケーシング
３３ａ‥本体ケーシング、　３３ｂ‥フロントケーシング
３４‥シリンダブロック、　３５‥回転軸、　　　３６‥軸受け
３７‥軸受け、　　　　　３８‥カップリング部材、　３９‥斜板
４０‥傾転角制御部、　　４１‥シュー、　　　　　　４２‥ピストン
４３‥シリンダ穴、　　　４４‥弁板、　　　　　　　４５‥吸い込み流路
４６‥吐出流路、　　　　４７‥吸い込みポート、　　４８‥吐出ポート
４９‥シューの斜板に対向する面

Claims (13)

  1. 　互いの平面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品であって、
    　少なくとも一方の摺動面に凹部が形成され、該凹部の内面を覆うように親油性物質が形成されていることを特徴とする摺動部品。
  2. 　請求項１記載の摺動部品において、
    　前記親油性物質は炭素原子含有の無機物であることを特徴とする摺動部品。
  3. 　請求項２記載の摺動部品において、
    　前記炭素含有の無機物は黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする摺動部品。
  4. 　請求項１記載の摺動部品において、
    　前記凹部の内面を覆うように親油性物質表面が前記摺動面の表面に対して５μｍ以上凹んでいることを特徴とする摺動部品。
  5. 　請求項１記載の摺動部品において、
    　前記一対の摺動面が圧縮機の摺動部品の摺動面であることを特徴とする摺動部品。
  6. 　請求項１記載の摺動部品において、
    　前記一対の摺動面が油圧機器の摺動部品の摺動面であることを特徴とする摺動部品。
  7. 　互いの平面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品の製造方法であって、
    　前記一対の摺動面のうち少なくとも一方の摺動面を、親油性物質を内在させた鋳鉄の表面を遊離砥粒を用いて研磨することにより形成することを特徴とする摺動部品の製造方法。
  8. 　請求項７記載の摺動部品の製造方法において、
    　前記親油性物質が炭素原子含有の無機物であることを特徴とする摺動部品の製造方法。
  9. 　請求項８記載の摺動部品の製造方法において、
    　前炭素原子含有の無機物が黒鉛からなることを特徴とする摺動部品の製造方法。
  10. 　請求項７記載の摺動部品の製造方法において、
    　前記遊離砥粒の平均粒径が３０μｍ以上であることを特徴とする摺動部品の製造方法。
  11. 　互いの平面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品の製造方法であって、
    　前記一対の摺動面のうち少なくとも一方の摺動面を、摺動部材の表面に凹部を形成し、該凹部の内面を覆うように親油性物質を堆積することで形成することを特徴とする摺動部品の製造方法。
  12. 　請求項１１記載の摺動部品の製造方法において、
    　前記親油性物質が炭素原子含有の無機物であることを特徴とする摺動部品の製造方法。
  13. 　請求項１２記載の摺動部品の製造方法において、
    　前記炭素含有の無機物が黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする摺動部品の製造方法。
PCT/JP2011/079564 2011-03-22 2011-12-20 摺動部品およびその製造方法 WO2012127759A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-063342 2011-03-22
JP2011063342A JP2012197900A (ja) 2011-03-22 2011-03-22 摺動部品およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012127759A1 true WO2012127759A1 (ja) 2012-09-27

Family

ID=46878943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/079564 WO2012127759A1 (ja) 2011-03-22 2011-12-20 摺動部品およびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2012197900A (ja)
WO (1) WO2012127759A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014091123A1 (fr) * 2012-12-13 2014-06-19 H.E.F. Organe de guidage sous forme d'une bague metallique pour le montage avec frottement et avec capacite d'articulation et/ou de coulissement d'un axe
EP2955023A4 (en) * 2013-02-06 2016-11-09 Taiho Kogyo Co Ltd SLIDING ELEMENT, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND COMPRESSOR TRAY USING THE SLIDING ELEMENT
JP2018155586A (ja) * 2017-03-17 2018-10-04 セイコーインスツル株式会社 アンクル、調速脱進機、ムーブメント及び時計
TWI709459B (zh) * 2019-11-06 2020-11-11 大陸商福暘技術開發有限公司 玻璃基板表面粗糙化的方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6196136B2 (ja) * 2013-11-28 2017-09-13 京セラ株式会社 摺動装置
JP2022100954A (ja) * 2020-12-24 2022-07-06 日本アイ・ティ・エフ株式会社 硬質炭素膜とその成膜方法
US20220314372A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 GM Global Technology Operations LLC System and method for making an enhanced cast iron workpiece having increased lubricant retention

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01164817A (ja) * 1987-12-17 1989-06-28 Kubota Ltd 摺動特性にすぐれた軸受構造
JPH02310332A (ja) * 1989-05-25 1990-12-26 Honda Motor Co Ltd 高温クリープ強さを有するマグネシウム合金
JP2008019718A (ja) * 2006-07-10 2008-01-31 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関
JP2008050651A (ja) * 2006-08-24 2008-03-06 Ihi Corp 耐焼付き性鋳鉄

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01164817A (ja) * 1987-12-17 1989-06-28 Kubota Ltd 摺動特性にすぐれた軸受構造
JPH02310332A (ja) * 1989-05-25 1990-12-26 Honda Motor Co Ltd 高温クリープ強さを有するマグネシウム合金
JP2008019718A (ja) * 2006-07-10 2008-01-31 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関
JP2008050651A (ja) * 2006-08-24 2008-03-06 Ihi Corp 耐焼付き性鋳鉄

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014091123A1 (fr) * 2012-12-13 2014-06-19 H.E.F. Organe de guidage sous forme d'une bague metallique pour le montage avec frottement et avec capacite d'articulation et/ou de coulissement d'un axe
FR2999670A1 (fr) * 2012-12-13 2014-06-20 Hydromecanique & Frottement Organe de guidage sous forme d'une bague metallique pour le montage avec frottement et avec capacite d''articulation et/ou de coulissement d'un axe.
JP2016502047A (ja) * 2012-12-13 2016-01-21 アッシュ・ウー・エフ 摩擦領域ならびにシャフトの関節機能および／またはスライド機能を備えたアセンブリのための金属リング形状のガイド部材
RU2637077C2 (ru) * 2012-12-13 2017-11-29 Х.Э.Ф. Направляющий элемент в форме металлического кольца для монтажа штифта с трением и со способностью к сочленению и/или скольжению
US10767132B2 (en) 2012-12-13 2020-09-08 H.E.F. Guiding member in the form of a metal ring for assembly with friction and with the articulating and/or sliding capability of a shaft
US11299687B2 (en) 2012-12-13 2022-04-12 H.E.F. Guiding member in the form of a metal ring for assembly with friction and with the articulating and/or sliding capability of a shaft
EP2955023A4 (en) * 2013-02-06 2016-11-09 Taiho Kogyo Co Ltd SLIDING ELEMENT, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND COMPRESSOR TRAY USING THE SLIDING ELEMENT
US10260491B2 (en) 2013-02-06 2019-04-16 Taiho Kogyo Co., Ltd. Slide member
JP2018155586A (ja) * 2017-03-17 2018-10-04 セイコーインスツル株式会社 アンクル、調速脱進機、ムーブメント及び時計
TWI709459B (zh) * 2019-11-06 2020-11-11 大陸商福暘技術開發有限公司 玻璃基板表面粗糙化的方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012197900A (ja) 2012-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012127759A1 (ja) 摺動部品およびその製造方法
JP5101879B2 (ja) 摺動構造
CA2969112C (en) Bearing apparatus including a bearing assembly having a continuous bearing element and a tilting pad bearing assembly
KR101597817B1 (ko) 기계요소 및 그 제조방법 그리고 기계요소 제조용 공구
JP4846586B2 (ja) ベーンロータリ型空気ポンプ
JP2008095721A (ja) 摺動部材
KR100777530B1 (ko) 스크롤 압축기 및 스크롤 랩의 가공 방법
JP2522278B2 (ja) 電鋳薄刃砥石
JP2009150344A (ja) 液圧回転機用の斜板
RU2597323C2 (ru) Элементы скольжения и поршневой насос/двигатель
JP2003172279A (ja) 回転式圧縮機
JP6437088B2 (ja) ロータリ型圧縮機、およびその製造方法
CN108757437B (zh) 涡旋式油泵
FR2979276A1 (fr) Medias pour la tribofinition de pieces metalliques
JP2012137013A (ja) 圧縮機
JP6423909B2 (ja) 摺動部材及び摺動部材の製造方法
JP3802840B2 (ja) 摺動部材
JP2015203359A (ja) 内接ギアポンプ
JP2798187B2 (ja) ベーン圧縮機
JP4654744B2 (ja) 圧縮機の摺動部材
CN109642556B (zh) 轴向活塞式液压旋转机
RU2372182C1 (ru) Композиционный шлифовальный круг для торцового шлифования
TW419569B (en) Scroll compressor
JPWO2018154716A1 (ja) ロータリー型圧縮機、及び、ロータリー型圧縮機の製造方法
JP2004300926A (ja) 斜板式圧縮機

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11861801

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11861801

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1