JP6768991B1 - Scroll parts, scroll compressors equipped with these scroll parts, and methods for manufacturing scroll parts - Google Patents
Scroll parts, scroll compressors equipped with these scroll parts, and methods for manufacturing scroll parts Download PDFInfo
- Publication number
- JP6768991B1 JP6768991B1 JP2020535675A JP2020535675A JP6768991B1 JP 6768991 B1 JP6768991 B1 JP 6768991B1 JP 2020535675 A JP2020535675 A JP 2020535675A JP 2020535675 A JP2020535675 A JP 2020535675A JP 6768991 B1 JP6768991 B1 JP 6768991B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scroll
- layer
- particles
- zinc phosphate
- binder
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 46
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 249
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 182
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 171
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 112
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 112
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 claims abstract description 89
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 86
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 85
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 72
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 53
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 35
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 10
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 9
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 9
- -1 h-BN Chemical compound 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 36
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 22
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 15
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 15
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 15
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 9
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 5
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OZJPLYNZGCXSJM-UHFFFAOYSA-N 5-valerolactone Chemical compound O=C1CCCCO1 OZJPLYNZGCXSJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 3
- CYSGHNMQYZDMIA-UHFFFAOYSA-N 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon Chemical compound CN1CCN(C)C1=O CYSGHNMQYZDMIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018566 Al—Si—Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 229910017818 Cu—Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018505 Ni—Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229930003836 cresol Natural products 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 2
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 2
- LCEDQNDDFOCWGG-UHFFFAOYSA-N morpholine-4-carbaldehyde Chemical compound O=CN1CCOCC1 LCEDQNDDFOCWGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 2
- QWVGKYWNOKOFNN-UHFFFAOYSA-N o-cresol Chemical compound CC1=CC=CC=C1O QWVGKYWNOKOFNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 2
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SSUJUUNLZQVZMO-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4,8,9,10,10a-octahydropyrimido[1,2-a]azepine Chemical compound C1CCC=CN2CCCNC21 SSUJUUNLZQVZMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AHDSRXYHVZECER-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-tris[(dimethylamino)methyl]phenol Chemical compound CN(C)CC1=CC(CN(C)C)=C(O)C(CN(C)C)=C1 AHDSRXYHVZECER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CUTKEBIQTVETLY-UHFFFAOYSA-N 2-amino-3-(oxiran-2-ylmethyl)phenol Chemical compound NC1=C(O)C=CC=C1CC1OC1 CUTKEBIQTVETLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000022 2-aminoethyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])N([H])[H] 0.000 description 1
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCUJYXPAKHMBAZ-UHFFFAOYSA-N 2-phenyl-1h-imidazole Chemical compound C1=CNC(C=2C=CC=CC=2)=N1 ZCUJYXPAKHMBAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WVRNUXJQQFPNMN-VAWYXSNFSA-N 3-[(e)-dodec-1-enyl]oxolane-2,5-dione Chemical compound CCCCCCCCCC\C=C\C1CC(=O)OC1=O WVRNUXJQQFPNMN-VAWYXSNFSA-N 0.000 description 1
- MWSKJDNQKGCKPA-UHFFFAOYSA-N 6-methyl-3a,4,5,7a-tetrahydro-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound C1CC(C)=CC2C(=O)OC(=O)C12 MWSKJDNQKGCKPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017758 Cu-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017931 Cu—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N Phthalic anhydride Natural products C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018594 Si-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008465 Si—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008304 Si—Fe—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L adipate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCCCC([O-])=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004844 aliphatic epoxy resin Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N butyl 2,2-difluorocyclopropane-1-carboxylate Chemical compound CCCCOC(=O)C1CC1(F)F JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XXBDWLFCJWSEKW-UHFFFAOYSA-N dimethylbenzylamine Chemical compound CN(C)CC1=CC=CC=C1 XXBDWLFCJWSEKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- ARYZCSRUUPFYMY-UHFFFAOYSA-N methoxysilane Chemical compound CO[SiH3] ARYZCSRUUPFYMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYKXQOYUCMREIS-UHFFFAOYSA-N methylhexahydrophthalic anhydride Chemical compound C1CCCC2C(=O)OC(=O)C21C VYKXQOYUCMREIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- KBJFYLLAMSZSOG-UHFFFAOYSA-N n-(3-trimethoxysilylpropyl)aniline Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCNC1=CC=CC=C1 KBJFYLLAMSZSOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- SRPWOOOHEPICQU-UHFFFAOYSA-N trimellitic anhydride Chemical compound OC(=O)C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 SRPWOOOHEPICQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N trimethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOCC1CO1 BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Abstract
スクロール部品は、他の部材と摺動する摺動面を有し、アルミニウム合金で構成されたスクロール基材と、スクロール基材の摺動面に形成されたコーティング層とを備える。コーティング層は、摺動面に形成され、リン酸亜鉛粒子を含むリン酸亜鉛層と、リン酸亜鉛層の表面に形成され、固体潤滑剤粒子を含む固体潤滑層と、固体潤滑層の表面に形成され、バインダーおよびバインダーのモース硬度よりも高いモース硬度を有する研磨剤粒子を含む研磨層とを備える。The scroll component has a sliding surface that slides with other members, and includes a scroll base material made of an aluminum alloy and a coating layer formed on the sliding surface of the scroll base material. The coating layer is formed on the sliding surface and is formed on the surface of the zinc phosphate layer containing zinc phosphate particles and the surface of the zinc phosphate layer, and is formed on the surface of the solid lubricating layer containing solid lubricant particles and the surface of the solid lubricating layer. It comprises a binder and a polishing layer containing abrasive particles having a Mohs hardness higher than the Mohs hardness of the binder.
Description
本開示は、空調機等のスクロール圧縮機に使用されるスクロール部品、このスクロール部品を備えたスクロール圧縮機およびスクロール部品の製造方法に関する。 The present disclosure relates to scroll parts used in scroll compressors such as air conditioners, scroll compressors provided with the scroll parts, and methods for manufacturing the scroll parts.
スクロール流体機械の1つであるスクロール圧縮機は、他の形態の圧縮機に比べて、高効率、高信頼性、静音などの優位性を備えており、冷凍空調機器およびその他、様々な分野で広く利用されている。このようなスクロール圧縮機は、フレームに固定された固定スクロールと、この固定スクロールに対向配置された揺動スクロールとを備えている。スクロール圧縮機は、スクロールの回転運動で冷媒ガスを圧縮する方式であり、スクロールの回転数を上げることで高出力化が可能となる。 Scroll compressors, which are one of the scroll fluid machines, have advantages such as high efficiency, high reliability, and quietness compared to other types of compressors, and are used in refrigeration and air conditioning equipment and various other fields. Widely used. Such a scroll compressor includes a fixed scroll fixed to a frame and a swing scroll arranged to face the fixed scroll. The scroll compressor is a method of compressing the refrigerant gas by the rotational movement of the scroll, and it is possible to increase the output by increasing the rotation speed of the scroll.
しかしながら、回転数を上げることで、スクロールに印加される遠心力が増大し、機械的な変形が生じる等の問題が発生する。そのため、スクロールの軽量化策として、鋳鉄から比重の軽いアルミニウム合金に材質を変更する検討が盛んに行われている。しかし、アルミニウム合金は、鋳鉄と比較して融点が低く、表面硬度も低いことから、運転動作時に摺動面の焼付きが発生してしまう。そのため、アルミニウム合金製のスクロールにおいては、摺動性を向上して焼き付き防止することが課題となっている。 However, by increasing the rotation speed, the centrifugal force applied to the scroll increases, causing problems such as mechanical deformation. Therefore, as a measure to reduce the weight of scrolls, studies are being actively conducted to change the material from cast iron to aluminum alloy having a light specific gravity. However, since aluminum alloys have a lower melting point and lower surface hardness than cast iron, seizure of the sliding surface occurs during operation. Therefore, in the scroll made of aluminum alloy, it is an issue to improve the slidability and prevent seizure.
そこで、特許文献1には、アルミニウム合金からなる摺動部材の表面に、固体潤滑剤を分散した樹脂系コーティング層を設け、樹脂系コーティング層中の固体潤滑剤の相対c軸強度比を85%以上とすることで、摺動性を向上した摺動部材が開示されている。
Therefore, in
固定スクロールと揺動スクロールとの摺動面に形成されるコーティング層は、膜厚が不均一であると、摺動面同士の間に隙間が生じて冷媒ガスの漏れ流路となり、スクロール圧縮機の出力低下を招く。このため、コーティング層の膜厚は、冷媒ガスの漏れ流路となる隙間が生じない程度に均一であることが求められる。しかしながら、上記の特許文献1では、摺動性の向上には一定の効果は期待できるものの、コーティング層の膜厚が不均一になる場合があるという問題があった。
If the film thickness of the coating layer formed on the sliding surfaces of the fixed scroll and the rocking scroll is non-uniform, a gap is created between the sliding surfaces and becomes a refrigerant gas leak flow path, resulting in a scroll compressor. Causes a decrease in the output of. Therefore, the film thickness of the coating layer is required to be uniform so as not to generate a gap as a leakage flow path of the refrigerant gas. However, in the above-mentioned
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、アルミニウム合金からなるスクロール部品であって、摺動性に優れ且つコーティング層の膜厚の均一性を向上可能なスクロール部品、このスクロール部品を備えたスクロール圧縮機およびスクロール部品の製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and is a scroll component made of an aluminum alloy, which has excellent slidability and can improve the uniformity of the film thickness of the coating layer. , A scroll compressor equipped with this scroll component, and a method for manufacturing the scroll component.
本開示に係るスクロール部品は、他の部材と摺動する摺動面を有し、アルミニウム合金で構成されたスクロール基材と、スクロール基材の摺動面に形成されたコーティング層とを備え、コーティング層は、摺動面に形成され、リン酸亜鉛粒子を含むリン酸亜鉛層と、リン酸亜鉛層の表面に形成され、固体潤滑剤粒子を含む固体潤滑層と、固体潤滑層の表面に形成され、バインダーおよびバインダーのモース硬度よりも高いモース硬度を有する研磨剤粒子を含む研磨層とを備え、研磨層の厚み(T)が、固体潤滑層の最大厚み(t max )と固体潤滑層の最小厚み(t min )から、T≧t max −t min で算出される厚みであるものである。 The scroll component according to the present disclosure has a sliding surface that slides with other members, and includes a scroll base material made of an aluminum alloy and a coating layer formed on the sliding surface of the scroll base material. The coating layer is formed on the sliding surface and is formed on the surface of the zinc phosphate layer containing zinc phosphate particles and the surface of the zinc phosphate layer, and is formed on the surface of the solid lubricating layer containing solid lubricant particles and the surface of the solid lubricating layer. It is provided with a binder and a polishing layer containing abrasive particles having a moth hardness higher than that of the binder, and the thickness (T) of the polishing layer is the maximum thickness (t max ) of the solid lubricating layer and the solid lubricating layer. It is the thickness calculated from the minimum thickness (t min ) of T ≧ t max −t min .
本開示によれば、コーティング層をリン酸亜鉛層と固体潤滑層と研磨層とを備えた構成とし、研磨層の研磨剤粒子に、研磨層のバインダーのモース硬度よりも高いモース硬度の粒子を用いたので、摺動面が他の部材の表面と擦れあった際に、研磨層の一部が削れることでコーティング層の膜厚の均一性を向上できる。そして、研磨層の一部が削れることで下地の固体潤滑層が摺動面の表面に露出するため、摺動面の摩擦係数が低減し、摺動性を向上させることができる。 According to the present disclosure, the coating layer is composed of a zinc phosphate layer, a solid lubricating layer, and a polishing layer, and the abrasive particles of the polishing layer are provided with particles having a Mohs hardness higher than the Mohs hardness of the binder of the polishing layer. Since it is used, when the sliding surface rubs against the surface of another member, a part of the polishing layer is scraped off, so that the uniformity of the film thickness of the coating layer can be improved. Then, since a part of the polishing layer is scraped off, the underlying solid lubricating layer is exposed on the surface of the sliding surface, so that the friction coefficient of the sliding surface can be reduced and the slidability can be improved.
以下、図を用いて、実施の形態1に係るスクロール部品について説明する。 Hereinafter, the scroll component according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1における、スクロール部品を備えた圧縮機構部の断面模式図である。図2は、実施の形態1における、スクロール部品の摺動面の断面模式図である。図3は、実施の形態1における、スクロール部品の摺動面のコーティング層の断面模式図である。図4は、実施の形態1における、スクロール部品の研磨層の一部が削れ、膜厚が均一化したコーティング層の断面模式図である。図5は、実施の形態1における、スクロール部品の研磨層と固体潤滑層の一部が削れ、膜厚が均一化したコーティング層の断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a compression mechanism portion including a scroll component according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the sliding surface of the scroll component according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the coating layer on the sliding surface of the scroll component according to the first embodiment. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the coating layer according to the first embodiment, in which a part of the polishing layer of the scroll part is scraped and the film thickness is made uniform. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the coating layer according to the first embodiment, in which a part of the polishing layer and the solid lubricating layer of the scroll part is scraped to make the film thickness uniform.
図1に示す圧縮機構部18は、揺動スクロール2と固定スクロール3とを有する。揺動スクロール2と固定スクロール3とは、互いに擦れあう摺動面1aを有している。揺動スクロール2と固定スクロール3のそれぞれが、摺動面1aを有している。揺動スクロール2および固定スクロール3は、本実施の形態1に係るスクロール部品1で構成されている。
The
本実施の形態1に係るスクロール部品1は、他の部品と摺動する摺動面1aを有する。また、スクロール部品1は、図2に示すように、アルミニウム合金5で構成されたスクロール基材1bと、スクロール基材1bの摺動面1aに形成されたコーティング層9とを有する。
The
コーティング層9は、アルミニウム合金5の表面形成されたリン酸亜鉛層6と、リン酸亜鉛層6の表面形成された固体潤滑層7と、固体潤滑層7の表面に形成された研磨層8とを有する。リン酸亜鉛層6は、リン酸亜鉛粒子10から構成される層である。固体潤滑層7は、バインダー12に鱗片状の固体潤滑剤粒子11が分散された層である。研磨層8は、バインダー14に研磨剤粒子13が分散された層である。
The
このように、アルミニウム合金5の表面に、研磨剤粒子13を含有した研磨層8を形成することで、図3のようにコーティング層9の厚みが不均一であっても、摺動面1aが他の部材の表面と擦れあった際に、図4のように研磨層8の一部が削れ、コーティング層9の膜厚が均一になる。これにより、圧縮機運転時の冷媒ガスの漏れを抑制することが可能となる。さらに、研磨層8が削れることで、下地の固体潤滑層7が摺動面1aの表面に露出するため、摺動面1aの摩擦係数が低減し、アルミニウム合金5の表面の摺動性を向上させることが可能となる。
By forming the
また、図5のように、全ての研磨層8と固体潤滑層7の一部が削れた場合には、摺動面1aの表面に、より多くの固体潤滑層7が露出するため、摺動面1aの摩擦係数がさらに低減し、アルミニウム合金5の表面の摺動性を、より向上させることが可能となる。このとき、研磨剤粒子13の粒径と硬度を適切に調整することで、摺動面1aが擦れあった際に、研磨層8および固体潤滑層7が適切に削れ易くなり、膜厚を均一化する効果を向上させることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 5, when all the
本実施の形態1のスクロール部品1における、リン酸亜鉛層6は、板状のリン酸亜鉛粒子10から構成され、板状のリン酸亜鉛粒子10が互いに固着するように析出することで、リン酸亜鉛層6を形成している。このとき、リン酸亜鉛層6の表面は、平滑な形状をしているよりも、板状のリン酸亜鉛粒子10が突き出した格子状の形状をしている方が、固体潤滑層7との密着性の観点から好ましい。このような形状とすることで、リン酸亜鉛層6と固体潤滑層7の界面において、リン酸亜鉛粒子10と固体潤滑剤粒子11が互いに交錯し易く、アンカー効果により、密着性が向上する。このように、リン酸亜鉛粒子10は板状であることが好ましいが、板状に限定するものではない。
The
また、リン酸亜鉛層6は、緻密な膜でも良いし、ポーラスな膜でも特に問題はなく、同様の密着性が得られる。リン酸亜鉛層6を構成するリン酸亜鉛粒子10の長径は、特に限定されないが、好ましくは、2μm以上15μm以下、より好ましくは、3μm以上10μm以下である。リン酸亜鉛粒子10の長径が、2μm未満であると、リン酸亜鉛層6の表面における、リン酸亜鉛粒子10の突き出しが小さいため、上述のアンカー効果が得にくくなる。また、リン酸亜鉛粒子10の長径が15μmを超えると、リン酸亜鉛層6の強度が低下し、固体潤滑層7の保持力が弱まり、密着性が低下する。また、後述のように、リン酸亜鉛粒子10の長径は、アンカー効果による密着性向上の観点から、長径の絶対値よりも、固体潤滑剤粒子11の長径との比が重要となる。
Further, the
リン酸亜鉛層6の厚みは、特に限定されないが、2μm以上10μm以下、より好ましくは、3μm以上6μm以下である。厚みが2μm未満であると、厚みのバラツキが生じた際に、アルミニウム合金5の表面全体を被覆することが困難となり、アルミニウム合金5の下地が露出する場合がある。一方、リン酸亜鉛層6の厚さが10μmを超えると、リン酸亜鉛層6の内部に掛かるせん断力により、剥がれが生じる場合がある。
The thickness of the
本実施の形態1のスクロール部品1における、固体潤滑層7は、鱗片状の固体潤滑剤粒子11と、バインダー12を主成分としている。固体潤滑剤粒子11は、バインダー12に分散しており、バインダー12によって固着されることで、固体潤滑層7を形成している。固体潤滑剤粒子11は、固体潤滑層7に対して、20体積%以上70体積%以下で含まれることが好ましく、30体積%以上60体積%以下で含まれることがより好ましい。固体潤滑剤粒子11の量が20体積%未満であると、固体潤滑層7表面に露出する固体潤滑剤粒子11の量が少なくなるため、十分な摺動性が得られない場合がある。一方、固体潤滑剤粒子11の量が70体積%を超えると、固体潤滑層7が脆くなり、固体潤滑層7の耐久性が劣化する場合がある。
The
固体潤滑層7の厚さは、特に限定されないが、好ましくは5μm以上60μm以下であり、より好ましくは10μm以上40μm以下である。固体潤滑層7の厚さが5μm未満であると、面内での厚さのバラツキが生じた際に、リン酸亜鉛層6の表面全体を被覆することが困難となり、リン酸亜鉛層6の表面が露出する場合がある。また、固体潤滑層7の厚さが5μm未満であると、摺動面1aが擦れあうことで、固体潤滑層7の一部が削れ、図5のように膜厚が均一化する際に、下地のリン酸亜鉛層6が露出する場合がある。一方、固体潤滑層7の厚さが60μmを超えると、面内での厚さのバラツキが大きくなる。このため、摺動面1aが擦れあうことで、研磨層8および固体潤滑層7の一部が削れ、図4または図5のように膜厚が均一化する際に、削れカスが多量に発生し、圧縮機内部を循環することで、不具合を引き起こす場合がある。
The thickness of the
固体潤滑剤粒子11は、ミクロな結晶構造を見ると、共有結合した2次元結晶の層が、互いにファンデルワールス結合で積み重なった層状構造をしており、摺動時に2次元結晶の層が剥離することで、優れた潤滑性を発揮する。また、リン酸亜鉛層6と固体潤滑層7の界面において、リン酸亜鉛粒子10と固体潤滑剤粒子11が互いに交錯することで、密着性が向上する。
Looking at the micro crystal structure, the
ここで、リン酸亜鉛粒子10と固体潤滑剤粒子11が交錯した状態とは、コーティング層の断面を電子顕微鏡(SEM)で7000倍に拡大して撮影した写真を用いて判断され、以下のような状態を言う。すなわち、上記写真において、アルミニウム合金5のコーティング層形成面と平行な直線を、アルミニウム合金基材の表面から固体潤滑層7の表面まで、垂直に動かした際に、前記直線上にリン酸亜鉛粒子10と固体潤滑剤粒子11が共存する面が存在する状態を言う。
Here, the state in which the
さらに、リン酸亜鉛粒子10の長径と固体潤滑剤粒子11の長径が近い方が、粒子同士が互いに交錯した際のアンカー効果がより強固になり、リン酸亜鉛層6と固体潤滑層7との密着性がさらに向上する。すなわち、リン酸亜鉛粒子10の長径(d1)と固体潤滑剤粒子11の長径(d2)の比を、0.5≦d1/d2≦2の範囲とすることが好ましい。ここで、リン酸亜鉛粒子10の長径(d1)および固体潤滑剤粒子11の長径(d2)とは、以下のようにして求めることができる。コーティング層の断面を電子顕微鏡(SEM)で数千倍に拡大した写真を数枚撮影する。そして、これら数枚の写真に写る各リン酸亜鉛粒子10の長径を実際にそれぞれ測定し、その測定値を平均することによってリン酸亜鉛粒子10の長径を求めることができる。固体潤滑剤粒子11の長径についても同様に、これら数枚の写真に写る各固体潤滑剤粒子11の長径を実際にそれぞれ測定し、その測定値を平均することによって固体潤滑剤粒子11の長径を求めることができる。
Further, when the major axis of the
本実施の形態1のスクロール部品1における、固体潤滑層7は、図3のように1層構造でも優れた摺動性と密着性が得られるが、2層構造とすることで、摺動性と密着性がさらに向上する。その際、リン酸亜鉛層6の表面に形成した固体潤滑層7の第1層の固体潤滑剤粒子11のc面配向が、第2層の固体潤滑剤粒子11のc面配向よりも小さい方が好ましい。さらに、より好ましくは、前記第1層の固体潤滑剤粒子11のc面配向が50%以下、前記第2層の固体潤滑剤粒子11のc面配向が70%以上である。
As shown in FIG. 3, the
このような構成とすることで、摺動面1a近傍の固体潤滑剤粒子11は、摺動面1aに平行に倒れた状態となるため、摺動時に固体潤滑剤粒子11の2次元結晶の層が剥離し易くなり、摺動性が向上する。また、リン酸亜鉛層6近傍の固体潤滑剤粒子11は、リン酸亜鉛層6との界面に対し垂直に立った状態となるため、リン酸亜鉛粒子10と固体潤滑剤粒子11が交錯し易くなり、アンカー効果による密着性が向上する。
With such a configuration, the
ここで、固体潤滑剤粒子11のc面配向は、固体潤滑層7のX線回折パターンを測定することによって求めることができる。具体的には、固体潤滑層7の厚み方向にX線を照射して得られるX線回折パターンの各ピークを結晶構造のミラー指数(hkl)で指数付けする。そして、式1のようにc軸に垂直な面(c面)のピーク強度の和(ΣI(00l))と全てのピーク強度の和(Σ(hkl))の比を算出することで、固体潤滑剤粒子11のc面配向を評価することができる。
Here, the c-plane orientation of the
c面配向(%)=ΣI(00l)÷ΣI(hkl)×100
・・・・(式1)c-plane orientation (%) = ΣI (00l) ÷ ΣI (hkl) × 100
・ ・ ・ ・ (Equation 1)
固体潤滑層7において、固体潤滑剤粒子11が、固体潤滑層7の摺動面1aに平行に倒れている割合が多いほど、c面配向の値が大きくなり、完全に倒れている場合には100%となる。
In the
本実施の形態1のスクロール部品1における、固体潤滑剤粒子11には、鱗片状の形状を有し且つ六方晶系の結晶構造を有する粒子を用いることが、摺動性を向上させる観点から好ましい。このような粒子を用いることで、摺動時に固体潤滑剤粒子11の2次元結晶の層が剥離することによる潤滑効果で、摺動面1aの摩擦係数が低減し、摺動性が向上する。具体的な固体潤滑剤粒子11としては、特に限定されないが、MoS2、WS2、h−BNおよびグラファイトが挙げられ、これらのうち1種を単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。このように、固体潤滑剤粒子11は鱗片状であることが好ましいが、鱗片状に限定するものではない。
For the
本実施の形態1のスクロール部品1における、研磨層8は、研磨剤粒子13と、バインダー14を主成分としている。研磨剤粒子13は、バインダー14に分散しており、バインダー14によって固着されることで、研磨層8を形成している。研磨剤粒子13は、研磨層8に対して、20体積%以上70体積%以下で含まれることが好ましく、30体積%以上60体積%以下で含まれることがより好ましい。研磨剤粒子13の量が20体積%未満であると、摺動面1aが擦れあった際に、研磨層8および固体潤滑層7を削る効果が低下し、膜厚が十分に均一化しない場合がある。一方、研磨剤粒子13の量が70体積%を超えると、研磨層8が脆くなり、摺動面1aが擦れあった際に、研磨層8が固体潤滑層7から剥がれ落ち、十分な研磨効果を得られない場合がある。
The
研磨層8の厚さは、特に限定されないが、摺動面1aが擦れあった際の研磨効果で、膜厚を均一化する観点から、下地の固体潤滑層7の厚みバラツキの最大値より厚いことが好ましい。研磨層8の厚みが、固体潤滑層7の厚みバラツキの最大値よりも薄い場合には、研磨効果で膜厚を均一化する前に、研磨層8が消失してしまい、十分に膜厚が均一化しない場合がある。そのため、研磨層8の厚み(T)は、固体潤滑層7の最大厚み(tmax)と固体潤滑層7の最小厚み(tmin)から、T≧tmax−tminで算出される厚みであることが好ましい。The thickness of the
ここで、固体潤滑層7の最大厚み(tmax)は、摺動面1aの固体潤滑層7の断面をSEMで20カ所撮影し、各カ所の固体潤滑層7の厚みを計測した際の最大値を言う。また、固体潤滑層7の最小厚み(tmin)は、摺動面1aの固体潤滑層7の断面をSEMで20カ所撮影し、各カ所の固体潤滑層7の厚みを計測した際の最小値を言う。研磨層8を備えたスクロール部品1は、摺動面1aが擦れあう際に、まず研磨層8が削れることで、膜厚が均一化する。この時、図4のように、下地の固体潤滑層7が表面に一部露出することで、摺動面1aの摩擦係数が低減し、摺動性が向上する。また、さらに研磨が進んだ場合には、図5のように、下地の固体潤滑層7が完全に露出した状態になり、摺動面1aの摩擦係数がより低減し、摺動性がさらに向上する。Here, the maximum thickness (t max ) of the
このような、研磨効果により、膜厚を均一化する手段としては、スクロール部品1を圧縮機に組み込んだ後に、圧縮機を試験的に運転して摺動面1aを擦りあわせることで、膜厚を均一化できる。しかしこの方法では、削りカスが圧縮機内部を循環することによる不具合が生じる可能性がある。よって、この不都合を回避する観点からは、スクロール部品1を圧縮機に組み込む前に、摺動面1aを擦りあわせることで膜厚を均一化する方法が好ましい。
As a means for making the film thickness uniform by such a polishing effect, after incorporating the
本実施の形態1のスクロール部品1における、研磨剤粒子13は、コーティング層9を研磨し、膜厚を均一化する観点から、前記バインダー14のモース硬度よりも高いモース硬度を有する粒子である。
The
コーティング層9に用いられるバインダー14が有機系バインダーの場合には、モース硬度が2.5未満であることが多い。このため、モース硬度2.5以上の研磨剤粒子13、より好ましくはモース硬度3以上の研磨剤粒子13を用いることで、十分な研磨効果が得られ、膜厚を均一化することが可能となる。
When the
また、コーティング層9に用いられるバインダー14が無機系バインダーの場合には、使用する無機系バインダーのモース硬度以上の硬度を有する研磨剤粒子13を用いれば良い。例えば、ガラス系のバインダーを用いた場合には、一般的にガラスのモース硬度は5程度であるため、モース硬度5以上の研磨剤粒子13が好ましい。
When the
一方で、削れカスの研磨剤粒子13が圧縮機内部を循環することを考慮すると、研磨剤粒子13の硬度は、必要以上に高くない方が好ましい。具体的には、削れカスの研磨剤粒子13が圧縮機内部の構成部品を損耗させることを防止する観点から、モース硬度7以下であることが好ましく、より好ましくは6以下、さらに好ましくは5以下である。
On the other hand, considering that the
また、研磨剤粒子13の平均粒径は、0.1μm以上、5μm以下であることが好ましく、0.3μm以上、3μm以下がより好ましい。研磨剤粒子13の粒径が、0.1μm未満であると、研磨剤粒子13をバインダー14に均一に分散させることが困難になり、研磨層8を形成した際に、研磨剤粒子13の多い部分と少ない部分ができ、研磨効果にムラが発生し易い。さらに、研磨層8を形成する際の作業性も悪くなり、生産性が低下する。一方、研磨剤粒子13の粒径が5μmを超えると、摺動面1aが擦れあった際に、研磨層8の表面が粗面化し易いため、冷媒ガスの漏れを抑制する効果が低下する場合がある。
The average particle size of the
ここで、研磨剤粒子13の平均粒径は以下のようにして求めることができる。コーティング層の断面を電子顕微鏡(SEM)で数千倍に拡大した写真を数枚撮影する。そして、これら数枚の写真に写る各研磨剤粒子13の粒径を実際にそれぞれ測定し、その測定値を平均することによって研磨剤粒子13の平均粒径を求めることができる。
Here, the average particle size of the
本実施の形態1のスクロール部品1における、バインダー12は、固体潤滑剤粒子11を分散し、固定化する機能を有していれば良く、有機系バインダーまたは無機系バインダーを適宜選定して用いることができる。バインダーを選定する際の一つの指標としては、耐熱性が挙げられ、スクロール部品1を使用する温度によって、所望の耐熱性を有するバインダーを適宜選定すれば良い。また、別の観点での指標としては、摺動時に固体潤滑層7に印加される荷重が挙げられ、荷重が低い用途には硬度の低いバインダーを選定し、荷重が高い用途には硬度の高いバインダーを選定する方が好ましい。このように、印加される荷重に応じて、バインダーを選定することで、固体潤滑剤の潤滑効果がより得やすくなる。
The
有機系バインダーとしては、特に限定されないが、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、およびポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの中でも、エポキシ樹脂は、接着性に優れているので好ましい。エポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環脂肪族エポキシ樹脂、およびグリシジル−アミノフェノール系エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。 The organic binder is not particularly limited, and examples thereof include epoxy resin, unsaturated polyester resin, phenol resin, melamine resin, silicone resin, and polyimide resin. Among these, epoxy resin is preferable because it has excellent adhesiveness. Examples of epoxy resins include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, orthocresol novolac type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, alicyclic aliphatic epoxy resin, and glycidyl-aminophenol type epoxy resin. Be done. These resins can be used alone or in combination of two or more.
有機系バインダーとしてエポキシ樹脂を選定し、エポキシ樹脂を熱硬化性樹脂として用いる場合、硬化剤の例として、以下が挙げられる。すなわち、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸および無水ハイミック酸等の脂環式酸無水物;ドデセニル無水コハク酸等の脂肪族酸無水物;無水フタル酸および無水トリメリット酸等の芳香族酸無水物;ジシアンジアミドおよびアジピン酸ジヒドラジド等の有機ジヒドラジド;トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール;ジメチルベンジルアミン;1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセンおよびその誘導体;2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾールおよび2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。 When an epoxy resin is selected as the organic binder and the epoxy resin is used as the thermosetting resin, examples of the curing agent include the following. That is, alicyclic acid anhydrides such as methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride and hymic anhydride; aliphatic acid anhydrides such as dodecenyl succinic anhydride; aromatics such as phthalic anhydride and trimellitic anhydride. Group acid anhydrides; organic dihydrazides such as dicyandiamide and adipate dihydrazide; tris (dimethylaminomethyl) phenol; dimethylbenzylamine; 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene and its derivatives; 2-methylimidazole, 2 Examples thereof include imidazoles such as −ethyl-4-methylimidazole and 2-phenylimidazole. These curing agents can be used alone or in combination of two or more.
硬化剤の配合量は、使用する熱硬化性樹脂および硬化剤の種類等に応じて適宜設定する必要があるが、一般的に100質量部の熱硬化性樹脂に対して0.1質量部以上200質量部以下である。 The amount of the curing agent to be blended needs to be appropriately set according to the type of thermosetting resin and the curing agent to be used, but generally 0.1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the thermosetting resin. It is 200 parts by mass or less.
本実施の形態のスクロール部品1における、固体潤滑層7は、固体潤滑剤粒子11と熱硬化性樹脂の硬化物との界面の接着力を向上させる観点から、カップリング剤を含むことができる。カップリング剤の例としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらのカップリング剤は、単独または組み合わせて用いることができる。カップリング剤の配合量は、使用する熱硬化性樹脂およびカップリング剤の種類等に応じて適宜設定する必要があるが、一般的に100質量部の熱硬化性樹脂に対して0.01質量部以上1質量部以下である。
The
固体潤滑層7のバインダー12に用いる無機系バインダーとしては、固体潤滑剤粒子11との馴染みが良く、均一分散が可能な液状のバインダーが好ましい。また、無機系バインダーは、硬化温度が有機系バインダーと比較して高温の物が多い。アルミニウム合金の熱処理による結晶組織の変質およびリン酸亜鉛層6の耐熱性の観点から、無機系バインダーの硬化温度は、250℃以下、好ましくは200℃以下、さらに好ましくは180℃以下が好適である。
As the inorganic binder used for the
このような無機系バインダーを用いることで、アルミニウム合金の強度低下およびリン酸亜鉛層6の熱劣化を発生させずに固体潤滑層7を形成することが可能となる。無機系バインダーの例としては、特に限定されないが、ゾルゲルガラス、有機無機ハイブリッドガラス、水ガラス、一液性の無機接着剤および二液性の無機接着剤等が挙げられる。これらは、単独または組み合わせて用いることができる。
By using such an inorganic binder, it is possible to form the
圧縮機用のスクロール部品1の摺動面1aの隙間は、冷媒ガスのシール性を向上させる観点から、極力小さくする必要がある。スクロール部品1の固定スクロール3と揺動スクロール2を組み合わせた場合の摺動面1aの隙間が大きい場合には、冷媒ガスのシール性が悪化する。そのため、摺動面1aの隙間は、好ましくは10μm以下、より好ましくは、5μm以下である。スクロール部品1の摺動面1aの隙間が、10μm以下であれば、摺動面1aに隙間が生じても、潤滑油の油膜がパッキンの代わりになり、シール性の悪化を抑制することが可能となる。
The gap between the sliding
本実施の形態のスクロール部品1は、摺動により、強い機械的応力が印加される。そのため、印加される機械的応力で歪みが発生しない程度の機械強度を有することが求められる。そのため、本実施の形態のスクロール部品1は、引張試験における0.2%耐力が、150MPa以上であることが好ましく、より好ましくは、200MPa以上、さらに好ましくは、300MPa以上である。引張試験における0.2%耐力が、上記の値を有していれば、摺動時に歪みが発生せず、摺動部材として信頼性の高いものとなる。ここで、本明細書において、引張試験における0.2%耐力は、JIS Z2411に記載の方法で評価した値を用いる。
A strong mechanical stress is applied to the
本実施の形態のスクロール部品1は、エッジ部に加工を施していなくても、摺動性およびコーティング層9の密着性に悪影響はないが、曲面(R)加工または、テーパー加工が施されている方が、コーティング層の平滑性の観点から好ましい。エッジ部に曲面(R)加工またはテーパー加工を施すことで、スクロール製造時に発生するエッジ部のバリが除去され、コーティング層9の平滑性が向上し、スクロール部品1の冷媒ガスのシール性が向上する。このとき、曲面(R)加工は、R0.5mm以上R3mm以下が好ましい。
The
また、テーパー加工は、C0.5mm以上C3mm以下が好ましい。本明細書において、Rは、曲面の半径、Cはエッジ部からの距離を意味する。エッジ部に加工する、RおよびCが0.5mm未満であると、エッジ部のバリの除去が十分でない場合があり、コーティング層の平滑性を阻害する可能性がある。一方、RおよびCが3mmを超えると、スクロール部品1等の摺動部品に適用した際に、摺動面1aの面積が小さくなり、摺動時に印加される圧力が増大してしまう。
Further, the taper processing is preferably C0.5 mm or more and C3 mm or less. In the present specification, R means the radius of the curved surface, and C means the distance from the edge portion. If R and C to be processed into the edge portion are less than 0.5 mm, burrs on the edge portion may not be sufficiently removed, which may hinder the smoothness of the coating layer. On the other hand, if R and C exceed 3 mm, the area of the sliding
本実施の形態のスクロール部品1における、アルミニウム合金5は、摺動時に印加される機械的応力による変形を抑制する観点から、ヤング率70GPa以上であることが好ましい。アルミニウム合金5の材質は、特に限定されず、当該技術分野で公知の鋳造用、鍛造用、ダイカスト用のアルミニウム合金を用いることができる。アルミニウム合金の例としては、Al−Cu−Mg系合金、Al−Cu−Si系合金、Al−Si系合金、Al−Si−Mg系合金、Al−Si−Cu系合金、Al−Si−Mg系合金、Al−Si−Cu−Mg系合金、Al−Cu−Ni−Mg系合金、Al−Mg系合金、Al−Si−Cu−Ni−Mg系合金およびAl−Si−Fe−Cu系合金などが挙げられる。
The
<スクロール部品1の製造方法>
図6は、本実施の形態1における、スクロール部品の製造方法を示すフローチャートである。以下、図6を参照して本実施の形態1のスクロール部品1の製造方法について説明する。
まず、アルミニウム合金をスクロール形状に加工する。ここで、アルミニウム合金で固定スクロール3および揺動スクロール2を形成する方法は、特に限定されず、鋳造法、鍛造法またはダイカスト法を用いることが可能である。また、後工程として、スクロール形状に形成されたアルミニウム合金(以下、スクロール基材という)に表面研削処理を施すことも可能である。表面研削処理を施すことで、表面の平滑性および寸法精度を向上させることが可能となる。次に、スクロール基材の表面を、アルカリ洗浄剤等を用いて脱脂処理し、脱脂処理後に水で洗浄することで、スクロール基材の表面を清浄にする。<Manufacturing method of
FIG. 6 is a flowchart showing a method of manufacturing a scroll part according to the first embodiment. Hereinafter, a method of manufacturing the
First, the aluminum alloy is processed into a scroll shape. Here, the method for forming the
(リン酸亜鉛層を形成する工程(ステップS1))
清浄にしたスクロール基材において摺動面1aとなる面を、リン酸亜鉛処理液に浸漬することによって、リン酸亜鉛粒子10を結晶として析出させる。その後、スクロール基材を水洗および乾燥することによって、スクロール基材の表面にリン酸亜鉛粒子10を含むリン酸亜鉛層6を形成する。リン酸亜鉛処理液としては、特に限定されず、市販品を用いることができる。リン酸亜鉛処理液への浸漬時間は、所望のリン酸亜鉛層6の厚さおよびリン酸亜鉛粒子10の長径(d1)が得られるように適宜調整すればよく、例としては、1分〜10分程度である。リン酸亜鉛処理液の温度は、60℃〜80℃程度である。リン酸亜鉛処理液の温度が低すぎると、リン酸亜鉛粒子10の析出反応が促進されない。一方、リン酸亜鉛処理液の温度が高すぎると、処理液中にリン酸亜鉛粒子10が析出してしまい、アルミニウム合金5の表面へのリン酸亜鉛層6の形成が阻害される。(Step of forming zinc phosphate layer (step S1))
The
(固体潤滑剤ペーストを塗布する工程(ステップS2))
次に、溶媒で希釈したバインダー12に固体潤滑剤粒子11を所定の比率で配合し、混合分散させることで固体潤滑剤ペーストを調製する。固体潤滑剤粒子11を混合分散させる方法は、特に限定されないが、例えば、ニーダー、ボールミル、遊星ボールミル、混練ミキサーまたはビーズミル等を用いた方法が挙げられる。ここで用いるバインダー12は、後述する硬化処理温度を考慮して適宜選定することが好ましい。(Step of Applying Solid Lubricant Paste (Step S2))
Next, the
さらに、固体潤滑剤ペーストの粘度は、リン酸亜鉛層6の表面に固体潤滑剤ペーストを塗布する際に、固体潤滑剤粒子11が流動または沈降し、リン酸亜鉛粒子10と交錯した状態が形成される程度の粘度であることが好ましい。具体的には、固体潤滑剤ペーストは10Pa・s以下の粘度を有することが好ましく、5Pa・s以下の粘度を有することがより好ましい。
Further, the viscosity of the solid lubricant paste is such that when the solid lubricant paste is applied to the surface of the
バインダー12の希釈に用いる溶媒としては、特に限定されないが、例えば、クレゾール等のフェノール類、N−メチル−2−ピロリドン、N,N′−ジメチルホルムアミド、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、4−モルホリンカルボアルデヒド等の極性溶媒、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトンまたはδ−バレロラクトン等のケトン類などが挙げられる。
The solvent used for diluting the
次に、固体潤滑剤ペーストを、アルミニウム合金5の表面に形成したリン酸亜鉛層6の表面に、均一な厚さとなるように塗布する。固体潤滑剤ペーストを塗布する方法は、特に限定されないが、例えば、スプレー法、浸漬法、刷毛塗法、スクリーン印刷法または転写法等が挙げられる。塗布膜の厚さは、固体潤滑剤ペーストの乾燥収縮率および硬化収縮率から逆算し、乾燥および硬化後の固体潤滑層7の厚さが所望の厚さとなるように適宜調整すればよい。
Next, the solid lubricant paste is applied to the surface of the
(溶媒を除去する工程(ステップS3))
次に、得られた固体潤滑ペーストの塗布膜を、溶媒が蒸発する温度に加熱することによって、溶媒を除去する。加熱する方法は、特に限定されないが、乾燥オーブン、ホットプレート、熱風送風機、電気炉または高周波加熱炉等を用いた方法が挙げられる。また、加熱温度は、使用した溶媒の沸点を考慮して適宜調整すればよく、例えば、沸点よりも数十℃低い温度に加熱することが好ましい。(Step of removing solvent (step S3))
Next, the solvent is removed by heating the coating film of the obtained solid lubricating paste to a temperature at which the solvent evaporates. The method of heating is not particularly limited, and examples thereof include a method using a drying oven, a hot plate, a hot air blower, an electric furnace, a high frequency heating furnace, or the like. Further, the heating temperature may be appropriately adjusted in consideration of the boiling point of the solvent used, and for example, it is preferable to heat to a temperature several tens of degrees lower than the boiling point.
溶媒の沸点を超える温度に加熱した場合には、溶媒が急激に蒸発し、塗布膜にクレーター状の穴が発生し、厚さも不均一になり易い。さらに、塗布膜の内部から生じた溶媒蒸気の上昇気流によって、塗布膜の表面近傍において、塗布膜の厚さ方向と平行な状態の固体潤滑剤粒子11の存在割合が多くなるため、摺動性を低下させる要因となる。一方、溶媒の沸点よりも極端に低い温度に加熱した場合には、溶媒を除去するまでに長時間を要し、生産性が低下する。
When heated to a temperature exceeding the boiling point of the solvent, the solvent evaporates rapidly, crater-like holes are generated in the coating film, and the thickness tends to be non-uniform. Further, due to the updraft of the solvent vapor generated from the inside of the coating film, the abundance ratio of the
(固体潤滑層を形成する工程(ステップS4))
次に、溶媒が除去された塗布膜を、バインダー12が硬化する温度に加熱することによって、リン酸亜鉛層6の表面に、バインダー12および固体潤滑剤粒子11を含む固体潤滑層7を形成する。加熱する方法は、特に限定されないが、乾燥オーブン、ホットプレート、熱風送風機、電気炉または高周波加熱炉等を用いた方法が挙げられる。また、硬化処理温度は、使用したバインダー12の硬化温度を考慮して適宜調整すればよい。熱処理によるアルミニウム合金の結晶組織の変質およびリン酸亜鉛層6の耐熱性の観点から、バインダー12を硬化させる際の温度は、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、さらにより好ましくは180℃以下である。(Step of forming a solid lubricating layer (step S4))
Next, the coating film from which the solvent has been removed is heated to a temperature at which the
なお、固体潤滑層7を二層構造とする場合には、固体潤滑剤ペーストを塗布する工程および溶媒を除去する工程を2回繰り返した後、バインダー12を硬化させる工程を1回行って固体潤滑層7を形成すればよい。また、固体潤滑剤ペーストを塗布する工程と、溶媒を除去する工程と、バインダー12を硬化させる工程とを行って固体潤滑層7を形成する工程を、2回繰り返すことによって、固体潤滑層7を二層構造としてもよい。
When the
(研磨剤ペーストを塗布する工程(ステップS5))
次に、溶媒で希釈したバインダー14に研磨剤粒子13を所定の比率で配合し、混合分散させることで研磨剤ペーストを調製する。研磨剤粒子13を混合分散させる方法は、特に限定されないが、例えば、ニーダー、ボールミル、遊星ボールミル、混練ミキサーまたはビーズミル等を用いた方法が挙げられる。ここで用いるバインダー14は、後述する硬化処理温度を考慮して適宜選定することが好ましい。(Step of applying abrasive paste (step S5))
Next, the
さらに、研磨剤ペーストの粘度は、特に限定されないが、固体潤滑層7の表面に研磨剤ペーストを均一に塗布できる程度の粘度であることが好ましい。具体的には、研磨剤ペーストは10Pa・s以下の粘度を有することが好ましく、5Pa・s以下の粘度を有することがより好ましい。バインダー14の希釈に用いる溶媒としては、特に限定されないが、例えば、クレゾール等のフェノール類、N−メチル−2−ピロリドン、N,N′−ジメチルホルムアミド、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、4−モルホリンカルボアルデヒド等の極性溶媒、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトンまたはδ−バレロラクトン等のケトン類などが挙げられる。
Further, the viscosity of the abrasive paste is not particularly limited, but it is preferable that the viscosity is such that the abrasive paste can be uniformly applied to the surface of the
次に、研磨剤ペーストを、固体潤滑層7の表面に均一な厚さとなるように塗布する。研磨剤ペーストを塗布する方法は、特に限定されないが、例えば、スプレー法、浸漬法、刷毛塗法、スクリーン印刷法または転写法等が挙げられる。塗布膜の厚さは、研磨剤ペーストの乾燥収縮率および硬化収縮率から逆算し、乾燥および硬化後の研磨層8の厚さが所望の厚さとなるように適宜調整すればよい。
Next, the abrasive paste is applied to the surface of the
(溶媒を除去する工程(ステップS6))
次に、得られた研磨滑ペーストの塗布膜を、溶媒が蒸発する温度に加熱することによって、溶媒を除去する。加熱する方法は、特に限定されないが、乾燥オーブン、ホットプレート、熱風送風機、電気炉または高周波加熱炉等を用いた方法が挙げられる。また、加熱温度は、使用した溶媒の沸点を考慮して適宜調整すればよく、例えば、沸点よりも数十℃低い温度に加熱することが好ましい。溶媒の沸点を超える温度に加熱した場合には、溶媒が急激に蒸発し、塗布膜にクレーター状の穴が発生し、厚さも不均一になり易い。一方、溶媒の沸点よりも極端に低い温度に加熱した場合には、溶媒を除去するまでに長時間を要し、生産性が低下する。(Step of removing solvent (step S6))
Next, the solvent is removed by heating the coating film of the obtained polishing slip paste to a temperature at which the solvent evaporates. The method of heating is not particularly limited, and examples thereof include a method using a drying oven, a hot plate, a hot air blower, an electric furnace, a high frequency heating furnace, or the like. Further, the heating temperature may be appropriately adjusted in consideration of the boiling point of the solvent used, and for example, it is preferable to heat to a temperature several tens of degrees lower than the boiling point. When heated to a temperature exceeding the boiling point of the solvent, the solvent evaporates rapidly, crater-like holes are generated in the coating film, and the thickness tends to be non-uniform. On the other hand, when heated to a temperature extremely lower than the boiling point of the solvent, it takes a long time to remove the solvent, and the productivity is lowered.
(研磨層を形成する工程(ステップS7))
次に、溶媒が除去された塗布膜を、バインダー14が硬化する温度に加熱することによって、固体潤滑層7の表面に、バインダー14および研磨剤粒子13を含む研磨層8を形成する。加熱する方法は、特に限定されないが、乾燥オーブン、ホットプレート、熱風送風機、電気炉または高周波加熱炉等を用いた方法が挙げられる。また、硬化処理温度は、使用したバインダー14の硬化温度を考慮して適宜調整すればよい。熱処理によるアルミニウム合金5の結晶組織の変質およびリン酸亜鉛層6の耐熱性の観点から、バインダー14を硬化させる際の温度は、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、さらにより好ましくは180℃以下である。(Step of forming a polishing layer (step S7))
Next, the coating film from which the solvent has been removed is heated to a temperature at which the
以上により、コーティング層9を形成できる。
From the above, the
<模擬試験>
次に、実施の形態1に係るスクロール部品1の摺動性および膜厚均一性の効果を検証するための模擬試験について説明する。なお、本模擬試験では、実施の形態1に係るスクロール部品1に施したコーティング層9と同様のコーティングを施した試験片を作製し、評価を実施した。具体的には、以下の実施例1〜実施例8の試験片と、比較例1〜比較例3の試験片とを作製し、各試験片について摺動性、密着性および膜厚の均一性を評価する模擬試験を実施した。<Mock test>
Next, a mock test for verifying the effects of the slidability and film thickness uniformity of the
表1は、模擬試験で用いた研磨剤粒子をまとめた表である。表2は、実施例1〜実施例8の試験片と比較例1〜比較例3の試験片について模擬試験を行った結果をまとめた表である。 Table 1 is a table summarizing the abrasive particles used in the mock test. Table 2 is a table summarizing the results of mock tests performed on the test pieces of Examples 1 to 8 and the test pieces of Comparative Examples 1 to 3.
[実施例1]
アルミニウム合金であるADC14の表面に、化学的なリン酸処理により、リン酸亜鉛層6を約4.2μmの厚みになるように形成した。このとき、リン酸亜鉛粒子10の長径が約4.5μmになるように、リン酸処理の条件を調整した。次に、リン酸亜鉛層6の表面に、長径が約5μmのMoS2粒子を60体積%の割合で、エポキシ樹脂に分散した固体潤滑層7を、約16μmの厚みになるように、形成した。[Example 1]
A
固体潤滑層7のエポキシ樹脂の硬化条件は、180℃で2時間とした。次に、固体潤滑層7の表面に、表1のNo.Fの研磨剤粒子13を55体積%の割合でエポキシ樹脂に分散した研磨層8を、約25.2μmの厚みになるように、形成した。研磨層8のエポキシ樹脂の硬化条件は、180℃で2時間とした。このように、アルミニウム合金5にコーティング層9を形成した摺動性および密着性評価用の試験片を得た。また、上記と同様にして、スクロール形状のアルミニウム合金(ADC14)にコーティング層を形成した膜厚の均一性評価用の試験片を得た。
The curing conditions of the epoxy resin of the
[実施例2]
リン酸亜鉛層6の厚みを4.7μmに変え、固体潤滑層7の厚みを15.8μmに変え、研磨剤粒子13の種類を表1のNo.Cに変え、研磨層8の厚みを27.4μmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、各試験片を得た。[Example 2]
The thickness of the
[実施例3]
リン酸亜鉛層6の厚みを3.8μmに変え、固体潤滑層7の厚みを17.1μmに変え、研磨剤粒子13の種類を表1のNo.Hに変え、研磨層8の厚みを31μmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、各試験片を得た。[Example 3]
The thickness of the
[実施例4]
リン酸亜鉛層6の厚みを5.0μmに変え、固体潤滑層7の厚みを15.4μmに変え、研磨剤粒子13の種類を表1のNo.Iに変え、研磨層8の厚みを26.6μmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、各試験片を得た。[Example 4]
The thickness of the
[実施例5]
リン酸亜鉛層6の厚みを3.9μmに変え、固体潤滑層7の厚みを18.0μmに変え、研磨剤粒子13の種類を表1のNo.Jに変え、研磨層8の厚みを33.2μmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、各試験片を得た。[Example 5]
The thickness of the
[実施例6]
リン酸亜鉛層6の厚みを4.1μmに変え、固体潤滑層7の厚みを19.3μmに変え、研磨剤粒子13の種類を表1のNo.Dに変え、研磨層8の厚みを29.1μmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、各試験片を得た。[Example 6]
The thickness of the
[実施例7]
リン酸亜鉛層6の厚みを4.4μmに変え、固体潤滑層7の厚みを18.5μmに変え、研磨剤粒子13の種類を表1のNo.Eに変え、研磨層8の厚みを25.6μmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、各試験片を得た。[Example 7]
The thickness of the
[実施例8]
リン酸亜鉛層6の厚みを4.5μmに変え、固体潤滑層7の厚みを15.7μmに変え、研磨剤粒子13の種類を表1のNo.Gに変え、研磨層8の厚みを27.8μmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、各試験片を得た。[Example 8]
The thickness of the
[比較例1]
リン酸亜鉛層6の厚みを4.7μmに変え、固体潤滑層7の厚みを18.4μmに変え、研磨剤粒子13の種類を表1のNo.Aに変え、研磨層8の厚みを26.7μmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、各試験片を得た。[Comparative Example 1]
The thickness of the
[比較例2]
リン酸亜鉛層6の厚みを3.6μmに変え、固体潤滑層7の厚みを17.2μmに変え、研磨剤粒子13の種類を表1のNo.Bに変え、研磨層8の厚みを29.3μmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、各試験片を得た。[Comparative Example 2]
The thickness of the
[比較例3]
アルミニウム合金(ADC14)の表面にリン酸亜鉛層6を形成せず、固体潤滑層7の厚みを19.1μmに変え、研磨剤粒子13の種類を表1のNo.Fに変え、研磨層8の厚みを28.0μmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、各試験片を得た。[Comparative Example 3]
The
ここで、摺動性の評価として、ピンオンディスク法による焼付き耐力を評価した。表2における「摺動性(焼付き耐力)」の評価結果は、実施例1の試験片で得られた焼付き耐力の評価結果を基準とする。そして、各実施例または各比較例の試験片で得られた焼付き耐力の評価結果が、実施例1の評価結果と同等の場合を〇、若干劣るが許容範囲内の場合を△、かなり劣り許容範囲外の場合を×としている。 Here, as an evaluation of slidability, the seizure resistance by the pin-on disk method was evaluated. The evaluation result of "sliding resistance (seizure resistance)" in Table 2 is based on the evaluation result of seizure resistance obtained from the test piece of Example 1. Then, the case where the evaluation result of the seizure proof stress obtained by the test piece of each Example or each Comparative Example is the same as the evaluation result of Example 1 is 〇, and the case where it is slightly inferior but within the allowable range is Δ, which is considerably inferior. Cases outside the permissible range are marked with x.
また、コーティング層9の密着性として、サイカス法による膜の剥離強度を測定した。表2における「密着性(剥離強度)」の評価結果は、実施例1の試験片で得られた剥離強度の評価結果を基準とする。そして、各実施例または各比較例の試験片で得られた剥離強度の評価結果が、実施例1の評価結果と同等の場合を〇、若干劣るが許容範囲内の場合を△、かなり劣り許容範囲外の場合を×としている。
Further, as the adhesion of the
さらに、コーティング層9の膜厚均一性は、以下のように評価した。すなわち、スクロール形状の各試験片を評価用の圧縮機に組み込み、圧縮機を1時間運転した後に、スクロール形状の試験片を取り出す。そして、試験片の摺動部について、20カ所の断面SEM写真から各箇所のコーティング層厚を算出し、膜厚の最大値と最小値の差を算出することで、膜厚均一性を評価した。表2における「膜厚の均一性(厚みバラツキ)」の評価結果は、実施例1の試験片で得られた膜厚均一性の評価結果を基準とし、各実施例または各比較例の試験片で得られた膜厚均一性の評価結果が、実施例1の評価結果と同等の場合を〇、若干劣るが許容範囲内の場合を△、かなり劣り許容範囲外の場合を×としている。
Further, the film thickness uniformity of the
表2より、バインダーとして用いるモース硬度2.5のエポキシ樹脂よりもモース硬度の高い研磨剤粒子を用いた実施例1〜実施例8の試験片は、摺動部の膜厚の均一性に優れていることが分かる。また、焼付き耐力およびコーティング層の密着性も良好であり、アルミニウム合金のコーティング層として有用であることが分かる。特に、研磨剤粒子13の粒径を0.18μm〜4.7μmとした実施例1〜実施例5および実施例7〜実施例8の試験片は、膜厚の均一性が高く、摺動性にも優れていることが分かる。
From Table 2, the test pieces of Examples 1 to 8 using abrasive particles having a Mohs hardness higher than that of an epoxy resin having a Mohs hardness of 2.5 used as a binder are excellent in the uniformity of the film thickness of the sliding portion. You can see that. In addition, the seizure resistance and the adhesion of the coating layer are also good, and it can be seen that the coating layer is useful as an aluminum alloy. In particular, the test pieces of Examples 1 to 5 and Examples 7 to 8 in which the particle size of the
一方、モース硬度1〜モース硬度2の柔らかい研磨剤粒子13を用いた比較例1および比較例2の試験片は、削れ難く研磨層8による研磨効果が得られないため、膜厚均一性が非常に悪い。かつ下地の固体潤滑層7が摺動面1aに露出しないことから、摺動性にも劣ることが分かる。ただし、比較例2については、研磨剤粒子13に固体潤滑性を有するh−BNを用いていることから、実施例1と比較して若干劣る程度の摺動性は有している。また、比較例3については、アルミニウム合金の表面にリン酸亜鉛層6を形成していないことから、固体潤滑層7を保持するアンカー効果が働かず、リン酸亜鉛層6と固体潤滑層7との密着性が著しく劣ることが分かる。このように密着性が劣ることから、摺動時に固体潤滑層7がリン酸亜鉛層6から剥がれ落ちてしまった。このため、比較例3では、研磨効果による膜厚均一性の向上および固体潤滑層7による摺動性の向上の効果が得られていない。
On the other hand, the test pieces of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 using the soft
<効果>
本実施の形態1のスクロール部品1は、他の部材と摺動する摺動面1aを有し、アルミニウム合金で構成されたスクロール基材1bと、スクロール基材1bの摺動面1aに形成されたコーティング層9とを備える。コーティング層9は、摺動面1aに形成され、リン酸亜鉛粒子10を含むリン酸亜鉛層6と、リン酸亜鉛層6の表面に形成され、固体潤滑剤粒子11を含む固体潤滑層7と、固体潤滑層7の表面に形成され、バインダー14およびバインダー14のモース硬度よりも高いモース硬度を有する研磨剤粒子13を含む研磨層8とを備える。<Effect>
The
これにより、摺動性に優れ且つコーティング層9の膜厚の均一性を向上したスクロール部品1を提供することができる。その結果、焼き付きを防止でき、また、冷媒ガスの漏れによる出力低下を防止可能なスクロール部品1を提供することができる。
This makes it possible to provide the
研磨剤粒子のモース硬度は、3以上、7以下である。また、研磨剤粒子の平均粒径が0.1μm以上、5μm以下である。さらに、固体潤滑剤粒子11が鱗片状である。
The Mohs hardness of the abrasive particles is 3 or more and 7 or less. Further, the average particle size of the abrasive particles is 0.1 μm or more and 5 μm or less. Further, the
これらにより、摺動性およびコーティング層9の膜厚の均一性をより向上できる。
As a result, the slidability and the uniformity of the film thickness of the
固体潤滑剤粒子11は、MoS2、WS2、h−BN、グラファイトのうち、少なくとも1種からなる。
The
このように、固体潤滑剤粒子11として、MoS2、WS2、h−BN、グラファイトのうち、少なくとも1種を用いることができる。
As described above, at least one of MoS2, WS2, h-BN, and graphite can be used as the
リン酸亜鉛粒子10が板状である。
The
これにより、リン酸亜鉛層6と固体潤滑層7との密着性を高めることができ、摺動時に固体潤滑層7がリン酸亜鉛層6から剥がれ落ちることを抑制できる。
As a result, the adhesion between the
研磨層8のバインダー14は、有機系バインダーまたは無機系バインダーである。
The
このように、研磨層8のバインダー14として有機系バインダーまたは無機系バインダーを用いることができる。
As described above, an organic binder or an inorganic binder can be used as the
本実施の形態1のスクロール部品1の製造方法は、アルミニウム合金5によって構成されたスクロール基材1bの摺動面1aを、リン酸亜鉛処理液に浸漬し、摺動面1aに、リン酸亜鉛粒子10を含むリン酸亜鉛層6を形成する工程を含む。また、スクロール部品1の製造方法は、リン酸亜鉛層6の表面に、バインダー12、固体潤滑剤粒子11および溶媒を含む固体潤滑剤ペーストを塗布する工程と、固体潤滑剤ペーストが塗布されたスクロール基材1bを加熱して溶媒を蒸発により除去する工程と、溶媒が除去されたスクロール基材1bを加熱してバインダー12を硬化させ、リン酸亜鉛層6の表面に固体潤滑層7を形成する工程とを含む。さらに、スクロール部品1の製造方法は、固体潤滑層7の表面に、バインダー14、バインダー14のモース硬度よりも高いモース硬度を有する研磨剤粒子13および溶媒を含む研磨剤ペーストを塗布する工程と、研磨剤ペーストが塗布されたスクロール基材1bを加熱して研磨剤ペーストの溶媒を蒸発により除去する工程と、研磨剤ペーストの溶媒が除去されたスクロール基材1bを加熱し、研磨剤ペーストのバインダー14を硬化させて固体潤滑層7の表面に研磨層8を形成する工程と、を含む。
In the method for manufacturing the
これにより、摺動性に優れ且つコーティング層9の膜厚の均一性を向上可能なスクロール部品1を高い生産性で製造できる。その結果、焼き付きを防止でき、また、冷媒ガスの漏れによる出力低下を防止可能なスクロール部品1を提供することができる。
As a result, the
実施の形態2.
図7は、実施の形態2における、スクロール圧縮機の断面模式図である。
図7において、スクロール圧縮機15は、いわゆる縦型のスクロール圧縮機であって、例えば冷媒ガス等の流体を圧縮し吐出するものである。スクロール圧縮機15は、密閉容器16と、密閉容器16に収容され、密閉容器16内に流入する流体を圧縮する圧縮機構部18と、回転力を発生する電動機21と、電動機21により発生する回転力を圧縮機構部18に伝える駆動軸22とを備える。密閉容器16は、例えば円筒形状に形成されており、耐圧性を有している。密閉容器16の側面には、流体を密閉容器16内に取り込むための吸入配管23が接続されており、他の側面には圧縮した流体を密閉容器16の外へと放出する吐出配管24が接続されている。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the scroll compressor according to the second embodiment.
In FIG. 7, the
圧縮機構部18は、揺動スクロール2と、固定スクロール3と、揺動スクロール2の自転を防止するオルダム機構17とを備えている。電動機21は、固定子19と、回転子20とを備えている。駆動軸22は、固定フレーム25および補助フレーム26によって支持されている。
The
本実施の形態2のスクロール圧縮機15において、揺動スクロール2および固定スクロール3は、実施の形態1に係るスクロール部品1によって構成されている。スクロール部品1は上述したようにアルミニウム合金で構成されているため、鋳鉄に比べて軽量である。このため、圧縮機運転時に揺動スクロール2に印加される遠心力を軽減できる。
In the
また、アルミニウム合金5の表面に施したコーティング層9により、摺動性が向上する。さらに、コーティング層9の膜厚が均一化することで、冷媒ガスの漏れが抑制される。そのため、揺動スクロール2の回転数を上げることができ、冷媒ガスの圧縮効率が向上し、スクロール圧縮機15の高出力化が可能となる。スクロール圧縮機15の密閉容器16内にスクロール部品1を組み込む方法としては、特に限定されることはなく、公知の方法に従って行うことができる。
Further, the
上記のように、本実施の形態2は、固定スクロール3および揺動スクロール2が実施の形態1に係るスクロール部品1によって構成されているので、摺動面1a部分の摺動性に優れ、摺動面の焼付きを防止可能なスクロール圧縮機を提供することができる。また、本実施の形態2は、コーティング層9の膜厚均一性を確保できるため、冷媒ガスの漏れ抑制に優れ、冷媒ガスの漏れによる出力低下を防止することのできるスクロール圧縮機を提供することができる。
As described above, in the second embodiment, since the fixed
1 スクロール部品、1a 摺動面、1b スクロール基材、2 揺動スクロール、3 固定スクロール、5 アルミニウム合金、6 リン酸亜鉛層、7 固体潤滑層、8 研磨層、9 コーティング層、10 リン酸亜鉛粒子、11 固体潤滑剤粒子、12 バインダー、13 研磨剤粒子、14 バインダー、15 スクロール圧縮機、16 密閉容器、17 オルダム機構、18 圧縮機構部、19 固定子、20 回転子、21 電動機、22 駆動軸、23 吸入配管、24 吐出配管、25 固定フレーム、26 補助フレーム。 1 Scroll parts, 1a Sliding surface, 1b Scroll base material, 2 Swing scroll, 3 Fixed scroll, 5 Aluminum alloy, 6 Zinc phosphate layer, 7 Solid lubrication layer, 8 Polishing layer, 9 Coating layer, 10 Zinc phosphate Particles, 11 Solid Lubricant Particles, 12 Binders, 13 Abrasive Particles, 14 Binders, 15 Scroll Compressors, 16 Closed Containers, 17 Aluminum Mechanisms, 18 Compression Mechanisms, 19 Stator, 20 Rotors, 21 Electric Motors, 22 Drives Shaft, 23 suction pipe, 24 discharge pipe, 25 fixed frame, 26 auxiliary frame.
Claims (15)
前記スクロール基材の前記摺動面に形成されたコーティング層とを備え、
前記コーティング層は、
前記摺動面に形成され、リン酸亜鉛粒子を含むリン酸亜鉛層と、
前記リン酸亜鉛層の表面に形成され、固体潤滑剤粒子を含む固体潤滑層と、
前記固体潤滑層の表面に形成され、バインダーおよび前記バインダーのモース硬度よりも高いモース硬度を有する研磨剤粒子を含む研磨層とを備え、
前記研磨層の厚み(T)が、前記固体潤滑層の最大厚み(t max )と前記固体潤滑層の最小厚み(t min )から、T≧t max −t min で算出される厚みであるスクロール部品。 A scroll base material that has a sliding surface that slides with other members and is made of aluminum alloy,
A coating layer formed on the sliding surface of the scroll base material is provided.
The coating layer is
A zinc phosphate layer formed on the sliding surface and containing zinc phosphate particles,
A solid lubricating layer formed on the surface of the zinc phosphate layer and containing solid lubricant particles,
A polishing layer formed on the surface of the solid lubricating layer and containing a binder and abrasive particles having a Mohs hardness higher than the Mohs hardness of the binder is provided .
The thickness (T) of the polishing layer is a scroll that is calculated from the maximum thickness (t max ) of the solid lubricating layer and the minimum thickness (t min ) of the solid lubricating layer by T ≧ t max −t min. parts.
前記揺動スクロールおよび前記固定スクロールが請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のスクロール部品で構成されているスクロール圧縮機。 It has a swing scroll and a fixed scroll, and is equipped with a compression mechanism that compresses the fluid.
A scroll compressor in which the oscillating scroll and the fixed scroll are composed of the scroll component according to any one of claims 1 to 7.
前記リン酸亜鉛層の表面に、バインダー、固体潤滑剤粒子および溶媒を含む固体潤滑剤ペーストを塗布する工程と、
前記固体潤滑剤ペーストが塗布された前記スクロール基材を加熱して前記溶媒を蒸発により除去する工程と、
前記溶媒が除去された前記スクロール基材を加熱して前記バインダーを硬化させ、前記リン酸亜鉛層の表面に固体潤滑層を形成する工程と、
前記固体潤滑層の表面に、バインダー、前記バインダーのモース硬度よりも高いモース硬度を有する研磨剤粒子および溶媒を含む研磨剤ペーストを塗布する工程と、
前記研磨剤ペーストが塗布された前記スクロール基材を加熱して前記研磨剤ペーストの前記溶媒を蒸発により除去する工程と、
前記研磨剤ペーストの前記溶媒が除去された前記スクロール基材を加熱し、前記研磨剤ペーストの前記バインダーを硬化させて前記固体潤滑層の表面に、前記固体潤滑層の最大厚み(t max )と前記固体潤滑層の最小厚み(t min )から、T≧t max −t min で算出される厚み(T)を有する研磨層を形成する工程と、を含むスクロール部品の製造方法。 A step of immersing the sliding surface of the scroll base material made of an aluminum alloy in a zinc phosphate treatment liquid to form a zinc phosphate layer containing zinc phosphate particles on the sliding surface.
A step of applying a solid lubricant paste containing a binder, solid lubricant particles and a solvent to the surface of the zinc phosphate layer, and
A step of heating the scroll base material to which the solid lubricant paste is applied to remove the solvent by evaporation, and
A step of heating the scroll base material from which the solvent has been removed to cure the binder and forming a solid lubricating layer on the surface of the zinc phosphate layer.
A step of applying a binder, an abrasive paste containing abrasive particles having a Mohs hardness higher than the Mohs hardness of the binder, and a solvent on the surface of the solid lubricating layer, and a step of applying the abrasive paste.
A step of heating the scroll base material to which the abrasive paste is applied to remove the solvent of the abrasive paste by evaporation.
The scroll base material from which the solvent of the abrasive paste has been removed is heated to cure the binder of the abrasive paste so that the surface of the solid lubricating layer has a maximum thickness (t max ) of the solid lubricating layer. A method for manufacturing a scroll component, comprising a step of forming an abrasive layer having a thickness (T) calculated from T ≧ t max −t min from the minimum thickness (t min ) of the solid lubricating layer .
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2020/000182 WO2021140567A1 (en) | 2020-01-07 | 2020-01-07 | Scroll component, scroll compressor comprising said scroll component, and method for manufacturing scroll component |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6768991B1 true JP6768991B1 (en) | 2020-10-14 |
JPWO2021140567A1 JPWO2021140567A1 (en) | 2021-07-15 |
Family
ID=72745111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020535675A Active JP6768991B1 (en) | 2020-01-07 | 2020-01-07 | Scroll parts, scroll compressors equipped with these scroll parts, and methods for manufacturing scroll parts |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6768991B1 (en) |
CN (1) | CN114930030B (en) |
WO (1) | WO2021140567A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11280415A (en) * | 1998-03-27 | 1999-10-12 | Taiho Kogyo Co Ltd | Coating film material for slide and slide material using it |
JP2003254014A (en) * | 2002-03-01 | 2003-09-10 | Toyota Motor Corp | Sliding material |
JP6633264B1 (en) * | 2019-05-08 | 2020-01-22 | 三菱電機株式会社 | Scroll component, method of manufacturing the same, and scroll compressor |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19646524A1 (en) * | 1995-10-30 | 1997-07-03 | Riken Kk | Wear-resistant parts, especially the piston ring of an internal combustion engine |
HU228100B1 (en) * | 2001-03-16 | 2012-10-29 | Taiho Kogyo Co Ltd | Sliding material |
JP2005337129A (en) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Toyota Industries Corp | Sliding member and method for manufacturing sliding member |
JP2007203125A (en) * | 2006-01-30 | 2007-08-16 | Sanden Corp | Sliding member |
CN102770668B (en) * | 2010-02-26 | 2015-04-15 | 株式会社日立制作所 | Scroll compressor |
JP5753756B2 (en) * | 2011-03-07 | 2015-07-22 | 大豊工業株式会社 | Scroll compressor |
-
2020
- 2020-01-07 CN CN202080091384.6A patent/CN114930030B/en active Active
- 2020-01-07 WO PCT/JP2020/000182 patent/WO2021140567A1/en active Application Filing
- 2020-01-07 JP JP2020535675A patent/JP6768991B1/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11280415A (en) * | 1998-03-27 | 1999-10-12 | Taiho Kogyo Co Ltd | Coating film material for slide and slide material using it |
JP2003254014A (en) * | 2002-03-01 | 2003-09-10 | Toyota Motor Corp | Sliding material |
JP6633264B1 (en) * | 2019-05-08 | 2020-01-22 | 三菱電機株式会社 | Scroll component, method of manufacturing the same, and scroll compressor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114930030B (en) | 2024-03-01 |
WO2021140567A1 (en) | 2021-07-15 |
CN114930030A (en) | 2022-08-19 |
JPWO2021140567A1 (en) | 2021-07-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6863994B2 (en) | Sliding bearing and method of manufacturing the same | |
JP4420940B2 (en) | Dry lubricating coating composition and sliding bearing using the dry lubricating coating composition as a sliding layer | |
JP6893978B2 (en) | Manufacturing method of threaded joints for pipes and threaded joints for pipes | |
JP4650893B2 (en) | Plain bearing | |
JP6815498B2 (en) | Manufacturing method of threaded joints for pipes and threaded joints for pipes | |
EP2623780B1 (en) | Swash plate of swash plate compressor and swash plate compressor | |
JP4285634B2 (en) | Sliding member | |
JP6633264B1 (en) | Scroll component, method of manufacturing the same, and scroll compressor | |
JP2014534380A (en) | Self-lubricating surface coating composite for application to low friction or soft substrates | |
AU2016374775A1 (en) | Threaded joint for pipe, and manufacturing method of threaded joint for pipe | |
CN107639217A (en) | Controlled distribution of the lubricant particles in alloy base | |
KR20100092026A (en) | Sliding member for thrust bearing | |
JP6768991B1 (en) | Scroll parts, scroll compressors equipped with these scroll parts, and methods for manufacturing scroll parts | |
JP3231336B2 (en) | Sliding member, surface treatment method thereof, and rotary compressor vane | |
JP5105483B2 (en) | Resin coated aluminum plate | |
JP2009019177A (en) | Dry lubricating coating film composition and sliding bearing forming this dry lubricating coating composition as sliding layer | |
CN111748807A (en) | Wear-resistant lubricating composite coating, top foil base material and preparation method of top foil base material | |
US6323264B1 (en) | Corrosion barrier coating composition | |
JP2005170960A (en) | Sliding member, lubricating coating film, coating material for the film, and method for coating surface of sliding member | |
JP2005305395A (en) | Method for coating aluminium based substrate and coated material of aluminium based substrate | |
JP2009196126A (en) | Resin-coated aluminum material excellent in machinability, electric conductivity, and radiation property | |
JP2000034991A (en) | Surface treatment method of components of oil-free compressor or water pump | |
WO2024018835A1 (en) | Resin coating film and sliding member | |
WO2018181730A1 (en) | Swash plate for swash plate compressor, manufacturing method therefor, and swash plate compressor | |
JP2013014703A (en) | Sliding member and method for producing sliding member |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200625 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200625 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20200625 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20200722 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200825 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200923 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6768991 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |