JPS62149846A - コンプレツサ−用メタル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はコンプレッサー用メタルに関し、さらに詳しく
は、圧縮機構部の一部品であるブレード材として用いた
とき、ブレードおよびブレードと摺動する部品の摩耗を
少なくすることができるロータリーコンプレッサー、と
りわけ高速回転するインバータ用コンプレッサーのプレ
ートに用いて有用なメタルに関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ ルームエアコンなどに使用されるロータリーコンプレッ
サーは、一般に、中央にシリンダ孔を有するシリンダと
、このシリンダの上面及び下面を閉塞する軸受及び底板
と、軸受により支承されシリンダ孔を貫通する回転軸と
この回転軸のシリンダ孔内の部分に形成された偏心回転
部と、偏心回転部の外周面に嵌着されたローラと、この
ローラに接触しながら進財するブレードとにより構成さ
れる圧縮機構部を備えており、かかる圧縮機構部の構成
部品は、通常、主として鉄系材料などの金属材＊４によ
り形成されている。

ところで、北記の圧縮機構部では各構成部品が相Ｗに摺
動しているが、反復する圧縮サイクルによってブレード
表面およびブレードと摺動する各部品の摺動面、特に、
シリンダ孔内壁面、ブレード溝周壁面、軸受内周面、回
転軸外周面、ローラ内周面、およびローラ外周面が次第
に摩耗していき、その摩耗が著しい場合には、各部品間
の摺動部分に間隙が発生して気密性が損なわれ圧縮効率
の低下を招くという問題が生じる。

特に、近年になって、ロー・タリーコンプレッサーの回
転数は、さらに増加されていく傾向にあるため、ロータ
リーコンプレッサー用のブレードには、より高い耐摩耗
性が要求されている。

この問題を解消するために、圧縮機構部の構成部品、す
なわち、シリンダ、軸受、回転軸、ローラ及びブレード
を全て従来の鉄系金属材料に代えて耐摩耗性の良好なセ
ラミックス材料で構成した圧縮機が特開昭５８−１８３
８８１号公報に開示されている。しかしながら、圧縮機
構部の構成部品を全てセラミックス材料で形成した場合
、摺動面の耐摩耗性が向上する反面、製造コストは上昇
し、更に、セラミックス製シリンダを金属製の圧縮機ケ
ースに取付る場合の取付構造が複雑になるなどの問題を
生じる。

また、高硬度の各種特殊鋼に、窒化処理、セラミックス
コーティング処理を施してその＃摩耗性を高める努力も
払われている。しかしながら、これらの処理は、仕上げ
加工後に再度熱処理を施し、さらに後加工をすることが
必要であるため、製作が煩雑であり、かつ量産性に乏し
いという問題を生じている。

［発明の目的］ 本発明は、上記の問題点を解消し、ブレード表面および
このブレードに摺動する部品の摺動面の摩耗が少なく、
しかも製造コストの低廉なコンプレッサー用メタル、と
りわけ１５０Ｈｚ以上の高速回転をするインバータ用ロ
ータリーコンプレフサ−のブレード材として有用なメタ
ルの提供を目的とする。

［発明の概要］ 本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭化研究を
行った結果、ブレードを構成する特定組成の合金中の炭
素含有量を高めた場合、ブレード表面の摩耗を少なくす
るばかりでなく、ブレードと摺動する各部品表面の摩耗
をも少なくできることを見い出し、本発明を完成するに
至った。

すなわち本発明は、鉄をベースとし、クロム、モリブデ
ン、／ζナジウムおよび炭素からなるコンプレッサー用
メタルに関する第１の発明ならびに第１の発明のメタル
に、さらにタングステンを含有させる第２の発明から構
成される。

以下、第１および第２の発明について詳細に説明する。

ただし、以′Ｆ：「％」は全て「重量％」を表わすもの
とする。

第１の発明のプレートメタルは、クロム０．５〜１５％
、好ましくは１０〜１５％、さらに好ましくは重量〜１
３％、モリブデン０．５〜７．０％、好ましくは０．８
〜１．２％、バナジウム１．０〜３．０％、好ましくは
１．８〜２．２％、炭素２．０〜８．０％、好ましくは
２，７〜４．４％および残部が実質的に鉄から構成され
る。

メタルを構成する各元素中、クロムは、焼入性の向上に
資する元素であって、あまり多すぎると脆化しやすく、
一方あまり少なすぎると焼入性が劣化しやすい、したが
って、０．５〜１５％が好ましい。

モリブデンは、一部炭素と結合して複炭化物を形成し、
耐摩耗性を与え、基質に固溶して焼き戻し抵抗を増大し
、結晶粒を微細化することに資する元素であって、あま
り多すぎると被研削性が悪くなりやすく、一方あまり少
なすぎると＃摩耗性効果がでにくい。したがって、０．
５〜７．０％が好ましい。

バナジウムは、炭素と結合してＭＣ型炭化物の形成に資
する元濃であって、あまり多すぎると被研削性が悪くな
りやすく、一方あまり少なすぎるとＬ’ｉ　＋ｉｔ＋粒
の重量大化を起こし、強度が低下しやすい。

したがって、　１．０〜３．０％が好ましい。

炭素は、これを含有させることにより、得られるメタル
の耐摩耗性を向上させる成分である。メタル中の炭素の
含有量があまり少なすぎると耐摩耗性が低下するために
好ましくない。また、メタルには、優れた耐摩耗性が要
求されるが、靭性については格別要求されていない。し
かし、炭素の含有量があまり多すぎると、極端に靭性が
低下し、実用には適さなくなる。したがって、　２．０
〜６．０％が好ましい。

第２の発明のメタルは、クロム０．５〜１５％、好まし
くは０．５〜５％、さらに好ましくは１．０〜３．０％
、モリブデン０６５〜７．０％、好ましくは４．５〜５
，５％、バナジウム１．０〜３．０％、好ましくは１．
７〜２，３％、タングステン１〜５％、好ましくは２．
０〜３．５％、炭素２．０〜６．０％、好ましくは２，
０〜３．５％および残部が実質的に鉄から構成される。

メタルを構成する元素中、タングステンは、一部炭素と
結合して複炭化物を形成し、耐摩耗性を与え焼ぎ戻し抵
抗を増大し、結晶粒を微細化することに資する元麦であ
って、あまり多すぎると被研削性が悪くなりやすく、一
方１あまり少なｔぎると耐摩耗性の効果がでにくい。し
たがって、１〜５％が好ましい。

タングステン以外の構成元；長については、前述した理
由から、メタル中に所定量を含有させることが好ましい
。

次に本発明（第１および第２発明を含む。以下、同様で
ある）のメタルの製造方法について説明する。

本発明のメタルは、使用する出発原料の種類によって、
その製造工程および製造条件が異なる。

これらの製造方法を以下、列挙する。

（＋）　　所定量の各元素粉末からなる混合物に対して
、加圧成形、炭素の拡散、脱気、焼結、冷却および焼戻
しの各工程の処置を施す：（２）　　所定量の各元素か
らなる合金の粉末に対して、　（１）の方法における炭
素の拡散工程を除いた各工程の処理を施す； （３）所定量の各元素（ただし、炭素の含有量は所定量
の下限、すなわち２．０％以下である）からなる合金粉
末に対して所定量の範囲（すなわち２．０〜Ｂ、０％）
となるように炭素粉末を添加した混合物に対して、　（
１）の方法と同じ各工程の処理を施す； これらの方法について工程順に説明すると加圧成形は、
原料粉末を成形型に充填したのち、　５〜８　ｔ／ｃｍ
３程度の圧力で行う。この場合、成形後の成形体の密度
は、後工程の処理を施すためにも　６．０〜８．８　ｇ
ｒａｍ３程度であることが好ましい。

次いで、得られた前記成形体を成形型から取り出したの
ち、　（１）および（３）の方法においては、減圧下、
一定時間加熱することにより、含有されている炭素を均
一に拡散させる拡散処理を施す。

この場合の条件は、（１）の方法においては、真空度１
０’Ｔｏｒｒ以下、温度１０００〜重量００℃、処理時
間ｏ、５〜２時間である。　（３）の方法においては、
真空度ｔｏ−２Ｔｏｒｒ以下、温度１０００−重量００
℃、処理時間０．５〜２時間である。

脱気は、１０５０〜重量５０℃で６０〜１２０分間程度
行う、これは１次の焼結工程で焼結体に空孔を生ぜしめ
ないための予備処理である。

焼結は、重量００〜１２００℃で０．５〜１時間行う、
この時の雰囲気は、１０’Ｔａｒｒ以下、冷却は、　１
分間に６０℃程度の割合で温度を下げ、その後、　５０
０〜６００℃で、６０〜１８０分間程度で焼戻しを施す
。

このようにして得られたメタルは、実用に供するために
は、最終的な真空密度比が９０％以上程度であることが
必要である。

また（３）で使用する炭素の含有量が所定場未満である
合金粉末としては、ダイス鋼（クロム１０〜１５％、モ
リブデン０．８〜１４２％、バナジウム１，８〜２．２
％、炭素１．８〜２．０％および残部が鉄）またはハイ
ス鋼（クロム３．８〜４．５％、モリブデン４．５〜５
，５％、バナジウム１．７〜２．３％、タングステン５
５〜６．７％、１父素１．１％および残部が鉄）′Ｖ、
を挙げることができる。

このようにして得られたメタルを例えば、ωＦ摩加工に
よって所定のプレート寸法に加工することにより、ロー
タリーコンプレッサー、特にインバータ用ロータリーコ
ンプレッサー用のブレードを得ることができる。

［発１−１の実施例コ 以下、実施例を掲げ、本発明をさらに詳述する。

実施例１ クロム１２％、モリブデン１％、へチジウム２％、炭素
１．９％および残部が実質的に鉄からなるダイス鋼粉末
８９％に黒鉛１％を添加し、さらにダイス鋼粉末と黒鉛
の合計重量に対して１．０％の潤滑剤を添加し、均一に
混合した。次いでこの混合物を、２４Ｘ　２８Ｘ　４＋
ａｍの成形型に充填し、成形圧６ｔ／ｃＩ重量２で成形
し、密度８．２ｇ／ｃｍ２の成形体を得た。

次いでこの成形体を、１０””Ｔａｒｔ以下の真空中で
、重量００℃で１時間保持し、黒鉛をダイス鋼粉末中に
拡散させた。その後、重量３０℃で１５０分間脱気を行
った。脱気後、重量６０〜重量８０℃の温度で３０分間
保持し、該成形体を焼結せしめた。焼結後。

６０°Ｃ／分の、重量合で温度を下げ、室温まで冷却し
た。次いで、５７０°Ｃで２時間加熱し焼戻しを行った
。このようにして本発明のメタルを得た。このメタルの
焼結密度は７．８ｇ／ａｍ３であった。

実施例２ クロム４％、モリブデン５％、へナジウム２％、タング
ステン６％、炭素１．１％および残部が実質的に鉄から
なるハイス鋼粉末９８％に黒鉛１％を添加し、さらにハ
イス鋼粉末と黒鉛の合計重量に対して　１．０％の潤・
滑剤を添加し、均一に混合した０次いでこの混合物を、
２４Ｘ　２８Ｘ　４ｍｍの成形型に充填し、成形圧Ｓｔ
／ｃｍ”で成形し、密度８−２８／ｃｍ３の成形体を得
た。

次いでこの成形体を、　１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以下の減圧下
。

１０５０℃で１時間保持し、黒鉛をハイス鋼粉末中に拡
散させた。その後１０８０℃で、８０分間説矢先行った
。脱気後、　重量００〜重量３０℃の温度を３０分間保
持し、該成形体を焼結せしめた。焼結後８０’Ｏ／分の
割合で温度を下げ、室温まで冷却した。次いで、　５７
０℃で２時間加熱し、焼戻しを行った。このようにして
本発明のメタルを得た。このメタルの焼結密度は８．０
ｇ／ａｍ３であった。

試験例 実施例１および２で得られたメタルを、研摩加工によっ
て、２８Ｘ　２２Ｘ　３　ｍ＋ｅのブレードに加工した
。このブレードを使用し、１８０Ｈｚの条件での実機試
験により、その１耐摩耗性を評価した。なお、比較例と
して、前記ブレードと同寸法の鉄−５％クロム−１，３
％炭素からなる合金表面に窒化処理を施したものを使用
した。

その結果、比較例のブレードの耐摩耗性の程度を１００
とした場合、実施例１および２はいずれも３００であっ
た。

［発明の効果］ 本発明のメタルは、ｆれた耐摩耗性を有しており、この
ため、これから製造されたプレートは、より高い回転数
で、より長時間での使用が可能であり　また、ブレーＩ
−製造時に特別な処理工程を必要としないために、製造
コストが引きドげられ、大量生産にも適している。

また、前記ブレードは、ロータリーコンプレッサーに使
用した場合、ブレード表面の摩耗が少ないだけでなく、
ブレードと摺動する各部品表面の摩耗をも少なくするこ
とができるものであり、この場合のブレードと摺動する
部品の素材は特に制限されず、従来公知の素材の使用が
可能であるが、例えばシリンダーとしては、鉄−炭素材
または鉄系焼結材で、その焼結孔に鉄酸化物およびクロ
ム酸化物を充填したものを用い、ローラーとしてはモリ
ブデン−クロム鋳鉄焼入品または鉄系焼結材で、その焼
結孔に鉄酸化物およびクロム酸化物を充填したものを用
いた場合に、特に、その耐摩耗効果を発揮することがで
きる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）クロム０．５〜１５重量％、モリブデン０．５〜
   ７．０重量％、バナジウム１．０〜３．０重量％、炭素
   ２．０〜８．０重量％および残部が実質的に鉄であるこ
   とを特徴とするコンプレッサー用メタル。
2. （２）前記メタルがクロム１０〜１５重量％、モリブデ
   ン０．８〜１．２重量％、バナジウム１．８〜２．２重
   量％、炭素２．７〜４．４重量％および残部が実質的に
   鉄である特許請求の範囲第１項記載のメタル。
3. （３）クロム０．５〜１５重量％、モリブデン０．５〜
   ７．０重量％、バナジウム１．０〜３．０重量％、タン
   グステン１〜５重量％、炭素２．０〜６．０重量％およ
   び残部が実質的に鉄であることを特徴とするコンプレッ
   サー用メタル。
4. （４）前記メタルが、クロム０．５〜５重量％、モリブ
   デン４．５〜５．５重量％、バナジウム１．７〜２．３
   重％、炭素２．０〜３．５重量％、タングステン２〜３
   ．５重量％および残部が実質的に鉄である特許請求の範
   囲第３項記載のメタル。