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JP2003211084A - フッ素系樹脂コーティング方法およびこの方法を用いた摺動部材、気体圧縮機 - Google Patents

フッ素系樹脂コーティング方法およびこの方法を用いた摺動部材、気体圧縮機

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JP2003211084A
JP2003211084A JP2002302012A JP2002302012A JP2003211084A JP 2003211084 A JP2003211084 A JP 2003211084A JP 2002302012 A JP2002302012 A JP 2002302012A JP 2002302012 A JP2002302012 A JP 2002302012A JP 2003211084 A JP2003211084 A JP 2003211084A
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JP
Japan
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fluororesin
coated
coating
irradiation
cleaning
Prior art date
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Application number
JP2002302012A
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English (en)
Inventor
Toru Takahashi
徹 高橋
Toshio Watakabe
利夫 渡壁
Akira Matsuno
章 松野
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
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Priority to DE60212702T priority patent/DE60212702T2/de
Priority to DE60212711T priority patent/DE60212711T2/de
Priority to EP04075843A priority patent/EP1464411B1/en
Priority to EP02257356A priority patent/EP1306139A3/en
Priority to EP04075846A priority patent/EP1454678B1/en
Priority to MYPI20023978A priority patent/MY137553A/en
Priority to MYPI20071843A priority patent/MY143270A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 過酷な負荷条件下での摺動に対しても剥離が
起こらず、コーティング下地処理中に使用するショット
材がコーティング層付近のアルミ合金等の母材に残留す
ることがなくて残留ショット材がコーティング層等を傷
付けるおそれのない、密着性が優れた良質なフッ素系樹
脂コーティング方法提供する。 【解決手段】 水溶性ショット材または気化性ショット
材を用いてショットブラストしたり、レーザ照射した
り、プラズマ照射して、コーティング面を粗面化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、フッ素系樹脂コ
ーティング方法およびこの方法を用いた摺動部材、気体
圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、互いに摺動する部材間ではその
摺動面に耐磨耗性、耐焼付性が要求される。一方、例え
ば、車載用気体圧縮機のように、その構成部材の軽量化
の要求が強い場合が少なくなく、このような場合、部材
としてアルミ合金等の軽量材料が使用される。
【０００３】アルミ合金等は、軽量であるけれども、互
いに摺動する場合、耐磨耗性、耐焼付性が劣るので、一
方の部材の摺動面にポリテトラフルオロエチレン等のフ
ッ素系樹脂をコーティングして用いることがある。この
ようにすると同種金属同士の摺動に起因する潤滑不良、
磨耗、焼付きが回避される。
【０００４】このフッ素系樹脂コーティングにおいて
は、摺動による母材のフッ素系樹脂コーティング層の剥
離が発生しないよう、アルミ合金等とフッ素系樹脂コー
ティング層との強い密着が要求される。密着性向上のた
めには、従来種々の発明がなされている。
【０００５】コーティング層自体をアルミ合金等と密着
しやすい層とする発明として、例えば、斜板式圧縮機に
おけるＡｌ合金製ピストンの表面にフッ素樹脂とバイン
ダとのコート層を塗布して、バインダがＡｌ合金とコー
ト層とを強固に密着する発明が知られている（例えば、
特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１７０６５７号公報
（段落番号００２０、図２）
【０００７】アルミ合金等のコーティング下地を粗面化
して密着性を向上する発明としては、エッチングによる
もの（特許文献２、特許文献３参照。）が、また、更
に、エッチングとコーティング層自体の改善を加えたも
の（例えば、特許文献４参照。）が知られている。
【０００８】
【特許文献２】特開平５−２０９３００号公報 （特許
請求の範囲）
【０００９】
【特許文献３】特開平６−６５７９９号公報 （段落番
号００１４〜００１８、図３）
【００１０】
【特許文献４】特開平５−８４４６８号公報 （段落番
号０００８、図２）
【００１１】これらの密着性向上技術は、それなりの効
果を発揮するが、過酷な負荷のもとで摺動する摺動面に
適用するには、充分とはいえない。
【００１２】アルミ合金等のコーティング下地を粗面化
して密着性を向上する発明としては、また、ショットブ
ラストによるものが知られている（例えば、特許文献５
参照。）。
【００１３】
【特許文献５】特開２００１−２６３２２６号公報
（段落番号００３８〜００４０）
【００１４】ショットブラストによる粗面化を行うフッ
素樹脂コーティングは、一般に、図１５に示した工程で
行われる。
【００１５】図１５において、下地処理工程中で、先
ず、アルミ合金等の母材を洗浄し（第１の洗浄８０
１）、この洗浄した母材に、粒径数十μｍの微細で高硬
度の酸化アルミニウム等のショット材を用いてショット
ブラストを施して（８０２）、表面を粗面化、清浄化す
る。この粗面化、清浄化により、母材とフッ素系樹脂コ
ーティング層との密着性が向上する。
【００１６】次に、ショット材を落とし（砂落とし８０
３）、洗浄して（第２の洗浄８０４）から、酸化防止等
のために粗面化、清浄化した表面に化成処理を施し（８
０５）、その後、洗浄（第３の洗浄８０６）した後、フ
ッ素樹脂塗装を行い（８０７）、焼成して（８０８）、
母材へのフッ素系樹脂のコーティングを完成する。
【００１７】ショットブラストは、ショット材が母材表
面を叩いて微細な凹凸を形成し、フッ素系樹脂が微細凹
部に入り込んで格段に密着性を向上する。
【００１８】ところで、上記ショットブラストに用いら
れるショット材は、ショットブラスト（８０２）時に母
材の微小隙間に深く入り込み、その後の砂落とし工程
（８０３）、第２の洗浄工程（８０４）でも取り除きき
れないことがある。母材が鋳造品である場合は、微小隙
間が多く、特にショット材が残留しやすい。
【００１９】そして、フッ素系樹脂コーティングされた
母材に残留した高硬度のショット材は、製品、例えば、
気体圧縮機等に組み込まれて使用されることになる。
【００２０】製品の使用中に、その運転動作（ロータの
回転、内部の流体の噴流等）により、残留したショット
材が母材から離脱する。離脱した高硬度のショット材
は、製品の摺動部分等に入り込み、摺動部分等のコーテ
ィング層や金属部を傷付け、最終的には焼付を起こした
りして運転不能となる。
【００２１】以上のような、従来の、アルミ合金等の母
材へのフッ素系樹脂コーティング技術では、長期間の使
用によりコーティング層の剥離が起こりやすかった。こ
のコーティング層の剥離は、特に、最大負荷が大きく、
負荷変動サイクルの大きい場合や、起動時の潤滑状態が
よくない場合に起こりやすい。例えば、ベーンタイプの
気体圧縮機のロータ、シリンダ、サイドブロック、ベー
ンの摺動面が剥離が起こりやすい。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記問題
点を解決するためになされたものであり、その目的とす
るところは、以下のような密着性が優れた良質なフッ素
系樹脂コーティング方法およびこの方法を用いた摺動部
材、気体圧縮機を提供しようとするものである。
【００２３】（１）過酷な負荷条件下での摺動に対して
も剥離が起こらない。 （２）コーティング下地処理中に使用するショット材が
コーティング層付近のアルミ合金等の母材に残留するこ
とがなくて残留ショット材がコーティング層等を傷付け
るおそれのない。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１あるいは請求項２の発明方法は、摺動部材
等のコーティング対象物の表面を重炭酸ナトリウム等の
水溶性ショット材またはドライアイス等の気化性ショッ
ト材でショットブラストするショットブラスト工程と、
上記ショットブラスト工程により表面が粗面化されたコ
ーティング対象物を洗浄する洗浄工程と、上記洗浄工程
により洗浄されたコーティング対象物の表面にフッ素系
樹脂塗装を施すフッ素樹脂塗装工程と、上記フッ素樹脂
塗装工程によりフッ素系樹脂塗装されたコーティング対
象物の塗装面を焼成する焼成工程とを有する。
【００２５】請求項３の発明方法は、請求項１におい
て、上記洗浄工程とフッ素樹脂塗装工程との間に、コー
ティング対象物の表面を微細に粗面化・清浄化する微細
粗面化・清浄化処理工程を付加して、一層密着力、接着
力が優れたものにする。
【００２６】また、請求項４の発明方法は、コーティン
グ対象物の表面を局所的に加熱溶融して粗面化する工程
と、この加熱溶融して粗面化されたコーティング対象物
の表面にフッ素系樹脂塗装を施す工程と、上記フッ素樹
脂塗装工程によりフッ素系樹脂が塗装されたコーティン
グ対象物の塗装面を焼成する工程とを有する。
【００２７】請求項５の発明方法は、コーティング対象
物の表面をレーザ照射するレーザ照射工程と、上記レー
ザ照射を受けたコーティング対象物の表面にフッ素系樹
脂塗装を施すフッ素樹脂塗装工程と、上記フッ素樹脂塗
装工程によりフッ素系樹脂が塗装されたコーティング対
象物の塗装面を焼成する焼成工程とを有する。
【００２８】請求項６の発明方法は、請求項５におい
て、上記レーザ照射工程とフッ素樹脂塗装工程との間
に、コーティング対象物の表面を微細に粗面化・清浄化
する微細粗面化・清浄化処理工程を付加して、一層密着
力、接着力が優れたものにする。請求項７の発明方法
は、請求項５または６において、レーザ照射工程におけ
る上記レーザ照射が、コーティング対象物の表面にレー
ザを走査しながら間欠照射するようにして、コーティン
グ対象物表面の粗面の粗さを所望の粗さに制御しやすく
する。
【００２９】請求項８の発明方法は、請求項７におい
て、レーザ照射の照射率が４４％以上として、粗面化処
理が短時間でできてフッ素系樹脂コーティングの良好な
密着性を得ることができる。
【００３０】請求項９の発明方法は、請求項７におい
て、レーザ照射の走査線が渦巻き状であるようにし、連
続したなめらかな走査で能率よくフッ素系樹脂コーティ
ングの良好な密着性を得ることができる。
【００３１】請求項１０の発明方法は、請求項５におい
て、レーザ照射工程におけるレーザがＹＡＧレーザであ
るようにして、レーザ照射の照射率を高める。
【００３２】請求項１１の発明方法は、コーティング対
象物の表面にプラズマを照射して表面を微細に粗面化、
活性化するプラズマ照射工程と、上記プラズマ照射工程
によりプラズマを照射されたコーティング対象物の表面
にフッ素系樹脂塗装を施すフッ素樹脂塗装工程と、上記
フッ素樹脂塗装工程によりフッ素系樹脂塗装されたコー
ティング対象物の塗装面を焼成する焼成工程とを有す
る。
【００３３】請求項１２の発明方法は、請求項１１にお
いて、上記プラズマ照射工程より前にコーティング対象
物の表面を粗面化・清浄化する粗面化・清浄化処理工程
を付加して、より強固なフッ素系樹脂コーティングを得
る。
【００３４】請求項１３または１４の発明方法は、請求
項１２において、上記粗面化・清浄化処理工程として、
水溶性ショット材または気化性ショット材でコーティン
グ対象物の表面をショットブラストし、または、コーテ
ィング対象物の表面をレーザ照射する。
【００３５】請求項１５、１６または１７の発明は、摺
動部材、特に、気体圧縮機の摺動部材を上記コーティン
グ対象物として上記発明方法のコーティング処理を施し
て、摺動部分の耐剥離性、耐磨耗性、耐久性が優れた、
信頼性の高い摺動部材、気体圧縮機を得ることができ
る。
【００３６】この発明において「レーザ照射の照射率」
とは、照射対象面積に対する実際にレーザが照射された
ドット面積の率を意味する。例えば、図３（ａ）のよう
に、照射ドットＲが照射対象面に対して前後左右に等ピ
ッチｐで方形状配置になるように照射する場合は、単位
照射面積Ｕ＝ｐ×ｐの中に照射ドットの１／４が４個存
在することになり、照射率＝Ｓ／Ｕとなる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て、図１〜図１４を参照して説明する。
【００３８】図１は、この発明のフッ素系樹脂コーティ
ング方法の第１の実施形態の処理フローを示す。
【００３９】図１においては、車載用気体圧縮機のサイ
ドブロックとなるアルミ合金の母材の摺動面となる面に
フッ素系樹脂コーティングを行うものである。
【００４０】先ず、アルミ合金の母材全体を洗浄する
（第１の洗浄１０１）。この洗浄した母材の摺動面とな
る面に、重炭酸ナトリウムＮａＨＣＯ３のショット材で
ショットブラストを行い、表面を粗面化し、清浄化する
（１０２）。この重炭酸ナトリウムのショット材は硬度
は酸化アルミニウムよりも低いが、水溶性である。
【００４１】従って、次の第２の洗浄工程１０３で、シ
ョット材は洗浄液に溶解し、母材の隙間に入り込んだシ
ョット材も流れ出して外部に完全に排出される。従来の
ように「砂落とし」の工程は不要である。
【００４２】表面を粗面化し、清浄化され、完全にショ
ット材が除去された母材は、以下、常法により、酸化防
止等のための化成処理（１０４）、第３の洗浄（１０
５）、フッ素樹脂塗装（１０６）、焼成（１０７）の工
程を経て、フッ素系樹脂コーティングを完成する。
【００４３】このようにすると、残留ショット材は全く
存在しないから、気体圧縮機運転中に内部にショット材
が流れ出て摺動部分等を傷付けることがなく、気体圧縮
機は耐久性を増し、長寿命となり、信頼性が向上する。
【００４４】水溶性のショット材としては、重炭酸ナト
リウムＮａＨＣＯ３の他、燐酸カルシウムＣａ３（ＰＯ
４）２等を使用することができる。また、残留ショット
材がなければよいのであるから、気化性のショット材、
例えば、微粒状のドライアイスＣＯ２のショット材を使
用することもできる。
【００４５】図２は、この発明のフッ素系樹脂コーティ
ング方法の第２の実施形態の処理フローを示す。
【００４６】図２においては、ショットブラスト工程１
０２に代えてレーザ照射工程２０２が入る点を除けば、
図１と同様である。
【００４７】レーザ照射工程２０２では、図１のショッ
トブラスト工程１０２同様、母材の摺動面となる面を粗
面化、清浄化して、フッ素系樹脂との密着性、接着性を
向上するものである。ショット材は使用しないから、も
ちろん残留ショット材は存在しない。
【００４８】レーザ照射工程２０２で使用するレーザ光
の強度は、母材表面を若干融解して粗らす程度とし、図
３（ａ）に示すように、直径ｄの浅い凹み（照射ドッ
ト）Ｒが２次元方向にほぼ等ピッチｐで並ぶように形成
した。この凹みＲの配置形成の方法をより具体的に説明
すると、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、気体圧
縮機のサイドブロック７をその中心Ｃの回りに矢印Ａの
ように回転し、レーザ光のビームをサイドブロック７の
半径方向Ｂに移動する。レーザ光のビームが上記中心Ｃ
を中心としてサイドブロック７の表面を等ピッチの渦巻
き状にスキャンするために、この渦巻き状スキャンの周
速がほぼ一定になるように、サイドブロック７の回転速
度を制御するとともに、レーザ光のビームの移動速度
を、中心Ｃに近づくにつれて速くなるように制御する。
一方で、レーザ光をＱスイッチングによって所定の発振
周波数で点滅制御し、サイドブロック表面を局所的に加
熱溶融して粗面化して図３（ａ）のような凹みＲを配置
形成する。
【００４９】図３（ａ）の場合、レーザ照射の照射率
は、照射ドット面積Ｓ（＝πｄ２／４）／単位照射面積
Ｕ（＝ｐ２）となる。
【００５０】凹みＲの配置形成の方法は、この他にもい
ろいろ可能であって、例えば、サイドブロック７を静止
したままレーザ光を渦巻き状に回転して、この渦巻き状
回転の周速を一定にしたり、サイドブロック７またはレ
ーザ光を一定速度で回転しながらレーザ光の点滅周波数
を変化させたりしてもよい。また、粗面化、清浄化が行
われる範囲で、凹みＲの直径（ドット径）ｄやピッチ
（ドット間隔）ｐも適宜選択してもよく、必ずしも全面
均一の分布にする必要もない。
【００５１】例えば、図４のように、照射ドットＲを千
鳥状に配置してもよい。図４の例では、千鳥状配置のド
ット同士が互いに接し、重ならないように、同一個所の
２度照射を避けながら効率よく照射して、レーザ照射の
照射率を上げている。因みに、図３（ａ）に示すパター
ンで照射した場合でｄ＝ｐのときの照射率は約７８．５
％であり、図４に示すパターンで照射した場合でｄ＝ｐ
のときの照射率は約９０．７％である。
【００５２】レーザ照射の照射率と、母材とフッ素系樹
脂との密着性、接着性との関係を実験により確かめたと
ころ、照射率を４４％以上にすると、密着性、接着性が
向上して、高負荷での摺動摩擦に耐え、優れた耐久性が
得られるとの結論を得た。以下に、図５〜図８を参照し
て、この実験について説明する。
【００５３】図５は、母材とフッ素系樹脂との密着面の
耐久性試験に使用したテスト装置の概要を説明する説明
図である。図６は、テストに使用したフッ素系樹脂コー
ティング付きアルミ平面部材のテスト結果を、横軸にレ
ーザ照射ドット径、縦軸にドット間隔を取ったグラフ上
にプロットした説明図である。なお、図６は図３（ａ）
のパターンで照射したもので、ドット径とドット間隔か
らレーザ照射の照射率（照射密度）を算出したものであ
る。図７は、図６を、横軸にドット面積、縦軸に単位照
射対象面積を取ってプロットしなおした説明図、図８
は、レーザ出力とドット径との関係を示す説明図であ
る。
【００５４】図２に示したレーザ照射工程を含むフッ素
系樹脂コーティング方法により、フッ素系樹脂コーティ
ング付きアルミ平面部材Ｔ１を製造し、図５に示すテス
ト装置によりテストした。図５に示すように、潤滑油中
でコーティングのないアルミ平面部材Ｔ２と対向接触さ
せる。この接触面に対して垂直方向に荷重Ｌを加え、荷
重を段階的に増やしながら、アルミ平面部材Ｔ２を回転
摺動して、コーティングの剥がれ、焼付きが生じるかを
テストした。
【００５５】フッ素系樹脂コーティング付きアルミ平面
部材Ｔ１（直径５０ｍｍ、コーティング厚１５μｍ）
は、個々にレーザ照射条件を変えて、表１のテスト部材
として製作した。レーザ照射条件以外はいずれのテスト
部材も同一の条件で製造した。
【００５６】表１の発明品および比較品について、次の
テスト条件で、耐久性テストを行った。
【００５７】付加荷重と時間： ５００Ｎのまま５ｍｉ
ｎ、次に＋５００Ｎ、すなわち、１０００Ｎのまま５ｍ
ｉｎ、‥‥と５００Ｎずつ増加して５０００Ｎまで、計
５０ｍｉｎ回転数： ４０００ｒｐｍこの条件下でのテ
ストでは、発明品、比較品とも焼付きを生じたものはな
かった。５０００Ｎ、５ｍｉｎまでのテスト終了後、フ
ッ素樹脂コーティング面を観察し、コーティングの剥が
れ量を調べて、剥がれ量が、ショットブラストによる現
行品サイドブロックよりも少なければ、ＯＫ（○）、多
ければＮＧ（×）と判断した。
【００５８】この判断結果を図６および図７にプロット
した。図６および図７から理解できるように、照射密度
（照射率）が４４％以上の発明品であれば、フッ素樹脂
コーティング層の密着性、接着性が強く、耐久性が優れ
ている。４４％未満の比較品では、耐久性は向上しなか
った。
【００５９】
【表１】
【００６０】ところで、図６および図７に示すように、
前後左右に等ピッチｐで方形状配置になるようにレーザ
照射する場合に照射密度（照射率）を４４％以上にする
に当たっては、ドット径ｄとドット間隔ｐとの関係をｐ
≦１．３３６×ｄとしなければならない。また、図４に
示すような千鳥状の等ピッチｐで三角形状配置になるよ
うに照射する場合に照射密度（照射率）を４４％以上に
するには、ドット径ｄとドット間隔ｐとの関係をｐ≦
１．４３６×ｄとしなければならない。ドット径ｄを大
きくするには、図８に示すように、レーザ出力を大きく
する必要がある。
【００６１】そこで、上記発明品１〜９および１１で
は、ＹＡＧレーザを使用した。ＹＡＧレーザは、出力を
大きくでき、サイドブロック摺動面のような比較的面積
が大きく、荷重変動、最大荷重が大きい過酷な摺動条件
で使用される摺動面のフッ素樹脂コーティング下地粗面
化用レーザ照射を、能率よく行うのに好適である。
【００６２】レーザ照射を用いる上記第２の実施の形態
においては、ショットブラストを用いる第１の実施の形
態よりも粗面の状態を目標の状態に合わせやすいという
利点がある。特に、レーザ照射の照射密度（照射率）を
４４％以上にすると、密着性が向上して、過酷な使用条
件での摺動部材に適用できる。
【００６３】図９は、この発明のフッ素系樹脂コーティ
ング方法の第３の実施形態の処理フローを示す。
【００６４】図９においては、図１と同様に、第１の洗
浄工程１０１、重炭酸ナトリウムＮａＨＣＯ３のショッ
ト材でショットブラストを行い、表面を粗面化し、清浄
化するショットブラスト工程（１０２）、第２の洗浄工
程（１０３）を順次行う。
【００６５】表面を粗面化し、清浄化され、完全にショ
ット材が除去された母材に、次に、プラズマ照射を施す
（９０４）。このプラズマ照射は、プラズマ発生装置
（図示省略）で生成されたプラズマ粒子流をコーティン
グ予定の粗面化、清浄化された母材表面に照射して、表
面に原子レベルの微細な凹凸を形成して粗面化し、同時
に、洗浄して活性化するものである。この原子レベルの
微細な凹凸とは、上述したショットブラストによる凹凸
よりも細かい凹凸である。
【００６６】このプラズマ照射により、母材の表面は、
母材と異なる材質であるフッ素系樹脂との密着性、接着
性が顕著に高まる。
【００６７】その後、図１と同様に、フッ素樹脂塗装
（１０６）、焼成（１０７）の工程を経て、フッ素系樹
脂コーティングを完成する。
【００６８】このようにすると、アルミ合金の母材の摺
動面となる面とそこにコーティングされたフッ素系樹脂
との結合が非常に強固になり、強い摺動等の負荷を受け
ても、フッ素系樹脂コーティング層の剥離、離脱は起こ
らなくなる。
【００６９】また、図１の場合と同様に、ショット材は
洗浄液で流し出されて完全に母材から分離されているか
ら、残留ショット材は全く存在せず、気体圧縮機運転中
に内部に残留ショット材が流れ出て摺動部分等を傷付け
ることもなくなる。
【００７０】従って、このコーティングを施された摺動
部材や気体圧縮機は、耐久性を増し、長寿命となり、信
頼性が向上する。
【００７１】この第３実施の形態によれば、従来用いら
れていた、有害な廃水を発生する化成処理工程は必要な
く、化成処理に必須の大掛かりで高価な特別の設備が不
要となり、化成処理工程に代わるプラズマ照射工程は、
ライン内に組み込みやすく、ひとつのコーティング処理
ラインで一貫してコーティングを完了することができ
る。
【００７２】図１０は、この発明のフッ素系樹脂コーテ
ィング方法の第４の実施形態の処理フローを示す。
【００７３】図１０は、図９のショットブラスト工程１
０２に代えてレーザ照射工程２０２を入れるものであ
る。このレーザ照射工程２０２で使用するレーザ光の強
度は、母材表面を若干融解して粗らす程度とし、パルス
レーザを照射面全面にスキャンする。レーザ照射の照射
率は、４４％以上が好ましい。
【００７４】レーザ照射を用いると、ショットブラスト
を用いる場合よりも粗面の状態を目標の状態に合わせや
すいという利点がある。
【００７５】図１０におけるプラズマ照射工程９０４で
は、前工程のレーザ照射工程２０２で形成される凹みの
深さよりも浅い原子レベルの微細な凹凸が、更に母材表
面に形成される。
【００７６】このプラズマ照射により、母材の表面は、
母材と異なる材質であるフッ素系樹脂との密着性、接着
性が顕著に高まる。
【００７７】上記サイドブロック７を使用するこの発明
の気体圧縮機を、以下、図１１〜図１４を参照して説明
する。
【００７８】図１１は、この発明になる気体圧縮機の一
実施形態を示す縦断面図、図１２は、図１１のＸＩＩ−
ＸＩＩ断面図で、シリンダ室の内部を示す。図１３は、
図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図で、フロント側のサ
イドブロックのシリンダ室に接する面を示す。図１４
は、図１１のＸＩＶ−ＸＩＶ断面図で、リア側のサイド
ブロックのシリンダ室に接する面を示す。
【００７９】この実施の形態の気体圧縮機は、周知のベ
ーンロータリ型で、吸気室１を有するヘッド部２、上記
吸気室１から圧縮前の気体を導入して圧縮する圧縮機本
体部３、この圧縮機本体部３によって圧縮され吐出され
る気体を収容する吐出室４を有するリア部５からなる。
【００８０】圧縮機本体部３には、シリンダブロック６
内に形成され、端面をサイドブロック７Ａ、７Ｂで囲わ
れたシリンダ室８がある。このシリンダ室８内にロータ
９が回転自在に収容されている。このロータ９には、ロ
ータ９の回転に伴ってシリンダブロック６の内壁面６ａ
に先端が摺接しながら出没自在の複数枚のベーン１０、
１０が備えられている。シリンダ室８は、これらのロー
タ９、ベーン１０、１０に仕切られて複数の圧縮室１
１、１１に分割されている。これらの各圧縮室１１が順
次吸気室１から気体を吸入し、ロータ９の回転により気
体を圧縮して吐出室４に吐出する。
【００８１】なお、ロータ９には、ヘッド部２に設けら
れた伝動プーリ１２、電磁クラッチ１３とロータ軸１４
を介して自動車のエンジンシャフト（図示省略）の回転
動力が伝えられて回転するようになっている。上記ロー
タ軸１４は、ロータ９と電磁クラッチ１３の従動部１３
ａの各中心を貫通して固定し、両サイドブロック７Ａ、
７Ｂの軸受部７ｊ、７ｊに回転自在に支承されている。
【００８２】ロータ９が回転する際は、ベーン１０の先
端とシリンダブロック６の内壁面６ａとが摺動する。ロ
ータ９の外周面９ａとシリンダブロック６の短径部内壁
面６ａａとが摺動する。ロータ９のベーン溝９ｂの側面
とベーン１０の側面とが摺動する。ロータ９の両端面９
ｃ、９ｃと両サイドブロック７Ａ、７Ｂのシリンダ室対
向面７ｘ、７ｘとが摺動する。また、ベーン１０の両端
面と両サイドブロック７Ａ、７Ｂのシリンダ室対向面７
ｘ、７ｘとが摺動する。しかも、これらのシリンダブロ
ック６、両サイドブロック７Ａ、７Ｂ、ロータ９および
ベーン１０は、軽量化のためにアルミ合金製になってい
る。
【００８３】これらの摺動面には、潤滑油が供給される
ようになっている。しかし、順次吸入圧縮を繰り返すひ
とつの圧縮室１１と他の圧縮室１１との間の圧力差は大
きく、この大きい圧力差により圧縮室間で気体リークを
生じるとリーク分だけ動力損となり、圧縮効率が低下す
る。それ故、各摺動面の隙間は極力小さくしてあり、潤
滑油膜が切れて固体接触を生じやすい。
【００８４】そこで、これらの摺動面では、摺動するい
ずれか一方の面にポリテトラフルオロエチレン等のフッ
素系樹脂をコーティングして、このコーティング面と相
手のアルミ合金の摺動面とを対向させて、耐磨耗性、耐
焼付性を向上させる対策が従来から取られている。
【００８５】圧縮機運転中のフッ素系樹脂の剥離、離脱
を防ぐためには、アルミ合金とフッ素系樹脂とを強固に
密着、接着させる必要があり、密着性、接着性を向上す
るために、先に従来の技術の項で説明した図１５のよう
な下地処理を含む工程が採用されてきた。
【００８６】この実施の形態では、両サイドブロック７
Ａ、７Ｂとロータ９、ベーン１０との摺動負荷の大きい
摺動面のコーティング層を特に強固に母材に密着、接着
するために、次のようにコーティングした。すなわち、
両サイドブロック７Ａ、７Ｂのシリンダ室対向面７ｘ、
７ｘに、図１、図２、図９あるいは図１０に示したコー
ティング方法を用いてポリテトラフルオロエチレンをコ
ーティングした。シリンダ室対向面７ｘには、図１３お
よび図１４に示すように、ベーン背圧印加用の凹所１５
や孔等があり、これらの凹所や孔等の表面にもショット
ブラスト等のコーティング下地処理が及ぶことがある
が、ショット材残存のおそれがないから、凹所や孔等も
洗浄工程で完全に清浄化される。
【００８７】図１または図９の重炭酸ナトリウムショッ
ト材、ドライアイスショット材を用いる工程、図２また
は図１０のレーザ照射を用いる工程、のいずれの場合に
も、残留ショット材が皆無で、しかも、アルミ合金に強
固に密着、接着したポリテトラフルオロエチレンコーテ
ィング層が得られ、実用に供することができた。
【００８８】図９または図１０のプラズマ照射を用いる
工程が入ると、両サイドブロック７Ａ、７Ｂのシリンダ
室対向面７ｘ、７ｘは、プラズマ照射によって原子レベ
ルで微細に粗面化、清浄化され、表面が活性化して、ポ
リテトラフルオロエチレンを非常に強固に密着、接着す
ることができた。
【００８９】この発明のフッ素系樹脂コーティングに用
いることのできるフッ素系樹脂としては、ポリテトラフ
ルオロエチレンの他、低分子量四フッ化エチレン樹脂、
四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂、フ
ッ化ビニリデン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂等があ
る。
【００９０】上述の実施の形態では、フッ素系樹脂塗装
工程前に化成処理工程またはプラズマ照射工程を入れた
が、摺動負荷が比較的小さい摺動部分や、第２の洗浄工
程の母材の表面が清浄化された直後で表面に汚れを生じ
る前にフッ素系樹脂塗装を行うことができる場合は、化
成処理工程やプラズマ照射工程を省くこともできる。化
成処理工程は、特別の設備で行わなければならないもの
であるから、この化成処理工程省略は、ひとつのコーテ
ィング処理ラインで一貫してコーティングを完了するこ
とにつながるものである。
【００９１】
【発明の効果】この発明方法によれば、上述したよう
に、コーティングする母材表面の下地処理においてコー
ティング対象物の表面を重炭酸ナトリウム等の水溶性シ
ョット材やドライアイスのような気化性ショット材でシ
ョットブラストした。また、コーティング対象物の表面
をレーザ照射した。これにより、表面を粗面化・清浄化
してフッ素系樹脂との密着性を上げ、その上にフッ素系
樹脂塗装を施すようにした。それ故、フッ素系樹脂コー
ティング層付近の母材にショット材が残留することがな
く、残留ショット材が他の部材と擦れたとき移動してコ
ーティング層や母材を傷付けるおそれがなくなる。
【００９２】更に、粗面化した母材の表面をプラズマ照
射等によって微細に粗面化、清浄化する微細粗面化・清
浄化処理工程を付加すれば、母材とフッ素系樹脂との密
着性、接着性が一層向上し、強固で、耐久性に優れ、信
頼性の高いフッ素系樹脂コーティングを実現できる。
【００９３】また、次の工程を有するようにしたから、
コーティング下地に微細な凹凸を形成され、フッ素系樹
脂コーティングが非常に強固にコーティング対象物表面
に密着し、剥がれにくくなる。
【００９４】（１）レーザ照射等によるコーティング対
象物の表面を局所的に加熱溶融して粗面化する工程。 （２）この加熱溶融して粗面化されたコーティング対象
物の表面にフッ素系樹脂塗装を施す工程。 （３）上記フッ素樹脂塗装工程によりフッ素系樹脂が塗
装されたコーティング対象物の塗装面を焼成する工程。
【００９５】レーザ照射工程において、レーザ照射の照
射率を４４％以上とすれば、下地の照射ドット（粗面部
分）の比率が高くなり、短時間照射でありながら、フッ
素系樹脂コーティングが強固にコーティング対象物表面
に密着し、剥がれにくくなって、過酷な使用条件に耐え
られるようになる。
【００９６】また、下地処理工程においてコーティング
対象物の表面にプラズマを照射して表面を清浄化すると
ともに原子レベルで微細に粗面化し、これにより活性化
して著しく密着性、接着性が向上した表面にフッ素系樹
脂塗装を施すようにした。よって、従来必須であった化
成処理が不要となり、化成処理の際発生する有害な廃水
を処理するための廃水処理設備を設置する必要がなくな
った。故に、大幅なコスト低減を実現し、しかも、廃水
漏出などによる環境汚染のおそれも皆無となる。プラズ
マ照射工程はフッ素系樹脂コーティングの工程中に組み
込むことができ、生産能率も大幅に向上する。
【００９７】従って、また、上記コーティング方法によ
り摺動面がフッ素系樹脂コーティングされた摺動部材、
摺動面がフッ素系樹脂コーティングされた摺動部材を有
する気体圧縮機は、長寿命となり、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るフッ素系樹脂コーティング方法
の処理フローの第１の実施形態を示す説明図。
【図２】この発明に係るフッ素系樹脂コーティング方法
の処理フローの第２の実施形態を示す説明図。
【図３】図２に示す処理フロー中のレーザ照射工程によ
るレーザ照射面を説明する図で、（ａ）は、レーザ照射
面の拡大平面図、（ｂ）は、レーザ照射面の平面図、
（ｃ）は、（ｂ）の側断面図。
【図４】他のレーザ照射面の拡大平面図。
【図５】母材とフッ素系樹脂との密着面の耐久性試験に
使用したテスト装置の概要を説明する説明図。
【図６】テストに使用したフッ素系樹脂コーティング付
きアルミ平面部材のテスト結果を、横軸にレーザ照射ド
ット径、縦軸にドット間隔を取ったグラフ上にプロット
した説明図。
【図７】テストに使用したフッ素系樹脂コーティング付
きアルミ平面部材のテスト結果を、横軸にドット面積、
縦軸に単位照射対象面積を取ってプロットした説明図。
【図８】レーザ出力とドット径との関係を示す説明図。
【図９】この発明に係るフッ素系樹脂コーティング方法
の処理フローの第３の実施形態を示す説明図。
【図１０】この発明に係るフッ素系樹脂コーティング方
法の処理フローの第４の実施形態を示す説明図。
【図１１】この発明になる気体圧縮機の一実施形態を示
す縦断面図。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図。
【図１３】図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図。
【図１４】図１１のＸＩＶ−ＸＩＶ断面図。
【図１５】従来のフッ素系樹脂コーティング方法の処理
フローを示す説明図。
【符号の説明】
１ 吸気室 ２ ヘッド部 ３ 圧縮機本体部 ４ 吐出室 ５ リア部 ６ シリンダブロック ６ａ 内壁面 ６ａａ 短径部内壁面 ７、７Ａ、７Ｂ サイドブロック ７ｊ 軸受部 ７ｘ シリンダ室対向面 ８ シリンダ室 ９ ロータ ９ａ 外周面 ９ｂ ベーン溝 ９ｃ 端面 １０ ベーン １１ 圧縮室 １２ 伝動プーリ １３ 電磁クラッチ １３ａ 従動部 １４ ロータ軸 １５ 凹所 ｄ ドット径（照射ドットＲの直径） ｐ ドット間隔（ピッチ） Ｒ 照射ドット（レーザ照射による凹み） Ｓ 照射ドット面積 Ｕ 単位照射対象面積
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 26/00 Ｂ２３Ｋ 26/00 Ｅ ４Ｅ０６８ Ｂ２４Ｃ 11/00 Ｂ２４Ｃ 11/00 Ｅ Ｚ Ｆ０４Ｂ 39/00 Ｆ０４Ｂ 39/00 Ａ Ｆ０４Ｃ 29/00 Ｆ０４Ｃ 29/00 Ｕ (72)発明者 松野 章 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 3B116 AA47 BA06 BB21 BB90 BC01 3B201 AA47 BA06 BB92 BC01 3H003 AA01 AC01 AD00 AD03 CF00 3H029 AA01 AB01 BB44 CC38 4D075 BB04X BB04Y BB23X BB26Z BB28Z BB29Z BB48X BB49X BB65Y BB94X CA02 CA09 CA13 CA18 DA06 DA23 DB07 DC16 EB17 EB18 4E068 AH00 AJ04 DA02

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コーティング対象物の表面を水溶性ショ
    ット材または気化性ショット材でショットブラストする
    ショットブラスト工程と、 上記ショットブラスト工程により表面が粗面化されたコ
    ーティング対象物を洗浄する洗浄工程と、 上記洗浄工程により洗浄されたコーティング対象物の表
    面にフッ素系樹脂塗装を施すフッ素樹脂塗装工程と、 上記フッ素樹脂塗装工程によりフッ素系樹脂塗装された
    コーティング対象物の塗装面を焼成する焼成工程と、 を有することを特徴とするフッ素系樹脂コーティング方
    法。
  2. 【請求項２】 ショットブラスト工程における上記水溶
    性ショット材が重炭酸ナトリウムである請求項１記載の
    フッ素系樹脂コーティング方法。
  3. 【請求項３】 上記洗浄工程とフッ素樹脂塗装工程との
    間に、コーティング対象物の表面を微細に粗面化・清浄
    化する微細粗面化・清浄化処理工程を付加した請求項１
    または２に記載のフッ素系樹脂コーティング方法。
  4. 【請求項４】 コーティング対象物の表面を局所的に加
    熱溶融して粗面化する工程と、 この加熱溶融して粗面化されたコーティング対象物の表
    面にフッ素系樹脂塗装を施す工程と、 上記フッ素樹脂塗装工程によりフッ素系樹脂が塗装され
    たコーティング対象物の塗装面を焼成する工程と、 を有することを特徴とするフッ素系樹脂コーティング方
    法。
  5. 【請求項５】 コーティング対象物の表面をレーザ照射
    するレーザ照射工程と、 上記レーザ照射を受けたコーティング対象物の表面にフ
    ッ素系樹脂塗装を施すフッ素樹脂塗装工程と、 上記フッ素樹脂塗装工程によりフッ素系樹脂が塗装され
    たコーティング対象物の塗装面を焼成する焼成工程と、 を有することを特徴とするフッ素系樹脂コーティング方
    法。
  6. 【請求項６】 上記レーザ照射工程とフッ素樹脂塗装工
    程との間に、コーティング対象物の表面を微細に粗面化
    ・清浄化する微細粗面化・清浄化処理工程を付加した請
    求項５記載のフッ素系樹脂コーティング方法。
  7. 【請求項７】 レーザ照射工程における上記レーザ照射
    が、コーティング対象物の表面にレーザを走査しながら
    間欠照射してコーティング対象物表面を粗面化するレー
    ザ照射である請求項５または６に記載のフッ素系樹脂コ
    ーティング方法。
  8. 【請求項８】 レーザ照射の照射率が４４％以上である
    請求項７記載のフッ素系樹脂コーティング方法。
  9. 【請求項９】 レーザ照射の走査線が渦巻き状である請
    求項７記載のフッ素系樹脂コーティング方法。
  10. 【請求項１０】 レーザ照射工程におけるレーザがＹＡ
    Ｇレーザである請求項５記載のフッ素系樹脂コーティン
    グ方法。
  11. 【請求項１１】 コーティング対象物の表面にプラズマ
    を照射して表面を微細に粗面化、活性化するプラズマ照
    射工程と、 上記プラズマ照射工程によりプラズマを照射されたコー
    ティング対象物の表面にフッ素系樹脂塗装を施すフッ素
    樹脂塗装工程と、 上記フッ素樹脂塗装工程によりフッ素系樹脂塗装された
    コーティング対象物の塗装面を焼成する焼成工程と、 を有することを特徴とするフッ素系樹脂コーティング方
    法。
  12. 【請求項１２】 上記プラズマ照射工程よりも前に、コ
    ーティング対象物の表面を粗面化・清浄化する粗面化・
    清浄化処理工程を付加した請求項１１記載のフッ素系樹
    脂コーティング方法。
  13. 【請求項１３】 上記粗面化・清浄化処理工程が、水溶
    性ショット材または気化性ショット材でコーティング対
    象物の表面をショットブラストするショットブラスト工
    程である請求項１２記載のフッ素系樹脂コーティング方
    法。
  14. 【請求項１４】 上記粗面化処理・清浄化工程が、コー
    ティング対象物の表面をレーザ照射するレーザ照射工程
    である請求項１２記載のフッ素系樹脂コーティング方
    法。
  15. 【請求項１５】 請求項１ないし１４のいずれかに記載
    のフッ素系樹脂コーティング方法により摺動面がフッ素
    系樹脂コーティングされたことを特徴とする摺動部材。
  16. 【請求項１６】 請求項１ないし１４のいずれかに記載
    のフッ素系樹脂コーティング方法により摺動面がフッ素
    系樹脂コーティングされた摺動部材を有することを特徴
    とする気体圧縮機。
  17. 【請求項１７】 摺動面がフッ素系樹脂コーティングさ
    れた上記摺動部材が、シリンダ室の端面を囲って、上記
    シリンダ室内で回転するロータおよびベーンと相対的に
    摺動するサイドブロックである請求項１６記載の気体圧
    縮機。
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