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JP7588322B2 - Slide member, and compressor and refrigeration device using same - Google Patents

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JP7588322B2 JP2023502187A JP2023502187A JP7588322B2 JP 7588322 B2 JP7588322 B2 JP 7588322B2 JP 2023502187 A JP2023502187 A JP 2023502187A JP 2023502187 A JP2023502187 A JP 2023502187A JP 7588322 B2 JP7588322 B2 JP 7588322B2
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Description

本開示は、摺動部材および圧縮機、並びに冷凍装置に関し、特に、圧縮機の摺動部に用いられる摺動部材と、当該摺動部材を備え、空気調和機、給湯器、冷蔵庫等の冷凍サイクル装置を用いた機器等に用いられる圧縮機と、当該圧縮機を備える冷凍装置に関する。The present disclosure relates to a sliding member, a compressor, and a refrigeration device, and in particular to a sliding member used in the sliding portion of a compressor, a compressor including the sliding member and used in equipment using a refrigeration cycle device such as an air conditioner, a water heater, or a refrigerator, and a refrigeration device including the compressor.

特許文献1、2は、空気調和機等に用いられているスクロール圧縮機を開示する。このスクロール圧縮機は、固定スクロールの固定渦巻きラップと旋回スクロールの旋回渦巻きラップを互いに噛み合わせ、旋回スクロールを旋回運動させることで冷媒等の作動媒体を圧縮している。 Patent Documents 1 and 2 disclose scroll compressors used in air conditioners, etc. In these scroll compressors, the fixed spiral wrap of the fixed scroll and the orbiting spiral wrap of the orbiting scroll are meshed with each other, and the orbiting scroll is caused to orbit, thereby compressing a working medium such as a refrigerant.

上記固定スクロールと旋回スクロールは、作動媒体を圧縮する時に摺動する摺動部材となるものである。それぞれの摺動部材が互いに同種の金属を用いる場合、どちらか一方の表面に陽極酸化被膜処理またはメッキ処理といった表面処理を施して、焼付きを防ぐという方法が採用されている。The fixed scroll and orbiting scroll are the sliding members that slide against each other when compressing the working medium. When the sliding members are made of the same metal, a method is used in which one of the surfaces is subjected to a surface treatment such as anodizing or plating to prevent seizure.

例えば、特許文献1は、固定スクロールと旋回スクロールにアルミニウムを主成分とする合金を用いて、少なくとも一方の表面に酸化アルミニウム(Al)、炭化ケイ素(SiC)系硬質粒子を配合したニッケルメッキを行っている。また特許文献2は、同様にアルミニウムを主成分とする合金を用いて、少なくとも一方の表面に窒化ホウ素(BN)が膜中に分散されたニッケルメッキを行っている。 For example, in Patent Document 1, an alloy mainly composed of aluminum is used for the fixed scroll and the orbiting scroll, and at least one of the surfaces is plated with nickel containing aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and silicon carbide (SiC)-based hard particles, while in Patent Document 2, an alloy mainly composed of aluminum is used, and at least one of the surfaces is plated with nickel having boron nitride (BN) dispersed in the film.

実開平3-99801号公報Japanese Utility Model Application Publication No. 3-99801 特開2000-64970号公報JP 2000-64970 A

本開示は、焼付きまたは異常摩耗を効果的に抑制または回避できる摺動部材と、それを用いて良好な運転効率または信頼性を実現できる圧縮機および冷凍装置とを提供する。 The present disclosure provides a sliding member that can effectively suppress or avoid seizure or abnormal wear, and a compressor and a refrigeration device that can use the same to achieve good operating efficiency or reliability.

本開示の摺動部材は、前記の課題を解決するために、基材と、少なくとも、ニッケルと、前記基材の成分と、リンおよび/またはホウ素と、から構成される混在層と、前記混在層の上方にニッケルを含有するニッケル皮膜層と、を備えている構成である。In order to solve the above-mentioned problems, the sliding member of the present disclosure is configured to include a substrate, a mixed layer composed of at least nickel, components of the substrate, and phosphorus and/or boron, and a nickel coating layer containing nickel above the mixed layer.

前記構成によれば、摺動部材に形成されるニッケル皮膜層は良好な耐剥離性を実現できるので、摺動部材の焼付きまたは摩耗を長期に亘って良好に抑制することができる。According to the above configuration, the nickel coating layer formed on the sliding member can achieve good peeling resistance, so that seizure or wear of the sliding member can be effectively suppressed over a long period of time.

また、本開示の圧縮機および冷凍装置は、前記の課題を解決するために、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機構部と、前記圧縮機構部および前記電動機構部を収容し、底部に潤滑油を貯留する貯油部を有した密閉容器と、を備え、前記構成の摺動部材を用いた摺動部が含まれている構成である。In addition, in order to solve the above-mentioned problems, the compressor and refrigeration device disclosed herein are configured to include a compression mechanism that compresses a refrigerant, an electric mechanism that drives the compression mechanism, and an airtight container that houses the compression mechanism and the electric mechanism and has an oil storage section at the bottom that stores lubricating oil, and includes a sliding section using the sliding member of the above-mentioned configuration.

前記構成によれば、摺動部材が、良好な耐剥離性を有するニッケル皮膜層を備えているので、表面処理の剥離に伴って生じる焼付きまたは摩耗を有効に抑制または回避することができ、より一層良好な長期信頼性を実現することができる。 According to the above configuration, the sliding member is provided with a nickel coating layer having good peeling resistance, so that seizure or wear caused by peeling of the surface treatment can be effectively suppressed or avoided, thereby achieving even better long-term reliability.

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the preferred embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings.

以上のように、本発明によれば、焼付きまたは異常摩耗を効果的に抑制または回避できる摺動部材と、それを用いて良好な運転効率または信頼性を実現できる圧縮機および冷凍装置とを提供することができるという効果を奏する。As described above, the present invention has the effect of providing a sliding member that can effectively suppress or avoid seizure or abnormal wear, and a compressor and a refrigeration device that can use the same to achieve good operating efficiency or reliability.

図1は、実施の形態1におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a scroll compressor according to a first embodiment. 図2は、実施の形態1におけるスクロール圧縮機の固定スクロールの基材界面近傍の模式的拡大断面模式図である。FIG. 2 is a schematic enlarged cross-sectional view of the vicinity of the base material interface of the fixed scroll of the scroll compressor in the first embodiment. 図3A,図3Bは、実施の形態1における代表的な実施例において、スクロール圧縮機の固定スクロールの基材界面近傍の断面EDS元素マッピング図である。3A and 3B are cross-sectional EDS element mapping diagrams in the vicinity of the substrate interface of a fixed scroll of a scroll compressor in a representative example of the first embodiment. 図4A,図4Bは、代表的な比較例において、リン濃度が低いニッケル皮膜層を用いた場合の基材界面近傍の断面EDS元素マッピング図である。4A and 4B are cross-sectional EDS element mapping diagrams in the vicinity of the substrate interface when a nickel coating layer having a low phosphorus concentration is used in a representative comparative example. 図5は、リン濃度と混在層の厚さの関係を示す相関図である。FIG. 5 is a correlation diagram showing the relationship between the phosphorus concentration and the thickness of the mixed layer. 図6は、実施の形態2におけるスクロール圧縮機の固定スクロールの基材界面近傍の拡大断面模式図である。FIG. 6 is an enlarged schematic cross-sectional view of the vicinity of the base material interface of the fixed scroll of the scroll compressor according to the second embodiment. 図7A,図7Bは、実施の形態2におけるスクロール圧縮機の固定スクロールの基材界面近傍の断面EDS元素マッピング図である。7A and 7B are cross-sectional EDS element mapping diagrams in the vicinity of the base material interface of the fixed scroll of the scroll compressor in the second embodiment.

(本開示の基礎となった知見等)
本願発明者らが本開示に想到するに至った当時、スクロール圧縮機は、特許文献1または特許文献2にあるように、基材をアルミニウム合金とした固定スクロールと旋回スクロールの少なくともどちらか一方の表面に硬質皮膜処理を施して、焼付きを防止するようにしている。
(The knowledge and other information that formed the basis of this disclosure)
At the time when the inventors of the present application came up with the idea of the present disclosure, as described in Patent Document 1 or Patent Document 2, scroll compressors were designed to prevent seizure by applying a hard coating treatment to the surface of at least one of the fixed scroll and the orbiting scroll, whose base material was made of an aluminum alloy.

しかしながら、アルミニウムのような軟質基材上にニッケルメッキのような硬質皮膜を形成した場合、アルミニウム基材と硬質皮膜との硬さの差、即ち機械的強度の差が著しく大きい。そのため、摩擦摺動によって界面に対し平行方向のせん断力が作用した際に、界面での硬質皮膜の剥離、または、界面直下で基材を伴う破壊(むしれ等)が生じ、摺動面間にアルミニウム基材が露出する可能性があった。However, when a hard coating such as nickel plating is formed on a soft substrate such as aluminum, the difference in hardness between the aluminum substrate and the hard coating, i.e., the difference in mechanical strength, is significantly large. Therefore, when a shear force acts parallel to the interface due to frictional sliding, the hard coating may peel off at the interface or may break (e.g. tear off) involving the substrate directly below the interface, exposing the aluminum substrate between the sliding surfaces.

また、硬質皮膜が剥離してアルミニウム基材同士が摺動すれば、アルミニウムは活性な金属なため、異常摩耗または凝着による焼付きが発生するおそれがある。そのため、長期に亘って信頼性を確保することが困難になるという課題があった。 In addition, if the hard coating peels off and the aluminum base materials slide against each other, aluminum is an active metal, and so there is a risk of abnormal wear or adhesion causing seizure. This makes it difficult to ensure reliability over the long term.

本願発明者らはこのような課題を見出し、これらを解決するために、本開示の主題を構成するに至った。The inventors of the present application have identified these problems and have come up with the subject matter of the present disclosure in order to solve them.

そこで本開示は、硬質であるニッケル皮膜層の密着強度、耐剥離性を向上させることで、長期に亘って焼付きまたは摩耗を抑制できる摺動部材を提供する。また、本開示の摺動部材を用いることで、摺動部における硬質皮膜の剥離に伴って生じる焼付きまたは摩耗を回避し、これにより、長期に亘って高い信頼性を有する圧縮機および冷凍装置を提供する。Therefore, the present disclosure provides a sliding member that can suppress seizure or wear over a long period of time by improving the adhesion strength and peeling resistance of the hard nickel coating layer. Furthermore, by using the sliding member of the present disclosure, seizure or wear caused by peeling of the hard coating in the sliding part can be avoided, thereby providing a compressor and refrigeration device that have high reliability over a long period of time.

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Below, the embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of matters that are already well known, or duplicate explanations of substantially identical configurations may be omitted. This is to avoid making the following explanation unnecessarily redundant and to make it easier for those skilled in the art to understand.

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。It should be noted that the accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure and are not intended to limit the subject matter described in the claims.

(実施の形態1)
以下、図1~図3Bを用いて、実施の形態1を説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3B.

[1-1.構成]
本実施の形態に係るスクロール圧縮機は、図1に示すように、密閉容器1内に、冷媒を圧縮する圧縮機構部10と、圧縮機構部10を駆動する電動機構部20とを配置して構成されている。
[1-1. Configuration]
As shown in FIG. 1, the scroll compressor according to the present embodiment is configured by disposing a compression mechanism unit 10 that compresses a refrigerant and an electric mechanism unit 20 that drives the compression mechanism unit 10 within a sealed container 1.

密閉容器1は、胴部1a、下蓋1b、上蓋1cを備えている。胴部1aは、上下方向に沿って延びる円筒状に形成されている。下蓋1bは、胴部1aの下部開口を塞ぐ蓋部材である。上蓋1cは、胴部1aの上部開口を塞ぐ蓋部材である。下蓋1bおよび上蓋1cは、いずれも外側中央部に向かって湾曲しており、図1に示す構成例では、胴部1aの下部開口または上部開口の内側にはめ込まれるようなボウル形状を有している。The airtight container 1 comprises a body 1a, a lower lid 1b, and an upper lid 1c. The body 1a is formed in a cylindrical shape extending in the vertical direction. The lower lid 1b is a lid member that closes the lower opening of the body 1a. The upper lid 1c is a lid member that closes the upper opening of the body 1a. The lower lid 1b and the upper lid 1c are both curved toward the outer center, and in the configuration example shown in Figure 1, they have a bowl shape that fits inside the lower or upper opening of the body 1a.

密閉容器1は、冷媒吸込管2と冷媒吐出管3とを備えている。冷媒吸込管2は、圧縮機構部10に冷媒を導入する。冷媒吐出管3は、圧縮機構部10にて圧縮された冷媒を密閉容器1の外に吐出する。密閉容器1の上部(上蓋1c)には、冷媒吐出管3とともにインジェクションパイプ19が接続されている。The sealed container 1 is equipped with a refrigerant suction pipe 2 and a refrigerant discharge pipe 3. The refrigerant suction pipe 2 introduces refrigerant into the compression mechanism 10. The refrigerant discharge pipe 3 discharges the refrigerant compressed by the compression mechanism 10 out of the sealed container 1. An injection pipe 19 is connected to the top of the sealed container 1 (upper lid 1c) together with the refrigerant discharge pipe 3.

圧縮機構部10は、固定スクロール11と、旋回スクロール12と、旋回スクロール12を旋回駆動する回転軸13とを有している。電動機構部20は、密閉容器1に固定されたステータ21と、ステータ21の内側に配置されたロータ22とを備える。ロータ22には回転軸13が固定される。The compression mechanism 10 has a fixed scroll 11, an orbiting scroll 12, and a rotating shaft 13 that drives the orbiting scroll 12 to orbit. The electric mechanism 20 has a stator 21 fixed to the sealed container 1, and a rotor 22 arranged inside the stator 21. The rotating shaft 13 is fixed to the rotor 22.

回転軸13の上端には、回転軸13に対して偏心した偏心軸13aが形成されている。偏心軸13aには、偏心軸13aの上面に開口する凹部によってオイル溜まり12eを形成している。An eccentric shaft 13a is formed at the upper end of the rotating shaft 13, which is eccentric with respect to the rotating shaft 13. An oil reservoir 12e is formed in the eccentric shaft 13a by a recess that opens to the upper surface of the eccentric shaft 13a.

固定スクロール11および旋回スクロール12の下方には、固定スクロール11および旋回スクロール12を支持する主軸受30が設けられている。主軸受30には、回転軸13を軸支する軸受部31と、ボス収容部32とが形成されている。主軸受30は、密閉容器1に溶接または焼き嵌め等によって固定される。回転軸13の下端部13bは、密閉容器1の下部に配置された副軸受18に軸支されている。A main bearing 30 that supports the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12 is provided below the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12. The main bearing 30 is formed with a bearing portion 31 that supports the rotating shaft 13 and a boss accommodating portion 32. The main bearing 30 is fixed to the sealed container 1 by welding, shrink fitting, or the like. The lower end portion 13b of the rotating shaft 13 is supported by a sub-bearing 18 arranged at the bottom of the sealed container 1.

固定スクロール11は、固定スクロール鏡板11a、固定渦巻きラップ11b、外周壁部11c等を備える。固定スクロール鏡板11aは円板状であり、固定渦巻きラップ11bは固定スクロール鏡板11aに立設した渦巻状である。外周壁部11cは、固定渦巻きラップ11bの周囲を取り囲むように立設している。固定スクロール鏡板11aの略中心部に吐出ポート14が形成されている。The fixed scroll 11 includes a fixed scroll end plate 11a, a fixed spiral wrap 11b, and an outer peripheral wall portion 11c. The fixed scroll end plate 11a is disk-shaped, and the fixed spiral wrap 11b is spiral-shaped and stands on the fixed scroll end plate 11a. The outer peripheral wall portion 11c stands so as to surround the periphery of the fixed spiral wrap 11b. A discharge port 14 is formed in approximately the center of the fixed scroll end plate 11a.

旋回スクロール12は、旋回スクロール鏡板12a、旋回渦巻きラップ12b、ボス部12c等を備える。旋回スクロール鏡板12aは円板状であり、旋回渦巻きラップ12bは旋回スクロール鏡板12aのラップ側端面に立設した渦巻状である。ボス部12cは、旋回スクロール鏡板12aの反ラップ側端面に形成した円筒状である。The orbiting scroll 12 includes an orbiting scroll end plate 12a, an orbiting spiral wrap 12b, and a boss portion 12c. The orbiting scroll end plate 12a is disk-shaped, and the orbiting spiral wrap 12b is spiral-shaped and erected on the wrap side end surface of the orbiting scroll end plate 12a. The boss portion 12c is cylindrical and formed on the opposite wrap side end surface of the orbiting scroll end plate 12a.

固定スクロール11の固定渦巻きラップ11bと旋回スクロール12の旋回渦巻きラップ12bとは相互に噛み合わされる。これにより、固定渦巻きラップ11bと旋回渦巻きラップ12bとの間に複数の圧縮室15が形成される。ボス部12cは、旋回スクロール鏡板12aの略中央に形成される。偏心軸13aはボス部12cに挿入され、ボス部12cはボス収容部32に収容される。The fixed spiral wrap 11b of the fixed scroll 11 and the orbiting spiral wrap 12b of the orbiting scroll 12 are meshed with each other. This forms a plurality of compression chambers 15 between the fixed spiral wrap 11b and the orbiting spiral wrap 12b. The boss portion 12c is formed approximately in the center of the orbiting scroll end plate 12a. The eccentric shaft 13a is inserted into the boss portion 12c, and the boss portion 12c is accommodated in the boss accommodation portion 32.

固定スクロール11は、外周壁部11cで例えば複数本のボルト(図示せず)を用いて主軸受30に固定される。一方、旋回スクロール12は、オルダムリング等の自転拘束部材17を介して固定スクロール11に支持される。固定スクロール11と主軸受30との間には、自転拘束部材17が設けられる。自転拘束部材17は、旋回スクロール12の自転を拘束する。これにより、旋回スクロール12は、固定スクロール11に対して、自転しないで旋回運動をする。The fixed scroll 11 is fixed to the main bearing 30 at the outer peripheral wall portion 11c, for example, by using a number of bolts (not shown). Meanwhile, the orbiting scroll 12 is supported by the fixed scroll 11 via a rotation restraint member 17, such as an Oldham ring. A rotation restraint member 17 is provided between the fixed scroll 11 and the main bearing 30. The rotation restraint member 17 restrains the rotation of the orbiting scroll 12. As a result, the orbiting scroll 12 orbits relative to the fixed scroll 11 without rotating on its own axis.

密閉容器1の底部には、潤滑油を貯留する貯油部4が形成されている。図1に示す例では、下蓋1bの内部が貯油部4となっている。回転軸13の下端には容積型のオイルポンプ5を設けている。オイルポンプ5は、その吸い込み口が貯油部4内に存在するように配置される。オイルポンプ5は、回転軸13によって駆動され、密閉容器1の底部に設けられた貯油部4にある潤滑油を、圧力条件または運転速度等に関係なく、適切に吸い上げるので、オイル切れのおそれが回避される。An oil reservoir 4 for storing lubricating oil is formed at the bottom of the sealed container 1. In the example shown in FIG. 1, the inside of the bottom lid 1b forms the oil reservoir 4. A volumetric oil pump 5 is provided at the lower end of the rotating shaft 13. The oil pump 5 is positioned so that its suction port is located within the oil reservoir 4. The oil pump 5 is driven by the rotating shaft 13 and appropriately sucks up the lubricating oil in the oil reservoir 4 provided at the bottom of the sealed container 1 regardless of pressure conditions or operating speed, etc., thereby avoiding the risk of running out of oil.

回転軸13には、回転軸オイル供給孔13cが設けられる。回転軸オイル供給孔13cは、回転軸13の下端部13bから偏心軸13aに至るように形成される。オイルポンプ5で吸い上げた潤滑油は、回転軸13内に形成している回転軸オイル供給孔13cを通じて、副軸受18の軸受、軸受部31、ボス部12c内に供給される。The rotating shaft 13 is provided with a rotating shaft oil supply hole 13c. The rotating shaft oil supply hole 13c is formed so as to extend from the lower end 13b of the rotating shaft 13 to the eccentric shaft 13a. The lubricating oil pumped up by the oil pump 5 is supplied to the bearing of the auxiliary bearing 18, the bearing portion 31, and the boss portion 12c through the rotating shaft oil supply hole 13c formed in the rotating shaft 13.

冷媒吸込管2から吸入される冷媒は、吸入ポート15aから圧縮室15に導かれる。圧縮室15は、外周側から中央部に向かって容積を縮めながら移動する。圧縮室15で所定の圧力に到達した冷媒は、固定スクロール11の中央部に設けた吐出ポート14から吐出室6に吐出される。 The refrigerant sucked into the refrigerant suction pipe 2 is guided from the suction port 15a to the compression chamber 15. The compression chamber 15 moves from the outer periphery toward the center while reducing its volume. When the refrigerant reaches a predetermined pressure in the compression chamber 15, it is discharged into the discharge chamber 6 from the discharge port 14 provided in the center of the fixed scroll 11.

吐出ポート14には吐出リード弁(図示せず)が設けられる。圧縮室15で所定の圧力に到達した冷媒は、吐出リード弁を押し開いて吐出室6に吐出される。吐出室6に吐出された冷媒は、密閉容器1内の上部に導出され、冷媒吐出管3から吐出される。A discharge reed valve (not shown) is provided at the discharge port 14. When the refrigerant reaches a predetermined pressure in the compression chamber 15, it pushes open the discharge reed valve and is discharged into the discharge chamber 6. The refrigerant discharged into the discharge chamber 6 is led to the upper part of the sealed container 1 and discharged from the refrigerant discharge pipe 3.

前記構成のスクロール圧縮機は、複数の摺動部を備えている。例えば、摺動部としては、固定スクロール11および旋回スクロール12、あるいは、回転軸13の偏心軸13aおよび偏心ブッシュ33等といった摺動部材の組合せが挙げられる。The scroll compressor of the above configuration has a plurality of sliding parts. For example, the sliding parts may be a combination of sliding members such as a fixed scroll 11 and an orbiting scroll 12, or an eccentric shaft 13a of a rotating shaft 13 and an eccentric bush 33.

本実施の形態において、摺動部材となる固定スクロール11と旋回スクロール12は、例えば、いずれもHV50~200の硬さを有する非鉄材料の基材(図1では固定スクロール11の基材11dを図示)で形成される。非鉄材料の基材としては、具体的には、例えば、アルミニウム合金(例えば、4000番系の各種のアルミニウム(Al)-ケイ素(Si)系合金)を挙げることができるが、特に限定されなない。当該アルミニウム合金の比重は2.6~2.8g/cm3 であるがこれに限定されない。 In this embodiment, the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12, which are sliding members, are both formed of a non-ferrous base material (base material 11d of the fixed scroll 11 is shown in FIG. 1) having a hardness of HV 50 to 200. Specific examples of the non-ferrous base material include, but are not limited to, aluminum alloys (e.g., various aluminum (Al)-silicon (Si)-based alloys of the 4000 series). The specific gravity of the aluminum alloy is, but is not limited to, 2.6 to 2.8 g/ cm3 .

なお、硬さHVについては、JIS Z2244に規定されるビッカース硬さ試験―試験方法に基づいて多点測定した結果である。以降に記述している硬さHVについても同様である。JIS Z2244に規定される試験方法は、各国の国家規格または国際規格で代替できる。 The hardness HV is the result of multi-point measurement based on the Vickers hardness test - test method specified in JIS Z2244. The same applies to the hardness HV described below. The test method specified in JIS Z2244 can be replaced by the national standards or international standards of each country.

また、本実施の形態の固定スクロール11および旋回スクロール12には、それぞれ表面を硬質化する表面処理が形成される。例えば、旋回スクロール12がアルミニウム合金製であれば、当該旋回スクロール12の表面には、基材よりも硬い、例えばHV200~300の硬さを有する陽極酸化皮膜(アルマイト皮膜)が形成される。硬質化する表面処理は、これに限定されず、基材の材質に合わせて公知の方法が用いられる。In addition, the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12 of this embodiment are each subjected to a surface treatment to harden the surface. For example, if the orbiting scroll 12 is made of an aluminum alloy, an anodized film (alumite film) having a hardness of, for example, HV 200 to 300, which is harder than the base material, is formed on the surface of the orbiting scroll 12. The surface treatment to harden is not limited to this, and a known method is used according to the material of the base material.

一方の固定スクロール11の基材11dには、当該基材11dの表面に積層される混在層と、混在層の上に積層されるニッケル皮膜層と、を備える表面処理膜(硬質皮膜)が形成されている。なお、本開示では、ニッケル皮膜層のみを硬質皮膜(単層硬質皮膜)と見なしてもよいし、ニッケル皮膜層および下層の混在層とをまとめて硬質皮膜(複合硬質皮膜)と見なしてもよいし、複合硬質皮膜には、ニッケル皮膜層および混在層に加えて、必要に応じて公知の他の層を含んでもよい。On the substrate 11d of one of the fixed scrolls 11, a surface treatment film (hard film) including a mixed layer laminated on the surface of the substrate 11d and a nickel coating layer laminated on the mixed layer is formed. In this disclosure, only the nickel coating layer may be regarded as a hard film (single-layer hard film), or the nickel coating layer and the lower mixed layer may be regarded as a hard film (composite hard film), or the composite hard film may include other known layers as necessary in addition to the nickel coating layer and the mixed layer.

複合硬質皮膜の代表的な一例を図2に示す。図2は、固定スクロール11の基材11d上に形成されている混在層41a、並びにニッケル皮膜層41bの拡大断面模式図である。混在層41aは、少なくとも、ニッケルと、基材11dの成分と、リン(あるいは、後述するように、リンおよび/またはホウ素)と、から構成されればよい。後述するように、ニッケル皮膜層41bの下層に形成される混在層41は、本開示によって初めて明らかになったものと考えられる。A typical example of a composite hard coating is shown in Figure 2. Figure 2 is an enlarged cross-sectional schematic diagram of a mixed layer 41a and a nickel coating layer 41b formed on the base material 11d of the fixed scroll 11. The mixed layer 41a may be composed of at least nickel, a component of the base material 11d, and phosphorus (or, as described below, phosphorus and/or boron). As described below, the mixed layer 41 formed under the nickel coating layer 41b is believed to have been revealed for the first time by this disclosure.

本実施の形態では、固定スクロール11の基材11dがアルミニウムなので、混在層41aは、基材11dの主成分であるアルミニウム(Al)と、ニッケル(Ni)と、リン(P)とから構成される。混在層41aの上方(表面側、以下同じ)に形成されるニッケル皮膜層41bは、ニッケルを主成分とする単層硬質皮膜が形成される。なお、ここでいう主成分とは、全成分中80wt%以上を意味する。また、本明細書における含有率または濃度には公知の不純物は含まれない(公知の不純物の含有は実質的に無視できる)。In this embodiment, since the base material 11d of the fixed scroll 11 is aluminum, the mixed layer 41a is composed of aluminum (Al), which is the main component of the base material 11d, nickel (Ni), and phosphorus (P). The nickel coating layer 41b formed above the mixed layer 41a (on the surface side, the same applies below) is a single-layer hard coating mainly composed of nickel. Note that the main component here means 80 wt% or more of all components. In addition, the content or concentration in this specification does not include known impurities (the inclusion of known impurities can be substantially ignored).

図2では、混在層41aを、基材11dの主成分であるアルミニウム(Al)で構成される「基材成分部位41c」と、ニッケル(Ni)および(P)で構成される「皮膜層成分部位41d」とが交互に配置されるように模式的に示している。この図2の図示は、混在層41aを理解しやすくするための模式的な図示であり、本開示における混在層41aはこの図示に限定されない。2, the mixed layer 41a is shown as a schematic diagram in which a "substrate component portion 41c" made of aluminum (Al), which is the main component of the substrate 11d, and a "coating layer component portion 41d" made of nickel (Ni) and (P) are alternately arranged. The illustration in FIG. 2 is a schematic diagram for making the mixed layer 41a easier to understand, and the mixed layer 41a in this disclosure is not limited to this illustration.

混在層41aおよびニッケル皮膜層41bは、例えば無電解ニッケル-リンメッキ処理により形成することができる。なお、本明細書では、wt%(重量%)はmass%(質量%)に置き換えることができる。The mixed layer 41a and the nickel coating layer 41b can be formed, for example, by electroless nickel-phosphorus plating. In this specification, wt% (weight %) can be replaced with mass% (mass %).

ニッケル皮膜層41bは、無電解ニッケル-リンメッキ処理により得られるものであれば、ニッケルおよびリンを含有する。当該ニッケル皮膜層41bに含有するリン濃度(リンの含有率)は8~10wt%であり、残りをニッケルがほぼ占める(ニッケルの含有率90~92wt%)。後述するように、本実施の形態における代表的な実施例では、ニッケル皮膜層41bの表面硬さはHV550~600であった。 The nickel coating layer 41b contains nickel and phosphorus if it is obtained by electroless nickel-phosphorus plating. The phosphorus concentration (phosphorus content) contained in the nickel coating layer 41b is 8 to 10 wt%, with the remainder being almost entirely nickel (nickel content 90 to 92 wt%). As will be described later, in a representative example of this embodiment, the surface hardness of the nickel coating layer 41b was HV550 to 600.

図3Aおよび図3Bは、本実施の形態における代表的な実施例において、固定スクロール11の基材11dの界面近傍の断面EDS(エネルギー分散型X線分析;Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)元素マッピングの一例である。 Figures 3A and 3B are an example of cross-sectional EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) elemental mapping near the interface of the substrate 11d of the fixed scroll 11 in a representative example of this embodiment.

図3Aに示すEDS元素マッピング(ニッケル:Ni)から、向かって上方から順にやや薄い黒色部位(図中、ニッケル皮膜層41bが該当)、やや薄い黒色部位と濃い黒色部位が混在している領域(図中、混在層41aが該当)、その下方に濃い黒色部位(図中、11dが該当)が確認される。上方のやや薄い黒色部位にはニッケル(Ni)が存在し、下方の濃い黒色部位には、ニッケル以外の元素であるアルミニウム(Al)が主として存在している。 From the EDS element mapping (nickel: Ni) shown in Figure 3A, a slightly light black area (nickel coating layer 41b in the figure) is observed from the top, followed by a region where slightly light black areas and dark black areas are mixed (mixed layer 41a in the figure), and a dark black area below that (11d in the figure). Nickel (Ni) is present in the slightly light black area at the top, and aluminum (Al), an element other than nickel, is mainly present in the dark black area at the bottom.

図3Bに示すEDS元素マッピング(リン:P)から、向かって上方の明るいねずみ色で表される領域と、図3Bのやや薄い黒色で表される領域がほぼ同じである。明るいねずみ色部位にはリン(P)が存在し、下方の黒色部位には同様にアルミニウム(Al)が主として存在している。 From the EDS element mapping (phosphorus: P) shown in Figure 3B, the upper light grey area is almost the same as the slightly light black area in Figure 3B. Phosphorus (P) is present in the light grey area, and aluminum (Al) is also present mainly in the lower black area.

図3Aおよび図3Bに基づいて、固定スクロール11の基材11dの断面をSEM(走査型電子顕微鏡;Scanning Electron Microscope)またはTEM(透過型電子顕微鏡;Transmission Electron Microscope)などで観察しながら、EDS元素マッピングすることで、基材11d(主にアルミニウム)の上方に、ニッケル(Ni)と、基材11dの主成分であるアルミニウム(Al)と、リン(P)とから構成される混在層41aと、混在層41aの上方にニッケル(Ni)を主成分とするニッケル皮膜層41bと、が形成されていることを容易に認識可能である。 Based on Figures 3A and 3B, by observing the cross section of the substrate 11d of the fixed scroll 11 with a SEM (scanning electron microscope) or a TEM (transmission electron microscope) and performing EDS element mapping, it is possible to easily recognize that a mixed layer 41a composed of nickel (Ni), aluminum (Al), which is the main component of the substrate 11d, and phosphorus (P) is formed above the substrate 11d (mainly aluminum), and a nickel coating layer 41b composed mainly of nickel (Ni) is formed above the mixed layer 41a.

さらに、ニッケル(Ni)、リン(P)が存在する領域にはアルミニウム(Al)はほとんど存在していない。このような結果から、混在層41aは、ニッケル皮膜層41bの成分(ニッケルとリン)と基材11dの成分(アルミニウム)とが化合物として構成されているのではなく、ニッケル(Ni)、リン(P)とアルミニウム(Al)とは個々に独立して構成されていることがわかる。Furthermore, there is almost no aluminum (Al) in the areas where nickel (Ni) and phosphorus (P) are present. From these results, it can be seen that the mixed layer 41a is not composed of the components of the nickel coating layer 41b (nickel and phosphorus) and the components of the base material 11d (aluminum) as a compound, but rather nickel (Ni), phosphorus (P) and aluminum (Al) are composed individually and independently.

また、このような結果から、ニッケル(Ni)とリン(P)とが、基材11d(アルミニウム合金)の界面11eから基材11dの内部に浸食して、あたかも根を張るような分布を呈している。なお、本実施例における混在層41aの厚みは、最大600nm程度であった。 In addition, from these results, nickel (Ni) and phosphorus (P) have penetrated into the inside of the base material 11d (aluminum alloy) from the interface 11e, and have a distribution as if they have taken root. In this embodiment, the thickness of the mixed layer 41a was about 600 nm at maximum.

すなわち、前述した代表的な実施例から明らかなように、本開示に係る摺動部材には、ニッケル皮膜層の下層に、少なくとも、ニッケルと、アルミニウム(基材11dの成分)と、リンと、から構成される混在層が形成され、この混在層は、図2に示すように、アルミニウム(基材11dの成分)で構成される「基材成分部位41c」と、ニッケル(Ni)および(P)で構成される「皮膜層成分部位41d」とが交互に配置されるような構成として模式化できることがわかる。That is, as is clear from the representative examples described above, in the sliding member according to the present disclosure, a mixed layer composed of at least nickel, aluminum (a component of substrate 11d), and phosphorus is formed beneath the nickel coating layer, and this mixed layer can be diagrammed as a configuration in which a "substrate component portion 41c" composed of aluminum (a component of substrate 11d) and a "coating layer component portion 41d" composed of nickel (Ni) and (P) are alternately arranged, as shown in FIG. 2.

なお、前記構成のスクロール圧縮機の具体的な構成は特に限定されず、公知の各種構成を好適に用いることができる。例えば、スクロール圧縮機が横置きであっても、旋回スクロール12の基材は鉄系であってもよい。また、スクロール圧縮機に限定されず、レシプロ圧縮機またはロータリー圧縮機などであってもよい。The specific configuration of the scroll compressor of the above configuration is not particularly limited, and various known configurations can be suitably used. For example, the scroll compressor may be placed horizontally, and the base material of the orbiting scroll 12 may be iron-based. In addition, it is not limited to a scroll compressor, and may be a reciprocating compressor or a rotary compressor, etc.

[1-2.動作]
以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用について説明する。
[1-2. Operation]
The operation and function of the scroll compressor constructed as above will now be described.

前記構成のスクロール圧縮機は、固定スクロール11のアルミニウム合金からなる基材11dの表面に、基材11dよりも硬い表面処理膜を形成している。In the scroll compressor of the above configuration, a surface treatment film harder than the base material 11d is formed on the surface of the base material 11d made of an aluminum alloy of the fixed scroll 11.

本実施の形態では、固定スクロール11の基材11dのニッケル皮膜層41bの表面硬さは、基材11dの硬さに比べて4~12倍である。ここで、基材の表面上に、直に硬質の表面処理膜を形成した場合では、すでに述べている通りアルミニウム基材と表面処理膜との硬さの差、すなわち機械的強度の違いが過大となる。そのため、摩擦摺動による界面に対し平行方向のせん断力が作用すると、界面にて硬質の表面処理膜の剥離、界面直下の基材を伴う「むしれ」といった破壊を生じさせる。これにより、硬質の表面処理膜が欠落し、摺動面間にアルミニウム基材が露出することがあった。In this embodiment, the surface hardness of the nickel coating layer 41b of the substrate 11d of the fixed scroll 11 is 4 to 12 times that of the substrate 11d. Here, if a hard surface treatment film is formed directly on the surface of the substrate, as already mentioned, the difference in hardness between the aluminum substrate and the surface treatment film, i.e., the difference in mechanical strength, becomes excessive. Therefore, when a shear force acts parallel to the interface due to frictional sliding, it causes the hard surface treatment film to peel off at the interface and destruction such as "pulling" involving the substrate directly below the interface. This can cause the hard surface treatment film to chip, exposing the aluminum substrate between the sliding surfaces.

本実施の形態では、基材表面に、基材11dの主成分であるアルミニウム(Al)と、ニッケル(Ni)と、リン(P)とから構成される混在層41aと、混在層41aに上方にニッケル(Ni)を主成分とするニッケル皮膜層41bを形成させる構成を採用している。In this embodiment, a configuration is adopted in which a mixed layer 41a composed of aluminum (Al), which is the main component of the substrate 11d, nickel (Ni), and phosphorus (P), and a nickel coating layer 41b composed mainly of nickel (Ni) are formed on the mixed layer 41a.

これにより、摺動によるせん断力が作用しても、ニッケル皮膜層41bの成分(ニッケル、リン)が基材11d内に浸入して形成された混在層41aが、釘またはくさびのような働きをする、いわゆるアンカー効果を発揮する。そのため、基材11dと表面処理膜との硬さの差が大きい場合であっても、基材11dの界面11e付近での皮膜の剥離または破壊が回避、抑制され、十分な皮膜密着性を確保することができる。その結果、ニッケル皮膜層41bの耐摩耗性が十分に発揮されることで、圧縮機の長期信頼性を向上させることができる。 As a result, even if a shear force due to sliding acts, the mixed layer 41a formed by the components (nickel, phosphorus) of the nickel coating layer 41b penetrating into the base material 11d acts like a nail or a wedge, exerting a so-called anchor effect. Therefore, even if there is a large difference in hardness between the base material 11d and the surface treatment film, peeling or destruction of the coating near the interface 11e of the base material 11d is avoided or suppressed, and sufficient coating adhesion can be ensured. As a result, the wear resistance of the nickel coating layer 41b is fully exerted, and the long-term reliability of the compressor can be improved.

本実施の形態では、基材11dのニッケル皮膜層41bの表面硬さは、基材11dの硬さに比べて4~12倍とした。本願発明者らによる、これまでの実験的な取組みから、ニッケル皮膜層41bの硬さは基材11dの6倍以上であれば、より一層顕著なアンカー効果が得られることが明らかとなっている。In this embodiment, the surface hardness of the nickel coating layer 41b of the substrate 11d is set to 4 to 12 times the hardness of the substrate 11d. From the experimental efforts made by the inventors of the present application, it has become clear that if the hardness of the nickel coating layer 41b is 6 times or more the hardness of the substrate 11d, a more significant anchor effect can be obtained.

一方、相手側の旋回スクロール12の表面硬さは、固定スクロール11の表面硬さよりも低いので、圧縮機の運転中に、旋回スクロール12の表面は適度に摩耗して馴染む。すなわち、摺動表面の粗さの先端突起(山部)がトランケートされて平坦化することで、局所的な接触面圧が低減して摺動状態を緩和することができる。これにより、適度な摩耗以上に摩耗が進行することを顕著に抑制できる。On the other hand, the surface hardness of the opposing orbiting scroll 12 is lower than that of the fixed scroll 11, so the surface of the orbiting scroll 12 wears and becomes more comfortable during operation of the compressor. In other words, the tip protrusions (peaks) of the roughness of the sliding surface are truncated and flattened, reducing the local contact surface pressure and easing the sliding condition. This significantly prevents wear from progressing beyond the appropriate level.

また、本実施の形態では、無電解ニッケル-リンメッキ処理により形成されたもので、ニッケル皮膜層41bにおけるリン濃度を8~10wt%としている。In addition, in this embodiment, it is formed by electroless nickel-phosphorus plating process, and the phosphorus concentration in the nickel coating layer 41b is 8 to 10 wt %.

ここで、本実施の形態における代表的な比較例として、リン濃度を2wt%未満とした無電解ニッケル-リンメッキ処理により形成されたニッケル皮膜層41bの基材界面近傍の断面EDS元素マッピングの一例を図4Aおよび図4Bに示す。Here, as a representative comparative example for this embodiment, an example of cross-sectional EDS elemental mapping near the substrate interface of a nickel coating layer 41b formed by electroless nickel-phosphorus plating process with a phosphorus concentration of less than 2 wt % is shown in Figures 4A and 4B.

図4Aに示すEDS元素マッピング(ニッケル:Ni)から、向かって上方からやや薄い黒色部位(図中、41bが該当)、その直下に濃い黒色部位(図中、11dが該当)がある。上方のやや薄い黒色部位にはニッケル(Ni)が存在し、下方の濃い黒色部位には、ニッケル以外の元素であるアルミニウム(Al)が主として存在している。 In the EDS element mapping (nickel: Ni) shown in Figure 4A, there is a slightly light black area from the top (41b in the figure), and a dark black area directly below it (11d in the figure). Nickel (Ni) is present in the slightly light black area at the top, and aluminum (Al), an element other than nickel, is mainly present in the dark black area at the bottom.

図4Bに示すEDS元素マッピング(リン:P)から、明るいねずみ色で表される領域と、図4Aのやや薄い黒色で表される領域がほぼ同じである。EDS元素マッピング(リン:P)から、上方の明るいねずみ色部位にはリン(P)が存在し、下方の黒色部位には同様にアルミニウム(Al)が主として存在している。 In the EDS element mapping (phosphorus: P) shown in Figure 4B, the light grey area is almost the same as the light black area in Figure 4A. In the EDS element mapping (phosphorus: P), phosphorus (P) is present in the upper light grey area, and aluminum (Al) is also present mainly in the lower black area.

図4Aおよび図4Bから明らかなように、比較例では、前述した実施例のように、図3Aおよび図3Bに示されたような混在層41aは確認できず、基材11dの上方にニッケル(Ni)とリン(P)からなるニッケル皮膜層41bが直接的に形成されていることが認識できる。As is clear from Figures 4A and 4B, in the comparative example, the mixed layer 41a as shown in Figures 3A and 3B, as in the previously described embodiment, cannot be confirmed, and it can be seen that a nickel coating layer 41b consisting of nickel (Ni) and phosphorus (P) is formed directly above the substrate 11d.

以上の結果から、本開示においては、無電解ニッケル-リンメッキ処理工程において形成されるニッケル皮膜層41bに関し、リン濃度が低いと、混在層41aが形成されないことを明確化された。From the above results, in the present disclosure, it has been clarified that with regard to the nickel coating layer 41b formed in the electroless nickel-phosphorus plating process, if the phosphorus concentration is low, a mixed layer 41a is not formed.

本願発明者らによる、これまでの実験的な取組みから得られた、ニッケル皮膜層41b中のリン濃度と混在層41aの最大厚さの関係を図5に示す。Figure 5 shows the relationship between the phosphorus concentration in the nickel coating layer 41b and the maximum thickness of the mixed layer 41a, obtained from the experimental efforts of the present inventors.

ニッケル皮膜層41b中のリン濃度を3wt%よりも高くすることで、混在層41aの最大厚さが100nm以上となる。これにより、摩擦摺動による界面11eに対し平行方向のせん断力が作用しても、ニッケル皮膜層41bの成分(ニッケル、リン)が基材11dに浸入して形成された混在層41aがアンカー効果を発揮する。よって、基材11dと表面処理膜との硬さの差が大きい場合であっても、界面11e付近での皮膜の剥離または破壊を回避、抑制し、十分な皮膜密着性を確保することができる。By increasing the phosphorus concentration in the nickel coating layer 41b to more than 3 wt%, the maximum thickness of the mixed layer 41a becomes 100 nm or more. As a result, even if a shear force acts parallel to the interface 11e due to frictional sliding, the components (nickel, phosphorus) of the nickel coating layer 41b penetrate into the base material 11d and the mixed layer 41a forms an anchor effect. Therefore, even if there is a large difference in hardness between the base material 11d and the surface treatment film, peeling or destruction of the coating near the interface 11e can be avoided or suppressed, and sufficient coating adhesion can be ensured.

本願発明者らの鋭意検討によれば、ニッケル皮膜層41bにおけるリン濃度が3wt%よりも高い場合には、当該ニッケル皮膜層41bは、相対的に硬くないものとなり、その耐久性も低い傾向にあるが、基材11dの界面との密着性が高くなる傾向にある。一方、ニッケル皮膜層41bのリン濃度が3wt%以下と低い場合には、当該ニッケル皮膜層41bは、相対的に硬いものとなり、その耐久性も高い傾向にあるが、基材11dの界面との密着力が低くなる傾向にある。According to the inventors' intensive study, when the phosphorus concentration in the nickel coating layer 41b is higher than 3 wt%, the nickel coating layer 41b tends to be relatively hard and its durability tends to be low, but its adhesion to the interface of the substrate 11d tends to be high. On the other hand, when the phosphorus concentration in the nickel coating layer 41b is low, at 3 wt% or less, the nickel coating layer 41b tends to be relatively hard and its durability tends to be high, but its adhesion to the interface of the substrate 11d tends to be low.

本開示では、摺動部材(特に冷媒圧縮機用の摺動部材)に形成する無電解ニッケル-リンメッキにおいて、基材11dの密着力をより一層良好なものにできる最少のリン濃度を明らかにできたとともに、基材11dとニッケル皮膜層41bとの間に混在層41aが生じ、この混在層41aによりニッケル皮膜層41bの密着力を高くできることを、初めて明らかにしたものである。This disclosure has revealed for the first time that in electroless nickel-phosphorus plating formed on sliding members (particularly sliding members for refrigerant compressors), the minimum phosphorus concentration that can further improve the adhesion of the substrate 11d is clarified, and that a mixed layer 41a is formed between the substrate 11d and the nickel coating layer 41b, and that this mixed layer 41a can increase the adhesion of the nickel coating layer 41b.

これにより、摺動部材に形成されたニッケル皮膜層41bは、基材11dに対して、より一層良好な密着性を実現できるとともに、ニッケル皮膜層41bそのものも優れた耐久性を保持できることになる。その結果、本開示に係る摺動部材は、長期に亘る信頼性が求められる圧縮機の分野で広く好適に活用することができる。As a result, the nickel coating layer 41b formed on the sliding member can achieve even better adhesion to the substrate 11d, and the nickel coating layer 41b itself can maintain excellent durability. As a result, the sliding member according to the present disclosure can be widely and suitably used in the field of compressors, which require long-term reliability.

混在層41aを形成するためには、前記の通り、少なくとも、ニッケル皮膜層41bにおけるリン濃度を3wt%以上とすればよいが、このような表面処理膜を形成するためには、例えば、無電解ニッケル-リンメッキ処理における建浴温度を、例えば80~100℃の範囲内とすることができる。As described above, in order to form the mixed layer 41a, the phosphorus concentration in the nickel coating layer 41b must be at least 3 wt %. To form such a surface treatment film, the bath temperature in the electroless nickel-phosphorus plating process can be set to, for example, within the range of 80 to 100°C.

建浴温度が80℃よりも低くなると、諸条件にもよるが、メッキ形成速度が遅くなり過ぎて、析出ムラ(メッキ膜(ニッケル皮膜層41b)が所々にしか形成されない現象)が発生したりする可能性がある。一方、建浴温度が100℃よりも高くなると、諸条件にもよるが、メッキ形成速度が速くなりすぎて、メッキ膜(ニッケル皮膜層41b)の膜厚にバラつきが大きくなる可能性があることに加え、混在層41bの厚さが1000nmを超えたり、混在層41bに占める基材11dの成分比率が著しく低下したりする可能性がある。If the bath make-up temperature is lower than 80°C, depending on various conditions, the plating formation speed may become too slow, resulting in uneven deposition (a phenomenon in which the plating film (nickel coating layer 41b) is only formed in some places). On the other hand, if the bath make-up temperature is higher than 100°C, depending on various conditions, the plating formation speed may become too fast, resulting in large variation in the thickness of the plating film (nickel coating layer 41b). In addition, the thickness of the mixed layer 41b may exceed 1000 nm, and the component ratio of base material 11d in the mixed layer 41b may decrease significantly.

このように、建浴温度によってメッキ形成速度が遅くなったり早くなったりすると、特に、良好な混在層41aの形成に影響を及ぼすおそれがある。その結果、得られる表面処理膜において、十分な耐剥離性を確保できなくなる可能性がある。In this way, if the plating formation speed is slowed or accelerated depending on the bath temperature, it may affect the formation of a good mixed layer 41a in particular. As a result, the resulting surface treatment film may not have sufficient peel resistance.

特に、圧縮機のように、長期に亘る信頼性確保が求められる分野では、建浴温度を85~95℃の範囲内にすることもできる。諸条件にもよるが、建浴温度がこの範囲内であれば、より一層良好な混在層41aを形成しやすくなり、表面処理膜の耐剥離性をより一層良好なものとすることができる。 In particular, in fields such as compressors where long-term reliability is required, the bath make-up temperature can be set within the range of 85 to 95°C. Although it depends on various conditions, if the bath make-up temperature is within this range, it becomes easier to form a better mixed layer 41a, and the peeling resistance of the surface treatment film can be improved.

なお、前記の建浴温度の好適な範囲は、前述した通り、主として、良好なメッキ形成速度を実現するために設定されるものである。したがって、本開示において、基材11dに表面処理膜(ニッケル皮膜層41bおよび混在層41aを備える膜)を形成するために、無電解ニッケル-リンメッキ処理における建浴温度は、必ずしも前記の範囲内に限定されるものではなく、諸条件に応じて前記の範囲外の建浴温度を採用することもできる。さらに、本開示においては、無電解ニッケル-リンメッキ処理における公知の他の条件を好適な範囲内に設定することもできる。As mentioned above, the preferred range of the bath make-up temperature is set primarily to achieve a good plating formation rate. Therefore, in the present disclosure, the bath make-up temperature in the electroless nickel-phosphorus plating process to form a surface treatment film (a film having a nickel coating layer 41b and a mixed layer 41a) on the substrate 11d is not necessarily limited to the above range, and a bath make-up temperature outside the above range can be adopted depending on various conditions. Furthermore, in the present disclosure, other known conditions in the electroless nickel-phosphorus plating process can also be set within preferred ranges.

このように、本開示においては、従来の無電解ニッケル-リンメッキ処理工程を踏襲した上で、ニッケル皮膜層41b内のリン濃度を所定の値(3wt%より高く)となるように調合して、当該ニッケル皮膜層41bを形成すれば、本開示に係る表面処理膜(混在層41aおよびニッケル皮膜層41bを備える複合硬質皮膜)を形成することができる。そのため、処理前の基材11dに対して、その表面を予め荒らす、例えばショットブラストなどの工程を追加する必要がなく、かつ、一般的な無電解ニッケル-リンメッキ処理を利用することができるので、安価に表面処理膜を形成することができるとともに、表面処理膜が形成された基材11d、すなわち本開示に係る摺動部材において、その量産性の観点でも非常に優れている。In this manner, in the present disclosure, by following the conventional electroless nickel-phosphorus plating process, and then adjusting the phosphorus concentration in the nickel coating layer 41b to a predetermined value (higher than 3 wt%) to form the nickel coating layer 41b, the surface treatment film according to the present disclosure (a composite hard coating comprising the mixed layer 41a and the nickel coating layer 41b) can be formed. Therefore, there is no need to add a process such as shot blasting to roughen the surface of the untreated base material 11d in advance, and a general electroless nickel-phosphorus plating process can be used, so that the surface treatment film can be formed inexpensively, and the base material 11d on which the surface treatment film is formed, i.e., the sliding member according to the present disclosure, is also very excellent in terms of mass productivity.

なお、本実施の形態(本開示)においては、混在層41aは、厚みを100nm以上で、かつ1000nm以下としてもよい。In addition, in this embodiment (this disclosure), the mixed layer 41a may have a thickness of 100 nm or more and 1000 nm or less.

混在層41aの厚みが100nm未満では前記した如く十分なアンカー効果は得られ難い。一方、ニッケル皮膜層41bのリン濃度を上げれば必然的に混在層41aの厚みは厚くなる。しかしながら、リン濃度が15wt%以上になると、ニッケル皮膜層41bの硬さが低くなり、高い耐摩耗性を確保することが困難となる可能性がある。耐摩耗性確保の観点から、リン濃度は15wt%以下が望ましく、リン濃度が15wt%での混在層41aの厚みは約1000nmとなる。よって、混在層41aの厚みは1000nm以下が望ましい。If the thickness of the mixed layer 41a is less than 100 nm, it is difficult to obtain a sufficient anchor effect as described above. On the other hand, if the phosphorus concentration of the nickel coating layer 41b is increased, the thickness of the mixed layer 41a will inevitably increase. However, if the phosphorus concentration is 15 wt% or more, the hardness of the nickel coating layer 41b will decrease, and it may be difficult to ensure high wear resistance. From the viewpoint of ensuring wear resistance, the phosphorus concentration is preferably 15 wt% or less, and the thickness of the mixed layer 41a at a phosphorus concentration of 15 wt% will be approximately 1000 nm. Therefore, the thickness of the mixed layer 41a is preferably 1000 nm or less.

また、本実施の形態では、摺動部材の基材をアルミニウム(Al)-ケイ素(Si)系合金としたが、基材の比重が3.0g/cm3 以下で、かつ、HV50~200の硬さを有する軟質の非鉄材料であっても、前述したアルミニウム-ケイ素系合金と同様の効果が得られる。 In this embodiment, the base material of the slide member is an aluminum (Al)-silicon (Si) based alloy. However, even if the base material is a soft non-ferrous material having a specific gravity of 3.0 g/ cm3 or less and a hardness of HV50 to 200, the same effects as those of the above-mentioned aluminum-silicon based alloy can be obtained.

例えば、アルミニウム合金であれば、アルミニウム(Al)を主成分とするアルミニウム(Al)-銅(Cu)-マグネシウム(Mg)系(2000番系など)、アルミニウム(Al)-マグネシウム(Mg)系(5000番系)、アルミニウム(Al)-マグネシウム(Mg)-ケイ素(Si)系(6000番系)、アルミニウム(Al)-亜鉛(Zn)-マグネシウム(Mg)系(7000番系)、リチウム(Li)添加系アルミニウム合金(8000番系など)においても、前述したアルミニウム-ケイ素系合金と同様の効果が得られる。For example, in the case of aluminum alloys, the same effects as those of the aluminum-silicon alloys described above can be obtained with aluminum (Al)-copper (Cu)-magnesium (Mg) system (2000 series, etc.), aluminum (Al)-magnesium (Mg) system (5000 series), aluminum (Al)-magnesium (Mg)-silicon (Si) system (6000 series), aluminum (Al)-zinc (Zn)-magnesium (Mg) system (7000 series), and lithium (Li)-added aluminum alloys (8000 series, etc.), which have aluminum (Al) as the main component.

また、マグネシウム(Mg)を主成分とするマグネシウム合金であれば、例えば、マグネシウム(Mg)-アルミニウム(Al)-亜鉛(Zn)系合金においても、前述したアルミニウム-ケイ素系合金と同様の効果が得られる。 In addition, magnesium alloys containing magnesium (Mg) as the main component, such as magnesium (Mg)-aluminum (Al)-zinc (Zn) alloys, can achieve the same effects as the aluminum-silicon alloys mentioned above.

[1-3.効果等]
以上のように、本実施の形態において、摺動部材は、基材11dと、少なくとも、ニッケルと、前記基材11dの成分、本実施の形態ではアルミニウムと、リンと、から構成される混在層41aと、前記混在層41aの上方にニッケルを主成分とするニッケル皮膜層41bとからなる構成である。
[1-3. Effects, etc.]
As described above, in the present embodiment, the sliding member is configured to include the substrate 11 d, the mixed layer 41 a composed of at least nickel and components of the substrate 11 d, in this embodiment, aluminum and phosphorus, and the nickel coating layer 41 b mainly composed of nickel provided above the mixed layer 41 a.

これにより、摺動部材は、硬質皮膜処理による焼付き防止性に加えて、十分な皮膜密着性も併せ持つことができる。これにより、基材11dと硬質皮膜(ニッケル皮膜層41b)との硬さの差を起因とする基材界面付近での破壊または皮膜の剥離を回避することが可能となる。This allows the sliding member to have sufficient coating adhesion in addition to the anti-seizure properties provided by the hard coating treatment. This makes it possible to avoid damage or peeling of the coating near the substrate interface caused by the difference in hardness between the substrate 11d and the hard coating (nickel coating layer 41b).

なお、本開示においては、後述する実施の形態2も含めて、摺動部材は、基材11d、混在層41a、およびニッケル皮膜層41b以外の構成を含んでもよい。すなわち、本開示に係る摺動部材は、基材11d、混在層41aおよびニッケル皮膜層41bを備える構成であればよい。In this disclosure, including the second embodiment described later, the sliding member may include a configuration other than the base material 11d, the mixed layer 41a, and the nickel coating layer 41b. In other words, the sliding member according to the present disclosure may be configured to include the base material 11d, the mixed layer 41a, and the nickel coating layer 41b.

また、本実施の形態のように、前記混在層41aは、前記ニッケル皮膜層41bの成分と、前記基材11dの成分とは、独立して存在する構成とすることができる。 Furthermore, as in this embodiment, the mixed layer 41a can be configured so that the components of the nickel coating layer 41b and the components of the substrate 11d exist independently.

これにより、ニッケル皮膜層41bの成分(ニッケル、リン)が基材11dに浸入して形成された混在層41aが、釘またはくさびのような働きをする、いわゆるアンカー効果を十分に発揮し、皮膜密着性を顕著に向上させることができる。As a result, the mixed layer 41a formed when the components of the nickel coating layer 41b (nickel, phosphorus) penetrate into the substrate 11d fully exerts the so-called anchor effect, acting like a nail or wedge, and significantly improves the adhesion of the coating.

また、本実施の形態のように、前記混在層41aは、厚みを100nm以上で、かつ1000nm以下とした構成とすることができる。 In addition, as in this embodiment, the mixed layer 41a can be configured to have a thickness of 100 nm or more and 1000 nm or less.

これにより、ニッケル皮膜層41bの成分(ニッケル、リン)が基材11dに浸入して形成された混在層41aのアンカー効果と、ニッケル皮膜層41bの高い耐摩耗性を併せ持たせた摺動部材とすることができる。This makes it possible to obtain a sliding member that combines the anchor effect of the mixed layer 41a formed when the components of the nickel coating layer 41b (nickel, phosphorus) penetrate into the substrate 11d, with the high wear resistance of the nickel coating layer 41b.

また、ニッケル皮膜層41bは、無電解ニッケル-リン複合メッキとした構成とすることができる。この構成においては、ニッケル皮膜層41bは、リン濃度を3wt%よりも高くした構成とすることができる。The nickel coating layer 41b may be formed by electroless nickel-phosphorus composite plating. In this configuration, the nickel coating layer 41b may have a phosphorus concentration of more than 3 wt%.

これにより、ニッケル皮膜層41b内のリン濃度を所定の値(3wt%より高く)になるように調合した従来の無電解ニッケル-リンメッキ処理工程を踏襲することで、本実施の形態のような、ニッケル皮膜層41bと混在層41aとからなる表面処理膜を形成することができる。そのため、基材11dの表面を予め荒らすなどの工程を追加する必要がなく、優れた量産性を実現できる。 By following the conventional electroless nickel-phosphorus plating process in which the phosphorus concentration in the nickel coating layer 41b is adjusted to a predetermined value (higher than 3 wt%), it is possible to form a surface treatment film consisting of the nickel coating layer 41b and the mixed layer 41a as in this embodiment. Therefore, there is no need to add a process such as roughening the surface of the base material 11d in advance, and excellent mass productivity can be achieved.

また、ニッケル皮膜層41bの皮膜は、膜厚を2μm以上とした構成とすることができる。 In addition, the nickel coating layer 41b can be configured to have a thickness of 2 μm or more.

これにより、ニッケル皮膜層41bの成分(ニッケル、リン)が基材11dに浸入して形成された混在層41aのアンカー効果を十分に発揮させ、長期信頼性の高い摺動部材とすることができる。用途または運転条件、運転時間等の諸条件に応じて適切な膜厚を選択することも可能である。This allows the components of the nickel coating layer 41b (nickel, phosphorus) to penetrate into the base material 11d, resulting in a mixed layer 41a that exerts a sufficient anchoring effect, making it possible to obtain a sliding member with long-term reliability. It is also possible to select an appropriate film thickness depending on various conditions such as the application, operating conditions, and operating time.

また、基材は、HV50~200の硬さを有し、アルミニウムを主成分とする合金とした構成とすることができる。これにより、高耐摩耗性と高耐剥離性を併せ持つ軽量な摺動部材とすることができる。 The substrate can be made of an alloy with a hardness of HV50 to 200 and a main component of aluminum. This allows for a lightweight sliding component that has both high wear resistance and high peel resistance.

一方、上記摺動部材を用いて構成した圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機構部と、前記圧縮機構部および前記電動機構部を収容し、底部に潤滑油を貯留する貯油部を有した密閉容器と、を備え、前記構成の摺動部材を用いた摺動部が含まれている構成、すなわち、摺動部分の少なくともいずれかに前記構成の摺動部材を配した構成とすることができる。On the other hand, a compressor constructed using the above-mentioned sliding member includes a compression mechanism that compresses a refrigerant, an electric mechanism that drives the compression mechanism, and a sealed container that houses the compression mechanism and the electric mechanism and has an oil storage section at the bottom that stores lubricating oil, and includes a sliding part using the sliding member of the above-mentioned configuration, i.e., the sliding member of the above-mentioned configuration is arranged in at least one of the sliding parts.

これにより、高い自己耐摩耗性と皮膜密着性を併せ持つ摺動部材を擁することによって、圧縮機の摺動部における摩耗または剥離に起因する性能低下または動作不良などを回避、抑制することができる。これにより、当該圧縮機を、長期に亘って、高い性能を維持した状態で安定的に稼働させることができる。As a result, by having a sliding member that has both high self-wear resistance and coating adhesion, it is possible to avoid or suppress performance degradation or malfunction caused by wear or peeling in the sliding parts of the compressor. This allows the compressor to operate stably over a long period of time while maintaining high performance.

そして、この圧縮機を搭載して冷凍装置を構成すれば、冷凍装置の高効率化に加え、信頼性を顕著に向上させることができる。なお、本開示に係る冷凍装置の具体的な構成は限定されず、本開示に係る圧縮機を含む公知の冷媒回路(冷凍サイクル)を備える構成であればよい。冷凍装置の具体的な構成も特に限定されず、空気調和機、給湯器、冷蔵庫等の公知の冷凍装置であればよい。Furthermore, by configuring a refrigeration system using this compressor, not only can the efficiency of the refrigeration system be increased, but also the reliability can be significantly improved. The specific configuration of the refrigeration system according to the present disclosure is not limited, and it can be configured to include a known refrigerant circuit (refrigeration cycle) that includes the compressor according to the present disclosure. The specific configuration of the refrigeration system is also not particularly limited, and it can be any known refrigeration system such as an air conditioner, water heater, or refrigerator.

また、圧縮機構部は、固定スクロールと、旋回スクロールと、前記旋回スクロールを旋回駆動する回転軸とを備え、摺動部材は、少なくとも前記固定スクロール、前記旋回スクロールのどちらか一方に用いられる構成、すなわち、前記工程スクロールおよび前記旋回スクロールの少なくともいずれか一方の摺動部が、前記構成の摺動部材を含む構成とすることができる。The compression mechanism includes a fixed scroll, a revolving scroll, and a rotating shaft that drives the revolving scroll, and the sliding member is used for at least one of the fixed scroll and the revolving scroll, i.e., the sliding portion of at least one of the process scroll and the revolving scroll includes the sliding member having the above configuration.

これにより、高い自己耐摩耗性と皮膜密着性を併せ持つ摺動部材を擁することによって、スクロール圧縮機の長期信頼性を向上できる。さらに、固定スクロールまたは旋回スクロールの基材に比重の軽いアルミニウムなどを使用することで、顕著な軽量化を図ることができる。それゆえ、軽量化が望まれる分野、例えば車載式等への展開が可能なスクロール圧縮機を提供することができる。This allows the scroll compressor to have sliding members that have both high self-wear resistance and coating adhesion, improving its long-term reliability. Furthermore, by using a material with a light specific gravity, such as aluminum, for the base material of the fixed scroll or orbiting scroll, a significant weight reduction can be achieved. This makes it possible to provide a scroll compressor that can be deployed in fields where weight reduction is desired, such as vehicle-mounted types.

加えて、旋回スクロールを軽量化すれば、圧縮機構部に作用する遠心力が低減して、運転中の圧縮機の振動を抑制することができる。そのため、高速回転による冷凍能力の増加を図ることができる。さらに、回転軸に作用するラジアル荷重が低くなるので、回転軸の直径を小さくする設計変更が可能となる。これにより、入力損失低減による高効率化、または、圧縮機の小型化を図った商品力の高いスクロール圧縮機を提供することができる。 In addition, by making the rotating scroll lighter, the centrifugal force acting on the compression mechanism is reduced, making it possible to suppress vibration of the compressor during operation. This allows for increased refrigeration capacity through faster rotation. Furthermore, as the radial load acting on the rotating shaft is reduced, it becomes possible to make design changes to reduce the diameter of the rotating shaft. This makes it possible to provide a scroll compressor with high product appeal that is more efficient by reducing input losses or that has a more compact compressor.

また、本発明の圧縮機には、R134a、R32、R410A、R407C、イソブタン、プロパン、二酸化炭素、又は、炭素間に二重結合を有する冷媒などの作動媒体を用いる構成とすることができる。 In addition, the compressor of the present invention can be configured to use a working medium such as R134a, R32, R410A, R407C, isobutane, propane, carbon dioxide, or a refrigerant having a double bond between carbon atoms.

これにより、圧縮機に配設された摺動部材は、いずれの冷媒に暴露されても変質、変形することを有効に抑制、回避できる。これにより、当該圧縮機は、長期に亘って高い自己耐摩耗性と皮膜密着性を安定的に発揮することができる。This effectively prevents the sliding members installed in the compressor from being altered or deformed when exposed to any refrigerant. This allows the compressor to stably exhibit high self-wear resistance and coating adhesion over the long term.

加えて、圧縮機に配設された摺動部材は、摺動の過程で生じた冷媒が分解して生成された物質(例えば、炭素間に二重結合を有する冷媒に見られるフッ化物など)に曝されても変質、変形することを有効に抑制できる。これにより、当該圧縮機は、長期に亘って高い自己耐摩耗性と皮膜密着性を安定的に発揮することができる。In addition, the sliding members installed in the compressor can be effectively prevented from being altered or deformed even when exposed to substances generated by decomposition of the refrigerant produced during the sliding process (such as fluorides found in refrigerants with double bonds between carbon atoms). This allows the compressor to stably exhibit high self-wear resistance and coating adhesion over the long term.

(実施の形態2)
以下、図6~図7Bを用いて、実施の形態2を説明する。適宜、図1~図5を参照する。また、図1から図5で説明した構成と同一構成には同一符号を付して説明を一部省略する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to Figures 6 to 7B. Figures 1 to 5 will be referred to as appropriate. Also, the same components as those described with reference to Figures 1 to 5 will be given the same reference numerals, and some of the description will be omitted.

[2-1.構成]
本実施の形態において、摺動部材となる固定スクロール11と旋回スクロール12は、例えば、いずれも基材を、HV50~200の硬さを有する非鉄材料の基材で形成される。非鉄材料の基材としては、具体的には、アルミニウム合金(例えば、4000番系の各種のアルミニウム(Al)-ケイ素(Si)系合金)を挙げることができるが、特に限定されない。当該アルミニウム合金の比重は2.6~2.8g/cm3 であるがこれに限定されない。
[2-1. Configuration]
In this embodiment, the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12, which are sliding members, are both formed of a base material made of a non-ferrous material having a hardness of HV 50 to 200. Specific examples of the non-ferrous base material include, but are not limited to, aluminum alloys (e.g., various aluminum (Al)-silicon (Si)-based alloys of the 4000 series). The specific gravity of the aluminum alloy is, but is not limited to, 2.6 to 2.8 g/ cm3 .

また、本実施の形態の固定スクロール11および旋回スクロール12には、それぞれ表面を硬質化する表面処理が形成される。例えば、旋回スクロール12がアルミニウム合金製であれば、当該旋回スクロール12の表面には、基材11dよりも硬い、例えばHV200~300の硬さを有する陽極酸化皮膜(アルマイト皮膜)が形成されている。硬質化する表面処理は、これに限定されず、基材11dの材質に合わせて公知の方法が用いられる。In addition, the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12 of this embodiment are each subjected to a surface treatment to harden the surface. For example, if the orbiting scroll 12 is made of an aluminum alloy, the surface of the orbiting scroll 12 is formed with an anodized film (alumite film) having a hardness of, for example, HV 200 to 300, which is harder than the base material 11d. The surface treatment to harden is not limited to this, and a known method is used according to the material of the base material 11d.

一方の固定スクロール11の基材11dには、前記実施の形態1と同様に、当該基材11dの表面に積層される混在層と、混在層の上に積層されるニッケル皮膜層と、を備える表面処理膜が形成されている。本実施の形態における表面処理膜の代表的な一例を図6に示す。図6は、固定スクロール11の基材11d上に形成されている混在層51a、並びに第一のニッケル皮膜層51bおよび第二のニッケル皮膜層51cの拡大断面模式図である。On the base material 11d of one of the fixed scrolls 11, a surface treatment film is formed, which includes a mixed layer laminated on the surface of the base material 11d and a nickel coating layer laminated on the mixed layer, as in the first embodiment. A representative example of the surface treatment film in this embodiment is shown in Figure 6. Figure 6 is an enlarged cross-sectional schematic diagram of the mixed layer 51a, the first nickel coating layer 51b, and the second nickel coating layer 51c formed on the base material 11d of the fixed scroll 11.

本実施の形態では、固定スクロール11の基材11dがアルミニウムなので、混在層51aは、基材11dの主成分であるアルミニウム(Al)と、ニッケル(Ni)と、リン(P)とから構成される。混在層41aの上方には第一のニッケル皮膜層51bが形成され、当該第一のニッケル皮膜層51bのさらに上方(最表面側)には、第二のニッケル皮膜層51が形成される。In this embodiment, since the base material 11d of the fixed scroll 11 is aluminum, the mixed layer 51a is composed of aluminum (Al), which is the main component of the base material 11d, nickel (Ni), and phosphorus (P). A first nickel coating layer 51b is formed above the mixed layer 41a, and a second nickel coating layer 51 is formed further above the first nickel coating layer 51b (on the outermost surface side).

第一のニッケル皮膜層51bおよび第二のニッケル皮膜層51cは、いずれもニッケルを主成分とする単層硬質皮膜である。これらニッケル皮膜層51b,51cは、複層ニッケル皮膜層51dを構成している。なお、複層ニッケル皮膜層51dは3層以上で構成されてもよいし、各層の成分(ニッケル濃度またはリン濃度等)に違いがあってもよい。The first nickel coating layer 51b and the second nickel coating layer 51c are both single-layer hard coatings mainly composed of nickel. These nickel coating layers 51b and 51c constitute a multi-layer nickel coating layer 51d. The multi-layer nickel coating layer 51d may be composed of three or more layers, and the components of each layer (nickel concentration or phosphorus concentration, etc.) may be different.

図6でも、前記実施の形態1で参照した図2と同様に、混在層51aを、基材11dの主成分であるアルミニウム(Al)で構成される「基材成分部位51e」と、ニッケル(Ni)および(P)で構成される「皮膜層成分部位51f」とが交互に配置されるように模式的に示している。この図6の図示は、図2と同様に模式的な図示であり、本開示における混在層51aはこの図示に限定されない。 In Fig. 6, similarly to Fig. 2 referred to in the first embodiment, the mixed layer 51a is shown as being alternately arranged with a "substrate component portion 51e" made of aluminum (Al), which is the main component of the substrate 11d, and a "coating layer component portion 51f" made of nickel (Ni) and (P). The illustration in Fig. 6 is a schematic illustration similar to Fig. 2, and the mixed layer 51a in the present disclosure is not limited to this illustration.

第一のニッケル皮膜層51bおよび第二のニッケル皮膜層51cは、いずれも無電解ニッケル-リンメッキ処理により形成されている。本実施の形態では、第一のニッケル皮膜層51bはリン濃度(リンの含有率)が8~10wt%であり、残りをニッケルがほぼ占め(ニッケルの含有率90~92wt%)、第二のニッケル皮膜層51cはリン濃度が1~3wt%であり、残りをニッケルがほぼ占める(ニッケルの含有量97~99wt%)。この含有量には公知の不純物は含まれない。The first nickel coating layer 51b and the second nickel coating layer 51c are both formed by electroless nickel-phosphorus plating. In this embodiment, the first nickel coating layer 51b has a phosphorus concentration (phosphorus content) of 8 to 10 wt%, with the remainder being almost entirely nickel (nickel content 90 to 92 wt%), and the second nickel coating layer 51c has a phosphorus concentration of 1 to 3 wt%, with the remainder being almost entirely nickel (nickel content 97 to 99 wt%). This content does not include known impurities.

本実施の形態における代表的な実施例では、複層構造のメッキ皮膜層を安定的に形成させるために、基材11d表面に亜鉛皮膜を形成させるジンケート(zincate)処理を予め行った。この前処理工程で形成された亜鉛皮膜を、第一のニッケル皮膜層51b用の無電解メッキ液中でニッケルに置換させて、第一のニッケル皮膜層51b(メッキ皮膜)を形成した。続けて第二のニッケル皮膜層51c用の無電解メッキ液に浸漬させて第二のニッケル皮膜層51cを形成した。これにより、図6に模式的に示すような、複層ニッケル皮膜層51dを作製(製造)した。In a representative example of this embodiment, in order to stably form a multi-layered plating film layer, a zincate treatment was performed in advance to form a zinc film on the surface of the substrate 11d. The zinc film formed in this pretreatment process was replaced with nickel in an electroless plating solution for the first nickel film layer 51b to form the first nickel film layer 51b (plating film). The substrate was then immersed in an electroless plating solution for the second nickel film layer 51c to form the second nickel film layer 51c. As a result, a multi-layered nickel film layer 51d was produced (manufactured) as shown in FIG. 6.

作製した複層ニッケル皮膜層51dについて、JIS Z2244に基づいて、ハイジトロン社製のナノインデンテーション装置TI-950トライボインデンター(商品名)により硬さ測定を行った。第一のニッケル皮膜層51bの硬さはHV550~600、第二のニッケル皮膜層51cの硬さはHV650~700であった。The hardness of the prepared multi-layer nickel coating layer 51d was measured using a nanoindentation device TI-950 Triboindenter (product name) manufactured by Hysitron Co., Ltd., based on JIS Z2244. The hardness of the first nickel coating layer 51b was HV550-600, and the hardness of the second nickel coating layer 51c was HV650-700.

一般的に、リン濃度が低くなるほど、ニッケル皮膜層の硬さは硬くなる傾向にあることは知られている。すなわち、リン濃度が異なるメッキ処理を複数回行うことで、段階的に各層の硬さを制御された複層構造のメッキ皮膜層を形成することが可能である。本実施の形態では二回メッキ処理を行い二層からなる複層ニッケル皮膜層51dとしたが、前記の通り、三層以上の複層ニッケル皮膜層としてもよい。It is generally known that the lower the phosphorus concentration, the harder the nickel coating layer tends to be. In other words, by performing plating processes with different phosphorus concentrations multiple times, it is possible to form a multi-layered plating layer in which the hardness of each layer is controlled in stages. In this embodiment, a two-layer nickel coating layer 51d is formed by performing two plating processes, but as described above, a multi-layer nickel coating layer of three or more layers may also be used.

図7Aおよび図7Bは、本実施の形態における代表的な実施例において、固定スクロール11の基材11dの界面11e近傍の断面EDS元素マッピングの一例である。 Figures 7A and 7B are an example of cross-sectional EDS elemental mapping near the interface 11e of the substrate 11d of the fixed scroll 11 in a representative example of this embodiment.

図7Aに示すEDS元素マッピング(ニッケル:Ni)から、向かって上方から順にやや薄い黒色部位(図中、51b、51cが該当)、その下方にやや薄い黒色部位と濃い黒色部位が混在している領域(図中、51aが該当)がある。やや薄い黒色部位にはニッケル(Ni)が存在し、一方の濃い黒色部位には、ニッケル以外の元素であるアルミニウム(Al)が主として存在している。 From the EDS element mapping (nickel: Ni) shown in Figure 7A, from the top there are slightly light black areas (51b and 51c in the figure), and below that there is a region where slightly light black areas and dark black areas are mixed (51a in the figure). Nickel (Ni) is present in the slightly light black areas, while aluminum (Al), an element other than nickel, is mainly present in the dark black areas.

図7Bに示すEDS元素マッピング(リン:P)から、明るいねずみ色で表される領域と、前記実施の形態1で説明した、比較例である図4Aに示す、やや薄い黒色で表される領域がほぼ同じである。From the EDS elemental mapping (phosphorus: P) shown in Figure 7B, the area represented in light grey is almost identical to the area represented in slightly light black in Figure 4A, which is a comparative example described in embodiment 1 above.

図7Bに示す、明るいねずみ色部位にはリン(P)が存在し、下方の黒色部位には同様にアルミニウム(Al)が主として存在している。また、上方のねずみ色部位(図中、51cが該当)は、下方のねずみ色部位(図中、51bが該当)に比べて色調が異なる。これはリン濃度の違いを表しており、上方の色調が濃い部位(図中、51cが該当)のリン濃度が、下方の部位(図中、51bが該当)に比べて低いことを示している。In Figure 7B, phosphorus (P) is present in the light grey area, while aluminum (Al) is mainly present in the black area below. The grey area above (51c in the figure) has a different hue than the grey area below (51b in the figure). This indicates a difference in phosphorus concentration, with the phosphorus concentration in the darker upper area (51c in the figure) being lower than that in the lower area (51b in the figure).

図7Aおよび図7Bより、固定スクロール11の基材11dの断面をSEMまたはTEMなどで観察しながら、EDS元素マッピングすることで、基材11d(図示せず)の上方に、ニッケル(Ni)と、基材11dの主成分であるアルミニウム(Al)、リン(P)から構成される混在層51aと、混在層51aの上方にニッケル(Ni)を主成分とする第一のニッケル皮膜層51b、並びに第二のニッケル皮膜層51cが形成されていることを容易に認識可能である。 From Figures 7A and 7B, by observing the cross section of the base material 11d of the fixed scroll 11 with an SEM or TEM, etc. and performing EDS element mapping, it is possible to easily recognize that a mixed layer 51a composed of nickel (Ni) and aluminum (Al) and phosphorus (P), which are the main components of the base material 11d, is formed above the base material 11d (not shown), and a first nickel coating layer 51b composed mainly of nickel (Ni) and a second nickel coating layer 51c are formed above the mixed layer 51a.

さらに、ニッケル(Ni)、リン(P)が存在する領域にはアルミニウム(Al)が存在していない。このことから、混在層51aは、第一のニッケル皮膜層51bおよび第二のニッケル皮膜層51cの成分(ニッケルとリン)と、基材11dの成分(アルミニウム)が化合物として構成されているのではなく、ニッケル(Ni)、リン(P)とアルミニウム(Al)とは個々に独立して構成されていることがわかる。Furthermore, aluminum (Al) is not present in the regions where nickel (Ni) and phosphorus (P) are present. This shows that the mixed layer 51a is not composed of the components (nickel and phosphorus) of the first nickel coating layer 51b and the second nickel coating layer 51c and the component (aluminum) of the substrate 11d as a compound, but rather nickel (Ni), phosphorus (P) and aluminum (Al) are individually and independently composed.

また、このような結果から、ニッケル(Ni)とリン(P)が、基材11d(アルミニウム合金)の界面11eから基材11dの内部に浸食して、あたかも根を張るような分布を呈している。混在層51aの厚みは、図示していないが、最大600nm程度であった。 In addition, from these results, nickel (Ni) and phosphorus (P) have infiltrated into the interior of the base material 11d (aluminum alloy) from the interface 11e, and have a distribution that seems to take root. The thickness of the mixed layer 51a, not shown, was a maximum of about 600 nm.

すなわち、前述した代表的な実施例から明らかなように、本開示に係る摺動部材には、ニッケル皮膜層の下層に、少なくとも、ニッケルと、アルミニウム(基材11dの成分)と、リンと、から構成される混在層が形成され、この混在層は、図6に示すように、アルミニウム(基材11dの成分)で構成される「基材成分部位51e」と、ニッケル(Ni)および(P)で構成される「皮膜層成分部位51f」とが交互に配置されるような構成として模式化できることがわかる。That is, as is clear from the representative examples described above, in the sliding member according to the present disclosure, a mixed layer composed of at least nickel, aluminum (a component of substrate 11d), and phosphorus is formed beneath the nickel coating layer, and this mixed layer can be diagrammed as a configuration in which a "substrate component portion 51e" composed of aluminum (a component of substrate 11d) and a "coating layer component portion 51f" composed of nickel (Ni) and (P) are alternately arranged, as shown in FIG. 6.

ここで、本実施の形態においても、混在層51aを形成するためには、前記実施の形態1の通り、少なくとも、第一のニッケル皮膜層51bにおけるリン濃度を3wt%以上、好ましくは前記の通り8~10wt%とすればよく、この場合も、前記実施の形態1と同様に、例えば、無電解ニッケル-リンメッキ処理における建浴温度を好適な範囲内に設定することができる。Here, in this embodiment as well, in order to form the mixed layer 51a, as in the first embodiment, it is sufficient to set the phosphorus concentration in the first nickel coating layer 51b to at least 3 wt%, preferably 8 to 10 wt% as described above, and in this case too, as in the first embodiment, for example, the make-up bath temperature in the electroless nickel-phosphorus plating process can be set within a suitable range.

さらに、本実施の形態では、最表面(あるいは最外面)側となるニッケル皮膜すなわち第二のニッケル皮膜51cのリン濃度を1~3wt%と、基材11dに接する第一のニッケル皮膜51b(混在層51aに接するニッケル皮膜、最内面側のニッケル皮膜)よりも低く設定している。このような低リン濃度のニッケル皮膜を形成するには、無電解ニッケル-リンメッキ処理における建浴温度を60~100℃の範囲内とすることができる。Furthermore, in this embodiment, the phosphorus concentration of the nickel coating on the top surface (or outermost surface), i.e., the second nickel coating 51c, is set to 1 to 3 wt%, lower than that of the first nickel coating 51b (nickel coating in contact with the mixed layer 51a, nickel coating on the innermost surface) that contacts the substrate 11d. To form a nickel coating with such a low phosphorus concentration, the make-up bath temperature in the electroless nickel-phosphorus plating process can be set within the range of 60 to 100°C.

建浴温度が60℃よりも低くなると、諸条件にもよるが、メッキ形成速度が遅くなり過ぎて、析出ムラ(メッキ膜(第二のニッケル皮膜層51c)が所々にしか形成されない現象)が発生したりする可能性がある。一方、建浴温度が100℃よりも高くなると、諸条件にもよるが、メッキ形成速度が速くなりすぎて、量産時の安定的な膜厚の管理が困難となる。また、第二のニッケル皮膜層51cが良好に形成されないと、その下層に位置する第一のニッケル皮膜層51bまたは混在層51aにも影響が生じるおそれもある。 If the bath make-up temperature is lower than 60°C, depending on various conditions, the plating formation speed may become too slow, which may result in uneven deposition (a phenomenon in which the plating film (second nickel coating layer 51c) is only formed in places). On the other hand, if the bath make-up temperature is higher than 100°C, depending on various conditions, the plating formation speed may become too fast, making it difficult to control the film thickness stably during mass production. Furthermore, if the second nickel coating layer 51c is not formed well, this may also affect the first nickel coating layer 51b or mixed layer 51a located underneath it.

特に、圧縮機のように、長期に亘る信頼性確保が求められる分野では、最表面側となるニッケル皮膜を形成するための建浴温度を70~95℃の範囲内にすることもできる。諸条件にもよるが、建浴温度がこの範囲内であれば、複数のニッケル皮膜と混在層51aを備える表面処理膜の物性をより一層良好なものとすることができる。In particular, in fields such as compressors where long-term reliability is required, the bath make-up temperature for forming the nickel coating on the outermost surface can be set within the range of 70 to 95°C. Although it depends on various conditions, if the bath make-up temperature is within this range, the physical properties of the surface treatment film comprising multiple nickel coatings and the mixed layer 51a can be further improved.

[2-2.動作]
以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用について説明する。
[2-2. Operation]
The operation and function of the scroll compressor constructed as above will now be described.

前記構成のスクロール圧縮機は、固定スクロール11のアルミニウム合金からなる基材11dの表面に、基材11dよりも硬い表面処理膜を形成している。In the scroll compressor of the above configuration, a surface treatment film harder than the base material 11d is formed on the surface of the base material 11d made of an aluminum alloy of the fixed scroll 11.

本実施の形態では、固定スクロール11の基材11dの第一のニッケル皮膜層51bの表面硬さは、基材11dの硬さに比べて4~12倍である。ここで、基材11dの表面上に、直に硬質の表面処理膜を形成した場合では、アルミニウム基材と表面処理膜との硬さの差、すなわち機械的強度の違いが過大となる。そのため、摩擦摺動による界面に対し平行方向のせん断力が作用すると、界面において硬質の表面処理膜の剥離、あるいは、界面直下の基材を伴う「むしれ」といった破壊を生じさせる。これにより、硬質の表面処理膜が欠落し、摺動面間にアルミニウム基材が露出することがあった。In this embodiment, the surface hardness of the first nickel coating layer 51b of the substrate 11d of the fixed scroll 11 is 4 to 12 times that of the substrate 11d. Here, if a hard surface treatment film is formed directly on the surface of the substrate 11d, the difference in hardness between the aluminum substrate and the surface treatment film, i.e., the difference in mechanical strength, becomes excessive. Therefore, when a shear force acts parallel to the interface due to frictional sliding, the hard surface treatment film peels off at the interface, or destruction such as "pulling" occurs involving the substrate directly below the interface. This can cause the hard surface treatment film to chip, exposing the aluminum substrate between the sliding surfaces.

本実施の形態のように、基材11dの表面に、当該基材11dの主成分であるアルミニウム(Al)と、ニッケル(Ni)と、リン(P)とから構成される混在層51aと、混在層51aの上方にニッケルを主成分とする第一のニッケル皮膜層51bと、を形成させる構成を採用している。In this embodiment, a configuration is adopted in which a mixed layer 51a composed of aluminum (Al), which is the main component of the base material 11d, nickel (Ni), and phosphorus (P), and a first nickel coating layer 51b composed mainly of nickel are formed on the surface of the base material 11d.

これにより、摩擦摺動によるせん断力が作用しても、第一のニッケル皮膜層51bの成分(ニッケル、リン)が基材11dに浸入して形成された混在層51aが、釘またはくさびのような働きをする、いわゆるアンカー効果を発揮する。そのため、基材11dと表面処理膜との硬さの差が大きい場合であっても、基材11dの界面11e付近での剥離または破壊が回避、抑制され、十分な皮膜密着性を確保することができる。As a result, even if shear force due to frictional sliding acts, the mixed layer 51a formed by the components (nickel, phosphorus) of the first nickel coating layer 51b penetrating into the substrate 11d exhibits a so-called anchor effect, acting like a nail or a wedge. Therefore, even if there is a large difference in hardness between the substrate 11d and the surface treatment film, peeling or destruction near the interface 11e of the substrate 11d is avoided or suppressed, and sufficient coating adhesion can be ensured.

加えて、本実施の形態では、第二のニッケル皮膜層51cは、第一のニッケル皮膜層51bに比べてリン濃度を低く(1~3wt%)設定している。これにより、相手材と摺動する最表面の皮膜層の硬さ(HV)が非常に高くなるので、顕著に優れた自己耐摩耗性を確保することができる。In addition, in this embodiment, the second nickel coating layer 51c has a lower phosphorus concentration (1 to 3 wt%) than the first nickel coating layer 51b. This makes the hardness (HV) of the outermost coating layer that slides against the mating material very high, ensuring significantly superior self-wear resistance.

一方、相手側の旋回スクロール12の表面硬さは、固定スクロール11の表面硬さよりも低いので、圧縮機の運転中に、旋回スクロール12の表面は適度に摩耗して馴染む。すなわち、摺動表面の粗さの先端突起(山部)がトランケートされて平坦化することで、局所的な接触面圧が低減して摺動状態を緩和することができる。これにより、適度な摩耗以上に摩耗が進行することを顕著に抑制できる。On the other hand, the surface hardness of the opposing orbiting scroll 12 is lower than that of the fixed scroll 11, so the surface of the orbiting scroll 12 wears and becomes more comfortable during operation of the compressor. In other words, the tip protrusions (peaks) of the roughness of the sliding surface are truncated and flattened, reducing the local contact surface pressure and easing the sliding condition. This significantly prevents wear from progressing beyond the appropriate level.

[2-3.効果等]
以上のように、本実施の形態において、摺動部材は、基材11dと、少なくとも、ニッケルと、前記基材11dの成分、本実施の形態ではアルミニウムと、リンと、から構成される混在層51aと、前記混在層51aの上方にニッケルを主成分とする、本実施の形態では第一のニッケル皮膜層51b、第二のニッケル皮膜層51cとからなる構成である。
[2-3. Effects, etc.]
As described above, in the present embodiment, the sliding member is configured to include the substrate 11d, the mixed layer 51a constituted of at least nickel and components of the substrate 11d, in this embodiment, aluminum and phosphorus, and the first nickel coating layer 51b and the second nickel coating layer 51c, in this embodiment, containing nickel as a main component, above the mixed layer 51a.

これにより、摺動部材は、基材と硬質皮膜の硬さの差を起因とする基材界面付近での破壊または皮膜の剥離を回避する十分な皮膜密着性を有することができる。This allows the sliding member to have sufficient coating adhesion to avoid destruction or peeling of the coating near the substrate interface caused by the difference in hardness between the substrate and the hard coating.

また、ニッケル皮膜層は、主成分をニッケルとするものであるが、前記の通り、少なくとも2層以上である複層ニッケル皮膜層とすることができ、混在層側のニッケル皮膜層のリン濃度は、最表面側のニッケル皮膜層のリン濃度よりも高い構成とすることができる。 In addition, the nickel coating layer has nickel as its main component, but as described above, it can be a multi-layer nickel coating layer having at least two layers, and the phosphorus concentration of the nickel coating layer on the mixed layer side can be higher than the phosphorus concentration of the nickel coating layer on the outermost surface side.

さらに詳しくは、前記混在層側のニッケル皮膜層(本実施の形態では第一のニッケル皮膜層51b)は、リン濃度を3wt%よりも高くし、最表面側のニッケル皮膜層(本実施の形態では第二のニッケル皮膜層51c)は、リン濃度を3wt%以下とした構成とすることができる。 More specifically, the nickel coating layer on the mixed layer side (in this embodiment, the first nickel coating layer 51b) can have a phosphorus concentration higher than 3 wt%, and the nickel coating layer on the outermost surface side (in this embodiment, the second nickel coating layer 51c) can have a phosphorus concentration of 3 wt% or less.

これにより、摺動部材は、硬質皮膜処理による焼付き防止性に加えて、十分な皮膜密着性も併せ持つことができる。これにより、基材と硬質皮膜との硬さの差を起因とする基材界面付近での破壊または皮膜の剥離を回避することが可能となる。しかも、焼付き防止性および皮膜密着性に加えて、最表面側のニッケル皮膜層に十分な自己耐摩耗性も併せ持たせることができる。This allows the sliding member to have sufficient coating adhesion in addition to the anti-seizure properties provided by the hard coating treatment. This makes it possible to avoid destruction or peeling of the coating near the substrate interface caused by the difference in hardness between the substrate and the hard coating. Moreover, in addition to anti-seizure properties and coating adhesion, the nickel coating layer on the outermost surface side can also have sufficient self-wear resistance.

また、本実施の形態および前記実施の形態1では、ニッケル皮膜層はリンを配合した構成であるが、本願発明者のこれまでの取り組みによれば、本開示はリンの配合に限定されず、ホウ素が配合されてもよい。 In addition, in this embodiment and the first embodiment described above, the nickel coating layer is configured to contain phosphorus, but according to the inventors' previous efforts, the present disclosure is not limited to the incorporation of phosphorus, and boron may also be incorporated.

ホウ素を配合したニッケル皮膜層であっても、さらにリンおよびホウ素双方を配合したニッケル皮膜層でも、リンを配合したニッケル皮膜層と同様に、優れた密着強度と自己耐摩耗性を得ることができる。したがって、混在層には、ニッケルおよび基材の成分に加えて、リンおよびホウ素の少なくとも一方が含まれていればよい。 Nickel coating layers containing boron, and nickel coating layers containing both phosphorus and boron, can provide excellent adhesion strength and self-wear resistance, similar to nickel coating layers containing phosphorus. Therefore, the mixed layer only needs to contain at least one of phosphorus and boron in addition to the nickel and base material components.

なお、ニッケル皮膜層へのホウ素の配合については、無電解ニッケル-ホウ素(ボロン)複合メッキ等の公知の手法を用いることで、前述した実施の形態1または本実施の形態における、ニッケル皮膜層へのリンの配合と同様に実施することができる。したがって、リンの配合をホウ素に置き換えれば、当業者は、ホウ素を含有するニッケル皮膜層の構成および形成を容易に理解することができる。 The incorporation of boron into the nickel coating layer can be carried out in the same manner as the incorporation of phosphorus into the nickel coating layer in the above-described first embodiment or this embodiment by using a known method such as electroless nickel-boron composite plating. Therefore, by replacing the incorporation of phosphorus with boron, a person skilled in the art can easily understand the configuration and formation of a nickel coating layer containing boron.

また、ニッケル皮膜層がリンではなくホウ素を含む場合、あるいは、リンおよびホウ素の双方を含む場合、前記実施の形態1または本実施の形態2で説明したリン濃度を、ホウ素濃度に置き換えることができる。 Furthermore, if the nickel coating layer contains boron instead of phosphorus, or if it contains both phosphorus and boron, the phosphorus concentration described in embodiment 1 or embodiment 2 can be replaced with the boron concentration.

また、ニッケル皮膜層がホウ素を含む場合、無電解ニッケル-ホウ素メッキ処理については、前記実施の形態1または本実施の形態2で説明した諸条件をそのまま適用することができる。代表的には、無電解ニッケル-ホウ素メッキ処理における建浴温度を80~100℃の範囲内に設定したり、85~95℃の範囲内に設定したりすることができる。あるいは、本実施の形態2のように、ニッケル皮膜を複数層形成する場合には、最表面側のニッケル皮膜を無電解ニッケル-ホウ素メッキ処理で形成する際に、建浴温度を60~100℃の範囲内に設定したり、70~95℃の範囲内に設定したりすることができる。これにより、混在層を含む表面処理膜を好適に形成することができる。In addition, when the nickel coating layer contains boron, the conditions described in the first or second embodiment can be applied to the electroless nickel-boron plating process as they are. Typically, the make-up bath temperature in the electroless nickel-boron plating process can be set within the range of 80 to 100°C, or within the range of 85 to 95°C. Alternatively, when multiple layers of nickel coating are formed as in the second embodiment, the make-up bath temperature can be set within the range of 60 to 100°C, or within the range of 70 to 95°C when forming the nickel coating on the outermost surface side by electroless nickel-boron plating. This allows the surface treatment film including the mixed layer to be preferably formed.

また、ニッケル皮膜層は、ニッケル以外の成分を含有してもよいし、混在層は、ニッケルおよびリン、またはニッケルおよびホウ素以外の成分を含有してもよい。このような他の成分の含有量は特に限定されず、皮膜密着性および自己耐摩耗性に影響を及ぼさない範囲内であればよい。ニッケル皮膜層または混在層は、技術常識的に不可避的不純物を含有し得るが、このような不可避的不純物は、ニッケル皮膜層および混在層の成分としては無視できる。したがって、他の成分の含有量の下限は不可避的不純物を超える量であればよい。 In addition, the nickel coating layer may contain components other than nickel, and the mixed layer may contain components other than nickel and phosphorus, or nickel and boron. The content of such other components is not particularly limited, and may be within a range that does not affect the coating adhesion and self-wear resistance. The nickel coating layer or mixed layer may contain unavoidable impurities from the technical common sense perspective, but such unavoidable impurities can be ignored as components of the nickel coating layer and mixed layer. Therefore, the lower limit of the content of other components may be an amount that exceeds the unavoidable impurities.

なお、前述した各実施の形態では、本開示に係る摺動部材について、冷媒を作動媒体としてこれを圧縮する圧縮機で説明したが、冷媒ではない作動媒体を圧縮する圧縮機であってもよい。あるいは、本開示に係る摺動部材は、圧縮機だけでなく、車のエンジン等に用いても同様の効果を得ることが可能である。そのため、冷媒を作動媒体としない圧縮機に適用することもできる。In the above-mentioned embodiments, the sliding member according to the present disclosure has been described as a compressor that compresses a refrigerant as a working medium, but it may be a compressor that compresses a working medium other than a refrigerant. Alternatively, the sliding member according to the present disclosure can be used not only in compressors, but also in car engines and the like to obtain the same effect. Therefore, it can also be applied to compressors that do not use a refrigerant as a working medium.

このように、本開示に係る摺動部材は、基材界面付近での破壊または皮膜の剥離を抑制し、十分な皮膜密着性が確保できるので、摺動部を構成したときに長期に亘る信頼性を高めることができる。In this way, the sliding member according to the present disclosure can suppress damage or peeling of the coating near the substrate interface and ensure sufficient coating adhesion, thereby improving long-term reliability when used to form a sliding part.

また、本開示に係る圧縮機は、前記の摺動部材を備えているため、信頼性及び効率が向上し、冷凍冷蔵庫または、温水暖房装置、空気調和装置、給湯器、または冷凍機などの冷凍サイクルを用いた冷凍装置に有用である。 Furthermore, since the compressor according to the present disclosure is equipped with the above-mentioned sliding member, it has improved reliability and efficiency, and is useful for refrigeration devices using a refrigeration cycle, such as freezers and refrigerators, hot water heating devices, air conditioners, water heaters, or freezers.

前述した説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、前述した説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。From the foregoing description, many improvements and other embodiments of the present invention will be apparent to those skilled in the art. Therefore, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the present invention. Details of the structure and/or function thereof may be substantially changed without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、摺動部材の分野に広く好適に用いることができ、特に、冷媒圧縮機等の圧縮機の分野、あるいは、当該圧縮機を用いた冷凍サイクルの分野、さらには、圧縮機と同様の摺動部を有する分野に好適に用いることができる。The present invention can be widely and suitably used in the field of sliding members, and in particular in the field of compressors such as refrigerant compressors, or in the field of refrigeration cycles using such compressors, and further in fields having sliding parts similar to those of compressors.

1:密閉容器
4:貯油部
10:圧縮機構部
11:固定スクロール
11a:固定スクロール鏡板
11b:固定渦巻きラップ
11d:基材
12:旋回スクロール
12a:旋回スクロール鏡板
12b:旋回渦巻きラップ
13:回転軸
20:電動機構部
41a、51a:混在層
41b:ニッケル皮膜層
51b 第一のニッケル皮膜層
51c 第二のニッケル皮膜層
51d:複層ニッケル皮膜層(ニッケル皮膜層)
1: sealed container 4: oil storage section 10: compression mechanism section 11: fixed scroll 11a: fixed scroll end plate 11b: fixed spiral wrap 11d: substrate 12: orbiting scroll 12a: orbiting scroll end plate 12b: orbiting spiral wrap 13: rotating shaft 20: electric mechanism section 41a, 51a: mixed layer 41b: nickel coating layer 51b first nickel coating layer 51c second nickel coating layer 51d: multi-layer nickel coating layer (nickel coating layer)

Claims (13)

基材と、
少なくとも、ニッケルと、前記基材の成分と、リンおよび/またはホウ素と、から構成される混在層と、
前記混在層の上方にニッケル、並びに、リンおよび/またはホウ素を含有するニッケル皮膜層と、
を備えており、
前記混在層は、前記ニッケル皮膜層の成分と、前記基材の成分とが、独立して存在するよう構成されている、
摺動部材。
A substrate;
A mixed layer composed of at least nickel, a component of the base material, and phosphorus and/or boron;
a nickel coating layer containing nickel , phosphorus and/or boron on the mixed layer;
Equipped with
The mixed layer is configured so that a component of the nickel coating layer and a component of the substrate exist independently .
Sliding member.
前記混在層は、ニッケル皮膜層の成分が基材に浸入して形成されたものである
請求項1に記載の摺動部材。
The mixed layer is formed by the components of the nickel coating layer penetrating into the substrate .
The sliding member according to claim 1 .
前記混在層は、厚みを100nm以上で、かつ1000nm以下とした、
請求項1または2に記載の摺動部材。
The mixed layer has a thickness of 100 nm or more and 1000 nm or less.
The sliding member according to claim 1 or 2.
前記ニッケル皮膜層は、リン濃度またはホウ素濃度を3wt%よりも高くした、
請求項1から3のいずれか1項に記載の摺動部材。
The nickel coating layer has a phosphorus concentration or a boron concentration of more than 3 wt %.
The sliding member according to claim 1 .
前記ニッケル皮膜層が少なくとも2層以上であるときに、
混在層側のニッケル皮膜層のリン濃度またはホウ素濃度は、最表面側のニッケル皮膜層のリン濃度またはホウ素濃度よりも高い、
請求項1から3のいずれか1項に記載の摺動部材。
When the nickel coating layer is at least two layers,
The phosphorus concentration or boron concentration of the nickel coating layer on the mixed layer side is higher than the phosphorus concentration or boron concentration of the nickel coating layer on the outermost surface side.
The sliding member according to claim 1 .
前記混在層側のニッケル皮膜層は、リン濃度またはホウ素濃度を3wt%よりも高くした、
請求項5のいずれか1項に記載の摺動部材。
The nickel coating layer on the mixed layer side has a phosphorus concentration or a boron concentration higher than 3 wt %.
The sliding member according to claim 5 .
最表面側のニッケル皮膜層は、リン濃度またはホウ素濃度を3wt%以下とした、
請求項5または6に記載の摺動部材。
The nickel coating layer on the outermost surface side has a phosphorus concentration or a boron concentration of 3 wt % or less.
The sliding member according to claim 5 or 6.
ニッケル皮膜層は、無電解ニッケル-リン複合メッキ、または、無電解ニッケル-ホウ素複合メッキとした、
請求項1から7のいずれか1項に記載の摺動部材。
The nickel coating layer is electroless nickel-phosphorus composite plating or electroless nickel-boron composite plating.
The sliding member according to claim 1 .
ニッケル皮膜層の皮膜は、膜厚を2μm以上とした、
請求項1から8のいずれか1項に記載の摺動部材。
The nickel coating layer has a thickness of 2 μm or more.
The sliding member according to claim 1 .
基材は、HV50~200の硬さからなり、アルミニウムを主成分とする合金とした、
請求項1から9のいずれか1項に記載の摺動部材。
The substrate is an alloy mainly composed of aluminum and has a hardness of HV50 to 200.
The sliding member according to claim 1 .
冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
前記圧縮機構部を駆動する電動機構部と、
前記圧縮機構部および前記電動機構部を収容し、底部に潤滑油を貯留する貯油部を有した密閉容器と、
を備え、
請求項1から10のいずれか1項に記載の摺動部材を用いた摺動部が含まれている、
圧縮機。
a compression mechanism for compressing a refrigerant;
an electric mechanism that drives the compression mechanism;
a sealed container that houses the compression mechanism and the electric mechanism and has an oil reservoir at the bottom that reserves lubricating oil;
Equipped with
A sliding part using the sliding member according to any one of claims 1 to 10 is included.
Compressor.
圧縮機構部は、固定スクロールと、旋回スクロールと、前記旋回スクロールを旋回駆動する回転軸と、を備え、
前記摺動部材は、少なくとも前記固定スクロール、前記旋回スクロールのどちらか一方に用いられる、
請求項11に記載の圧縮機。
The compression mechanism includes a fixed scroll, a rotating scroll, and a rotating shaft that drives the rotating scroll to rotate.
The sliding member is used for at least one of the fixed scroll and the orbiting scroll.
The compressor according to claim 11.
請求項11または12のいずれか1項に記載の圧縮機を用いた冷凍装置。 A refrigeration system using the compressor according to any one of claims 11 and 12.
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