JPH07173509A

JPH07173509A - 耐摩耗性材料，その製造方法およびその材料を使用した圧縮機

Info

Publication number: JPH07173509A
Application number: JP5320428A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Morioka; 勉森岡; Kunpei Kobayashi; 薫平小林; Shinobu Sato; 佐藤　　忍
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1995-07-11

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、冷媒の変更に伴って使用温度
が上昇した場合においても、圧縮機を構成する摺動材の
寸法変化や硬度低下が少なく安定したなじみ性，耐摩耗
性および耐久性を発揮する耐摩耗性材料，その製造方法
およびその材料を使用した圧縮機を提供することにあ
る。【構成】本発明に係る耐摩耗性材料は、重量％で０．２
〜４％のＮｉ，０．１〜６％のＭｏ，０．２〜８％のＣ
ｒ，０．５〜５％のＣｕ，０．５〜３％のＶ，０．３〜
７％のＷおよび０．１〜１％のＰから選択される少なく
とも２種の元素および０．１〜３％のＣ，残部Ｆｅから
成る第１相２０と，０．０３〜３％のＰ，残部Ｃｕまた
は０．０３〜３％のＰ，５〜１５％のＳｎ，残部Ｃｕか
ら成る第２相２１とを有し、上記第１相２０と第２相２
１との界面の少なくとも一部にＦｅ−Ｃ−Ｐから成る第
３相２２を有することを特徴とする。すなわちＦｅ基焼
結合金の空孔部にＣｕ基合金を溶浸することにより、潤
滑性を与える第２相２１と耐摩耗性に優れた第３相２２
とを形成して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐摩耗性材料，その製造
方法およびその材料を使用した圧縮機に係り、特に優れ
たなじみ性，耐摩耗性および耐焼付性を有し、耐久性に
優れた耐摩耗性材料，その製造方法およびその材料を使
用した圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷凍機、冷蔵庫、空調機やショーケース
においては冷媒を圧縮する圧縮機が主要機器として装備
されている。上記用途例において一般的に使用されてい
る圧縮機として、図１および図２に示すような密閉型の
ロータリ圧縮機がある。

【０００３】この圧縮機１は、ケ―シング２の内部にモ
ータ３ａとシリンダ８ａ，８ｂおよびローラ１０ａ，１
０ｂから成る圧縮要素３ｂとを内装し、圧縮要素３ｂは
モータ３ａから延びる回転軸４を主軸受５と副軸受６に
挿通され、この主軸受５と副軸受６との間に、仕切板７
を介して２基のシリンダ８ａ，８ｂを配設し、各シリン
ダ８ａ，８ｂ内において、前記回転軸４に形成された偏
心部９ａ，９ｂにそれぞれ円筒状のローラ１０ａ，１０
ｂを嵌合させる一方、図２に示すように偏心回転するロ
ーラ１０ａ，１０ｂに対して常時押し付けて接触するよ
うに、ベーン１１ａ，１１ｂが配設されて構成される。
ベーン１１ａ，１１ｂは、偏心部９ａ，９ｂおよびロー
ラ１０ａ，１０ｂの回転に応じて各ローラ外周面に摺接
しながら往復動し、各シリンダ８ａ，８ｂ内部を圧力的
に仕切る役割を果している。こうして圧縮機１は、モー
タ３の駆動によって前記ローラ１０ａ，１０ｂをシリン
ダ８ａ，８ｂ内において偏心回転させることにより、吸
込み口１２を通り、シリンダ８ａ，８ｂ内の吸込みチャ
ンバ１３ａ，１３ｂに吸入したガスを圧縮チャンバ１４
ａ，１４ｂ方向に移動させながら圧縮して吐出口１５か
ら吐出するものである。

【０００４】上記のような圧縮機１においては、主副軸
受５，６と回転軸４、シリンダ８とベーン１１ａ，１１
ｂ、このベーンとローラ１０など相互に摺接する摺動部
における摩耗が特に顕著になるため、高い耐摩耗性を有
する材料で形成する必要がある。

【０００５】従来、この種の材料としては、高速度鋼や
共晶黒鉛鋳鉄の溶製材、さらにより具体的には２．３％
Ｓｉ−３．４％Ｃ−残部Ｆｅから成るＦＣ鋳物材、ＳＭ
Ｆ４０３０などのＳＭＦ−４種材（鉄−炭素−銅系合
金）など耐摩耗性を高めた材料が一般に使用されてい
る。特に高度の耐焼付性および耐摩耗性が要求されるロ
ーラを構成する耐摩耗材料としては、Ｍｏ−Ｎｉ−Ｃｒ
−Ｃ−Ｓｉ−残部Ｆｅ合金（モニクロ鋳鉄）が広く利用
され、またベーン材としてはＳＫＨ−５１，ＳＵＳ４４
０Ｃ、シリンダ材としては、ＦＣ２００等が一般に使用
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
冷凍機用、冷蔵庫用、空調機用などの冷媒として一般的
に使用されていたフロンが環境破壊の一因となることが
判明し、フロンに代替する新しい冷媒の開発が進められ
ている。

【０００７】ところが現在までに開発段階にある新規な
冷媒はいずれも運転温度が、従来のフロンと比較して大
幅に上昇するため、従来の耐摩耗性材料で摺動部を形成
した圧縮機では種々の問題点が発生することが確認され
ている。

【０００８】すなわち冷媒の変更に伴い使用環境温度の
上昇が必至となり、そのため、ローラ等の摺動部材の寸
法が熱膨張により変化し、摺動部材相互の微小なクリア
ランスが拡大して冷媒の圧縮効率が低下し、最終的に冷
却能力の低下を招来する問題点がある。

【０００９】また使用温度の上昇に伴い、摺動材を構成
する合金組織の変態等により、その硬度および耐摩耗性
が低下したり、摺動材のなじみ性が悪化して圧縮機とし
ての能力が低下してしまう問題点が確認されている。

【００１０】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、冷媒の変更に伴って使用温度が上昇
した場合においても、圧縮機を構成する摺動材の寸法変
化や硬度低下が少なく安定したなじみ性，耐摩耗性およ
び耐久性を発揮する耐摩耗性材料，その製造方法および
その材料を使用した圧縮機を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段と作用】本発明者らは上記
の目的を達成するため、圧縮機の摺動部を構成する耐摩
耗性合金材料の組成を種々変えて、その摺動特性を比較
検討し、さらに各合金材料の高温度使用条件下において
も安定した合金組織を形成することが可能な材料の調製
方法を研究した。その結果、所定組成を有する鉄（Ｆ
ｅ）基焼結合金の空孔部に、所定量のＰやＳｎを含有す
るＣｕ基合金を含浸せしめて潤滑相を形成した合金材料
で摺動部材を形成したときに、高温度使用条件下におい
てもなじみ性が良好で極めて安定した耐摩耗特性および
耐久性を有する圧縮機が得られた。また、上記Ｆｅ基焼
結合金組織（第１相）とＣｕ基合金組織（第２相）との
間に硬質なステダイト相（第３相）を形成したときに、
特に耐摩耗性がより向上し、圧縮機のローラ材料として
好適な耐摩耗性材料が初めて得られることを見出した。
本発明は上記知見に基づいて完成されたものである。

【００１２】すなわち本発明に係る第１の耐摩耗性材料
は、重量％で０．２〜４％のＮｉ，０．１〜６％のＭ
ｏ，０．２〜８％のＣｒ，０．５〜５％のＣｕ，０．５
〜３％のＶ，０．３〜７％のＷおよび０．１〜１％のＰ
から選択される少なくとも２種の元素および０．１〜３
％のＣ，残部Ｆｅから成る第１相と，０．０３〜３％の
Ｐ，残部Ｃｕまたは０．０３〜３％のＰ，５〜１５％の
Ｓｎ，残部Ｃｕから成る第２相とを有し、上記第１相と
第２相との界面の少なくとも一部にＦｅ−Ｃ−Ｐから成
る第３相を有することを特徴とする。

【００１３】また本発明に係る第２の耐摩耗性材料は、
重量％で０．２〜４％のＮｉ，０．１〜２％のＭｏ，
０．１〜２％のＣ，残部鉄から成る第１相と、０．２〜
８％のＣｒ，０．１〜２％のＭｏ，０．１〜２％のＣ，
残部Ｆｅから成る第２相と、５〜１５％のＳｎ，残部Ｃ
ｕから成る第３相とを有することを特徴とする。

【００１４】さらに本発明に係る第３の耐摩耗性材料
は、重量％で０．２〜４％のＮｉ，０．２〜８％のＣ
ｒ，０．５〜５％のＣｕ，および０．１〜１％のＰから
選択される少なくとも１種の元素および０．１〜３％の
Ｃ，残部Ｆｅから成る第１相と、５〜１５％のＳｎ，残
部Cuから成る第２相との界面部に、上記第１相および第
２相の複合金属から成る第３相を有することを特徴とす
る。

【００１５】上記各耐摩耗性材料において、耐摩耗性材
料に対する潤滑相の容積比率、すなわちＦｅ基焼結合金
の空孔部の容積比率は５〜２５％に設定するとよい。

【００１６】また本発明に係る第１の圧縮機は、シリン
ダとこのシリンダ内面に摺接するローラとから成る圧縮
要素および軸受を介して回転自在に支持される回転軸を
ケーシングに内装し、回転軸の偏心部にローラを嵌合さ
せ、回転軸の回転に伴って上記ローラがシリンダ内を偏
心回転するように構成した圧縮機において、上記ローラ
を本発明の第１または第２の耐摩耗性材料で形成したこ
とを特徴とする。

【００１７】さらに本発明に係る第２の圧縮機は、シリ
ンダとこのシリンダ内面に摺接するローラとから成る圧
縮要素および軸受を介して回転自在に支持される回転軸
をケーシングに内装し、回転軸の偏心部にローラを嵌合
させ、回転軸の回転に伴って上記ローラがシリンダ内を
偏心回転するように構成した圧縮機において、上記軸受
および／またはシリンダを本発明の第３の耐摩耗性材料
で形成したことを特徴とする。

【００１８】本発明に係る耐摩耗性材料は、比較的に硬
度が高いＦｅ基焼結合金によって材料全体の構造強度，
靭性および耐摩耗性を発現させるとともに、Ｃｕ基合金
から成る潤滑相によって摺動材料としてのなじみ性およ
び耐焼付き性を発現させている。特に上記Ｆｅ基焼結合
金組織とＣｕ基合金組織との間に極めて硬度が高いステ
ダイト相を形成することによって耐摩耗特性を大幅に改
善している。

【００１９】以下本発明に係る耐摩耗性材料を構成する
Ｆｅ基焼結合金（耐摩耗相）の組織等の限定理由を以下
に述べる。

【００２０】Ｎｉは基材の靭性を向上させるための元素
であり、０．２〜４ｗｔ％含有する。Ｎｉ含有量が０．
２ｗｔ％未満の場合では、靭性を改善する効果が少ない
一方、含有量が４ｗｔ％を超える場合には、焼結合金中
に残留するオーステナイト組織の割合が高まり、材料の
安定性や硬度が低下してしまう。

【００２１】Ｃｒは、材料の耐摩耗性および耐食耐熱性
を向上させる元素であり、０．２〜８ｗｔ％含有する。
Ｃｒの含有量が０．２ｗｔ％未満の場合には、耐摩耗性
および耐食耐熱性を十分に向上させられず、一方、含有
量が８ｗｔ％を超える場合には、成形性を阻害して所定
の密度が得られない。

【００２２】Ｍｏは、材料の耐摩耗性，高温強度および
摺動特性を改善するために０．１〜６ｗｔ％の範囲で含
有する。Ｍｏ添加量が０．１ｗｔ％未満の場合には、十
分耐摩耗性および摺動特性を改善できず、一方、含有量
が６ｗｔ％を超えると、Ｃｒと同様に成形性を阻害して
しまう。

【００２３】Ｃｕは摺動部材として使用される材料の初
期摺動特性を改善する元素であり、０．５〜５ｗｔ％材
料中に含有される。Ｃｕ含有量が０．５ｗｔ％未満の場
合には、改善効果が充分ではなく、一方で焼付きを誘発
する元素でもあり、特に含有量が５ｗｔ％を超える場合
には焼付きが生じ易くなるため、その含有量は０．５〜
５ｗｔ％の範囲に設定される。

【００２４】Ｗは、Ｃと化合して高硬度の複炭化物を生
成して材料の耐摩耗性を向上するために、０．３〜７ｗ
ｔ％含有する。Ｗ含有量が０．３ｗｔ％未満の場合は耐
摩耗特性の改善効果が十分でなく、含有量が７ｗｔ％を
超えると相手材を摩耗させる。

【００２５】Ｖは、Ｗと同様に高硬度の炭化物を形成し
て材料の耐摩耗性を改善するために０．５〜３ｗｔ％の
範囲で含有する。Ｖ含有量が０．５ｗｔ％未満の場合に
は、耐摩耗効果が少なく、含有量が３ｗｔ％を超える場
合にはＷと同様に相手材の摩耗を顕著にする。

【００２６】Ｐは、Ｃｕと化合して高硬度のＣｕ₃Ｐを
生成したり、Ｆｅと化合して高硬度のステダイト相（第
３相）を形成して材料全体の耐摩耗性を改善するのに有
効な元素であり、合金中に０．１〜１ｗｔ％含有され
る。ここで上記ステダイト相は、ＦｅとＰとＣとの三元
共晶体であり、極めて高い硬度を有するため材料の耐摩
耗性を大幅に改善することができる。上記Ｐの含有量が
０．１ｗｔ％未満の場合には、ステダイト相の生成量が
少なく、耐摩耗性の改善効果が少ない一方、含有量が１
ｗｔ％を超えると、材料の強度が著しく低下する。

【００２７】なお上記ステダイト相を形成するために必
要なＰ成分は、予めＦｅ基焼結合金中に含有させておい
てもよいが、後述する溶浸操作で使用するＣｕ基合金中
に含有させておいてもよい。ここでＳｎを含むＣｕ基合
金中にＰを添加することにより、Ｃｕ基地を硬化させ、
なじみ性の良いりん青銅を形成することができる。Ｐ成
分はりん青銅を形成するためにＣｕ基合金中に残る割合
が高い。したがって、ステダイト相を形成するために必
要なＰ成分も含めてＣｕ基合金中に予めＰ成分を含有さ
せる場合には、Ｆｅ基焼結合金中に予め含有させる場合
と比較して、その含有量を０．０３〜３ｗｔ％と大きく
設定することが望ましい。

【００２８】Ｃは、基地を構成するＦｅおよび種々の添
加元素と化合して、高硬度の炭化物を生成すると共に、
ステダイト相を生成するために必要な元素であり、０．
１〜３ｗｔ％含有する。

【００２９】Ｃ含有量が０．１ｗｔ％未満の場合には、
炭化物およびステダイト相の生成量が少なく耐摩耗性の
改善効果が充分ではない。

【００３０】一方、含有量が３ｗｔ％を超える場合に
は、炭化物およびステダイト相の生成量が多く、基材の
靭性が低下すると共に、摺動時の相手攻撃性が増大して
しまう。

【００３１】上記組成を有するＦｅ基焼結合金の空孔部
には、通常の溶浸法等によってＣｕまたはＣｕ基合金が
含浸され、この含浸されたＣｕ基合金によって潤滑相が
形成される。このＣｕ基合金から成る潤滑相は、材料の
なじみ性を改善する上で極めて有効である。ここで前記
Ｆｅ基焼結合金またはＣｕ基合金中にＰが含有されてい
ると、溶浸操作時にＦｅ基焼結合金の粒界に溶融したＣ
ｕが侵入し、ＰとFeとＣとの共晶反応が進行して三元共
晶体から成る高硬度のステダイト相が粒界に分散して形
成される。このステダイト相が形成されることにより、
材料全体の耐摩耗性が大幅に改善される。

【００３２】また上記Ｃｕ基合金としてはＳｎを５〜１
５ｗｔ％含有した青銅を使用することが望ましい。Ｓｎ
はＣｕと合金化されてより硬い青銅となり、材料の初期
摺動特性を改善する効果を発揮する。含有量が５％未満
では改善効果が少なく、また含有量が１５ｗｔ％を超え
ると、高硬度のδ相（デルタ青銅：Ｃｕ₃Ｓｎ₂）が析
出し、相手攻撃性が増大するため、Ｓｎの含有量は５〜
１５ｗｔ％の範囲に設定される。

【００３３】さらに耐摩耗性材料に対する上記潤滑相の
容積比率、すなわちＦｅ基焼結合金の空孔部の容積比率
は５〜２５vol%に設定する。容積比率が５vol%未満の場
合には、潤滑相の割合が相対的に低下し、材料のなじみ
性の改善効果が少なくなる一方、容積比率が２５vol%を
超えると、軟質な潤滑相の割合が過大になり、材料全体
の耐摩耗性が低下してしまう。

【００３４】ところで、近年圧縮機も、インバータ制御
によってその回転数が大きく変動するような過酷な条件
で運転される場合が多く、回転数が急激に変化する瞬間
において、耐摩耗性材料で形成した摺動材の潤滑状態が
悪化して焼付きを生じる危険性も高くなっている。しか
るに本願材料のように潤滑相を形成した耐摩耗性材料で
摺動部材を形成することにより、上記焼付きの危険性を
大幅に低減することが可能になる。

【００３５】上記諸特性を発揮する本発明の耐摩耗性材
料は、下記の手順によって製造される。すなわち、まず
鉄粉に前記各種元素粉末および潤滑材を所定量添加して
混合粉末とし、得られた混合粉末を成形圧５００〜７０
０ＭＰａで圧縮して所定形状の成形体とした後に、得ら
れた成形体を水素等の還元ガス雰囲気、ないし非酸化性
ガス雰囲気において、温度５００〜７００℃で１〜２時
間脱脂処理する。さらに脱脂した成形体を、減圧雰囲気
ないし非酸化性ガス雰囲気において温度１０００〜１２
００℃で１．５〜３時間加熱してＦｅ基焼結合金とす
る。さらにＦｅ基焼結合金の空孔部に、ＣｕまたはＣｕ
基合金を含浸させる。この含浸（溶浸）操作は通常の溶
浸法に従ってなされる。すなわち上記Ｆｅ基焼結合金と
Ｃｕ基合金等とを接触させた状態でＣｕの融点またはＣ
ｕ基合金の共晶温度以上に加熱することにより、Ｃｕ基
合金等を空孔部に溶浸せしめ、潤滑相を形成すると共
に、必要に応じて粒界部にステダイト相を形成する。

【００３６】この溶浸処理によりＦｅ基焼結合金の基地
組織の空孔にＣｕ基合金から成る潤滑相が生成される。
この潤滑相の容積比率は耐摩耗性材料の全容積に対して
５〜２５ｖｏｌ％に設定するとよい。この潤滑相は材料
のなじみ性を向上させるとともに、Ｆｅ基焼結合金の基
地組織の空孔を封じる役割（封孔作用）を果して耐圧性
（気密性）を与える。この溶浸処理を行うことにより、
圧縮機内の冷媒ガスが耐摩耗性材料中を通り抜けること
が防止できるため、圧縮機の体積効率を大幅に改善する
ことができる。

【００３７】本発明に係る第２の耐摩耗性材料において
は構成成分としてＰを含まないため、ステダイト相は形
成されない。しかしながら、高靭性で耐摩耗性に優れた
Ｆｅ基焼結合金組織と、なじみ性に優れたＣｕ基合金相
から成る潤滑相とを備えているため、摺動特性が優れて
おり、特に圧縮機のローラを構成する耐摩耗性材料とし
て好適である。

【００３８】また本発明に係る第３の耐摩耗性材料にお
いては、第１の材料と比較して、Mo，Ｖ，Ｗ成分を含有
しておらず、Ｍｏ，Ｖ，Ｗ等の硬い炭化物が形成されな
いため、材料全体の耐摩耗性は若干低下するが、摺動材
料として使用した場合に相手攻撃性が小さくなる。した
がって、圧縮機を構成するシリンダや軸受の材料として
好適である。

【００３９】

【実施例】次に本発明に係る耐摩耗性材料およびその材
料を摺動部に使用した圧縮機の一実施例について、摺動
部としてローラ，副軸受およびシリンダを有するロータ
リ式圧縮機を例にとり、従来例と比較して説明する。

【００４０】実施例１〜５および比較例１実施例１〜５の圧縮機に使用するローラを下記のように
調製した。すなわち、平均粒径１４５μｍのＦｅ粉，Ｓ
ＵＳ４１０Ｌ粉，ＳＫＤ−１１粉，Ｆｅ−１Ｃｒ−０．
３Ｍｏ粉，Ｆｅ−２Ｎｉ−１Ｍｏ粉，平均粒径２０μｍ
のＦｅ₃Ｐ粉および黒鉛粉末（グラファイト）を所定量
ずつ秤量し、最終的に表１の左欄に示す組成となるよう
に、各粉末を混合し、この混合粉末１００重量部に対し
て潤滑剤を１重量部添加して混合し、５種類の均一な粉
末混合体を製造した。

【００４１】次に各混合体を成形圧６００〜７００ＭＰ
ａで加圧して、外径３３mm、内径２３mm、高さ１５mmの
寸法を有し、成形密度が６．８〜７．０ｇ／cm³の成形
体を得た。そして各成形体を水素ガス雰囲気において温
度６００℃で２時間加熱することにより脱脂した。

【００４２】次に脱脂した各成形体を減圧した水素ガス
雰囲気において温度１１００〜１１９０℃で２時間焼結
し徐冷した。そして温度８５０〜９５０℃で４０〜９０
分間保持した後にガス冷却を行って各焼結体の焼入処理
を実施した結果、密度が６．６〜７．０ｇ／cm³のＦｅ
基焼結合金を得た。

【００４３】次に焼入れ処理した各Ｆｅ基焼結合金を、
Ｐ−Ｃｕ合金粉末またはＰ−Ｓｎ−Ｃｕ合金粉末上に載
置した状態で上記Ｃｕ合金の融点温度以上に加熱してＣ
ｕ合金を溶融せしめることにより、Ｆｅ基焼結合金の空
孔部にＣｕ合金を溶浸せしめ、表１に示す組成を有する
潤滑相を形成した。そして最終的に表１に示すような組
成を有するＦｅ基焼結合金相と潤滑相とを有する各種ロ
ーラを調製した。

【００４４】各ローラより試験片を切り出し、その金属
組織を顕微鏡観察したところ、図３に示すように、Ｎｉ
−Ｍｏ−Ｆｅ，Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ等の高靭性粒子から成
るFe基焼結合金２０の組織と、このＦｅ基焼結合金２０
の空孔部を埋めたＣｕ基合金から成る潤滑相２１と、Ｆ
ｅ−Ｐ−Ｃの三元共晶体から成るステダイト相２２とか
ら成る合金組織が観察された。

【００４５】なお、Ｐ成分を含まないＦｅ基焼結合金ま
たはＣｕ基合金を使用した場合には、ステダイト相は形
成されていなかった。

【００４６】一方、上記焼結合金性のローラと比較する
ため、比較例１として従来材であるモニクロ鋳鉄（Ｆｅ
−０．３Ｍｏ−１Ｎｉ−１．２Ｃｒ−３．２Ｃ）溶製品
を使用し、実施例１〜５と同一寸法のローラを製造し
た。

【００４７】次に上記各ローラと組み合せて使用するベ
ーンとして、従来材であるＳＵＳ４４０Ｃ（Ｆｅ−１７
Ｃｒ−１．１Ｃ）溶製品をイオン窒化処理を施して所定
寸法のベーンを製造した。

【００４８】またシリンダはＦｅ−２．２Ｓｉ−３．４
Ｃの組成を有するＦＣ２００材を使用した。

【００４９】こうして製造した実施例１〜５および比較
例１の各ローラ、ベーンおよびシリンダを図１，２に示
すロータリ式圧縮機に実装し、インバータ制御により所
定間隔で高速運転および低速運転を繰り返すという最も
潤滑条件が悪化する条件を設定し、また冷凍機油温を１
３０℃に設定して連続的に３０００時間運転する耐久試
験を実施した。そして運転時間が３０００時間に達した
時点における各ローラ外周部およびベーン先端部の摩耗
量を測定測定し、下記表１に示す結果を得た。

【００５０】

【表１】

【００５１】表１に示す結果から明らかなように、実施
例１〜５に係る圧縮機においては、耐摩耗性、潤滑性お
よび熱的安定性に優れた材料で摺動部としてのローラを
構成しているため、高温度で過酷な運動条件下で長時間
運転した後においても、摺動部の摩耗が、比較例１で示
す従来材で形成した圧縮機よりも小さくなり、優れた耐
久性を有している。特に摺動部におけるかじりの発生が
少なく、特にシリンダの内径摩耗量はいずれも１μｍ以
下であり、またシリンダ内面において焼付きなどの異常
摩耗の現象も発生せず、初期摺動特性も改善されること
が確認された。

【００５２】実施例６〜１０および比較例２〜３実施例１〜５と同様な手順でＦｅ基焼結合金にＣｕ基合
金を溶浸せしめて、最終的に表２に示す組成を有する実
施例６〜１０の圧縮機に使用する副軸受を調製した。

【００５３】一方、比較例としてＦＣ２００材（比較例
２），ＳＭＦ−４材（比較例３）で同一寸法の副軸受を
調製した。また上記各種副軸受と摺動する圧縮機の回転
軸としては、ＦＣＤ６００材で形成したものを使用し
た。

【００５４】こうして製造した実施例６〜１０および比
較例２〜３の各副軸受および回転軸を図１，２に示すロ
ータリ式圧縮機に実装し、実施例１〜５と同様に耐久試
験を実施し、各副軸受および回転軸の摩耗量等を測定し
て下記表２に示す結果を得た。

【００５５】

【表２】

【００５６】表２に示す結果から明らかなように、実施
例６〜１０に係る圧縮機においては、いずれも摺動部の
摩耗量が、比較例２，３で示す従来材で形成した圧縮機
よりも小さくなり、優れた耐久性を有していることが判
明した。

【００５７】実施例１１〜１５および比較例４実施例１〜５と同様な手順でＦｅ基焼結合金にＣｕ基合
金を溶浸せしめて、最終的に表３に示す組成を有する実
施例１１〜１５の圧縮機に使用するシリンダを調製し
た。

【００５８】一方、比較例４としてＦＣ２００材で同一
寸法のシリンダを調製した。また上記各種シリンダと摺
動する圧縮機のローラとしては、実施例１で形成したも
のを使用した。

【００５９】こうして製造した実施例１１〜１５および
比較例４の各シリンダおよびベーンを図１，２に示すロ
ータリ式圧縮機に実装し、実施例１〜５と同様に耐久試
験を実施し、各シリンダおよびベーン側面の摩耗量を測
定して下記表３に示す結果を得た。

【００６０】

【表３】

【００６１】表３に示す結果から明らかなように、実施
例１１〜１５に係る圧縮機においては、いずれも摺動部
の摩耗量が、比較例４で示す従来材で形成した圧縮機よ
りも小さくなり、優れた耐久性を有していることが判明
した。

【００６２】上記各実施例においては、ロータリ圧縮機
に本発明の耐摩耗性材料を適用した例で示しているが、
適用対象はロータリ圧縮機に限定されず、例えば、スク
ロール圧縮機、レシプロ圧縮機等の種々の形式の圧縮機
についても同様に適用することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係る耐摩耗性
材料，その製造方法およびその材料を使用した圧縮機に
よれば、従来材と比較して高温度条件下においても安定
であり、かつ優れた耐摩耗性、潤滑性および耐焼付性を
有する材料で摺動部を形成しているため、長期間に亘っ
て過酷な条件で運転した場合においても、優れた耐久性
を発揮する圧縮機を提供することができる。

【００６４】特に摺動部の材料組織において、なじみ性
に優れたＣｕ基合金から成る潤滑相が形成されているた
め、摺動材としての相手攻撃性も小さく、初期摺動特性
も優れた長寿命の圧縮機を提供することができる。

【００６５】特にＦｅ基焼結合金組織（第１相）とＣｕ
基合金（第２相）との間に極めて硬度が高いステダイト
相（第３相）を形成することによって耐摩耗特性を大幅
に改善することができ、耐久性に優れた圧縮機を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】密閉型ロータリ圧縮機の構造を示す縦断面図。

【図２】図１に示す圧縮機のロータ部を示す平断面図。

【図３】本発明に係る耐摩耗性材料の金属組織を模式的
に示す断面図。

【符号の説明】

１圧縮機２ケ―シング３ａモータ３ｂ圧縮要素４回転軸５主軸受６副軸受７仕切板８，８ａ，８ｂシリンダ９，９ａ，９ｂ偏心部１０，１０ａ，１０ｂローラ１１，１１ａ，１１ｂベーン１２吸込み口１３ａ，１３ｂ吸込みチャンバ１４ａ，１４ｂ圧縮チャンバ１５吐出口２０Ｆｅ基焼結合金２１潤滑相２２ステダイト相

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２２Ｃ 38/46 Ｆ１６Ｃ 33/12 Ｂ 6814−3Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で０．２〜４％のＮｉ，０．１〜
６％のＭｏ，０．２〜８％のＣｒ，０．５〜５％のＣ
ｕ，０．５〜３％のＶ，０．３〜７％のＷおよび０．１
〜１％のＰから選択される少なくとも２種の元素および
０．１〜３％のＣ，残部Ｆｅから成る第１相と，０．０
３〜３％のＰ，残部Ｃｕまたは０．０３〜３％のＰ，５
〜１５％のＳｎ，残部Ｃｕから成る第２相とを有し、上
記第１相と第２相との界面の少なくとも一部にＦｅ−Ｃ
−Ｐから成る第３相を有することを特徴とする耐摩耗性
材料。
【請求項２】重量％で０．２〜４％のＮｉ，０．１〜
６％のＭｏ，０．２〜８％のＣｒ，０．５〜５％のＣ
ｕ，０．５〜３％のＶ，０．３〜７％のＷおよび０．１
〜１％のＰから選択される少なくとも２種の元素および
０．１〜３％のＣ，残部Ｆｅから成る混合粉末を成形後
焼結して焼結合金とし、この焼結合金に０．０３〜３％
のＰ，残部Ｃｕから成る合金または０．０３〜３％の
Ｐ，５〜１５％のＳｎ，残部Ｃｕから成る合金を溶浸す
ることを特徴とする耐摩耗性材料の製造方法。
【請求項３】重量％で０．２〜４％のＮｉ，０．１〜
２％のＭｏ，０．１〜２％のＣ，残部鉄から成る第１相
と、０．２〜８％のＣｒ，０．１〜２％のＭｏ，０．１
〜２％のＣ，残部Ｆｅから成る第２相と、５〜１５％の
Ｓｎ，残部Ｃｕから成る第３相とを有することを特徴と
する耐摩耗性材料。
【請求項４】重量％で０．２〜４％のＮｉ，０．１〜
２％のＭｏ，０．２〜８％のＣｒ，０．１〜２％のＣ，
残部Ｆｅから成る混合粉末を成形後焼結して焼結合金と
し、この焼結合金に５〜１５％のＳｎ，残部Ｃｕから成
る合金を溶浸することを特徴とする耐摩耗性材料の製造
方法。
【請求項５】重量％で０．２〜４％のＮｉ，０．２〜
８％のＣｒ，０．５〜５％のＣｕ，および０．１〜１％
のＰから選択される少なくとも１種の元素および０．１
〜３％のＣ，残部Ｆｅから成る第１相と、５〜１５％の
Ｓｎ，残部Cuから成る第２相との界面部に、上記第１相
および第２相の複合金属から成る第３相を有することを
特徴とする耐摩耗性材料。
【請求項６】重量％で０．２〜４％のＮｉ，０．２〜
８％のＣｒ，０．５〜５％のＣｕ，および０．１〜１％
のＰから選択される少なくとも１種の元素および０．１
〜３％のＣ，残部Ｆｅから成る混合粉末を成形後焼結し
て焼結合金とし、この焼結合金に、５〜１５％のＳｎ，
残部Ｃｕから成る合金を溶浸することを特徴とする耐摩
耗性材料の製造方法。
【請求項７】シリンダとこのシリンダ内面に摺接する
ローラとから成る圧縮要素および軸受を介して回転自在
に支持される回転軸をケーシングに内装し、回転軸の偏
心部にローラを嵌合させ、回転軸の回転に伴って上記ロ
ーラがシリンダ内を偏心回転するように構成した圧縮機
において、上記ローラを請求項１または３記載の耐摩耗
性材料で形成したことを特徴とする圧縮機。
【請求項８】シリンダとこのシリンダ内面に摺接する
ローラとから成る圧縮要素および軸受を介して回転自在
に支持される回転軸をケーシングに内装し、回転軸の偏
心部にローラを嵌合させ、回転軸の回転に伴って上記ロ
ーラがシリンダ内を偏心回転するように構成した圧縮機
において、上記軸受および／またはシリンダを請求項５
記載の耐摩耗性材料で形成したことを特徴とする圧縮
機。