JPH0790510A - 耐摩耗性のすぐれたコンプレッサ用銅溶浸Ｆｅ基焼結合金製摺動部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータリーコンプレッサやスクロールコンプ
レッサなどのコンプレッサの構造部材である耐摩耗性の
すぐれた摺動部材を提供する。 【構成】 コンプレッサ用摺動部材が、分散相形成成分
としてＭｏ−Ｎｉ合金、Ｍｏ−Ｃｏ合金、およびＭｏ−
Ｎｉ−Ｃｏ合金のうちの１種以上：２〜２０％を含有
し、以下いずれも素地形成成分として、Ｃ：１〜３％、
Ｓｉ：０．３〜１．５％、Ｃｒ：８．５〜１６％、Ｍ
ｏ：１〜５％、Ｖ：０．４〜３％、Ｍｎ：０．１〜２％
を含有し、さらに必要に応じてＮｉ：０．１〜２％およ
びＣｏ：０．１〜８％のうちの１種以上を含有し、残り
がＦｅと不可避不純物からなる組成（以上重量％）、並
びに５〜２０％の空孔率を有するＦｅ基焼結合金に、Ｃ
ｕまたはＣｕ合金を溶浸してなる銅溶浸Ｆｅ基焼結合金
からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、苛酷な条件下での使
用でもすぐれた耐摩耗性を発揮し、かつ相手攻撃性も著
しく低いコンプレッサ用銅溶浸Ｆｅ基焼結合金製摺動部
材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば冷蔵庫やエアコンなどに組
込まれて使用されるロータリーコンプレッサの構造部材
であるベーン部材やローラ部材、さらにスクロールコン
プレッサのスクロール部材などのコンプレッサ用摺動部
材の製造に、特開平１−１８８６４９号公報に記載され
るＦｅ基焼結合金や、その他多くのＦｅ基焼結合金が用
いられていることは良く知られるところである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年のロータリ
ーコンプレッサやスクロールコンプレッサなどの各種コ
ンプレッサの高性能化および小型化はめざましく、これ
に伴ない、これらの構造部材である摺動部材にも薄肉化
および小型化が要求され、かつ一段と苛酷な条件下での
使用を予儀なくされ、さらに最近ではオゾン層破壊の原
因となっているフロンＲ１２に代ってフロンＲ１３４ａ
を冷媒として使用する傾向になりつつあるが、かかる使
用環境下では、従来の各種Ｆｅ基焼結合金製摺動部材
は、摩耗進行が速く、比較的短時間で使用寿命に至るの
が現状である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、より一段と耐摩耗性のすぐれた
コンプレッサ用摺動部材を開発すべく研究を行なった結
果、摺動部材を、分散相形成成分として、望ましくはＮ
ｉ：０．１〜１０％含有のＭｏ−Ｎｉ合金、同じくＣ
ｏ：０．１〜１０％含有のＭｏ−Ｃｏ合金、および同じ
くＮｉ＋Ｃｏ：０．１〜１０％含有のＭｏ−Ｎｉ−Ｃｏ
合金のうちの１種または２種以上：２〜２０％、を含有
し、以下いずれも素地形成成分として、Ｃ：１〜３％、
Ｓｉ：０．３〜１．５％、Ｃｒ：８．５〜
１６％、 Ｍｏ：１〜５％、Ｖ：０．４〜３％、
Ｍｎ：０．１〜２％、を含有し、さらに必要に応じ
て、Ｎｉ：０．１〜２％、 Ｃｏ：０．１〜８％、
のうちの１種または２種、を含有し、残りがＦｅと不可
避不純物からなる組成（以上重量％、以下組成に関する
％は重量％を示す）、並びに５〜２０％の空孔率を有
し、かつ素地が、微細な炭化物が分散析出したマルテン
サイト組織からなるＦｅ基焼結合金に、ＣｕまたはＣｕ
合金を溶浸してなる銅溶浸Ｆｅ基焼結合金で構成する
と、この結果の銅溶浸Ｆｅ基焼結合金製摺動部材は、苛
酷な条件下での実用に際してすぐれた耐摩耗性を示し、
相手攻撃性も低く、著しく長期に亘ってすぐれた性能を
発揮するという研究結果を得たのである。

【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、分散相形成成分として、Ｍｏ−
Ｎｉ合金、Ｍｏ−Ｃｏ合金、およびＭｏ−Ｎｉ−Ｃｏ合
金のうちの１種または２種以上：２〜２０％、を含有
し、以下いずれも素地形成成分として、Ｃ：１〜３％、
Ｓｉ：０．３〜１．５％、Ｃｒ：８．５〜
１６％、 Ｍｏ：１〜５％、Ｖ：０．４〜３％、
Ｍｎ：０．１〜２％、を含有し、さらに必要に応じ
て、Ｎｉ：０．１〜２％、 Ｃｏ：０．１〜８％、
のうちの１種または２種、を含有し、残りがＦｅと不可
避不純物からなる組成、並びに５〜２０％の空孔率を有
し、かつ素地が、微細な炭化物が分散析出したマルテン
サイト組織からなるＦｅ基焼結合金に、ＣｕまたはＣｕ
合金を溶浸してなる銅溶浸Ｆｅ基焼結合金で構成したコ
ンプレッサ用摺動部材に特徴を有するものである。

【０００６】つぎに、この発明のコンプレッサ用摺動部
材を構成するＦｅ基焼結合金の成分組成および空孔率を
上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ） 分散相形成成分 これらの成分は、望ましくはＮｉおよび／またはＣｏを
０．１〜１０％の割合で含有するＭｏ−Ｎｉ合金、Ｍｏ
−Ｃｏ合金、およびＭｏ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなり、焼
結時のＮｉおよび／またはＣｏの素地への拡散によって
素地と強固に接合し、かつ素地に分散して耐焼付性を向
上させ、苛酷な条件下での実用に際してもスムーズな運
転を可能として、摩耗進行を抑制する作用をもつが、そ
の含有量が２％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が２０％を越えると強度が急激に低
下するようになることから、その含有量を２〜２０％と
定めた。

【０００７】（ｂ） Ｃ Ｃ成分には、素地に固溶して、これを強化するほか、焼
入れおよび焼戻しの熱処理によって素地中に微細に析出
する炭化物を形成して素地の硬さを高め、もって耐摩耗
性向上に寄与する作用があるが、その含有量が１％未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量
が３％を越えると靭性が急激に低下するようになること
から、その含有量を１〜３％と定めた。

【０００８】（ｃ） Ｓｉ Ｓｉ成分には、素地に固溶して、これの硬さを向上させ
るほか、脱酸作用があるが、その含有量が０．３％未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量
が１．５％を越えると靭性が低下するようになることか
ら、その含有量を０．３〜１．５％と定めた。

【０００９】（ｄ） Ｃｒ Ｃｒ成分には、素地に固溶して耐食性を向上させるほ
か、平均粒径で１０μｍ以下の微細な炭化物を形成して
素地の硬さを一段と向上させ、耐摩耗性向上に寄与する
作用があるが、その含有量が８．５％未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方その含有量が１６％を越
えると相手攻撃性が急激に増大するようになることか
ら、その含有量を８．５〜１６％と定めた。

【００１０】（ｅ） Ｍｏ Ｍｏ成分にも、Ｃｒと同様に素地中に微細に分散析出す
る炭化物を形成して素地の硬さを向上させるほか、分散
相形成成分が含有するＮｉおよび／またはＣｏの焼結時
の素地への拡散を促進して、これの素地に対する接合強
度を向上させる作用があるが、その含有量が１％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が
５％を越えると靭性が低下するようになることから、そ
の含有量を１〜５％と定めた。

【００１１】（ｆ） Ｖ Ｖ成分にも、ＣｒおよびＭｏと同様に平均粒径で１０μ
ｍ以下の微細な析出炭化物を形成して硬さを向上させる
ほか、結晶粒を微細化して強度を向上させる作用がある
が、その含有量が０．４％未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方その含有量が３％を越えると相手攻
撃性が増すようになることから、その含有量を０．４〜
３％と定めた。

【００１２】（ｇ） Ｍｎ Ｍｎ成分には、素地に固溶して、これの靭性を向上させ
る作用があるが、その含有量が０．１％未満では所望の
靭性向上効果が得られず、一方その含有量が２％を越え
ると炭化物の素地への析出が抑制されるようになること
から、その含有量を０．１〜２％と定めた。

【００１３】（ｈ） ＮｉおよびＣｏ これらの成分には、素地に固溶して、強度と靭性を向上
させる作用があるので、必要に応じて含有されるが、そ
の含有量がいずれの場合もそれぞれ０．１％未満では前
記作用に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が
Ｎｉ：２％、およびＣｏ：５％を越えると素地の硬さが
低下し、耐摩耗性が低下するようになることから、その
含有量をＮｉ：０．１〜２％およびＣｏ：０．１〜５％
と定めた。

【００１４】（ｉ） 空孔率 その割合が５％未満では、銅溶浸が十分に行なわれず、
この結果十分な気密性および耐食性、さらになじみ性を
確保することができないばかりでなく、相手攻撃性が現
われるようになり、一方その割合が２０％を越えると耐
摩耗性が急激に低下するようになることから、その割合
を５〜２０％と定めた。

【００１５】

【実施例】つぎに、この発明のコンプレッサ用摺動部材
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、い
ずれも１００mesh以下の粒度をもち、かつ表１〜３に示
される成分組成をもった水アトマイズの素地形成用Ｆｅ
基合金粉末Ａ１〜Ａ１７並びにＢ１〜Ｂ５、さらに１０
〜５０μｍの範囲内の所定の平均粒径をもち、かつ表３
に示される成分組成をもった分散相形成用Ｍｏ基合金粉
末ａ〜ｌ並びに金属Ｍｏ粉末、そして粒度：−３２５me
sh以下の黒鉛粉末を用意し、これら原料粉末を、表４，
５に示される配合組成に配合し、ボールミルで７２時間
湿式混合し、乾燥した後、５〜７ton ／cm² の範囲内の
所定の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を、真
空中、１０９０〜１１２０℃の範囲内の所定の温度に
１．５時間保持の条件で焼結して、実質的に配合組成と
同一の成分組成を有し、いずれも幅：２０mm×長さ：１
７mm×厚さ：４mmの長方形板状にして、相手部材である
ローラーピストンと当接する長手方向の片側端面をＲ４
の曲面とし、かつ表４，５にそれぞれ示される空孔率を
もつものとし、さらに引続いてこれに、無酸素銅（純銅
という）、Ｃｕ−３％Ｃｏの組成をもったＣｕ合金（Ｃ
ｕ合金１という）、およびＣｕ−２．５％Ｆｅ−１．５
％Ｚｎ−１．５％Ｍｎの組成をもったＣｕ合金（Ｃｕ合
金２という）を、同じく表４，５に示される組合せで載
置し、この状態で真空中、温度：１０９０℃に１５分間
保持の条件で銅溶浸を行ない、銅溶浸後、１０００〜１
０５０℃の範囲内の所定温度からガス強制冷却による焼
入れと、５００〜６００℃の範囲内の所定温度に２時間
保持の焼戻しの熱処理を２回繰り返し施して素地に炭化
物を十分に分散析出させることによりロータリーコンプ
レッサのベーン部材形状をもった本発明銅溶浸Ｆｅ基焼
結合金製摺動部材（以下、本発明銅溶浸焼結摺動部材と
いう）１〜１７をそれぞれ製造した。また、比較の目的
で、表５に示されるように上記の特開平１−１８８６４
９号公報に記載されるＦｅ基焼結合金に相当する組成と
し、かつ上記の銅溶浸および熱処理を行なわない以外は
同一の条件で従来Ｆｅ基焼結合金製摺動部材（以下、従
来焼結摺動部材という）１〜５を製造した。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】

【表３】

【００１９】

【表４】

【００２０】

【表５】

【００２１】つぎに、この結果得られた本発明銅溶浸焼
結摺動部材１〜１７および従来焼結摺動部材１〜５を、 圧縮室の寸法：内径４１mm×幅２０mm、 ローラーピストンの材質：ＦＣ３００の熱処理材、 ローラーピストンの寸法：外径３２mm×幅２０mm、 からなるロータリーコンプレッサに組込み、 使用冷媒：フロン１３４ａ、 ローラーピストンへの押付力：１８kgf 、 ローラーピストンの回転数：１１００r.p.m 、 試験時間：１０００時間、 の条件で実機試験を行ない、最大摩耗深さを測定した。
これらの測定結果を表４，５に相手部材であるローラー
ピストンの最大摩耗深さと共に示した。

【００２２】

【発明の効果】表４，５に示される結果から、本発明銅
溶浸焼結摺動部材１〜１７は、いずれも厳しい腐食環境
下で従来焼結摺動部材１〜５に比して一段とすぐれた耐
摩耗性を示し、かつ相手攻撃性も著しく低いことが明ら
かである。上述のように、この発明のコンプレッサ用銅
溶浸Ｆｅ基焼結合金製摺動部材は、苛酷な条件下での実
用に際しても、きわめて低い相手攻撃性を保持した状態
で、すぐれた耐摩耗性を発揮し、ロータリーコンプレッ
サやスクロールコンプレッサなどのコンプレッサの小型
化および軽量化、さらに高性能化に十分対応することが
できるのである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分散相形成成分として、Ｍｏ−Ｎｉ合
   金、Ｍｏ−Ｃｏ合金、およびＭｏ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のう
   ちの１種または２種以上：２〜２０％、を含有し、以下
   いずれも素地形成成分として、 Ｃ：１〜３％、 Ｓｉ：０．３〜１．５％、 Ｃｒ：８．５〜１６％、 Ｍｏ：１〜５％、 Ｖ：０．４〜３％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）、並びに５〜２０％の空孔率を有し、かつ素
   地が、微細な炭化物が分散析出したマルテンサイト組織
   からなるＦｅ基焼結合金に、ＣｕまたはＣｕ合金を溶浸
   してなる銅溶浸Ｆｅ基焼結合金で構成したことを特徴と
   する耐摩耗性のすぐれたコンプレッサ用銅溶浸Ｆｅ基焼
   結合金製摺動部材。
2. 【請求項２】 分散相形成成分として、Ｍｏ−Ｎｉ合
   金、Ｍｏ−Ｃｏ合金、およびＭｏ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のう
   ちの１種または２種以上：２〜２０％、を含有し、以下
   いずれも素地形成成分として、 Ｃ：１〜３％、 Ｓｉ：０．３〜１．５％、 Ｃｒ：８．５〜１６％、 Ｍｏ：１〜５％、 Ｖ：０．４〜３％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 を含有し、さらに、 Ｎｉ：０．１〜２％、 Ｃｏ：０．１〜８％、 のうちの１種または２種、を含有し、残りがＦｅと不可
   避不純物からなる組成（以上重量％）、並びに５〜２０
   ％の空孔率を有し、かつ素地が、微細な炭化物が分散析
   出したマルテンサイト組織からなるＦｅ基焼結合金に、
   ＣｕまたはＣｕ合金を溶浸してなる銅溶浸Ｆｅ基焼結合
   金で構成したことを特徴とする耐摩耗性のすぐれたコン
   プレッサ用銅溶浸Ｆｅ基焼結合金製摺動部材。