JPS5920446A

JPS5920446A - 耐摩耗性を有する焼結部品の製造方法

Info

Publication number: JPS5920446A
Application number: JP57127874A
Authority: JP
Inventors: Shuji Matsumoto; 修二松本
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-07-22
Filing date: 1982-07-22
Publication date: 1984-02-02
Also published as: JPH0319282B2

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明はロータリコンプレッサ用ベーンナトに用いられ
る耐摩耗性を有する焼結部品の製造方法に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕ロータリコンプ
レ、すは、空調機やショーケースなどに用いられており
、第１図で示す構成をなしている。第１図において１は
シリンダ、２はシリンダ１内部で偏心回転するロータ、
３はベーンである。このロータリコンプレッサにおいて
、ベーン３は回転するロータ２に対して常時押付けて接
触し、ロータ２の回転に応じて往復動しシリンダ１内部
を圧力的に仕切る役割を果している。このため、ベーン
３は気密性を有することは勿論であるが、ロータ２と摺
接する部分およびシリンダ１と接する部分の摩耗が著る
しいために高い耐摩耗性が要求される。

従来、コのロータリコンプレッサのベーンは、その多く
が高速度鋼や共晶黒鉛鋳鉄のような耐摩耗性を高めた溶
解材を材料として製造されている。また、最近では鉄系
粉末からなる焼結体に水蒸気処理を施して耐摩耗性と気
密性を高めた焼結体で製造するロータも開発されている
。

しかして、近時空調機においては、例えば中近東などの
熱帯地方で使用する、あるいはインバータを設けるとい
う苛酷な使用条件が要求されるものかあシ、このような
空調機において用いられるロータリコンプレッサでは従
来以上に苛酷な運転条件すなわち高速運転や変速運転が
要求されている。これに伴いロータリコンプレッサニ設
けられるベーンも、高速動作するために通常の場合に比
してより高い耐摩耗性を有することが必要となる。

しかしながら、従来の溶解材または焼結体により製造さ
れてきだベーンは、いずれも前記のことができなかった
。

〔発明の目的〕

本発明は苛酷な使用条件に耐え得る高い耐摩耗性を有す
る焼結部品、特にロータリコンプレッサ用ベーンに好適
な焼結部品を得る製造方法を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明の耐摩耗性を有する焼結部品の製造方法は、重Ｊ
ｉ％でクロムを含む鉄合金粉末５〜６０チ、カーゼン粉
末０．２〜２俤を含有し、残部が実質的に鉄粉末からな
る焼結体を、窒化処理した後に水蒸気処理することによ
シ、焼結部品を製造するものである。また、要すれば焼
結体の鉄粉末に鉄−ニッケルー銅−モリブデン合金粉末
を使用し、さらに鉄粉末の一部をニッケル粉末に置換す
るものである。

すなわち、上記粉末成分からなる焼結体を成形し、この
焼結体に窒化処理を施すことによシ焼結体の組織中に金
属窒化物を分散して生成して耐摩耗性をもたせ、その後
に焼結体に水蒸気処理を施すことにより、焼結体の組織
中に、金属酸化物を分散生成して気密性をもたせるとと
もに、窒素成分にょる脆性を大幅に改善して耐摩耗性の
効果を高めるようにしたもので、その結果気密性に加え
て優れた耐摩耗性を有する焼結部品を得ることができる
。

以下本発明による焼結部品の製造方法について説明する
。

まず、クロムを含む鉄合金粉末、カーＭン粉末を含有し
、残部が実質的に鉄粉末、好ましくは鉄−ニツケルー銅
−モリブデン合金粉末からなり、さらに要すれば鉄粉末
の一部をニッケル粉末で置換してなる原料粉末を用意す
る。

ここで、クロムを含む鉄合金粉末のクロムは、焼結工程
において一部がカーピンと結合して炭化物を分散生成し
、他は基地に固溶して焼入性を高め、焼結後の空冷で硬
いマルテンサイトの生成を可能にするとともに、水蒸気
処理時のマルテンサイト基地の焼戻し軟化を遅滞させる
効果を有する。また、クロムは窒化処理により窒素と結
合して耐摩耗性を高める役割を有している。クロムを含
む鉄合金粉末の割合は、重量％で５チ未満では窒素と結
合して基地の硬質層を形成する割合が少ないので耐摩耗
性を向上させる効果が小さく、６０％を越えると硬質相
が多くなシ粒子間の結合が脆くなって脆性が増大するの
で、５〜６０チの範囲、好ましくは１０〜４５チの範囲
とする。なお、クロムはｉｏ〜３０％を含む′ことが望
ましく、ステンレス鋼粉末であれば良い。この場合、ニ
ッケルを含むステンレス鋼粉末でも良い。

カーデン粉末は、焼結工程においてその一部がクロムと
結合して炭化物を分散生成し、他の部分は基地に固溶し
て焼結時の冷却過程でマルテンサイトを生成する。カー
ピン粉末は０．２１未満では効果が得られず、２チを越
えると脆化し成形性が悪化するので、０．２〜２チの範
囲、好ましくは０．６〜１．５％の範囲とする。

鉄−ニッケルー銅−モリブデン合金粉末の成分はいずれ
も基地組織に強さと靭性を与えるもので、各成分の割合
はニッケル０．７〜５チで好ましくは１〜３係、銅０．
７〜３％で好ましくは１〜２俤、モリブデン０．３〜１
チで好ましくは０．４〜０．７チとする。この粉末は基
地組織に含有してその強さと靭性を与える役割をなして
いる。

ニッケル粉末は、窒化処理時に窒化されないので、基地
組織の粒子間の結合に利用する。ニッケル粉末は１％未
満では効果がなく、１ｏチを越えると軟質相が多くなシ
耐摩耗性が低下するので、その割合を１〜１０％、好ま
しくは３〜８％の範囲とする。

しかして、このような原料粉末を圧力４〜６トン／副２
程度で加圧して所定形状の粉末成形体を成形し、得られ
た粉末成形体を還元雰囲気中、温度１１００〜１３００
’Ｃで焼結して焼結体を成形する。この焼結によシ鉄窒
化物およびクロム窒化物が分散生成され且つマルテンサ
イトを焼戻した状態の強靭な基地組織を有する焼結体が
得られる。

そして、焼結体に窒化処理を施して、焼結体に窒化層を
形成する。この窒化処理は、アンモニア３０〜６０％を
含む雰囲気中、５ｏｏ〜７０ｏ℃、１５分〜２時間の条
件でなされる。この窒化処理によシ焼結体の基地組織に
鉄窒化物およびクロム窒化物が分散生成され、焼結体に
耐摩耗性が与えられる。

さらに、焼結体に水蒸気処理を施す。この水蒸気ｉ理は
、５５０〜６００℃、０．３〜１ゆ２４肩２の過熱水蒸
気中、２〜３時間の条件でなされる。

この水蒸気処理によυ焼結体の基地組織の空孔に鉄酸化
物が分散生成され、この鉄酸化物は焼結体の耐摩耗性を
向上させるとともに、焼結体の基地組織の空孔を封じる
役割を果して気密性を与える＠鉄酸化物はまた潤滑油の
保油性に優れている。さらに、水蒸気処理により焼結体
の基地組織に存在している窒素分が拡散して、基地組織
の粒子中に固溶するために、窒素分の存在による焼結体
の脆性を大幅に改善できる。すなわち、窒化処理によシ
焼結体の基地組織の空孔に侵入した窒素（ガス）は、組
織の粒子に付着することで窒化物を形成する。しかし、
粒子に付着した窒素は粒子の硬度を高めるが、逆に粒子
間の結合を脆くするので、粒子同志の脱落が生じて、こ
れが焼結体の欠けを起して脆性を与えることになる。そ
こで、水蒸気処理により基地組織の空孔に水蒸気が侵入
し、粒子に付着した窒素分を加熱して粒子に固溶させて
しまうものである。また、窒素分を基地組織内に拡散す
ることにより、焼結体の窒化層の深さにかがわシなく均
一な硬さをもたせることができる。

従って、窒化処理による焼結体の脆性を抑制して耐摩耗
性のみを与えることができる。

また、焼結体の粉末成分としてニッケルを添加すること
により、基地組織の粒子結合をより強固にできる。

このように製造された焼結部品は、強靭々基地組織に加
えて気密性を有し、さらに脆性を排して苛酷な使用条件
に耐え得る優れた耐摩耗性を有するものであり、ロータ
リコンプレッサのペーノー？ベーンＩンデのベーンなど
に有効ニ使用できる。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例として次に述べる方法で焼結部品を製
造した。クロムを含む鉄合金粉末４０％、力−ゼン粉末
１．５％、ニッケル粉末４係、残部鉄−ニッケルー銅−
モリブデン粉末からな。

る原料粉末を成形圧６トノ／ので加圧して厚さ５ｃＩｎ
の板状をなす粉末成形体を成形し、この粉末成形体を露
点−２０℃の水素雰囲気中、温度１２００℃の条件で焼
結し、空冷程度の速度で冷却した。次いで、得られた焼
結体に温度６００℃の下でＲＸガス−アンモニアガス−
窒素からなるガス中で窒化処理を施した。さらに、焼結
体に温度６００℃、０．５　ｋｇ／　ｃｍ２の過熱水蒸
気中で水蒸気処理を施して焼結部品を得た。まだ、本発
明の製造方法で得られた焼結部品と比較するために、本
発明の場合と同じ成分の原料粉末と同じ条件で焼結体を
成形し、この焼結体に本発明の場合と同じ条件で水蒸気
処理のみを施して焼結部品を製造した。

そして、本発明の焼結部品と比較例の焼結部品の耐摩耗
性を比較するために、第２図で示すように両方の焼結部
品を試験片４として用意し、且つ共晶黒鉛鋳鉄からなる
回転円板５を２１ＯＲＰＭで回転させながら２５ｋｌ？
の力を加えて試験片４忙接触させることにより、試験片
４の摩耗量を調べた。なお、試験片４と回転円板５との
接触掌には潤滑油を滴下した。その結果、比較例の焼結
部品の摩耗量は１００俤乙、した綺に、本発明の焼結部
品の摩耗置け６０俤であった。従って、本発明により得
られた焼結部品は、従来の方法で得られた焼結部品に比
して摩耗量が大変少々く耐摩耗性が優れていることが判
る。

さらに、本発明の焼結部品を過酷な運転条件を要求され
るロータリコンプレ、すにおケルベーンとして使用した
が、この々−ンは気密性にも優れ摩耗も大変少なかった
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の耐摩耗性を有する焼結部品
の製造方法によれば、強靭々基地組織を有し、気密性に
加えて苛酷な使用条件に耐え得る優れた耐摩耗性を有す
る焼結部品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法により得られる焼結部品の一
例であるベーンを備えたロータリコンプレッサを示す概
略的構成図、第２図は焼結部品の耐摩耗試験を示す説明
図である。−１・・・シリンダ、２・・・ロータ、３・
・・ベーン。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図ｓ２図　２２４−

Claims

【特許請求の範囲】１、重量％でクロムを含む鉄合金粉末５〜６０係、カー
ゲン粉末０．２〜２チを含有し、残部が実質的に鉄粉末
からなる焼結体を、窒化処理した後に水蒸気処理するこ
とを特徴とする耐摩耗性を有する焼結部品の製造方法。２、鉄粉末は鉄−ニッケルー銅−モリブデン合金粉末で
ある特許請求の範囲第１項記載の耐゛摩耗性を有する焼
結部品の製造方法。３、鉄粉末の一部をニッケル粉末で置換してなる特許請
求の範囲第１項または第２項記載の耐摩耗性を有する焼
結部品の製造方法。