(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の部材と摺動する摺動面を有し、アルミニウム合金で構成されたスクロール基材と、
前記スクロール基材の前記摺動面に形成されたコーティング層とを備え、
前記コーティング層は、
前記摺動面に形成され、リン酸亜鉛粒子を含むリン酸亜鉛層と、
前記リン酸亜鉛層の表面に形成され、固体潤滑剤粒子を含む固体潤滑層と、
前記固体潤滑層の表面に形成され、バインダーおよび前記バインダーのモース硬度よりも高いモース硬度を有する研磨剤粒子を含む研磨層とを備え、
前記研磨層の厚み（Ｔ）が、前記固体潤滑層の最大厚み（ｔｍａｘ）と前記固体潤滑層の最小厚み（ｔｍｉｎ）から、Ｔ≧ｔｍａｘ−ｔｍｉｎで算出される厚みであるスクロール部品。
【請求項２】
前記研磨剤粒子のモース硬度が３以上、７以下である請求項１記載のスクロール部品。
【請求項３】
前記研磨剤粒子の平均粒径が０．１μｍ以上、５μｍ以下である請求項１または請求項２記載のスクロール部品。
【請求項４】
前記固体潤滑剤粒子は鱗片状である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のスクロール部品。
【請求項５】
前記固体潤滑剤粒子が、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ｈ−ＢＮ、グラファイトのうち、少なくとも１種からなる請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のスクロール部品。
【請求項６】
前記リン酸亜鉛粒子が板状である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のスクロール部品。
【請求項７】
前記バインダーは、有機系バインダーまたは無機系バインダーである請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のスクロール部品。
【請求項８】
揺動スクロールと固定スクロールとを有し、流体を圧縮する圧縮機構部を備え、
前記揺動スクロールおよび前記固定スクロールが請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のスクロール部品で構成されているスクロール圧縮機。
【請求項９】
アルミニウム合金によって構成されたスクロール基材の摺動面を、リン酸亜鉛処理液に浸漬し、前記摺動面に、リン酸亜鉛粒子を含むリン酸亜鉛層を形成する工程と、
前記リン酸亜鉛層の表面に、バインダー、固体潤滑剤粒子および溶媒を含む固体潤滑剤ペーストを塗布する工程と、
前記固体潤滑剤ペーストが塗布された前記スクロール基材を加熱して前記溶媒を蒸発により除去する工程と、
前記溶媒が除去された前記スクロール基材を加熱して前記バインダーを硬化させ、前記リン酸亜鉛層の表面に固体潤滑層を形成する工程と、
前記固体潤滑層の表面に、バインダー、前記バインダーのモース硬度よりも高いモース硬度を有する研磨剤粒子および溶媒を含む研磨剤ペーストを塗布する工程と、
前記研磨剤ペーストが塗布された前記スクロール基材を加熱して前記研磨剤ペーストの前記溶媒を蒸発により除去する工程と、
前記研磨剤ペーストの前記溶媒が除去された前記スクロール基材を加熱し、前記研磨剤ペーストの前記バインダーを硬化させて前記固体潤滑層の表面に、前記固体潤滑層の最大厚み（ｔｍａｘ）と前記固体潤滑層の最小厚み（ｔｍｉｎ）から、Ｔ≧ｔｍａｘ−ｔｍｉｎで算出される厚み（Ｔ）を有する研磨層を形成する工程と、を含むスクロール部品の製造方法。
【請求項１０】
前記研磨剤粒子として、モース硬度が３以上、７以下の研磨剤粒子を用いる請求項９記載のスクロール部品の製造方法。
【請求項１１】
前記研磨剤粒子として、平均粒径が０．１μｍ以上、５μｍ以下の研磨剤粒子を用いる請求項９または請求項１０記載のスクロール部品の製造方法。
【請求項１２】
前記固体潤滑剤粒子として、鱗片状の固体潤滑剤粒子を用いる請求項９〜請求項１１のいずれか一項に記載のスクロール部品の製造方法。
【請求項１３】
前記固体潤滑剤粒子に、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ｈ−ＢＮ、グラファイトのうち、少なくとも１種を用いる請求項９〜請求項１２のいずれか一項に記載のスクロール部品の製造方法。
【請求項１４】
前記リン酸亜鉛粒子として、板状のリン酸亜鉛粒子を用いた請求項９〜請求項１３のいずれか一項に記載のスクロール部品の製造方法。
【請求項１５】
前記バインダーに、有機系バインダーまたは無機系バインダーを用いる請求項９〜請求項１４のいずれか一項に記載のスクロール部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、空調機等のスクロール圧縮機に使用されるスクロール部品、このスクロール部品を備えたスクロール圧縮機およびスクロール部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール流体機械の１つであるスクロール圧縮機は、他の形態の圧縮機に比べて、高効率、高信頼性、静音などの優位性を備えており、冷凍空調機器およびその他、様々な分野で広く利用されている。このようなスクロール圧縮機は、フレームに固定された固定スクロールと、この固定スクロールに対向配置された揺動スクロールとを備えている。スクロール圧縮機は、スクロールの回転運動で冷媒ガスを圧縮する方式であり、スクロールの回転数を上げることで高出力化が可能となる。【０００３】
しかしながら、回転数を上げることで、スクロールに印加される遠心力が増大し、機械的な変形が生じる等の問題が発生する。そのため、スクロールの軽量化策として、鋳鉄から比重の軽いアルミニウム合金に材質を変更する検討が盛んに行われている。しかし、アルミニウム合金は、鋳鉄と比較して融点が低く、表面硬度も低いことから、運転動作時に摺動面の焼付きが発生してしまう。そのため、アルミニウム合金製のスクロールにおいては、摺動性を向上して焼き付き防止することが課題となっている。【０００４】
そこで、特許文献１には、アルミニウム合金からなる摺動部材の表面に、固体潤滑剤を分散した樹脂系コーティング層を設け、樹脂系コーティング層中の固体潤滑剤の相対ｃ軸強度比を８５％以上とすることで、摺動性を向上した摺動部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９５７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
固定スクロールと揺動スクロールとの摺動面に形成されるコーティング層は、膜厚が不均一であると、摺動面同士の間に隙間が生じて冷媒ガスの漏れ流路となり、スクロール圧縮機の出力低下を招く。このため、コーティング層の膜厚は、冷媒ガスの漏れ流路となる隙間が生じない程度に均一であることが求められる。しかしながら、上記の特許文献１では、摺動性の向上には一定の効果は期待できるものの、コーティング層の膜厚が不均一になる場合があるという問題があった。【０００７】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、アルミニウム合金からなるスクロール部品であって、摺動性に優れ且つコーティング層の膜厚の均一性を向上可能なスクロール部品、このスクロール部品を備えたスクロール圧縮機およびスクロール部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係るスクロール部品は、他の部材と摺動する摺動面を有し、アルミニウム合金で構成されたスクロール基材と、スクロール基材の摺動面に形成されたコーティング層とを備え、コーティング層は、摺動面に形成され、リン酸亜鉛粒子を含むリン酸亜鉛層と、リン酸亜鉛層の表面に形成され、固体潤滑剤粒子を含む固体潤滑層と、固体潤滑層の表面に形成され、バインダーおよびバインダーのモース硬度よりも高いモース硬度を有する研磨剤粒子を含む研磨層とを備え、研磨層の厚み（Ｔ）が、固体潤滑層の最大厚み（ｔｍａｘ）と固体潤滑層の最小厚み（ｔｍｉｎ）から、Ｔ≧ｔｍａｘ−ｔｍｉｎで算出される厚みであるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、コーティング層をリン酸亜鉛層と固体潤滑層と研磨層とを備えた構成とし、研磨層の研磨剤粒子に、研磨層のバインダーのモース硬度よりも高いモース硬度の粒子を用いたので、摺動面が他の部材の表面と擦れあった際に、研磨層の一部が削れることでコーティング層の膜厚の均一性を向上できる。そして、研磨層の一部が削れることで下地の固体潤滑層が摺動面の表面に露出するため、摺動面の摩擦係数が低減し、摺動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における、スクロール部品を備えた圧縮機構部の断面模式図である。
【図２】実施の形態１における、スクロール部品の摺動面の断面模式図である。
【図３】実施の形態１における、スクロール部品の摺動面のコーティング層の断面模式図である。
【図４】実施の形態１における、スクロール部品の研磨層の一部が削れ、膜厚が均一化したコーティング層の断面模式図である。
【図５】実施の形態１における、スクロール部品の研磨層と固体潤滑層の一部が削れ、膜厚が均一化したコーティング層の断面模式図である。
【図６】本実施の形態１における、スクロール部品の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態２における、スクロール圧縮機の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図を用いて、実施の形態１に係るスクロール部品について説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における、スクロール部品を備えた圧縮機構部の断面模式図である。図２は、実施の形態１における、スクロール部品の摺動面の断面模式図である。図３は、実施の形態１における、スクロール部品の摺動面のコーティング層の断面模式図である。図４は、実施の形態１における、スクロール部品の研磨層の一部が削れ、膜厚が均一化したコーティング層の断面模式図である。図５は、実施の形態１における、スクロール部品の研磨層と固体潤滑層の一部が削れ、膜厚が均一化したコーティング層の断面模式図である。
【００１３】
図１に示す圧縮機構部１８は、揺動スクロール２と固定スクロール３とを有する。揺動スクロール２と固定スクロール３とは、互いに擦れあう摺動面１ａを有している。揺動スクロール２と固定スクロール３のそれぞれが、摺動面１ａを有している。揺動スクロール２および固定スクロール３は、本実施の形態１に係るスクロール部品１で構成されている。
【００１４】
本実施の形態１に係るスクロール部品１は、他の部品と摺動する摺動面１ａを有する。また、スクロール部品１は、図２に示すように、アルミニウム合金５で構成されたスクロール基材１ｂと、スクロール基材１ｂの摺動面１ａに形成されたコーティング層９とを有する。
【００１５】
コーティング層９は、アルミニウム合金５の表面形成されたリン酸亜鉛層６と、リン酸亜鉛層６の表面形成された固体潤滑層７と、固体潤滑層７の表面に形成された研磨層８とを有する。リン酸亜鉛層６は、リン酸亜鉛粒子１０から構成される層である。固体潤滑層７は、バインダー１２に鱗片状の固体潤滑剤粒子１１が分散された層である。研磨層８は、バインダー１４に研磨剤粒子１３が分散された層である。
【００１６】
このように、アルミニウム合金５の表面に、研磨剤粒子１３を含有した研磨層８を形成することで、図３のようにコーティング層９の厚みが不均一であっても、摺動面１ａが他の部材の表面と擦れあった際に、図４のように研磨層８の一部が削れ、コーティング層９の膜厚が均一になる。これにより、圧縮機運転時の冷媒ガスの漏れを抑制することが可能となる。さらに、研磨層８が削れることで、下地の固体潤滑層７が摺動面１ａの表面に露出するため、摺動面１ａの摩擦係数が低減し、アルミニウム合金５の表面の摺動性を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、図５のように、全ての研磨層８と固体潤滑層７の一部が削れた場合には、摺動面１ａの表面に、より多くの固体潤滑層７が露出するため、摺動面１ａの摩擦係数がさらに低減し、アルミニウム合金５の表面の摺動性を、より向上させることが可能となる。このとき、研磨剤粒子１３の粒径と硬度を適切に調整することで、摺動面１ａが擦れあった際に、研磨層８および固体潤滑層７が適切に削れ易くなり、膜厚を均一化する効果を向上させることが可能となる。
【００１８】
本実施の形態１のスクロール部品１における、リン酸亜鉛層６は、板状のリン酸亜鉛粒子１０から構成され、板状のリン酸亜鉛粒子１０が互いに固着するように析出することで、リン酸亜鉛層６を形成している。このとき、リン酸亜鉛層６の表面は、平滑な形状をしているよりも、板状のリン酸亜鉛粒子１０が突き出した格子状の形状をしている方が、固体潤滑層７との密着性の観点から好ましい。このような形状とすることで、リン酸亜鉛層６と固体潤滑層７の界面において、リン酸亜鉛粒子１０と固体潤滑剤粒子１１が互いに交錯し易く、アンカー効果により、密着性が向上する。このように、リン酸亜鉛粒子１０は板状であることが好ましいが、板状に限定するものではない。
【００１９】
また、リン酸亜鉛層６は、緻密な膜でも良いし、ポーラスな膜でも特に問題はなく、同様の密着性が得られる。リン酸亜鉛層６を構成するリン酸亜鉛粒子１０の長径は、特に限定されないが、好ましくは、２μｍ以上１５μｍ以下、より好ましくは、３μｍ以上１０μｍ以下である。リン酸亜鉛粒子１０の長径が、２μｍ未満であると、リン酸亜鉛層６の表面における、リン酸亜鉛粒子１０の突き出しが小さいため、上述のアンカー効果が得にくくなる。また、リン酸亜鉛粒子１０の長径が１５μｍを超えると、リン酸亜鉛層６の強度が低下し、固体潤滑層７の保持力が弱まり、密着性が低下する。また、後述のように、リン酸亜鉛粒子１０の長径は、アンカー効果による密着性向上の観点から、長径の絶対値よりも、固体潤滑剤粒子１１の長径との比が重要となる。
【００２０】
リン酸亜鉛層６の厚みは、特に限定されないが、２μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは、３μｍ以上６μｍ以下である。厚みが２μｍ未満であると、厚みのバラツキが生じた際に、アルミニウム合金５の表面全体を被覆することが困難となり、アルミニウム合金５の下地が露出する場合がある。一方、リン酸亜鉛層６の厚さが１０μｍを超えると、リン酸亜鉛層６の内部に掛かるせん断力により、剥がれが生じる場合がある。
【００２１】
本実施の形態１のスクロール部品１における、固体潤滑層７は、鱗片状の固体潤滑剤粒子１１と、バインダー１２を主成分としている。固体潤滑剤粒子１１は、バインダー１２に分散しており、バインダー１２によって固着されることで、固体潤滑層７を形成している。固体潤滑剤粒子１１は、固体潤滑層７に対して、２０体積％以上７０体積％以下で含まれることが好ましく、３０体積％以上６０体積％以下で含まれることがより好ましい。固体潤滑剤粒子１１の量が２０体積％未満であると、固体潤滑層７表面に露出する固体潤滑剤粒子１１の量が少なくなるため、十分な摺動性が得られない場合がある。一方、固体潤滑剤粒子１１の量が７０体積％を超えると、固体潤滑層７が脆くなり、固体潤滑層７の耐久性が劣化する場合がある。
【００２２】
固体潤滑層７の厚さは、特に限定されないが、好ましくは５μｍ以上６０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以上４０μｍ以下である。固体潤滑層７の厚さが５μｍ未満であると、面内での厚さのバラツキが生じた際に、リン酸亜鉛層６の表面全体を被覆することが困難となり、リン酸亜鉛層６の表面が露出する場合がある。また、固体潤滑層７の厚さが５μｍ未満であると、摺動面１ａが擦れあうことで、固体潤滑層７の一部が削れ、図５のように膜厚が均一化する際に、下地のリン酸亜鉛層６が露出する場合がある。一方、固体潤滑層７の厚さが６０μｍを超えると、面内での厚さのバラツキが大きくなる。このため、摺動面１ａが擦れあうことで、研磨層８および固体潤滑層７の一部が削れ、図４または図５のように膜厚が均一化する際に、削れカスが多量に発生し、圧縮機内部を循環することで、不具合を引き起こす場合がある。
【００２３】
固体潤滑剤粒子１１は、ミクロな結晶構造を見ると、共有結合した２次元結晶の層が、互いにファンデルワールス結合で積み重なった層状構造をしており、摺動時に２次元結晶の層が剥離することで、優れた潤滑性を発揮する。また、リン酸亜鉛層６と固体潤滑層７の界面において、リン酸亜鉛粒子１０と固体潤滑剤粒子１１が互いに交錯することで、密着性が向上する。
【００２４】
ここで、リン酸亜鉛粒子１０と固体潤滑剤粒子１１が交錯した状態とは、コーティング層の断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で７０００倍に拡大して撮影した写真を用いて判断され、以下のような状態を言う。すなわち、上記写真において、アルミニウム合金５のコーティング層形成面と平行な直線を、アルミニウム合金基材の表面から固体潤滑層７の表面まで、垂直に動かした際に、前記直線上にリン酸亜鉛粒子１０と固体潤滑剤粒子１１が共存する面が存在する状態を言う。
【００２５】
さらに、リン酸亜鉛粒子１０の長径と固体潤滑剤粒子１１の長径が近い方が、粒子同士が互いに交錯した際のアンカー効果がより強固になり、リン酸亜鉛層６と固体潤滑層７との密着性がさらに向上する。すなわち、リン酸亜鉛粒子１０の長径（ｄ１）と固体潤滑剤粒子１１の長径（ｄ２）の比を、０．５≦ｄ１／ｄ２≦２の範囲とすることが好ましい。ここで、リン酸亜鉛粒子１０の長径（ｄ１）および固体潤滑剤粒子１１の長径（ｄ２）とは、以下のようにして求めることができる。コーティング層の断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で数千倍に拡大した写真を数枚撮影する。そして、これら数枚の写真に写る各リン酸亜鉛粒子１０の長径を実際にそれぞれ測定し、その測定値を平均することによってリン酸亜鉛粒子１０の長径を求めることができる。固体潤滑剤粒子１１の長径についても同様に、これら数枚の写真に写る各固体潤滑剤粒子１１の長径を実際にそれぞれ測定し、その測定値を平均することによって固体潤滑剤粒子１１の長径を求めることができる。
【００２６】
本実施の形態１のスクロール部品１における、固体潤滑層７は、図３のように１層構造でも優れた摺動性と密着性が得られるが、２層構造とすることで、摺動性と密着性がさらに向上する。その際、リン酸亜鉛層６の表面に形成した固体潤滑層７の第１層の固体潤滑剤粒子１１のｃ面配向が、第２層の固体潤滑剤粒子１１のｃ面配向よりも小さい方が好ましい。さらに、より好ましくは、前記第１層の固体潤滑剤粒子１１のｃ面配向が５０％以下、前記第２層の固体潤滑剤粒子１１のｃ面配向が７０％以上である。
【００２７】
このような構成とすることで、摺動面１ａ近傍の固体潤滑剤粒子１１は、摺動面１ａに平行に倒れた状態となるため、摺動時に固体潤滑剤粒子１１の２次元結晶の層が剥離し易くなり、摺動性が向上する。また、リン酸亜鉛層６近傍の固体潤滑剤粒子１１は、リン酸亜鉛層６との界面に対し垂直に立った状態となるため、リン酸亜鉛粒子１０と固体潤滑剤粒子１１が交錯し易くなり、アンカー効果による密着性が向上する。
【００２８】
ここで、固体潤滑剤粒子１１のｃ面配向は、固体潤滑層７のＸ線回折パターンを測定することによって求めることができる。具体的には、固体潤滑層７の厚み方向にＸ線を照射して得られるＸ線回折パターンの各ピークを結晶構造のミラー指数（ｈｋｌ）で指数付けする。そして、式１のようにｃ軸に垂直な面（ｃ面）のピーク強度の和（ΣＩ（００ｌ））と全てのピーク強度の和（Σ（ｈｋｌ））の比を算出することで、固体潤滑剤粒子１１のｃ面配向を評価することができる。
【００２９】
ｃ面配向（％）＝ΣＩ（００ｌ）÷ΣＩ（ｈｋｌ）×１００
・・・・（式１）
【００３０】
固体潤滑層７において、固体潤滑剤粒子１１が、固体潤滑層７の摺動面１ａに平行に倒れている割合が多いほど、ｃ面配向の値が大きくなり、完全に倒れている場合には１００％となる。
【００３１】
本実施の形態１のスクロール部品１における、固体潤滑剤粒子１１には、鱗片状の形状を有し且つ六方晶系の結晶構造を有する粒子を用いることが、摺動性を向上させる観点から好ましい。このような粒子を用いることで、摺動時に固体潤滑剤粒子１１の２次元結晶の層が剥離することによる潤滑効果で、摺動面１ａの摩擦係数が低減し、摺動性が向上する。具体的な固体潤滑剤粒子１１としては、特に限定されないが、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ｈ−ＢＮおよびグラファイトが挙げられ、これらのうち１種を単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。このように、固体潤滑剤粒子１１は鱗片状であることが好ましいが、鱗片状に限定するものではない。
【００３２】
本実施の形態１のスクロール部品１における、研磨層８は、研磨剤粒子１３と、バインダー１４を主成分としている。研磨剤粒子１３は、バインダー１４に分散しており、バインダー１４によって固着されることで、研磨層８を形成している。研磨剤粒子１３は、研磨層８に対して、２０体積％以上７０体積％以下で含まれることが好ましく、３０体積％以上６０体積％以下で含まれることがより好ましい。研磨剤粒子１３の量が２０体積％未満であると、摺動面１ａが擦れあった際に、研磨層８および固体潤滑層７を削る効果が低下し、膜厚が十分に均一化しない場合がある。一方、研磨剤粒子１３の量が７０体積％を超えると、研磨層８が脆くなり、摺動面１ａが擦れあった際に、研磨層８が固体潤滑層７から剥がれ落ち、十分な研磨効果を得られない場合がある。
【００３３】
研磨層８の厚さは、特に限定されないが、摺動面１ａが擦れあった際の研磨効果で、膜厚を均一化する観点から、下地の固体潤滑層７の厚みバラツキの最大値より厚いことが好ましい。研磨層８の厚みが、固体潤滑層７の厚みバラツキの最大値よりも薄い場合には、研磨効果で膜厚を均一化する前に、研磨層８が消失してしまい、十分に膜厚が均一化しない場合がある。そのため、研磨層８の厚み（Ｔ）は、固体潤滑層７の最大厚み（ｔｍａｘ）と固体潤滑層７の最小厚み（ｔｍｉｎ）から、Ｔ≧ｔｍａｘ−ｔｍｉｎで算出される厚みであることが好ましい。
【００３４】
ここで、固体潤滑層７の最大厚み（ｔｍａｘ）は、摺動面１ａの固体潤滑層７の断面をＳＥＭで２０カ所撮影し、各カ所の固体潤滑層７の厚みを計測した際の最大値を言う。また、固体潤滑層７の最小厚み（ｔｍｉｎ）は、摺動面１ａの固体潤滑層７の断面をＳＥＭで２０カ所撮影し、各カ所の固体潤滑層７の厚みを計測した際の最小値を言う。研磨層８を備えたスクロール部品１は、摺動面１ａが擦れあう際に、まず研磨層８が削れることで、膜厚が均一化する。この時、図４のように、下地の固体潤滑層７が表面に一部露出することで、摺動面１ａの摩擦係数が低減し、摺動性が向上する。また、さらに研磨が進んだ場合には、図５のように、下地の固体潤滑層７が完全に露出した状態になり、摺動面１ａの摩擦係数がより低減し、摺動性がさらに向上する。
【００３５】
このような、研磨効果により、膜厚を均一化する手段としては、スクロール部品１を圧縮機に組み込んだ後に、圧縮機を試験的に運転して摺動面１ａを擦りあわせることで、膜厚を均一化できる。しかしこの方法では、削りカスが圧縮機内部を循環することによる不具合が生じる可能性がある。よって、この不都合を回避する観点からは、スクロール部品１を圧縮機に組み込む前に、摺動面１ａを擦りあわせることで膜厚を均一化する方法が好ましい。
【００３６】
本実施の形態１のスクロール部品１における、研磨剤粒子１３は、コーティング層９を研磨し、膜厚を均一化する観点から、前記バインダー１４のモース硬度よりも高いモース硬度を有する粒子である。
【００３７】
コーティング層９に用いられるバインダー１４が有機系バインダーの場合には、モース硬度が２．５未満であることが多い。このため、モース硬度２．５以上の研磨剤粒子１３、より好ましくはモース硬度３以上の研磨剤粒子１３を用いることで、十分な研磨効果が得られ、膜厚を均一化することが可能となる。
【００３８】
また、コーティング層９に用いられるバインダー１４が無機系バインダーの場合には、使用する無機系バインダーのモース硬度以上の硬度を有する研磨剤粒子１３を用いれば良い。例えば、ガラス系のバインダーを用いた場合には、一般的にガラスのモース硬度は５程度であるため、モース硬度５以上の研磨剤粒子１３が好ましい。
【００３９】
一方で、削れカスの研磨剤粒子１３が圧縮機内部を循環することを考慮すると、研磨剤粒子１３の硬度は、必要以上に高くない方が好ましい。具体的には、削れカスの研磨剤粒子１３が圧縮機内部の構成部品を損耗させることを防止する観点から、モース硬度７以下であることが好ましく、より好ましくは６以下、さらに好ましくは５以下である。
【００４０】
また、研磨剤粒子１３の平均粒径は、０．１μｍ以上、５μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以上、３μｍ以下がより好ましい。研磨剤粒子１３の粒径が、０．１μｍ未満であると、研磨剤粒子１３をバインダー１４に均一に分散させることが困難になり、研磨層８を形成した際に、研磨剤粒子１３の多い部分と少ない部分ができ、研磨効果にムラが発生し易い。さらに、研磨層８を形成する際の作業性も悪くなり、生産性が低下する。一方、研磨剤粒子１３の粒径が５μｍを超えると、摺動面１ａが擦れあった際に、研磨層８の表面が粗面化し易いため、冷媒ガスの漏れを抑制する効果が低下する場合がある。
【００４１】
ここで、研磨剤粒子１３の平均粒径は以下のようにして求めることができる。コーティング層の断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で数千倍に拡大した写真を数枚撮影する。そして、これら数枚の写真に写る各研磨剤粒子１３の粒径を実際にそれぞれ測定し、その測定値を平均することによって研磨剤粒子１３の平均粒径を求めることができる。
【００４２】
本実施の形態１のスクロール部品１における、バインダー１２は、固体潤滑剤粒子１１を分散し、固定化する機能を有していれば良く、有機系バインダーまたは無機系バインダーを適宜選定して用いることができる。バインダーを選定する際の一つの指標としては、耐熱性が挙げられ、スクロール部品１を使用する温度によって、所望の耐熱性を有するバインダーを適宜選定すれば良い。また、別の観点での指標としては、摺動時に固体潤滑層７に印加される荷重が挙げられ、荷重が低い用途には硬度の低いバインダーを選定し、荷重が高い用途には硬度の高いバインダーを選定する方が好ましい。このように、印加される荷重に応じて、バインダーを選定することで、固体潤滑剤の潤滑効果がより得やすくなる。
【００４３】
有機系バインダーとしては、特に限定されないが、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、およびポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの中でも、エポキシ樹脂は、接着性に優れているので好ましい。エポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環脂肪族エポキシ樹脂、およびグリシジル−アミノフェノール系エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４４】
有機系バインダーとしてエポキシ樹脂を選定し、エポキシ樹脂を熱硬化性樹脂として用いる場合、硬化剤の例として、以下が挙げられる。すなわち、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸および無水ハイミック酸等の脂環式酸無水物；ドデセニル無水コハク酸等の脂肪族酸無水物；無水フタル酸および無水トリメリット酸等の芳香族酸無水物；ジシアンジアミドおよびアジピン酸ジヒドラジド等の有機ジヒドラジド；トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール；ジメチルベンジルアミン；１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセンおよびその誘導体；２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾールおよび２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４５】
硬化剤の配合量は、使用する熱硬化性樹脂および硬化剤の種類等に応じて適宜設定する必要があるが、一般的に１００質量部の熱硬化性樹脂に対して０．１質量部以上２００質量部以下である。
【００４６】
本実施の形態のスクロール部品１における、固体潤滑層７は、固体潤滑剤粒子１１と熱硬化性樹脂の硬化物との界面の接着力を向上させる観点から、カップリング剤を含むことができる。カップリング剤の例としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらのカップリング剤は、単独または組み合わせて用いることができる。カップリング剤の配合量は、使用する熱硬化性樹脂およびカップリング剤の種類等に応じて適宜設定する必要があるが、一般的に１００質量部の熱硬化性樹脂に対して０．０１質量部以上１質量部以下である。
【００４７】
固体潤滑層７のバインダー１２に用いる無機系バインダーとしては、固体潤滑剤粒子１１との馴染みが良く、均一分散が可能な液状のバインダーが好ましい。また、無機系バインダーは、硬化温度が有機系バインダーと比較して高温の物が多い。アルミニウム合金の熱処理による結晶組織の変質およびリン酸亜鉛層６の耐熱性の観点から、無機系バインダーの硬化温度は、２５０℃以下、好ましくは２００℃以下、さらに好ましくは１８０℃以下が好適である。
【００４８】
このような無機系バインダーを用いることで、アルミニウム合金の強度低下およびリン酸亜鉛層６の熱劣化を発生させずに固体潤滑層７を形成することが可能となる。無機系バインダーの例としては、特に限定されないが、ゾルゲルガラス、有機無機ハイブリッドガラス、水ガラス、一液性の無機接着剤および二液性の無機接着剤等が挙げられる。これらは、単独または組み合わせて用いることができる。
【００４９】
圧縮機用のスクロール部品１の摺動面１ａの隙間は、冷媒ガスのシール性を向上させる観点から、極力小さくする必要がある。スクロール部品１の固定スクロール３と揺動スクロール２を組み合わせた場合の摺動面１ａの隙間が大きい場合には、冷媒ガスのシール性が悪化する。そのため、摺動面１ａの隙間は、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは、５μｍ以下である。スクロール部品１の摺動面１ａの隙間が、１０μｍ以下であれば、摺動面１ａに隙間が生じても、潤滑油の油膜がパッキンの代わりになり、シール性の悪化を抑制することが可能となる。
【００５０】
本実施の形態のスクロール部品１は、摺動により、強い機械的応力が印加される。そのため、印加される機械的応力で歪みが発生しない程度の機械強度を有することが求められる。そのため、本実施の形態のスクロール部品１は、引張試験における０．２％耐力が、１５０ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは、２００ＭＰａ以上、さらに好ましくは、３００ＭＰａ以上である。引張試験における０．２％耐力が、上記の値を有していれば、摺動時に歪みが発生せず、摺動部材として信頼性の高いものとなる。ここで、本明細書において、引張試験における０．２％耐力は、ＪＩＳ  Ｚ２４１１に記載の方法で評価した値を用いる。
【００５１】
本実施の形態のスクロール部品１は、エッジ部に加工を施していなくても、摺動性およびコーティング層９の密着性に悪影響はないが、曲面（Ｒ）加工または、テーパー加工が施されている方が、コーティング層の平滑性の観点から好ましい。エッジ部に曲面（Ｒ）加工またはテーパー加工を施すことで、スクロール製造時に発生するエッジ部のバリが除去され、コーティング層９の平滑性が向上し、スクロール部品１の冷媒ガスのシール性が向上する。このとき、曲面（Ｒ）加工は、Ｒ０．５ｍｍ以上Ｒ３ｍｍ以下が好ましい。
【００５２】
また、テーパー加工は、Ｃ０．５ｍｍ以上Ｃ３ｍｍ以下が好ましい。本明細書において、Ｒは、曲面の半径、Ｃはエッジ部からの距離を意味する。エッジ部に加工する、ＲおよびＣが０．５ｍｍ未満であると、エッジ部のバリの除去が十分でない場合があり、コーティング層の平滑性を阻害する可能性がある。一方、ＲおよびＣが３ｍｍを超えると、スクロール部品１等の摺動部品に適用した際に、摺動面１ａの面積が小さくなり、摺動時に印加される圧力が増大してしまう。
【００５３】
本実施の形態のスクロール部品１における、アルミニウム合金５は、摺動時に印加される機械的応力による変形を抑制する観点から、ヤング率７０ＧＰａ以上であることが好ましい。アルミニウム合金５の材質は、特に限定されず、当該技術分野で公知の鋳造用、鍛造用、ダイカスト用のアルミニウム合金を用いることができる。アルミニウム合金の例としては、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｇ系合金およびＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｃｕ系合金などが挙げられる。
【００５４】
＜スクロール部品１の製造方法＞
図６は、本実施の形態１における、スクロール部品の製造方法を示すフローチャートである。以下、図６を参照して本実施の形態１のスクロール部品１の製造方法について説明する。
まず、アルミニウム合金をスクロール形状に加工する。ここで、アルミニウム合金で固定スクロール３および揺動スクロール２を形成する方法は、特に限定されず、鋳造法、鍛造法またはダイカスト法を用いることが可能である。また、後工程として、スクロール形状に形成されたアルミニウム合金（以下、スクロール基材という）に表面研削処理を施すことも可能である。表面研削処理を施すことで、表面の平滑性および寸法精度を向上させることが可能となる。次に、スクロール基材の表面を、アルカリ洗浄剤等を用いて脱脂処理し、脱脂処理後に水で洗浄することで、スクロール基材の表面を清浄にする。
【００５５】
（リン酸亜鉛層を形成する工程（ステップＳ１））
清浄にしたスクロール基材において摺動面１ａとなる面を、リン酸亜鉛処理液に浸漬することによって、リン酸亜鉛粒子１０を結晶として析出させる。その後、スクロール基材を水洗および乾燥することによって、スクロール基材の表面にリン酸亜鉛粒子１０を含むリン酸亜鉛層６を形成する。リン酸亜鉛処理液としては、特に限定されず、市販品を用いることができる。リン酸亜鉛処理液への浸漬時間は、所望のリン酸亜鉛層６の厚さおよびリン酸亜鉛粒子１０の長径（ｄ１）が得られるように適宜調整すればよく、例としては、１分〜１０分程度である。リン酸亜鉛処理液の温度は、６０℃〜８０℃程度である。リン酸亜鉛処理液の温度が低すぎると、リン酸亜鉛粒子１０の析出反応が促進されない。一方、リン酸亜鉛処理液の温度が高すぎると、処理液中にリン酸亜鉛粒子１０が析出してしまい、アルミニウム合金５の表面へのリン酸亜鉛層６の形成が阻害される。
【００５６】
（固体潤滑剤ペーストを塗布する工程（ステップＳ２））
次に、溶媒で希釈したバインダー１２に固体潤滑剤粒子１１を所定の比率で配合し、混合分散させることで固体潤滑剤ペーストを調製する。固体潤滑剤粒子１１を混合分散させる方法は、特に限定されないが、例えば、ニーダー、ボールミル、遊星ボールミル、混練ミキサーまたはビーズミル等を用いた方法が挙げられる。ここで用いるバインダー１２は、後述する硬化処理温度を考慮して適宜選定することが好ましい。
【００５７】
さらに、固体潤滑剤ペーストの粘度は、リン酸亜鉛層６の表面に固体潤滑剤ペーストを塗布する際に、固体潤滑剤粒子１１が流動または沈降し、リン酸亜鉛粒子１０と交錯した状態が形成される程度の粘度であることが好ましい。具体的には、固体潤滑剤ペーストは１０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有することが好ましく、５Ｐａ・ｓ以下の粘度を有することがより好ましい。
【００５８】
バインダー１２の希釈に用いる溶媒としては、特に限定されないが、例えば、クレゾール等のフェノール類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ′−ジメチルホルムアミド、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、４−モルホリンカルボアルデヒド等の極性溶媒、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトンまたはδ−バレロラクトン等のケトン類などが挙げられる。
【００５９】
次に、固体潤滑剤ペーストを、アルミニウム合金５の表面に形成したリン酸亜鉛層６の表面に、均一な厚さとなるように塗布する。固体潤滑剤ペーストを塗布する方法は、特に限定されないが、例えば、スプレー法、浸漬法、刷毛塗法、スクリーン印刷法または転写法等が挙げられる。塗布膜の厚さは、固体潤滑剤ペーストの乾燥収縮率および硬化収縮率から逆算し、乾燥および硬化後の固体潤滑層７の厚さが所望の厚さとなるように適宜調整すればよい。
【００６０】
（溶媒を除去する工程（ステップＳ３））
次に、得られた固体潤滑ペーストの塗布膜を、溶媒が蒸発する温度に加熱することによって、溶媒を除去する。加熱する方法は、特に限定されないが、乾燥オーブン、ホットプレート、熱風送風機、電気炉または高周波加熱炉等を用いた方法が挙げられる。また、加熱温度は、使用した溶媒の沸点を考慮して適宜調整すればよく、例えば、沸点よりも数十℃低い温度に加熱することが好ましい。
【００６１】
溶媒の沸点を超える温度に加熱した場合には、溶媒が急激に蒸発し、塗布膜にクレーター状の穴が発生し、厚さも不均一になり易い。さらに、塗布膜の内部から生じた溶媒蒸気の上昇気流によって、塗布膜の表面近傍において、塗布膜の厚さ方向と平行な状態の固体潤滑剤粒子１１の存在割合が多くなるため、摺動性を低下させる要因となる。一方、溶媒の沸点よりも極端に低い温度に加熱した場合には、溶媒を除去するまでに長時間を要し、生産性が低下する。
【００６２】
（固体潤滑層を形成する工程（ステップＳ４））
次に、溶媒が除去された塗布膜を、バインダー１２が硬化する温度に加熱することによって、リン酸亜鉛層６の表面に、バインダー１２および固体潤滑剤粒子１１を含む固体潤滑層７を形成する。加熱する方法は、特に限定されないが、乾燥オーブン、ホットプレート、熱風送風機、電気炉または高周波加熱炉等を用いた方法が挙げられる。また、硬化処理温度は、使用したバインダー１２の硬化温度を考慮して適宜調整すればよい。熱処理によるアルミニウム合金の結晶組織の変質およびリン酸亜鉛層６の耐熱性の観点から、バインダー１２を硬化させる際の温度は、好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２００℃以下、さらにより好ましくは１８０℃以下である。
【００６３】
なお、固体潤滑層７を二層構造とする場合には、固体潤滑剤ペーストを塗布する工程および溶媒を除去する工程を２回繰り返した後、バインダー１２を硬化させる工程を１回行って固体潤滑層７を形成すればよい。また、固体潤滑剤ペーストを塗布する工程と、溶媒を除去する工程と、バインダー１２を硬化させる工程とを行って固体潤滑層７を形成する工程を、２回繰り返すことによって、固体潤滑層７を二層構造としてもよい。
【００６４】
（研磨剤ペーストを塗布する工程（ステップＳ５））
次に、溶媒で希釈したバインダー１４に研磨剤粒子１３を所定の比率で配合し、混合分散させることで研磨剤ペーストを調製する。研磨剤粒子１３を混合分散させる方法は、特に限定されないが、例えば、ニーダー、ボールミル、遊星ボールミル、混練ミキサーまたはビーズミル等を用いた方法が挙げられる。ここで用いるバインダー１４は、後述する硬化処理温度を考慮して適宜選定することが好ましい。
【００６５】
さらに、研磨剤ペーストの粘度は、特に限定されないが、固体潤滑層７の表面に研磨剤ペーストを均一に塗布できる程度の粘度であることが好ましい。具体的には、研磨剤ペーストは１０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有することが好ましく、５Ｐａ・ｓ以下の粘度を有することがより好ましい。バインダー１４の希釈に用いる溶媒としては、特に限定されないが、例えば、クレゾール等のフェノール類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ′−ジメチルホルムアミド、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、４−モルホリンカルボアルデヒド等の極性溶媒、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトンまたはδ−バレロラクトン等のケトン類などが挙げられる。
【００６６】
次に、研磨剤ペーストを、固体潤滑層７の表面に均一な厚さとなるように塗布する。研磨剤ペーストを塗布する方法は、特に限定されないが、例えば、スプレー法、浸漬法、刷毛塗法、スクリーン印刷法または転写法等が挙げられる。塗布膜の厚さは、研磨剤ペーストの乾燥収縮率および硬化収縮率から逆算し、乾燥および硬化後の研磨層８の厚さが所望の厚さとなるように適宜調整すればよい。
【００６７】
（溶媒を除去する工程（ステップＳ６））
次に、得られた研磨滑ペーストの塗布膜を、溶媒が蒸発する温度に加熱することによって、溶媒を除去する。加熱する方法は、特に限定されないが、乾燥オーブン、ホットプレート、熱風送風機、電気炉または高周波加熱炉等を用いた方法が挙げられる。また、加熱温度は、使用した溶媒の沸点を考慮して適宜調整すればよく、例えば、沸点よりも数十℃低い温度に加熱することが好ましい。溶媒の沸点を超える温度に加熱した場合には、溶媒が急激に蒸発し、塗布膜にクレーター状の穴が発生し、厚さも不均一になり易い。一方、溶媒の沸点よりも極端に低い温度に加熱した場合には、溶媒を除去するまでに長時間を要し、生産性が低下する。
【００６８】
（研磨層を形成する工程（ステップＳ７））
次に、溶媒が除去された塗布膜を、バインダー１４が硬化する温度に加熱することによって、固体潤滑層７の表面に、バインダー１４および研磨剤粒子１３を含む研磨層８を形成する。加熱する方法は、特に限定されないが、乾燥オーブン、ホットプレート、熱風送風機、電気炉または高周波加熱炉等を用いた方法が挙げられる。また、硬化処理温度は、使用したバインダー１４の硬化温度を考慮して適宜調整すればよい。熱処理によるアルミニウム合金５の結晶組織の変質およびリン酸亜鉛層６の耐熱性の観点から、バインダー１４を硬化させる際の温度は、好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２００℃以下、さらにより好ましくは１８０℃以下である。
【００６９】
以上により、コーティング層９を形成できる。
【００７０】
＜模擬試験＞
次に、実施の形態１に係るスクロール部品１の摺動性および膜厚均一性の効果を検証するための模擬試験について説明する。なお、本模擬試験では、実施の形態１に係るスクロール部品１に施したコーティング層９と同様のコーティングを施した試験片を作製し、評価を実施した。具体的には、以下の実施例１〜実施例８の試験片と、比較例１〜比較例３の試験片とを作製し、各試験片について摺動性、密着性および膜厚の均一性を評価する模擬試験を実施した。
【００７１】
表１は、模擬試験で用いた研磨剤粒子をまとめた表である。表２は、実施例１〜実施例８の試験片と比較例１〜比較例３の試験片について模擬試験を行った結果をまとめた表である。
【００７２】
【表１】
0006768991.tif 000002
【００７３】
【表２】
0006768991.tif 000003
【００７４】
［実施例１］
アルミニウム合金であるＡＤＣ１４の表面に、化学的なリン酸処理により、リン酸亜鉛層６を約４．２μｍの厚みになるように形成した。このとき、リン酸亜鉛粒子１０の長径が約４．５μｍになるように、リン酸処理の条件を調整した。次に、リン酸亜鉛層６の表面に、長径が約５μｍのＭｏＳ２粒子を６０体積％の割合で、エポキシ樹脂に分散した固体潤滑層７を、約１６μｍの厚みになるように、形成した。
【００７５】
固体潤滑層７のエポキシ樹脂の硬化条件は、１８０℃で２時間とした。次に、固体潤滑層７の表面に、表１のＮｏ．Ｆの研磨剤粒子１３を５５体積％の割合でエポキシ樹脂に分散した研磨層８を、約２５．２μｍの厚みになるように、形成した。研磨層８のエポキシ樹脂の硬化条件は、１８０℃で２時間とした。このように、アルミニウム合金５にコーティング層９を形成した摺動性および密着性評価用の試験片を得た。また、上記と同様にして、スクロール形状のアルミニウム合金（ＡＤＣ１４）にコーティング層を形成した膜厚の均一性評価用の試験片を得た。
【００７６】
［実施例２］
リン酸亜鉛層６の厚みを４．７μｍに変え、固体潤滑層７の厚みを１５．８μｍに変え、研磨剤粒子１３の種類を表１のＮｏ．Ｃに変え、研磨層８の厚みを２７．４μｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、各試験片を得た。
【００７７】
［実施例３］
リン酸亜鉛層６の厚みを３．８μｍに変え、固体潤滑層７の厚みを１７．１μｍに変え、研磨剤粒子１３の種類を表１のＮｏ．Ｈに変え、研磨層８の厚みを３１μｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、各試験片を得た。
【００７８】
［実施例４］
リン酸亜鉛層６の厚みを５．０μｍに変え、固体潤滑層７の厚みを１５．４μｍに変え、研磨剤粒子１３の種類を表１のＮｏ．Ｉに変え、研磨層８の厚みを２６．６μｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、各試験片を得た。
【００７９】
［実施例５］
リン酸亜鉛層６の厚みを３．９μｍに変え、固体潤滑層７の厚みを１８．０μｍに変え、研磨剤粒子１３の種類を表１のＮｏ．Ｊに変え、研磨層８の厚みを３３．２μｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、各試験片を得た。
【００８０】
［実施例６］
リン酸亜鉛層６の厚みを４．１μｍに変え、固体潤滑層７の厚みを１９．３μｍに変え、研磨剤粒子１３の種類を表１のＮｏ．Ｄに変え、研磨層８の厚みを２９．１μｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、各試験片を得た。
【００８１】
［実施例７］
リン酸亜鉛層６の厚みを４．４μｍに変え、固体潤滑層７の厚みを１８．５μｍに変え、研磨剤粒子１３の種類を表１のＮｏ．Ｅに変え、研磨層８の厚みを２５．６μｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、各試験片を得た。
【００８２】
［実施例８］
リン酸亜鉛層６の厚みを４．５μｍに変え、固体潤滑層７の厚みを１５．７μｍに変え、研磨剤粒子１３の種類を表１のＮｏ．Ｇに変え、研磨層８の厚みを２７．８μｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、各試験片を得た。
【００８３】
［比較例１］
リン酸亜鉛層６の厚みを４．７μｍに変え、固体潤滑層７の厚みを１８．４μｍに変え、研磨剤粒子１３の種類を表１のＮｏ．Ａに変え、研磨層８の厚みを２６．７μｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、各試験片を得た。
【００８４】
［比較例２］
リン酸亜鉛層６の厚みを３．６μｍに変え、固体潤滑層７の厚みを１７．２μｍに変え、研磨剤粒子１３の種類を表１のＮｏ．Ｂに変え、研磨層８の厚みを２９．３μｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、各試験片を得た。
【００８５】
［比較例３］
アルミニウム合金（ＡＤＣ１４）の表面にリン酸亜鉛層６を形成せず、固体潤滑層７の厚みを１９．１μｍに変え、研磨剤粒子１３の種類を表１のＮｏ．Ｆに変え、研磨層８の厚みを２８．０μｍに変えたこと以外は、実施例１と同様にして、各試験片を得た。
【００８６】
ここで、摺動性の評価として、ピンオンディスク法による焼付き耐力を評価した。表２における「摺動性（焼付き耐力）」の評価結果は、実施例１の試験片で得られた焼付き耐力の評価結果を基準とする。そして、各実施例または各比較例の試験片で得られた焼付き耐力の評価結果が、実施例１の評価結果と同等の場合を〇、若干劣るが許容範囲内の場合を△、かなり劣り許容範囲外の場合を×としている。
【００８７】
また、コーティング層９の密着性として、サイカス法による膜の剥離強度を測定した。表２における「密着性（剥離強度）」の評価結果は、実施例１の試験片で得られた剥離強度の評価結果を基準とする。そして、各実施例または各比較例の試験片で得られた剥離強度の評価結果が、実施例１の評価結果と同等の場合を〇、若干劣るが許容範囲内の場合を△、かなり劣り許容範囲外の場合を×としている。
【００８８】
さらに、コーティング層９の膜厚均一性は、以下のように評価した。すなわち、スクロール形状の各試験片を評価用の圧縮機に組み込み、圧縮機を１時間運転した後に、スクロール形状の試験片を取り出す。そして、試験片の摺動部について、２０カ所の断面ＳＥＭ写真から各箇所のコーティング層厚を算出し、膜厚の最大値と最小値の差を算出することで、膜厚均一性を評価した。表２における「膜厚の均一性（厚みバラツキ）」の評価結果は、実施例１の試験片で得られた膜厚均一性の評価結果を基準とし、各実施例または各比較例の試験片で得られた膜厚均一性の評価結果が、実施例１の評価結果と同等の場合を〇、若干劣るが許容範囲内の場合を△、かなり劣り許容範囲外の場合を×としている。
【００８９】
表２より、バインダーとして用いるモース硬度２．５のエポキシ樹脂よりもモース硬度の高い研磨剤粒子を用いた実施例１〜実施例８の試験片は、摺動部の膜厚の均一性に優れていることが分かる。また、焼付き耐力およびコーティング層の密着性も良好であり、アルミニウム合金のコーティング層として有用であることが分かる。特に、研磨剤粒子１３の粒径を０．１８μｍ〜４．７μｍとした実施例１〜実施例５および実施例７〜実施例８の試験片は、膜厚の均一性が高く、摺動性にも優れていることが分かる。
【００９０】
一方、モース硬度１〜モース硬度２の柔らかい研磨剤粒子１３を用いた比較例１および比較例２の試験片は、削れ難く研磨層８による研磨効果が得られないため、膜厚均一性が非常に悪い。かつ下地の固体潤滑層７が摺動面１ａに露出しないことから、摺動性にも劣ることが分かる。ただし、比較例２については、研磨剤粒子１３に固体潤滑性を有するｈ−ＢＮを用いていることから、実施例１と比較して若干劣る程度の摺動性は有している。また、比較例３については、アルミニウム合金の表面にリン酸亜鉛層６を形成していないことから、固体潤滑層７を保持するアンカー効果が働かず、リン酸亜鉛層６と固体潤滑層７との密着性が著しく劣ることが分かる。このように密着性が劣ることから、摺動時に固体潤滑層７がリン酸亜鉛層６から剥がれ落ちてしまった。このため、比較例３では、研磨効果による膜厚均一性の向上および固体潤滑層７による摺動性の向上の効果が得られていない。
【００９１】
＜効果＞
本実施の形態１のスクロール部品１は、他の部材と摺動する摺動面１ａを有し、アルミニウム合金で構成されたスクロール基材１ｂと、スクロール基材１ｂの摺動面１ａに形成されたコーティング層９とを備える。コーティング層９は、摺動面１ａに形成され、リン酸亜鉛粒子１０を含むリン酸亜鉛層６と、リン酸亜鉛層６の表面に形成され、固体潤滑剤粒子１１を含む固体潤滑層７と、固体潤滑層７の表面に形成され、バインダー１４およびバインダー１４のモース硬度よりも高いモース硬度を有する研磨剤粒子１３を含む研磨層８とを備える。
【００９２】
これにより、摺動性に優れ且つコーティング層９の膜厚の均一性を向上したスクロール部品１を提供することができる。その結果、焼き付きを防止でき、また、冷媒ガスの漏れによる出力低下を防止可能なスクロール部品１を提供することができる。
【００９３】
研磨剤粒子のモース硬度は、３以上、７以下である。また、研磨剤粒子の平均粒径が０．１μｍ以上、５μｍ以下である。さらに、固体潤滑剤粒子１１が鱗片状である。
【００９４】
これらにより、摺動性およびコーティング層９の膜厚の均一性をより向上できる。
【００９５】
固体潤滑剤粒子１１は、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ｈ−ＢＮ、グラファイトのうち、少なくとも１種からなる。
【００９６】
このように、固体潤滑剤粒子１１として、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ｈ−ＢＮ、グラファイトのうち、少なくとも１種を用いることができる。
【００９７】
リン酸亜鉛粒子１０が板状である。
【００９８】
これにより、リン酸亜鉛層６と固体潤滑層７との密着性を高めることができ、摺動時に固体潤滑層７がリン酸亜鉛層６から剥がれ落ちることを抑制できる。
【００９９】
研磨層８のバインダー１４は、有機系バインダーまたは無機系バインダーである。
【０１００】
このように、研磨層８のバインダー１４として有機系バインダーまたは無機系バインダーを用いることができる。
【０１０１】
本実施の形態１のスクロール部品１の製造方法は、アルミニウム合金５によって構成されたスクロール基材１ｂの摺動面１ａを、リン酸亜鉛処理液に浸漬し、摺動面１ａに、リン酸亜鉛粒子１０を含むリン酸亜鉛層６を形成する工程を含む。また、スクロール部品１の製造方法は、リン酸亜鉛層６の表面に、バインダー１２、固体潤滑剤粒子１１および溶媒を含む固体潤滑剤ペーストを塗布する工程と、固体潤滑剤ペーストが塗布されたスクロール基材１ｂを加熱して溶媒を蒸発により除去する工程と、溶媒が除去されたスクロール基材１ｂを加熱してバインダー１２を硬化させ、リン酸亜鉛層６の表面に固体潤滑層７を形成する工程とを含む。さらに、スクロール部品１の製造方法は、固体潤滑層７の表面に、バインダー１４、バインダー１４のモース硬度よりも高いモース硬度を有する研磨剤粒子１３および溶媒を含む研磨剤ペーストを塗布する工程と、研磨剤ペーストが塗布されたスクロール基材１ｂを加熱して研磨剤ペーストの溶媒を蒸発により除去する工程と、研磨剤ペーストの溶媒が除去されたスクロール基材１ｂを加熱し、研磨剤ペーストのバインダー１４を硬化させて固体潤滑層７の表面に研磨層８を形成する工程と、を含む。
【０１０２】
これにより、摺動性に優れ且つコーティング層９の膜厚の均一性を向上可能なスクロール部品１を高い生産性で製造できる。その結果、焼き付きを防止でき、また、冷媒ガスの漏れによる出力低下を防止可能なスクロール部品１を提供することができる。
【０１０３】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２における、スクロール圧縮機の断面模式図である。
図７において、スクロール圧縮機１５は、いわゆる縦型のスクロール圧縮機であって、例えば冷媒ガス等の流体を圧縮し吐出するものである。スクロール圧縮機１５は、密閉容器１６と、密閉容器１６に収容され、密閉容器１６内に流入する流体を圧縮する圧縮機構部１８と、回転力を発生する電動機２１と、電動機２１により発生する回転力を圧縮機構部１８に伝える駆動軸２２とを備える。密閉容器１６は、例えば円筒形状に形成されており、耐圧性を有している。密閉容器１６の側面には、流体を密閉容器１６内に取り込むための吸入配管２３が接続されており、他の側面には圧縮した流体を密閉容器１６の外へと放出する吐出配管２４が接続されている。
【０１０４】
圧縮機構部１８は、揺動スクロール２と、固定スクロール３と、揺動スクロール２の自転を防止するオルダム機構１７とを備えている。電動機２１は、固定子１９と、回転子２０とを備えている。駆動軸２２は、固定フレーム２５および補助フレーム２６によって支持されている。
【０１０５】
本実施の形態２のスクロール圧縮機１５において、揺動スクロール２および固定スクロール３は、実施の形態１に係るスクロール部品１によって構成されている。スクロール部品１は上述したようにアルミニウム合金で構成されているため、鋳鉄に比べて軽量である。このため、圧縮機運転時に揺動スクロール２に印加される遠心力を軽減できる。
【０１０６】
また、アルミニウム合金５の表面に施したコーティング層９により、摺動性が向上する。さらに、コーティング層９の膜厚が均一化することで、冷媒ガスの漏れが抑制される。そのため、揺動スクロール２の回転数を上げることができ、冷媒ガスの圧縮効率が向上し、スクロール圧縮機１５の高出力化が可能となる。スクロール圧縮機１５の密閉容器１６内にスクロール部品１を組み込む方法としては、特に限定されることはなく、公知の方法に従って行うことができる。
【０１０７】
上記のように、本実施の形態２は、固定スクロール３および揺動スクロール２が実施の形態１に係るスクロール部品１によって構成されているので、摺動面１ａ部分の摺動性に優れ、摺動面の焼付きを防止可能なスクロール圧縮機を提供することができる。また、本実施の形態２は、コーティング層９の膜厚均一性を確保できるため、冷媒ガスの漏れ抑制に優れ、冷媒ガスの漏れによる出力低下を防止することのできるスクロール圧縮機を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１  スクロール部品、１ａ  摺動面、１ｂ  スクロール基材、２  揺動スクロール、３  固定スクロール、５  アルミニウム合金、６  リン酸亜鉛層、７  固体潤滑層、８  研磨層、９  コーティング層、１０  リン酸亜鉛粒子、１１  固体潤滑剤粒子、１２  バインダー、１３  研磨剤粒子、１４  バインダー、１５  スクロール圧縮機、１６  密閉容器、１７  オルダム機構、１８  圧縮機構部、１９  固定子、２０  回転子、２１  電動機、２２  駆動軸、２３  吸入配管、２４  吐出配管、２５  固定フレーム、２６  補助フレーム。
【要約】
スクロール部品は、他の部材と摺動する摺動面を有し、アルミニウム合金で構成されたスクロール基材と、スクロール基材の摺動面に形成されたコーティング層とを備える。コーティング層は、摺動面に形成され、リン酸亜鉛粒子を含むリン酸亜鉛層と、リン酸亜鉛層の表面に形成され、固体潤滑剤粒子を含む固体潤滑層と、固体潤滑層の表面に形成され、バインダーおよびバインダーのモース硬度よりも高いモース硬度を有する研磨剤粒子を含む研磨層とを備える。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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