專利名稱：金屬表面處理方法、其處理的制冷劑壓縮機用旋轉軸和滑片以及該制冷劑壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬表面處理方法、用該方法處理的部件以及使用該部件的制冷劑壓縮機，更具體地說，本發(fā)明涉及采用沒有破壞臭氧層危險的HFC系制冷劑等的冷凍裝置中使用的制冷劑壓縮機，是關于旋轉軸或滑片的滑動面的耐磨性得到提高的制冷劑壓縮機。
以往，冷凍機的制冷劑一直是使用二氯二氟甲烷(R-12)或由R-22和一氯五氟乙烷(R-115a)組成的共沸混合制冷劑R-502，這些制冷劑適合于通常的冷凍裝置。另外，使用與這些制冷劑具有相容性的礦物油或烷基苯類油等冷凍機油的冷凍循環(huán)，其可靠性和耐久性等品質達到了較高的水準。
但是，上述制冷劑對于臭氧具有很大的破壞作用，一旦釋放到大氣中，到達地球上空的臭氧層，將會破壞臭氧層。臭氧層的破壞是由于制冷劑中的氯原子(C1)而引起的。
為此，人們考慮使用氯含量較少的制冷劑例如氯二氟代甲烷(HCFC-22、R-22)、以及不含氯的制冷劑例如二氟甲烷(HFC-32、R-32)、五氟乙烷(HFC-125、R-125)和1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a、R-134a)作為上述制冷劑的替代物(以下簡稱HFC系制冷劑)。
相對于HFC系制冷劑而使用的冷凍機油的實例有與HFC系制冷劑不具有相容性的礦物油、烷基苯類油等，或者與HFC系制冷劑具有相容性的酯類冷凍機油、醚類冷凍機油以及它們的混合油等。
以往，旋轉式壓縮機、往復式壓縮機等壓縮機的旋轉軸，為了提高其滑動表面的耐磨性，要進行例如鹽浴軟氮化(salt bath soft nitriding)處理、離子氮化(ion nitriding)處理、鹽浴滲硫氮化(salt bath sulphonitriding)處理、電解滲硫氮化(eletrolytic sulphonitriding)處理等表面處理。但是，如果將制冷劑換成HFC系制冷劑，將冷凍機油改為酯類冷凍機油或醚類冷凍機油，采用上述以往的處理方法形成的化合物層(以氮化物(ε-Fe3N)為主體)的摩擦系數(shù)高，導致耐磨性不足，因而不能長期穩(wěn)定地運轉。由于上述原因，迫切需要改進的旋轉軸處理方法以及配備有用該方法處理的旋轉軸的旋轉式壓縮機、往復式壓縮機等壓縮機。
另外，如果將制冷劑改成HFC系制冷劑，將冷凍機油換成酯類冷凍機油或醚類冷凍機油，那么旋轉軸的材料也必須使用高彈性的球墨鑄鐵(FCD)。但是，旋轉軸的中心孔，即用于使冷凍機油從位于制冷劑壓縮機下部的油槽循環(huán)到制冷劑壓縮機上部的孔，以往一直是采用機械加工來開孔，如果使用高彈性的材料，特別是使用FCD，機械加工將難以進行。因此，迫切需要配備有能夠經濟、容易地制成中心孔的高彈性旋轉軸的制冷劑壓縮機。
另一方面，旋轉式壓縮機的滑片使用SKH51等材料制成，為了提高耐磨性，需要進行離子氮化處理、CrN涂覆處理等表面處理，或者使用浸滲鋁的碳素材料或纖維增強的鋁材制成的滑片。
但是，如果將制冷劑改成HFC系制冷劑，將冷凍機油換成酯類冷凍機油或醚類冷凍機油，在上述的常規(guī)表面處理的情況下，例如離子氮化處理，會使摩擦系數(shù)提高，由于摩擦時溫度升高，酯類冷凍機油或醚類冷凍機油被冷凍回路內存在的水份水解而產生酸。由于所產生的酸而形成金屬皂等淤渣，這些淤渣沉積在滑片表面的滑動部位上，引起腐蝕和磨損等問題。另外，在CrN涂覆處理的場合，存在著運轉過程中涂膜剝落以及由于涂膜厚度不均勻難以生產對應的問題。此外，采用浸滲鋁的碳素材料或纖維增強的鋁材制成的滑片，機械強度和耐磨性不足，并且對與之相配合的轉子具有攻擊性，因此，配備有這樣的滑片的旋轉式壓縮機不能長期穩(wěn)定地運轉。
本發(fā)明的目的是，提供配備有甚至在使用酯類冷凍機油、醚類冷凍機油作為冷凍機油、并且使用HFC系制冷劑的場合，旋轉軸或滑片表面滑動部位的摩擦系數(shù)低、耐磨性高的旋轉軸或滑片的制冷劑壓縮機；提供配備有可以經濟、容易地制成中心孔的高彈性旋轉軸的制冷劑壓縮機；以及提供可以防止滑片表面的滑動部位上產生淤渣、能長期穩(wěn)定地運轉的制冷劑壓縮機。另外，本發(fā)明的目的還在于提供所采用的處理方法。
為了解決上述任務，本發(fā)明人反復進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)，使用表面上經過等離子體滲硫氮化(plasma sulphonitriding)處理的相當于高速工具鋼的鋼制成的滑片或不銹鋼制成的滑片可以解決上述任務，從而完成了本發(fā)明；此外，本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，對旋轉軸的表面進行等離子體滲硫氮化處理，可以降低摩擦系數(shù)，提高耐磨性，此外，通過在旋轉軸的鑄造過程中使用燒失模型(sublimation pattern model)或殼芯(shell core)制作中心孔，可以解決上述任務，從而完成了本發(fā)明。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供了一種金屬表面處理方法，其特征在于，是對以含有相當于高速工具鋼的鋼或相當于不銹鋼的鋼為母體材料的金屬表面進行等離子體滲硫氮化處理，在該表面上形成含氮化合物層和含硫表層部分。本發(fā)明還提供了經過上述處理的滑片。
母體材料包含相當于高速工具鋼的下列成份的鋼是優(yōu)選的。
組分C1.0-2.0％(重量)Si0.1-0.4％(重量)
Mn0.2-0.5％(重量)Cr3.0-5.0％(重量)W11.0-14.0％(重量)Mo0.5-2.5％(重量)V3.0-5.0％(重量)Fe余量。
母體材料包含相當于高速工具鋼的下列成份的鋼是優(yōu)選的。
組分C2.0-2.5％(重量)Si0.2-0.4％(重量)Mn0.2-0.4％(重量)Cr2-6％(重量)W10-12％(重量)Mo2.0-3.0％(重量)V5.0-8.0％(重量)Co6.0-9.0％(重量)Fe余量。
母體材料包含相當于高速工具鋼的下列成份的鋼是優(yōu)選的。
組分C3.3-3.6％(重量)Si0.2-0.4％(重量)Mn0.2-0.4％(重量)Cr3.0-3.5％(重量)W12-14％(重量)Mo7.0-9.0％(重量)
V9.0-10.5％(重量)Co9.0-11％(重量)TiN粒子13.0％(重量)或13.0％(重量)以下Fe余量。
母體材料包含相當于不銹鋼的下列成份的鋼是優(yōu)選的。
組分C0.95-1.20％(重量)Si1.0％(重量)或1.0％(重量)以下Mn0.6％(重量)或0.6(重量)以下Ni0.6％(重量)或0.6(重量)以下Cr16-18％(重量)Mo0.75％(重量)或0.75％(重量)以下Fe余量。
上述的母體材料用熱等靜壓(Hot Isotastatic Press，HIP)模壓成形也是優(yōu)選的。
或者，優(yōu)選將相當于高速工具鋼的鋼注塑成形得到的空心滑片。
另外，優(yōu)選相當于不銹鋼的鋼被燒結(液相燒結或氣相燒結)。
本發(fā)明還提供了制冷劑壓縮機，該制冷劑壓縮機配備有帶旋轉軸的電動單元和由該電動單元的旋轉軸驅動的壓縮單元，通過該壓縮單元將吸入的HFC系制冷劑或以HFC系制冷劑為主體的制冷劑壓縮和排出，其中，所述的壓縮單元包括氣缸、通過上述旋轉軸的偏心部驅動的在該氣缸內回轉的轉子、與該轉子接觸并將氣缸內分割開的滑片、以及封閉上述氣缸的開口的上軸承部和下軸承部，這些滑動部件即轉子和滑片的滑動表面用冷凍機油潤滑，所述的滑片由表面上經過等離子體滲硫氮化處理的相當于高速工具鋼的鋼或相當于不銹鋼的鋼制成。
此時，冷凍機油優(yōu)選選自由酯類潤滑油、醚類潤滑油組成的組以及它們的混合物。
本發(fā)明還提供了金屬表面的處理方法，是對含以球墨鑄鐵為母體材料的金屬制成的軸表面進行等離子體滲硫氮化處理。另外，本發(fā)明還提供了旋轉軸，是對含球墨鑄鐵為母體材料的金屬表面進行等離子體滲硫氮化處理。
優(yōu)選的是，該旋轉軸是用燒失模型或殼芯制成中心孔的球墨鑄鐵制成的中空旋轉軸。
此外，本發(fā)明提供了制冷劑壓縮機，它配備有壓縮單元，用于驅動壓縮單元的旋轉軸，利用該壓縮單元將吸入的HFC系制冷劑或以HFC為主體的制冷劑壓縮和排出，該旋轉軸的滑動表面用冷凍機油潤滑，并且對該以球墨鑄鐵作為旋轉軸母體材料的金屬制成的軸表面進行了等離子體滲硫氮化處理。
通過采用這些措施，可以提供配備有甚至在使用酯類冷凍機油或醚類冷凍機油作為冷凍機油、并且使用HFC系制冷劑的場合，旋轉軸或滑片表面滑動部位的摩擦系數(shù)低、耐磨性高的旋轉軸或滑片的制冷劑壓縮機。
附圖的簡要說明如下

圖1是冷凍裝置的冷凍回路圖。
圖2是本發(fā)明的制冷劑壓縮機的一個實施方案的縱剖面圖。
圖3是圖2的制冷劑壓縮機的橫剖面圖。
下面，參照圖1-3來說明本發(fā)明。
圖1表示冷凍裝置的冷凍循環(huán)，該冷凍裝置是由冷凍劑配管依次將下列部件連接而形成的將蒸發(fā)氣化的HFC系制冷劑壓縮和排出到冷凝器的本發(fā)明的制冷劑壓縮機a、使該制冷劑冷凝并液化的冷凝器b、減小該制冷劑的壓力的毛細管c、以及將液化的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器d。
在圖2和圖3中，1是密閉容器，在該容器內，上部裝有電動單元2，下部裝有由該電動單元驅動的旋轉壓縮單元3。電動單元2包括定子5和轉子6，定子5具有用有機材料絕緣的繞組4，轉子6設置在定子5的內側。旋轉壓縮單元3包括氣缸7、轉子10、滑片12、上部軸承13和下部軸承14，轉子10通過旋轉軸8的偏心部9的驅動在氣缸內沿氣缸7的內壁回轉，滑片12由彈簧11壓緊，與上述轉子10的周面壓接而將氣缸7內部分成吸入側和排出側，上部軸承13和下部軸承14將氣缸7的開口封閉并支承旋轉軸8。
上部軸承13上設有與氣缸7的排出一側連通的排出孔15。另外，上部軸承13上還安裝有打開或關閉排出孔15的排出閥16和遮蓋住該排出閥16的排出消聲室(discharging muffler)17。
在密閉容器1內的底部封入HFC系制冷劑，例如R134a、R32和R125的3種組分的混合制冷劑(以下簡稱R407C)，或者R32和R125的2種組分的混合制冷劑(以下簡稱R410A)。這些制冷劑流入旋轉壓縮單元3的氣缸7內，在轉子10和滑片12的共同作用下被壓縮。
作用冷凍機油18的酯類冷凍機油或醚類冷凍機油潤滑旋轉壓縮單元3的滑動部件，即轉子10或滑片12的滑動表面，或旋轉軸8的滑動表面。
19是安裝在密閉容器1上、將制冷劑導入氣缸7的吸入側的吸入管，20是安裝在密閉容器1的上壁、將被旋轉壓縮單元3壓縮、通過電動單元2將制冷劑排出到密閉容器1外面的排出管。
由吸入管19流入氣缸7內的吸入側的制冷劑，在轉子10和滑片12的共同作用下被壓縮，從而通過排出孔15打開排出閥16，被排出到排氣消聲室17內。該排氣消聲室17內的制冷劑通過電動單元2由排出管20排出到密閉容器1外。
裝在密閉容器1底部的油18，由于旋轉軸8的高速轉動在上方開放端形成渦流而產生的真空現(xiàn)象，通過旋轉軸8的中空孔21被吸上去，從而供給到旋轉壓縮單元3的轉子10和滑片12等滑動部件之間的滑動表面、或者旋轉軸8和上部軸承13、下部軸承14的滑動表面，起到潤滑作用。另外，使在氣缸7內被壓縮的制冷劑不致于泄漏到低壓一側。
上述旋轉軸8是由高彈性的球墨鑄鐵(ductile case iron，F(xiàn)CD)制成，其表面經過等離子體滲硫氮化處理。因而，其表面的摩擦系數(shù)降低，耐磨性提高。因此，即使將制冷劑換成HFC系制冷劑，并將冷凍機油改成酯類冷凍機油或醚類冷凍機油，旋轉軸8和上部件軸承13、下部軸承14之間的滑動表面上的涂膜也不致于脫落。另外，本發(fā)明中的滑片12是由相當于高速工具鋼的鋼或相當于不銹鋼的鋼制成，其表面上經過等離子體滲硫氮化處理。因而，可以起到與上述旋轉軸同樣的作用，因此，即使將制冷劑換成HFC系制冷劑，將冷凍機油改成酯類冷凍機油，滑片12和轉子10之間的滑動表面上的涂膜也不致于剝落。
產生上述結果的原因據(jù)認為是，經過等離子體滲硫氮化處理，旋轉軸8或滑片12表面上的鐵與硫發(fā)生化學反應生成的硫化鐵，形成含硫的表層部分，因而摩擦系數(shù)降低。另外，還有一種看法認為，鐵與氮發(fā)生化學反應生成的化合物層例如FeN、Fe3N4等，覆蓋住表面，因而可以得到耐磨性高的表面。但本發(fā)明不限于上述的看法。
本發(fā)明中使用的等離子體滲硫氮化處理的條件沒有特別的限制。處理條件的具體例子例如可以舉出，用1-2小時將旋轉軸8或滑片12在爐內加熱至540-570℃，在N2/H2＝1∶1的氣氛中處理約2小時，接著在540-570℃及N2/H2S混合氣體氣氛中處理3小時左右，然后爐冷2小時。在爐冷階段中通過導入氣體使內壓達到3乇。
另外，上述旋轉軸8在鑄造過程中使用燒失模型或殼芯形成孔21，因此不需要在后續(xù)工序中用機械加工開孔。
由于本發(fā)明中作為相當于高速工具鋼的鋼制成的滑片采用了C、W、V含量比SKH51高的、相當于高速工具鋼的含有下列成分的鋼制成的滑片，因而可以進一步提高滑片本身的耐磨性。
組分C1.0-2.0％(重量)Si0.1-0.4％(重量)Mn0.2-0.5％(重量)Cr3.0-5.0％(重量)W11.0-14.0％(重量)Mo0.5-2.5％(重量)V3.0-5.0％(重量)Fe余量。
本發(fā)明中使用的滑片的制造方法沒有特別的限制，不過，使用含有相當于高速工具鋼的下列成分的鋼(在相當于SKH57的材料中加入TiN粒子(粒徑約1-2μm))進行下面將要描述的HIP模壓的方法，成形比較容易，可以制造耐磨性優(yōu)異的滑片，因而是優(yōu)選的方法。所謂熱等靜壓模壓(Hot Isostatic Press Molding、HIP模壓)，是將粉末或預成形體封入在高溫下能形成被覆體的金屬箔中，脫氣后插入容器內，通過惰性氣氛介質在各個方向上施加同樣的壓力、同時進行加熱和燒結的方法，用這種方法可以得到均質、高密度的燒結體。在本發(fā)明中，如上所述，通過在相當于SKH57的材料中配入TiN粒子、采用公知的HIP成形方法可以加工成形滑片。
組分
C3.3-3.6％(重量)Si0.2-0.4％(重量)Mn0.2-0.4％(重量)Cr3.0-3.5％(重量)W12-14％(重量)Mo7.0-9.0％(重量)V9.0-10.5％(重量)Co9.0-11％(重量)TiN粒子13.0％(重量)或13.0％(重量)以下Fe余量。在本發(fā)明中，可以使用由相當于高速工具鋼的鋼經過注塑成、燒結得到的具有中空部的均質、高密度、高強度的空心滑片。注塑成形時優(yōu)選使用相當于高速工具鋼的含有下列成分的鋼。因為這種空心滑片重量輕，強度高，使用這種滑片的制冷劑壓縮機可以達到比常規(guī)產品的速度快3倍的工作狀態(tài)。
組分C2.0-2.5％(重量)Si0.2-0.4％(重量)Mn0.2-0.4％(重量)Cr2-6％(重量)W10-12％(重量)Mo2.0-3.0％(重量)V5.0-8.0％(重量)Co6.0-9.0％(重量)Fe余量。
上述各成分及其含量是根據(jù)能批量生產并且提高滑片的耐磨性的原則而確定的。
另一方面，本發(fā)明中的由相當于不銹鋼的鋼制造的滑片，采用含有下列成分的、Cr含量高的SUS440系不銹鋼制的滑片時，可以進一步提高滑片的耐磨性。
C0.95-1.20％(重量)Si1.0％(重量)或1.0％(重量)以下Mn0.6％(重量)或0.6％(重量)以下Ni0.6％(重量)或0.6％(重量)以下Cr16-18％(重量)Mo0.75％(重量)或0.75％(重量)以下Fe余量上述各成分及其含量是根據(jù)能批量生產并且提高滑片的耐磨性的原則而確定的。
優(yōu)選使用通過上述HIP模壓或注塑成形容易燒結得到的相當于不銹鋼的鋼制成的滑片。
滑片中的C含量與熱處理后的硬度和耐磨性有關，因此必是特定的數(shù)值或者在特定的范圍內。尤其是，含量低于下限值時，淬火后的硬度降低，耐磨性低下。另外，滑片中的Cr是碳化物析出元素，對耐磨性有很大貢獻，因此必須選擇最適宜的數(shù)值或最適宜的范圍。W、Mo、V、Co、Si和Mo也是強化基體的元素，它們也必須選擇最適宜的數(shù)值或最適宜的范圍，因為這些元素在規(guī)定的數(shù)值或范圍之外時，會對耐磨性產生不利的影響。
本發(fā)明的制冷劑壓縮機的形式可以是上述的封閉型壓縮機，也可以是開啟型的壓縮機，沒有特別的限制。至于旋轉軸，具體地說例如可以用來作為旋轉式壓縮機、往復式壓縮機、振動式壓縮機、多滑片和旋轉式壓縮機、渦管式壓縮機等的旋轉軸。
實施例下面通過實施例和比較例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實施例的限制。
實施例1在鑄造工序中使用燒失模型或殼芯制成旋轉軸的中心孔21，將所得到的旋轉軸8裝入爐內，在570℃下將旋轉軸8加熱1-2小時，然后在供給N2/H2＝1∶1的氣氛中處理2小時。接著在570℃下、供給N2/H2＝1∶1和N2/H2S＝99∶1的混合氣體的氣氛中處理3小時。然后爐冷2小時(爐內壓3乇)，進行等離子體滲硫氮化處理。
將配備有經過等離子體滲硫氮化處理的旋轉軸8的旋轉式壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器用配管連接，制成臺架試驗裝置，使用該臺架試驗裝置按下列試驗條件進行耐久試驗，測定旋轉式壓縮機的旋轉軸滑動部位的磨損度。
壓力條件高壓27-28kg/cm2·G、低壓4.6kg/cm2·G運轉頻率100Hz、運轉時間1000hr、制冷劑杜邦公司制造的R407C[R134a∶R32∶R125＝52∶23∶25的混合制冷劑]機身上部溫度95-100℃滑動部件的材料如下。
滑片高速工具鋼(High Speed Steel)轉子鑄鐵組成(重量％)T.C(總碳量)3.0-3.7Si1.5-2.5，Mn0.5-1.0，
P0.2-0.3，S0.15或0.15以下Ni0.15-0.4，Cr0.5-1.2Mo0.15-0.4，F(xiàn)e余量。
潤滑劑組合物(油)以多元醇酯系油(Fureol α68S、Japan EnergyCorp.制造)為基油，對該基油添加0.1-2.0％(重量)的磷酸三甲苯酯(TCP)和0.01-10％(重量)的環(huán)氧化合物(EP)添加劑。另外，在基油中可以再添加0.05-0.5％(重量)的2，6-二叔丁基對甲酚(以下簡稱#1油)。
試驗的結果，旋轉軸8的磨損度是1。磨損度分5級評價，用數(shù)字表示，5是最差，3以下是可以允許的范圍，1是優(yōu)異。
比較例1使用離子氮化處理的旋轉軸代替等離子體滲硫氮化處理的旋轉軸8，除此之外與實施例1同樣進行試驗。試驗的結果，旋轉軸8的磨損度是4。
實施例2將含有下列成分的相當于高速工具鋼的鋼制滑片裝入爐中，于570℃加熱1-2小時，在供給N2/H2＝1∶1氣體的氣氛中處理2小時。接著在570℃下、供給N2/H2＝1∶1和N2/H2S＝99∶1的混合氣體的氣氛中處理3小時。然后爐冷2小時(爐內壓3乇)，完成等離子體滲硫氮化處理。
組分C1.0-2.0％(重量)Si0.1-0.4％(重量)Mn0.2-0.5％(重量)Cr3.0-5.0％(重量)
W11.0-14.0％(重量)Mo0.5-1.5％(重量)V3.0-5.0％(重量)Fe余量。
將配備有經過等離子體滲硫氮化處理的滑片12的旋轉式壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器用配管連接，制成臺架試驗裝置，使用該臺架試驗裝置按下列試驗條件進行耐久試驗，測定滑片12的滑動部位的磨損度。
壓力條件高壓27-28kg/cm2·G、低壓4.6kg/cm2.G運轉頻率100Hz、運轉時間1000hr、制冷劑杜邦公司制造的R407C機身上部溫度95-100℃轉子鑄鐵組成(重量％)T.C(總碳量)3.0-3.7Si1.5-2.5，Mn0.5-1.0，P0.2-0.3，S0.15或0.15以下Ni0.1 5-0.4，Cr0.5-1.2Mo0.15-0.4，F(xiàn)e余量。
潤滑油組合物(油)上述的#1油試驗的結果，滑片12的磨損度是1。磨損度分5級評價，用數(shù)字表示，5是最差，3以下是可以允許的范圍，1是良好。旋轉式壓縮機經過長期運轉后，油的酸值沒有上升，也未觀察到滑片12表面的滑動部位上產生淤渣，能夠穩(wěn)定地運行。
實施例3將含有下列成分的相當于不銹鋼的鋼制滑片置于爐中，570℃下加熱1-2小時，在供給1.5升/分N2、1.5升/分H2的氣氛中處理2小時。接著在570℃下、供給N2/H2＝1∶1的混合氣體和N2/H2S＝99∶1的混合氣體的氣氛中處理3小時。然后爐冷2小時(爐內壓3乇)，進行等離子體滲硫氮化處理。
組分C0.95-1.20％(重量)Si1.0％(重量)或1.0％(重量)以下Mn0.6％(重量)或0.6％(重量)以下Ni0.6％(重量)或0.6％(重量)以下Cr16-18％(重量)Mo0.75％(重量)或0.75％(重量)以下Fe余量。
將配備有經過等離子體滲硫氮化處理的滑片12的旋轉式壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器用配管連接，制成臺架試驗裝置，使用該臺架試驗裝置按下列試驗條件進行耐久試驗，測定滑片12的滑動部位的磨損度。
壓力條件高壓27-28kg/cm2·G、低壓4.6kg/cm2·G運轉頻率100Hz、運轉時間1000hr、制冷劑杜邦公司制造的R407C機身上部溫度95-100℃轉子鑄鐵組成(重量％)T.C(總碳量)3.0-3.7Si1.5-2.5，Mn0.5-1.0，P0.2-0.3，S0.15或0.15以下Ni.0.1 5-0.4，Cr0.5-1.2
Mo0.15-0.4，F(xiàn)e余量。
潤滑油組合物(油)上述的#1油試驗的結果，滑片12的磨損度是1。旋轉式壓縮機經過長期運轉后，油的酸值沒有上升，也未觀察到滑片12表面的滑動部位上產生淤渣，能夠穩(wěn)定地運行。
比較例2用離子氮化處理的滑片12代替等離子體滲硫氮化處理的滑片12，除此之外與實施例2同樣進行試驗。試驗的結果，觀察到有一部分涂膜剝落，滑片12的磨損度是4。
本發(fā)明由于采用上述構成，甚至在使用酯類冷凍機油或醚類冷凍機油作為冷凍機油，并且使用HFC系制冷劑的場合，旋轉軸表面滑動部位的摩擦系數(shù)較低，耐磨性高，安裝了該旋轉軸的制冷劑壓縮機可以長期穩(wěn)定地運行。另外，可以經濟、容易地制成旋轉軸的中心孔。
除此以外，本發(fā)明由于采用上述構成，甚至在使用酯類冷凍機油或醚類冷凍機油作為冷凍機油，并且使用HFC系制冷劑的場合，滑片表面滑動部位的摩擦系數(shù)較低，耐磨性高。安裝了該滑片的制冷劑壓縮機可以長期穩(wěn)定地運行。
因此，本發(fā)明在產業(yè)上有廣闊的應用前景。
雖然本發(fā)明僅顯示和表述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但可以理解本發(fā)明不僅限于此，在不偏離后附權利要求書中所規(guī)定的本發(fā)明的范圍內，本領域的熟練人員可以作出各種改變和修正。
權利要求
1.金屬表面處理方法，其特征在于包括，對以含有相當于高速工具鋼的鋼作為母體材料的金屬表面進行等離子體滲硫氮化處理，在該表面上形成含氮化合物層和含硫表層部分。
2.權利要求1所述的金屬表面處理方法，其特征在于，母體材料含有相當于高速工具鋼的下列成份的鋼C1.0-2.0％(重量)Si0.1-0.4％(重量)Mn0.2-0.5％(重量)Cr3.0-5.0％(重量)W11.0-14.0％(重量)Mo0.5-2.5％(重量)V3.0-5.0％(重量)Fe余量。
3.權利要求1所述的金屬表面處理方法，其特征在于，母體材料含有相當于高速工具鋼的下列成份的鋼C2.0-2.5％(重量)Si0.2-0.4％(重量)Mn0.2-0.4％(重量)Cr2-6％(重量)W10-12％(重量)Mo2.0-3.0％(重量)V5.0-8.0％(重量)Co6.0-9.0％(重量)Fe余量。
4.權利要求1所述的金屬表面處理方法，其特征在于，母體材料含有相當于高速工具鋼的下列成份的鋼C3.3-3.6％(重量)Si0.2-0.4％(重量)Mn0.2-0.4％(重量)Cr3.0-3.5％(重量)W12-14％(重量)Mo7.0-9.0％(重量)V9.0-10.5％(重量)Co9.0-11％(重量)TiN粒子 13％(重量)或13％(重量)以下Fe余量。
5.金屬表面處理方法，其特征在于包括，對以相當于不銹鋼的鋼作為母體材料的金屬表面進行等離子體滲硫氮化處理，在該表面上形成含氮化合物層和含硫表層部分。
6.權利要求5所述的金屬表面處理方法，其特征在于，母體材料包含相當于不銹鋼的下列成份的鋼C0.95-1.20％(重量)Si 1.0％(重量)或1.0％(重量)以下Mn0.6％(重量)或0.6％(重量)以下Ni0.6％(重量)或0.6％(重量)以下Cr16-18％(重量)Mo0.75％(重量)或0.75％(重量)以下Fe余量。
7.滑片，其特征在于，該滑片是通過對以含有相當于高速工具鋼的鋼作為母體材料的滑片進行等離子體滲硫氮化處理，在該表面上形成含氮化合物層和含硫表層部分生產的。
8.權利要求7所述的滑片，其特征在于，母體材料包含相當于高速工具鋼的下列成份的鋼C1.0-2.0％(重量)Si0.1-0.4％(重量)Mn0.2-0.5％(重量)Cr3.0-5.0％(重量)W11.0-14.0％(重量)Mo0.5-2.5％(重量)V3.0-5.0％(重量)Fe余量。
9.權利要求7所述的滑片，其特征在于，母體材料包含相當于高速工具鋼的下列成份的鋼C2.0-2.5％(重量)Si0.2-0.4％(重量)Mn0.2-0.4％(重量)Cr2-6％(重量)W10-12％(重量)Mo2.0-3.0％(重量)V5.0-8.0％(重量)Co6.0-9.0％(重量)Fe余量。
10.權利要求7所述的滑片，其特征在于，母體材料含有相當于高速工具鋼的下列成份的鋼C3.3-3.6％(重量)Si0.2-0.4％(重量)Mn0.2-0.4％(重量)Cr3.0-3.5％(重量)W12-14％(重量)Mo7.0-9.0％(重量)V9.0-10.5％(重量)Co9.0-11％(重量)TiN粒子13.0％(重量)或13.0％(重量)以下Fe余量。
11.權利要求10所述的滑片，其特征在于，所述的滑片是將上述母體材料熱等靜壓(HIP)模壓制成的。
12.權利要求7所述的滑片，其特征在于，包括將相當于高速工具鋼的鋼注塑制成的空心滑片。
13.滑片，其特征在于，所述的滑片是通過對以相當于不銹鋼的鋼作為母體材料的滑片進行等離子體滲硫氮化處理，在該表面上形成含氮化合物層和含硫表層的部分。
14.權利要求13所述的滑片，其特征在于，上述母體材料包含相當于不銹鋼的下列成份的鋼C0.95-1.20％(重量)Si1.0％(重量)或1.0％(重量)以下Mn0.6％(重量)或0.6％(重量)以下Ni0.6％(重量)或0.6％(重量)以下Cr16-18％(重量)Mo0.75％(重量)或0.75％(重量)以下Fe余量。
15.權利要求13所述的滑片，其特征在于，相當于不銹鋼的鋼被燒結。
16.制冷劑壓縮機，該制冷劑壓縮機包含有帶旋轉軸的電動單元和由該電動單元的旋轉軸驅動的壓縮單元，通過該壓縮單元將吸入的HFC系制冷劑或以HFC系制冷劑為主體的制冷劑壓縮和排出，其特征在于，所述的壓縮單元包括氣缸、通過上述旋轉軸的偏心部驅動的在氣缸內回轉的轉子、與該轉子接觸并將氣缸內分割開的滑片、以及封閉上述氣缸的開口的上軸承部和下軸承部，這些滑動部件即轉子和滑片的滑動表面用冷凍機油潤滑，所述的滑片是由表面上經過等離子體滲硫氮化處理的相當于高速工具鋼的鋼制成的。
17.權利要求16所述的制冷劑壓縮機，其特征在于，所述的母體材料包含相當于高速工具鋼的下列成份的鋼C1.0-2.0％(重量)Si0.1-0.4％(重量)Mn0.2-0.5％(重量)Cr3.0-5.0％(重量)W11.0-14.0％(重量)Mo0.5-2.5％(重量)V3.0-5.0％(重量)Fe余量。
18.權利要求16所述的制冷劑壓縮機，其特征在于，母體材料包含相當于高速工具鋼的下列成份的鋼C2.0-2.5％(重量)Si0.2-0.4％(重量)Mn0.2-0.4％(重量)Cr2-6％(重量)W10-12％(重量)Mo2.0-3.0％(重量)V5.0-8.0％(重量)Co6.0-9.0％(重量)Fe余量。
19.權利要求16所述的制冷劑壓縮機，其特征在于，母體材料包含相當于高速工具鋼的下列成份的鋼C3.3-3.6％(重量)Si0.2-0.4％(重量)Mn0.2-0.4％(重量)Cr3.0-3.5％(重量)W12-14％(重量)Mo7.0-9.0％(重量)V9.0-10.5％(重量)Co9.0-11％(重量)TiN粒子13.0％(重量)或13.0％(重量)以下Fe余量。
20.權利要求19所述的制冷劑壓縮機，其特征在于，上述母體材料是通過熱等靜壓(HIP)模壓制成的。
21.權利要求16所述的制冷劑壓縮機，其特征在于，該滑片是通過將相當于高速工具鋼的鋼注塑制成的空心滑片。
22.權利要求16所述的制冷劑壓縮機，其特征在于，冷凍機油選自酯類潤滑油、醚類潤滑油以及它們的混合物。
23.制冷劑壓縮機，該制冷劑壓縮機包括帶旋轉軸的電動單元和由該電動單元的旋轉軸驅動的壓縮單元，通過該壓縮單元將吸入的HFC系制冷劑或以HFC系制冷劑為主體的制冷劑壓縮和排放，其特征在于，所述的壓縮單元由氣缸、通過上述旋轉軸的偏心部驅動的在氣缸內回轉的轉子、與該轉子接觸并將氣缸內分割開的滑片、以及封閉上述氣缸的開口的上軸承部和下軸承部，這些滑動部件即轉子和滑片的滑動表面用冷凍機油潤滑，所述的滑片由表面上經過等離子體滲硫氮化處理的相當于不銹鋼的鋼制成。
24.權利要求23所述的制冷劑壓縮機，其特征在于，母體材料包含相當于不銹鋼下列成份的鋼C0.95-1.20％(重量)Si1.0％(重量)或1.0％(重量)以下Mn0.6％(重量)或0.6％(重量)以下Ni0.6％(重量)或0.6％(重量)以下Cr16-18％(重量)Mo0.75％(重量)或0.75％(重量)以下Fe余量。
25.權利要求23所述的制冷劑壓縮機，其特征在于，使用燒結得到的相當于不銹鋼的鋼制滑片。
26.權利要求23所述的制冷劑壓縮機，其特征在于，冷凍機油選自酯類潤滑油、醚類潤滑油組成的組以及它們的混合物。
27.金屬表面的處理方法，其特征在于包括，對以含球墨鑄鐵作為母體材料的金屬表面進行等離子體滲硫氮化處理。
28.旋轉軸，其特征在于，該旋轉軸是以球墨鑄鐵作為母體材料的金屬制成的，并對其表面進行等離子體滲硫氮化處理。
29.權利要求28所述的旋轉軸，其特征在于，它包括用燒失模型或殼芯制成中心孔的球墨鑄鐵制的中空旋轉軸。
30.制冷劑壓縮機，該制冷劑壓縮機包括壓縮單元，用于驅動壓縮單元的旋轉軸，通過該壓縮單元將吸入的HFC系制冷劑或以HFC系制冷劑為主體的制冷劑壓縮和排出，其特征在于，該旋轉軸的滑動表面用冷凍機油潤滑，并且，對以含球墨鑄鐵作為母體材料的金屬表面進行了等離子體滲硫氮化處理。
31.權利要求30所述的制冷劑壓縮機，其特征在于，旋轉軸是用燒失模型或殼芯制成中心孔的球墨鑄鐵制的中空旋轉軸。
32.權利要求30所述的制冷劑壓縮機，其特征在于，冷凍機油選自由酯類潤滑油、醚類潤滑油組成的組以及它們的混合物。
全文摘要
本發(fā)明提供包括由旋轉軸驅動的壓縮單元,通過壓縮單元將吸入的HFC系制冷劑或以HFC系制冷劑為主體的制冷劑壓縮和排出的制冷劑壓縮機,該制冷劑壓縮機采用了表面上經過等離子體滲碳氮化處理的旋轉軸,或者采用在相當于高速工具鋼的鋼制滑片表面上進行了等離子體滲碳氮化處理的滑片。因此,甚至在使用酯類冷凍機油、醚類冷凍機油作為冷凍機油以及使用HFC系制冷劑的場合,可以提供包括表面滑動部位的摩擦系數(shù)低、耐磨性高的旋轉軸或滑片的制冷劑壓縮機。
文檔編號C22C38/24GK1186872SQ9711706
公開日1998年7月8日 申請日期1997年10月13日 優(yōu)先權日1997年10月13日
發(fā)明者岡島政三, 石川和久, 森阿由米, 小松原健夫, 鐮田正彥, 菅幸頂, 須磨浩之, 伊藤恭二 申請人:三洋電機株式會社