专利名称：：压缩机斜盘及其生产方法
技术领域：
：本发明涉及一种压缩机斜盘及其生产方法。
背景技术：
：JP-A-11-193780和JP-A-2001-234859中公开了相关技术的压缩机斜盘。这些压缩机斜盘均包括基体构件和在基体构件表面上形成的滑动层，该滑动层构成允许滑块在其上滑动的滑动表面。JP-A-11-193780公开了一种压缩机斜盘，其中基体构件由l5^材料如球墨铸铁(FCD)或轴承钢(SUJ2)形成，而滑动层通过热喷涂Cu-Sn-Pb形成。滑动层上形成有由MoS2和聚酰胺-酰亚胺形成的润滑层。JP-A-2001-234859公开了一种压缩机斜盘，其中基体构件由铁基材料形成，滑动层由通it^擦热所沉积的Al-Si形成。该压缩机斜盘形成有两个这种滑动层。如上所述的压缩机斜盘用于斜盘式压缩机。斜盘式压缩机包括在其内部形成有缸膛、曲轴箱、吸气室和排气室的壳体；容纳在釭膛中以便能够往复运动并在釭膛中限定压缩室的活塞；由外部驱动源驱动并由壳体旋转支撑的驱动轴；和设置在在曲轴箱中的斜盘，用于通过可旋转地与斜盘自身的前表面和后表面接触的数对滑块将驱动轴的旋转运动转换为活塞的往复运动。普通斜盘是单个单元，并且在其自身的前表面和后表面相对于驱动轴倾斜的状态下与驱动轴一起旋转。另一方面，每个滑块形成为基本半球形的形状，并且滑块的基本平坦的表面与斜盘的前表面和后表面接触。在如上所述配置的斜盘式压缩机中，当通过外部驱动源使驱动轴旋转时，斜盘也旋转，并且活塞分别通过滑块在釭膛中往复运动。因此，斜盘式压缩机将制冷气体从吸气室抽吸至压缩室，在压缩室中压缩制冷气体，并将其排入排气室。如上所述的斜盘式压缩机与蒸发器、膨胀阀、冷凝器和管道一起用于构成车辆的制冷回路，从而对驾驶室等进行空气调节。
发明内容本发明要解决的问题近年来，由于环境原因，在机械部件的制造领域要求减少铅的使用。因此，对于各种斜盘式压缩机，期望从上述含铅的Cu-Sn-Pb改变至用无铅材料作为形成滑动层的材料。然而，虽然上述A1-Si不包含鉛，并表现出一定程度的滑动性，但是在几乎没有或没有润滑油时，其滑动性低于Cu-Sn-Pb。根据本发明人的检验，其与Cu-Sn-Al-Si相同。因此，当使用该合金作为材料在基体构件上形成滑动层时，在斜盘和滑块之间的部分易于烧伤，4吏得斜盘式压缩机的耐久性可能劣化。鉴于该情况，本发明的一个目的是4C供一种能够表现出优异耐久性的无铅压缩机斜盘。解决问题的手段本发明人已经致力于研究发现一种表现出合乎需要的滑动性的无铅材料作为滑动层材料。结果，本发明人发现通过HVOF(高速氧燃料)热喷涂方法热喷涂Cu基MnS形成的滑动层能够实现上述目的。换言之，根据本发明的压缩机斜盘的特征在于具有基体构件和在基体构件表面上形成的滑动层，该滑动层构成允许滑块在其上滑动的至少一个滑动面，其中滑动层通过用HVOF热喷涂方法热喷涂Cu基MnS而形成。根据本发明的一种生产压缩机斜盘的方法的特征在于包括以下步骤通过HVOF热喷涂方法将由Cu基MnS形成的粉末热喷涂到基体构件上，以在基体构件上形成滑动层，该滑动层构成允许滑块在其上滑动的至少一个滑动面。根据本发明人进行的实验结果，本发明的压缩机斜盘相对于铁基材料或铝基材料形成的滑块表现出高耐烧伤负荷。本发明中的斜盘表现出的耐烧伤负荷不仅高于相关技术中具有由Al-Si形成的滑动层的斜盘，而且高于相关技术中具有由Cu-Sn-Pb形成的滑动层的斜盘。可以在滑动层上形成由MoS2和聚酖胺-酰亚胺形成的润滑层。例如，JP-A-57-198245和JP-A-2005-133130记载Cu基MnS是滑动性和耐磨性优异的材料。然而，没有记载Cu基MnS能够用于压缩机斜盘，并且没有〃^开通过HVOF热喷涂方法来热喷涂材料。本发明人认为通过HVOF热喷涂方法来热喷涂Cu基MnS形成的滑动层表现出适用于压缩机斜盘的滑动性的原因如下。在HVOF热喷涂方法过程中，高压氧气和燃料混合物在燃烧室中燃烧，并在喷嘴挤压燃烧火焰的同时喷射到环境中。因此，当喷射到环境中时，火焰经历突然的气体膨胀，并成为超音速喷射火焰。当在HVOF热喷涂方法中使用由Cu基MnS形成的粉末时，认为通过高加速能加速的粉末保持优异的滑动性和耐磨性，其成分几乎不氧化或疲劳，同时保持适度包含固体部分的半熔化状态，从而形成高密度的和在高粘附性下精密滑动的滑动层。因此，本发明中的压缩机斜盘是无铅的，并且表现出优异的耐久性。因此，采用该斜盘的斜盘式压缩机表现出优异的环境性能，并且获得长使用寿命。基体构件可以由^材料如FCD或SUJ2形成。基体构件的表面优选是扭陵的。根据本发明人的理解，基体构件表面的平均粗糙度优选为20至40nm。滑动层在基体构件的表面上形成，并且构成滑块在其上滑动的滑动面。滑动层可以构成除滑动面之外的部分，即斜盘的其它部分。根据本发明人的理解，滑动层的厚度优选为30至200jim。根据本发明人进行的实验结果，根据本发明的滑动层为Hvl50至350。滑块为斜盘的对应物，可以由诸如SUJ2的g材料或铝基材料形成。根据本发明人进行的实验结果，当滑块由45^材料如SUJ2形成时，本发明的斜盘表现出明显的效果。由铝基材料形成的滑块可以在其表面上具有由镍形成的镀层。斜盘式压缩机可以使用二氧化碳制冷气体以及普通制冷气体如R134a。特别地，当使用二氧化碳作为制冷气体时，本发明效果相当明显。其原因在于作为制冷气体的二氧化碳在压缩时获得约为15MPa的超高压，并JU^活塞经滑块施加到斜盘的压缩反作用力也很高。与其它的普通制冷气体相比，作为制冷气体的二氧化碳具有极低的润滑性能，即使加入润滑成分也是如此。本发明的压缩机斜盘可以用于使用斜盘的各种斜盘式压缩机中。例如，本发明的压缩机斜盘不仅可以用于具有单斜盘的普通斜盘式压缩机中，而且可以用于采用可与驱动轴一起旋转的第一斜盘和支撑为能够相对于第一斜盘相对旋转的第二斜盘的斜盘式压缩机中。在斜盘式压缩机具有单个斜盘的情况下，本发明的压缩机斜盘可以应用于相对于驱动轴的倾角变化的斜盘，也可以用于相对于驱动轴的倾角不变化的斜盘。在斜盘式压缩机具有包括第一斜盘和第二斜盘的斜盘的情况下，本发明的压缩机斜盘可以用作第二斜盘。Cu基MnS是在作为基体成分的Cu中含有MnS的合金。当Cu基MnS为Cu-Ni-MnS时，本发明人证实了本发明的效果。根据本发明人的理解，Cu-Ni-MnS优选由40至70重量％的Cu、20至40重量％的Ni和1至10重量％的MnS构成。当它包含少于40重量％的Cu时，Cu合^r相减少，产生脆性，而当它包含多于70重量％的Cu时，强度降低。当它包含少于20重量。/o的Ni时，MnS的溶解量减少，而当它包含多于40重量％的Ni时，Cu合^r相减少，产生脆性。当它包含少于1重量％的MnS时，MnS被Cu合金溶解，导致沉积量减少，从而使滑动性能的改善效果降低。当它包含多于10重量。/。的MnS时，MnS颗粒的尺寸增加，这导致偏析和分布不良，从而脆性增加。图1是根据实施方案1的斜盘式压缩机的垂直截面图；图2是放大的垂直截面图，其示出根据实施方案1的斜盘式压缩机的主要部分；图3是显示根据实施方案1的压缩机斜盘的制造方法的截面和图4是显示测量斜盘样品和滑块之间的烧伤负荷的方法示意图。具体实施方式实施方案l首先，将描述采用根据实施方案1的压缩机斜盘的可变容量斜盘式压缩机。如图1中所示，在压缩机中，前壳体2连接至气缸体1的前端，后壳体4经阀门单元3连接至气釭体1的后端。气缸体l和前壳体2形成有沿轴向在从中延伸的轴孔la、2a,轴孔la、2a分别经轴承装置等可旋转地支撑驱动轴5。在图1中，左侧对应于前侧，右侧对应于后侧。前壳体2的内部起曲轴箱6的作用。在曲轴箱6中，凸泉&7经轴承装置相对于前壳体2固定至驱动轴5。斜盘8设置在曲轴箱6中的凸^L7后面。驱动轴5穿过斜盘8，在该状态下，倾角通过设置在凸缘板7和斜盘8之间的连杆机构9而变化。气缸体l形成有多个沿轴向从中同轴延伸的缸膛lb。单头活塞10容纳在各个釭膛lb内，以便能够在其中往复运动。每个活塞10在曲轴箱6侧具有颈部，并且每个活塞10的颈部形成有接受座10a，每个接受座10a凹陷成球面，以便彼此相对。在斜盘8与各自的活塞10之间设置一对前滑块和后滑块21。如图2所示，斜盘8包括基体构件81和在基体构件81的前表面和后表面的周缘上形成的滑动层82和82。基体构件81是由45^材料如FCD、SUJ2形成的。滑动层82是通过HVOF热喷涂方法通过热喷涂Cu-31Ni-6.4MnS形成的。滑动层82和82的表面分别包括允许滑块21在其上滑动的平坦滑动面8a和8a。还可以在滑动层82上形成由MoS2和聚酰胺-酰亚胺形成的润滑层。在这种情况下，滑动层82和润滑层构成滑动面8a和8a。滑块21均形成基本半球形状，并且滑块21的半球形表面与活塞10的接受座10a接触，并且其基本平坦表面与斜盘8的滑动面8a和8a接触。如图1所示，在后壳体4中形成吸气室4a和排气室4b。缸膛lb能够通过阀门单元3的吸气阀机构与吸气室4a连通，并能够通过阀门单元3的排气阀机构与排气室4b连通。在后壳体4中i殳有容量控制阀11。容量控制阀11通过检测通路4c与吸气室4a连通，并通过供气通路4d与排气室4b和曲轴箱6连通。容量控制阀门11通过检测吸气室4a的压力来改变供气通路4d的开度，并改变压缩机的排放量。曲轴箱6和吸气室4a通过抽气通路4e连通。冷凝器13、膨胀阀14和蒸发器15通过管道12连接至排气室4b，并且蒸发器15通过管道12连接至吸气室4a。滑轮16设置在前壳体2的前端，以便可与轴承装置一起转动，并且滑轮16固定至驱动轴5。随发动机17转动的带18缠绕在滑轮16周围。如下制造斜盘8。如图3A所示，通过浇铸或机械加工制备由铁基材料如FCD或SUJ2形成的基体构件81。然后，如图3B所示，用喷砂等使基体构件81的前表面和后表面上的外周缘81a,，从而获得20至40nm的平均粗^^度。另一方面，制备由Cu-31Ni-6.4Mns形成的粉末。然后使用该粉末和由SulzerMetco生产的DJ型HVOF热喷涂系统，通过HVOF热喷涂方法喷涂基体构件81的外周缘81a。HVOF热喷涂方法的a如下。供氧压力150磅/平方英寸(psi)燃料(煤油)供给压力80磅/平方英寸载气(氮气)供给压力150磅/平方英寸空气供给压力75磅/平方英寸以该方式，形成如图3C所示的热喷涂层。由于热喷涂后的热喷涂层在其表面上具有约8nmRa的粗糙度，所以将表面抛光直至粗糙度降^^至约0.05nmRa。以该方式形成滑动层82。如图3D所示，根据需要，在滑动层82上形成由MoS2和聚跣胺-酰亚胺形成的润滑层82a。在如上所述配置的压缩机中，斜盘8与图1中所示驱动轴5的旋转同步旋转，活塞10经滑块21在缸膛lb中往复运动。因此，在活塞10头部侧形成的压缩室的容量变化。结果，吸气室4a中的制冷气体被PiUV压缩室，并在其中被压缩，然后排入排气室4b中。以这样的方式，在由压缩机、冷凝器13、膨胀阀14和蒸发器15构成的制冷回路中进行制冷操作。在该过程中，滑块21的基本平坦的表面与斜盘8的滑动面8a滑动接触，并且其半球形表面与活塞10的接受座10a滑动接触。为了评估实施方式l中的压缩机的耐久性，进行以下实验。如图4所示，制备作为斜盘8的仿制品的斜盘样品88和滑块25。通过在与斜盘8的类型相同的基体构件88a的上表面上形成滑动层88b来获得斜盘样品88。滑动层88b的表面构成允许各个滑块25滑动的平坦滑动面88c。将滑块25设置为使其基本平坦表面接触斜盘样品88的滑动层88b。然后，利用挤压夹具99以预定荷载将滑块25压靠在斜盘样品88上，其中在挤压夹具99上形成凹陷形状与滑块25的半球形表面对应的滑块座38a。以该方式，在斜盘样品88和滑块25接触的状态下，斜盘样品88以约1000rpm的转速旋转，并估算产生烧伤的近似载荷值。通过HVOF热喷涂方法热喷涂Cu-31Ni-6.4Mns形成实施方案1的斜盘样品88的滑动层88b。通过常规热喷涂方法热喷涂Cu-15Sn-30Al-20Si形成对比实施方案1的斜盘样品88的滑动层88b。对比实施例2中的斜盘样品88的滑动层88b由以相同方式喷涂Al-40Si的形成。以常规的热喷涂方法通过热喷涂Cu-10Sn-10Pb形成对比实施例3中的斜盘样品88的滑动层88b。在实施方案1和对比实9施例1至3中的每个滑动层88b上形成MoS2和聚酰胺-酰亚胺的润滑层。对使用由SUJ2形成的滑块25的实例以及由铝基材料形成的滑块基体构件上施用Ni镀层的实例进行评估。润滑IHf是"没有润滑"。结果列于表l中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如表1中所示，发现与对比实施例1至3中的斜盘样品88相比，实施方案1中的斜盘样品88相对于铁基和铝基滑块25表现出更高的耐烧伤负荷。因此，与实施方案l中的斜盘样品88相同的斜盘8是无铅的，并JL^现出优异的耐久性。因此，发现实施方案l中的斜盘式压缩机表现出优异的环境性能和长使用寿命。已经结合实施方案1来描述本发明，但是，勿庸置疑，本发明不局限于上述实施方案1，并且根据需要可以在不脱离本发明范围的情况下进行改进。本发明工业应用的i兌明本发明可用于斜盘式压缩机。权利要求1.一种压缩机斜盘，其特征在于包括基体构件和在所述基体构件的表面上形成的滑动层，所述滑动层构成允许滑块在其上滑动的至少一个滑动面，其中所述滑动层通过HVOF热喷涂方法热喷涂Cu基MnS而形成。2.根据权利要求1的压缩机斜盘，其特征在于所述Cu基MnS为Cu-Ni-MnS。3.根据权利要求2的压缩机斜盘，其特征在于所述Cu-Ni-MnS由40至70重量％的Cu、20至40重量％的Ni和1至10重量％的MnS构成。4.一种生产压缩机斜盘的方法，其特征在于包括以下步骤通过HVOF热喷涂方法将由Cu基MnS形成的粉末热喷涂到基体构件上，从而在所述基体构件上形成滑动层，所述滑动层构成允许滑块在其上滑动的至少一个滑动面。全文摘要本发明提供一种压缩机斜盘，该斜盘是无铅的，并且能够表现出优异的耐久性。本发明的压缩机斜盘8包括基体构件81和在基体构件81表面上形成的滑动层82，该滑动层82构成允许滑块21在其上滑动的至少一个滑动面8a。通过HVOF热喷涂方法热喷涂Cu基MnS形成滑动层82。一种生产本发明压缩机斜盘的方法，其包括以下步骤通过HVOF热喷涂方法将由Cu基MnS形成的粉末热喷涂到基体构件81上，从而在基体构件81上形成滑动层82，该滑动层82构成使滑块21在其上滑动的至少一个滑动面8a。更具体而言，该Cu基MnS为Cu-Ni-MnS。文档编号F04B27/08GK101294558SQ20081009502公开日2008年10月29日申请日期2008年4月23日优先权日2007年4月25日发明者佐佐木光正,加藤崇行,和田哲义,杉冈隆弘,美马秀忠,齐藤淳志申请人:株式会社丰田自动织机;苏尔寿美科(日本)有限公司