压缩机的制作方法

本发明涉及能够减小结构要素之间的摩擦阻力的结构的压缩机。

背景技术：

压缩机可按照压缩制冷剂的方式区分为往复式、旋转式、涡旋式等。

往复式压缩机是活塞驱动部使活塞以直线方向移动并压缩制冷剂的方式。

旋转式压缩机是利用在缸筒的压缩空间中进行偏心旋转运动的滚动活塞和与该滚动活塞相接并将缸筒的压缩空间划分为吸入室和吐出室的叶片来压缩制冷剂的方式。

涡旋式压缩机是在密闭容器的内部空间固定有固定涡旋盘，随着回旋涡旋盘与该固定涡旋盘相啮合并进行回旋运动，在固定涡旋盘的固定涡卷部和回旋涡旋盘的回旋涡卷部之间连续地形成由吸入室、中间压室、吐出室构成两个成对的压缩室的压缩机。

特别是，在诸如旋转式压缩机或涡旋式压缩机的以结构要素的旋转为基础进行工作的压缩机中，为了减小与旋转轴的摩擦阻力而使用轴承。进一步，为了减小旋转轴和轴承的摩擦阻力而利用润滑膜。

作为涂覆轴承作用而利用固体润滑膜的摩擦及磨损减小方法是，在相互接触并进行相对运动的机械部件的两侧或一侧的摩擦面以数μm以下的厚度沉积具有优异的摩擦及磨损特性的固相材料，从而提高摩擦面的摩擦特性并减小摩擦和磨损的方法。

随着压缩机的高速化及小型化的趋势，机械部件的工作条件持续变得苛刻，利用固体润滑膜的摩擦及磨损减小方法的重要性越趋增大。因此，亟需选定适合于机械部件的固体润滑膜，以减小机械系统的摩擦损失并延长机械系统的寿命，从而使机械系统的工作可靠性提升效果达到最大。

特别是，为使按高速化及小型化条件设计的压缩机发挥出与大型的压缩机等同或其以上的效率，不可避免地进行新的设计以防止其在苛刻的运转条件下被劣化。

在压缩机的高温或过负载运转条件下，轴承的表面温度能够维持100℃以上，随着油膜被碎裂，磨损或摩擦特性可能会急剧变差。对此，在现有技术中作为代替锰系覆膜盐的材料采用了作为高硬度、耐磨、低摩擦材料的类金刚石(Diamond like Carbon，DLC)。DLC与Lubrite涂覆对比能够减小30％以上的损失，但是，其与压缩机中使用的油的添加剂的亲和力较差，从而在改善低速的特性方面存在限制。并且，以往的锰系覆膜盐相比于高硬度、低摩擦材料，其利用自身消耗来维持低摩擦特性，因此，在苛刻的运转条件下，在针对耐磨性的可靠性及效率改善方面存在限制。

因此，亟需开发出能够克服现有技术的限制并改善摩擦特性的压缩机。

技术实现要素：

本发明的一目的在于提供一种具有相比于现有技术改善的耐久性的润滑层的压缩机。

本发明的另一目的在于提供一种具有相比于现有技术改善的低摩擦、耐热性及磨合特性的润滑层的压缩机。

为了实现这样的本发明的一目的，本发明的一实施例的压缩机包括：润滑层，涂覆于旋转轴和轴承的摩擦部位；所述润滑层包含(a)Ti和(b)选自Cu、Co、Ni及Zr构成的群的至少一种金属相，具有由非晶质和纳米结晶质构成的复合结构。

根据与本发明相关的一例，所述润滑层可包含(b1)Cu；所述(a)Ti和所述(b1)Cu的比率可以是Ti:Cu＝75.6:24.4原子百分比(at.％，atomic percent)至Ti:Cu＝55:45原子百分比(at.％)，从而能够形成所述非晶质。

根据与本发明相关的另一例，所述润滑层可包含(b2)Co；所述(a)Ti和所述(b2)Co的比率可以是Ti:Co＝83:17at.％至Ti:Co＝24.2:75.8 at.％，从而能够形成所述非晶质。

根据与本发明相关的另一例，所述润滑层可包含(b3)Ni；所述(a)Ti和所述(b3)Ni的比率可以是Ti:Ni＝82:18at.％至Ti:Ni＝49:61at.％，从而能够形成所述非晶质。

根据与本发明相关的另一例，所述非晶质的弹性变形率可以是1.5％以上。

根据与本发明相关的另一例，所述润滑层可还包含(c1)(CH3)4Si(tetra methyl silane，TMS)。

根据与本发明相关的另一例，所述润滑层可还包含(c2)Mo。

根据与本发明相关的另一例，所述纳米结晶质可还包含(d1)N或(d2)C中的至少一种；所述(d1)N可与所述(a)Ti一同形成Ti氮化物，所述(d2)C可与所述(a)Ti一同形成Ti碳化物。

所述Ti氮化物可包含TiN，所述Ti碳化物可包含TiC。

根据与本发明相关的另一例，所述纳米结晶质可还包含(d1)N及(d2)C；所述(d1)N及(d2)C可与所述(a)Ti一同形成TiNC。

根据与本发明相关的另一例，涂覆有所述润滑层的母材可包含钢材、铸件、含铝合金及含镁合金中的至少一种。

根据与本发明相关的另一例，所述非晶质和所述纳米结晶质可依次地层积于母材。

附图说明

图1是与本发明相关的压缩机的部分剖视图。

图2是用于说明由非晶质结构和纳米结晶质结构构成的本发明的润滑层的概念图。

图3是将非晶质金属与金属氮化物及结晶质金属相比较的应力-变形率线图。

图4是用于说明非晶质形成能力的概念图。

图5是用于说明由Ti和Co构成的二元系合金的具有非晶质形成能力的组分范围的Ti和Co的相平衡图。

图6是用于说明由Ti和Ni构成的二元系合金的具有非晶质形成能 力的组分范围的Ti和Ni的相平衡图。

图7是用于说明由Ti和Cu构成的二元系合金的具有非晶质形成能力的组分范围的Ti和Cu的相平衡图。

图8是用于确认由Ti和Cu构成的二元系合金是否形成了非晶质的X线衍射分析结果。

图9是示出图8中实施了分析的基于Ti和Cu的组分的硬度的图表。

图10是将本发明中提示的润滑层的硬度与现有技术的润滑材料相比较的图表。

图11是选择钢材作为母材并针对本发明的润滑层评价了摩擦特性的图表。

图12是选择铸件作为母材并针对本发明的润滑层评价了摩擦特性的图表。

图13是与本发明相关的涡旋式压缩机的剖视图。

图14是与本发明相关的涡旋式压缩机的另一剖视图。

图15是与本发明相关的旋转式压缩机的剖视图。

具体实施方式

图1是与本发明相关的压缩机10的部分剖视图。

压缩机10按照压缩制冷剂的方式区分为多个种类。在多个种类的压缩机10中，利用旋转轴11的旋转的结构的压缩机10包括轴承12、13，用于减小与所述旋转轴11相接触的结构要素的摩擦阻力。图1示出使用旋转轴11和轴承12、13的任意的形态的压缩机10。

在压缩机10进行工作时，旋转轴11为了气体的压缩而进行旋转。此外，轴承12、13包覆旋转轴11的至少一部分。轴承12、13虽处于固定状态，但与旋转轴11进行相对旋转。轴承12、13可包括主轴承12(或是第一轴承)和副轴承13(或是第二轴承)。

当压缩机10进行工作时，在旋转轴11旋转的过程中，气体从旋转轴11的一侧流入。此外，以与基于流入的气体的气体力G相反方向形成反作用力F。由此，在旋转轴11旋转的过程中，旋转轴11持续地与轴承相接触。

为了实现耐磨及低摩擦，润滑层形成于旋转轴11和轴承12、13的摩擦部位12a、13a。润滑层可沉积于旋转轴11和轴承12、13中的至少一个。

为了提高压缩机10的性能，本发明中要改善的润滑层的特性是耐久性、低摩擦特性、耐热性、磨合特性。以下要说明的本发明的润滑层能够满足这样的性能。

图2是用于说明由非晶质21和纳米结晶质22构成的本发明的润滑层20的概念图。

润滑层20形成于旋转轴和轴承的摩擦部位。图2中示出润滑层20和形成有所述润滑层20的母材11、12、13。涂覆有润滑层20的母材11、12、13包括钢材、铸件、含铝合金、含镁合金中的至少一种。钢材、铸件、含铝合金、含镁合金在进行涂覆时，能够通过快速的导热以急速冷却方式来促进润滑层20的非晶质形成。

本发明的润滑层20具有由非晶质21和纳米结晶质22构成的复合结构。

非晶质21指的是构成元素具有诸如液体的不规则的原子球路，并具有均匀的组分的物质。非晶质21一般不存在诸如结晶粒系的结合区域，因此，与结晶质相比具有大的硬度(hardness)值，具有比结晶质相对小的弹性系数、大的弹性变形率(strain)。

如果母材11、12、13和润滑层20之间的界面弹性特性(或是机械特性)不类似，在变形中因受到残留应力的影响，润滑层20可能会容易从母材11、12、13被剥离或使润滑层20被破坏。弹性特性不一致表示母材11、12、13和润滑层20之间的弹性系数差异较大。现有技术的润滑材料一般主要由高硬度陶瓷相构成，因此具有较大的弹性系数。因此，在现有技术的润滑材料中，即使析出软质结晶相，由于与母材11、12、13具有较大的弹性系数差异，即使初始润滑性能优异，也将呈现出较低的界面稳定性。现有技术的润滑材料由于容易从母材被剥离或被破坏，未能充分地具有可持续性。润滑层20发生剥离或被破坏表示润滑层20的耐久性(对于耐磨性的可靠性)较低。

与此相比，本发明的润滑层20由具有非晶质21形成能力的材料及 组分构成，因此，能够形成由非晶质21和纳米结晶质22构成的复合结构。润滑层20被剥离或破坏是因母材11、12、13和润滑层20之间的界面弹性特性(或是机械特性)不一致而引起，而包含有非晶质21的润滑层20与结晶质合金相比具有高硬度及低弹性系数值，因此，即使通过氮化物和/或碳化物陶瓷析出相形成高硬度膜，也能够使润滑层20被剥离或破坏的情况达到最小。由此，本发明的润滑层20与现有技术的润滑材料相比具有较高的耐久性(对于耐磨性的可靠性)。

结晶质是指原子的排列在格子结构内具有反复的长周期规则(longrange order)。此外，纳米结晶质22是指结晶粒的平均大小处于数nm至数百nm的范围内。结晶质相比非晶质21具有相对小的硬度值，但是在析出金属间化合物的情况下，可具有相比非晶质21更大的硬度值。

润滑层20包含选自Cu、Co、Ni及Zr构成的群的至少一种金属相。Cu、Co、Ni及Zr是与Ti形成负的混合热关系并具有优异的非晶质形成能力的元素群。当Cu、Co、Ni及Zr形成为非晶质21时，能够向润滑层20提供相对的高硬度及低弹性系数，并同时提供优异的弹性变形率。

本发明的润滑层20具有由非晶质21和纳米结晶质22构成的复合结构，因此，能够补充润滑层20的硬度降低。纳米结晶粒的软质金属可通过微细的结晶粒的结构化来补充润滑层20的硬度特性。利用纳米结晶质22补充润滑层20的硬度特性，能够提高润滑层20的硬度和耐磨性。

同时，软质金属能够改善润滑层20的磨合特性。

母材11、12、13上形成(沉积)的润滑层20并非立即发挥出原有的润滑性能，而是需要经由某种程度的动作程度才能发挥出原有的润滑性能。磨合是指润滑层20在发挥出原有的润滑性能之前需要经由的动作过程。磨合特性优异是指所花费的磨合时间相对较短，相反的，磨合特性差是指所花费的磨合时间相对较长。

软质金属与硬质金属相比提供大的弹性变形率，因此，能够改善润滑层20的磨合特性。由此，能够减少润滑层20的磨合时间。

本发明的润滑层20包含(a)Ti和(b)选自Cu、Co、Ni及Zr构成的群的至少一种金属相。润滑层20的非晶质21和纳米结晶质22可由相同的材料和相同的组分构成。但是，非晶质21和纳米结晶质22的组分 并非必须相同。

例如，纳米结晶质22可与非晶质21不同的还包含(d1)N和/或(d2)C。N与Ti一同形成Ti氮化物。Ti氮化物包含TiN。C与Ti一同形成Ti碳化物。Ti碳化物包含TiC。当纳米结晶质22一同包含N和C时，N和C与Ti一同形成TiNC。TiN、TiC或TiNC向润滑层20提供高硬度特性。由于N和C形成结晶质，非晶质21衬底内的N和C的影响甚微。

润滑层20的复合结构由非晶质21和纳米结晶质22构成。附加说明如下，如图2所示，当形成非晶质时，因析出结晶相而由纳米结晶质22来填充由非晶质21衬底构成的彼此间空间，从而能够形成润滑层20的多相复合结构。与此不同的，也可使非晶质21和纳米结晶质22依次地层积于母材11、12、13并形成润滑层20的复合结构。

图3是将非晶质金属(METALLIC GLASS)与金属氮化物(METAL NITRIDE)及结晶质金属(CRYSTALLINE METAL)相比较的应力-变形率线图。

应力是指当向材料施加外力时材料内产生的抗力。变形率是指材料中产生的变形量和原先材料的长度的比率。应力-变形率图中的斜率相当于弹性系数。

润滑层的耐久性(针对耐磨性的可靠性)可由硬度H和弹性系数E的比H/E进行评价。硬度和弹性系数的比具有相对大的值表示润滑层的耐久性较高，从而被剥离或破坏的可能性较低。

金属氮化物具有很高的硬度。但是，从图3所示的图表可知，金属氮化物具有高的弹性系数。并且，金属氮化物具有0.5％以下的低的弹性变形率。其结果，金属氮化物因其相对高的硬度能够形成高硬度润滑层，而另一方面，因其相对高的弹性系数不易确保耐久性。

从图3所示的图表的斜率可知，结晶质金属具有很低的弹性系数。但是，结晶质金属与金属氮化物相同的具有0.5％以下的低的弹性变形率。此外，结晶质金属与金属氮化物相比具有很低的硬度。其结果，结晶质金属因其低的弹性系数能够确保润滑层的耐久性，而另一方面，因其相对低的硬度不易形成高硬度润滑层。

从金属氮化物和结晶质金属的结果可确认的是，通常，硬度变高时， 弹性系数也呈随之变高的倾向。相反的，弹性系数变低时，硬度也呈随之变低的倾向。因此，不易开创性地提高硬度和弹性系数的比。这意味着不易通过高硬度和低弹性系数确保高硬度润滑层的耐久性。但是，本发明能够通过由非晶质和纳米结晶质构成的复合结构来实现高硬度及低弹性系数。

非晶质金属与金属氮化物相比具有低的硬度，而与结晶质金属相比具有高的硬度。参照图3，非晶质金属的弹性系数与结晶质金属或金属氮化物相比很低。并且，非晶质金属的弹性变形率为1.5％以上，因此，非晶质金属表现出较宽的弹性界限，用于执行润滑层和摩擦剂之间的缓冲作用。

因此，与前述的一般倾向不同的，非晶质金属具有高硬度、低弹性系数及大弹性变形率。由此，非晶质金属的硬度和弹性系数的比H/E与结晶质金属或金属氮化物相比具有大的值。其结果，利用非晶质金属的润滑层除了耐磨性以外，还一同具有关于耐磨性的可靠性(耐久性)。

本发明的润滑层包含(a)Ti和(b)选自Cu、Co、Ni及Zr构成的群中的至少一种金属相，并具有由非晶质和纳米结晶质构成的复合结构。

Ti用于增强润滑层的硬度。特别是，润滑层可还包含N和C，Ti与N和/或C一同形成TiN、TiC或TiNC。如前所述，金属氮化物和金属氮化物具有很高的硬度。

图4是用于说明非晶质形成能力的概念图。

非晶质形成能力(Glass-forming ability，GFA)表示特定组分的合金以何种程度被容易非晶质化。金属、合金的非晶质形成能力较大地取决于组分。

本发明的润滑层具有由非晶质和纳米结晶质构成的复合结构。非晶质可由具有非晶质形成能力的组分形成。

非晶质和纳米结晶质需要与微型结晶质加以区分。在此，首先对微型结晶质的形成过程进行说明，然后对与之对比的非晶质及纳米结晶质的形成过程进行说明。

液体熔融物(liquid metal)具有无序的原子结构(Random atomic structure)。利用冷却液体熔融物的工艺产生结晶化。此时的结晶化被分 类为结晶相的成长占支配地位的结晶化(Growth-dominatedcrystallization)。基于液体熔融物的结晶化形成的结晶结构为微型结晶质。微型结晶质具有规则的原子结构。微型结晶质的结晶粒的平均大小存在于数μm至数百μm的范围内。

与此相比，在具有优异的非晶质形成能力的合金组分的情况下，由于在冷却液体熔融物时具有相对稳定的液相结构，能够容易地进行过冷(undercooling)。因此，具有非晶质形成能力的合金组分形成非晶质固体，或者通过结晶相的核生成占支配地位的结晶化(Nucleation-dominated crystallization)过程形成平均大小存在于数nm至数百nm的范围内的纳米结晶相。

具有优异的非晶质形成能力的组分除了非晶质以外，还可通过退火(annealing)形成纳米结晶质。本发明具有由非晶质和纳米结晶质构成的复合结构，非晶质和纳米结晶质可由具有非晶质形成能力的组分形成。

本发明的润滑层包含(a)Ti和(b)选自Cu、Co、Ni及Zr构成的群中的至少一种金属相。可根据润滑层的需要改善的特性来选择金属相。与此相比，润滑层始终包含Ti。

Ti是带有强还原性的活性金属。由于Ti是高硬度材料，利用Ti能够提高润滑层的硬度。但是，即使是具有再高的硬度的润滑层，如果与母材的界面弹性特性不一致，则会发生润滑层被破坏及剥离。如前所述，为了防止润滑层被破坏及剥离，本发明的润滑层由具有非晶质形成能力的组分构成。

具有非晶质形成能力的组分优选具有宽的范围。过窄的组分范围可能无法充分具有非晶质形成能力，并且不易改善因组分的不同而改变的特性。

以下，对基于Ti的二元系合金(Ti based binary alloy)的具有非晶质形成能力的组分的范围进行说明。

图5是用于说明由Ti和Co构成的二元系合金的具有非晶质形成能力的组分范围的Ti和Co的相平衡图。

对于二元系合金的具有非晶质形成能力的组分而言，基于各元素的熔点(rule of mixture)预测的理想熔点对比实际熔点的比ΔT*相对较大， 因此，可在包含液相的稳定性最为突出的共熔点(Eutectic)的范围内决定。参照相平衡图，Ti和Co的共熔点是23.2at.％Co、75.8at.％Co。

在由Ti和Co构成的二元系合金中，用阴影示出所述ΔT*值为0.2以上而可具有非晶质形成能力的组分范围。由Ti和Co构成的二元系合金可在包含有共熔点之一的23.2at.％Co的17至40at.％Co具有非晶质形成能力，并可在另一共熔点的75.8at.％Co左右也具有非晶质形成能力。

图6是用于说明由Ti和Ni构成的二元系合金的具有非晶质形成能力的组分范围的Ti和Ni的相平衡图。

参照相平衡图，Ti和Ni的共熔点是24at.％Ni、61at.％Ni。

在由Ti和Ni构成的二元系合金中，用阴影示出ΔT*值为0.2以上而可具有非晶质形成能力的组分范围。由Ti和Ni构成的二元系合金可在包含有共熔点之一的24at.％Ni的18至40at.％Ni具有非晶质形成能力，并可在另一共熔点的61at.％Ni左右也具有非晶质形成能力。

图7是用于说明由Ti和Cu构成的二元系合金的具有非晶质形成能力的组分范围的Ti和Cu的相平衡图。

参照相平衡图，Ti和Cu的共熔点是43at.％Cu、73at.％Cu。

在由Ti和Cu构成的二元系合金中，用阴影示出ΔT*值为0.2以上而可具有非晶质形成能力的组分范围。由Ti和Cu构成的二元系合金可在包含有两个共熔点的30至78at.％Cu具有非晶质形成能力。

将图5至图7的相平衡图进行比较可知，由Ti和Cu构成的二元系合金具有最宽的非晶质形成能力的组分范围。因此，如果不考虑软质金属的其他特性而仅比较非晶质形成能力，则本发明的润滑层优选包含Ti和Cu。

非晶质和非晶质形成能力需要加以区别。具有非晶质形成能力表示可成为非晶质，但并非表示必须形成为非晶质。如前述的针对非晶质和纳米结晶质的说明，即使是相同的组分，根据工艺的不同，可能会制备出非晶质，也可能会制备出结晶质。

可通过对具有非晶质形成能力的组分的二元系合金实施X线衍射分析，来确认在具有非晶质形成能力的组分的范围内是否实际形成非晶质。

以下，对通过对具有非晶质形成能力的组分的二元系合金实施X线衍射分析，来检验是否形成非晶质的过程进行说明。

图8是用于确认由Ti和Cu构成的二元系合金是否形成了非晶质的X线衍射分析结果。

作为X线衍射分析对象的Ti和Cu的组分设定如下。

(1)组分1：Ti:Cu＝75.6:24.4(at.％)

(2)组分2：Ti:Cu＝65:35(at.％)

(3)组分3：Ti:Cu＝60:40(at.％)

(4)组分4：Ti:Cu＝55:45(at.％)

观察组分1的结果，能够从峰值确认出形成了作为结晶质的α-Ti相和作为金属间化合物的Ti3Cu。

观察组分2和组分3的结果，由于未出现峰值，能够确认出分析2和分析3的组分中未形成结晶质，而是形成了非晶质。

观察组分4的结果，能够从峰值确认出除了非晶质以外，还形成了作为结晶质的α-Ti相和作为金属间化合物的TiCu。

因此，根据组分1至组分4的X线衍射分析结果，由Ti和Cu构成的二元系合金的具有非晶质形成能力的组分可在Ti:Cu＝55:45at.％至Ti:Cu＝75.6:24.4at.％的范围进行选择。

在润滑层的耐久性方面，由Ti和Cu构成的二元系合金的具有非晶质形成能力的组分优选在Ti:Cu＝60:40at.％至Ti:Cu＝65:35at.％的范围进行选择。金属间化合物在承受负荷时作为缺陷起作用，因此，可能会不易充分地确保润滑层的耐久性。

图9是示出图8中实施了分析的基于Ti和Cu的组分的硬度的图表。

通过图表可确认出，具有非晶质形成能力的组分2和组分3与包含有结晶质的组分1和组分4相比具有低的硬度。因此，可得出仅由非晶质构成的润滑层无法具有充分高的硬度。因此，需要改善非晶质的低的硬度。

可利用纳米结晶质改善润滑层的硬度。在前述的图2的说明中指出，通过与纳米结晶质的复合结构能够补充润滑层的硬度特性。

本发明的润滑层除了(a)Ti和选自(b)Cu、Co、Ni及Zr构成的 群的至少一种金属相以外，还可包含掺杂元素。掺杂元素包含(c1)四甲基硅烷(CH3)4Si(tetra methyl silane，TMS)和(c2)Mo中的至少一种。

(c1)(CH3)4Si(tetra methyl silane，TMS)的Si向润滑层提供耐热性。在高速旋转的环境下，即使润滑层的温度增加，在Si的作用下，润滑层能够保持耐久性。

(c2)Mo能够降低润滑层的摩擦系数，从而使润滑层的低摩擦特性极大化。Mo可与氧结合而生成Libricious oxide。Mo特别是在高速旋转的环境中作用为润滑成分。

因此，同时包含有(a)Ti、(b)金属相、(c1)TMS、(c2)Mo的润滑层可同时具有基于Ti的高硬度特性、基于由金属相提供的大的弹性变形率的耐久性、基于Si的耐热性及基于Mo的低摩擦特性。

图10是将本发明中提示的润滑层的硬度与现有技术的润滑材料相比较的图表。

实施例1至实施例3是本发明的润滑层。

实施例1是由Ti、Cu、N构成的润滑层。实施例2是除了Ti、Cu、N以外还包含C的润滑层。实施例3是在Ti、Cu、N掺杂TMS的润滑层。

比较对象润滑材料是MoS2、类金刚石(Diamond like Carbon，DLC)及ZALC。

MoS2是Mo系润滑材料。DLC(Diamond like Carbon)是碳系润滑材料。ZALC是包含有Zr、Al、Cu的润滑材料。

将本发明的润滑层和比较对象润滑材料应用于压缩机时的硬度进行比较，本发明的润滑层与Mo系润滑材料相比，具有出色的高硬度值。并且，可从图表确认出本发明的润滑层具有与DLC或ZALC等同或其以上的硬度值。

图11是选择钢材作为母材并针对本发明的润滑层评价了摩擦特性的图表。

实施例1至实施例3分别与图10中测定硬度的实施例1至实施例3相同。比较对象润滑材料也与图10的相同。

摩擦特性由摩擦系数进行评价，摩擦系数越低，表示低摩擦特性极大化，从而能够起到优异的润滑作用。

参照图11的摩擦系数测定结果可确认出，实施例1至实施例3的润滑层与比较对象润滑材料相比，具有更低的摩擦系数。特别是可确认出，实施例2和实施例3与实施例1相比具有更优异的低摩擦特性，并且与高速旋转的环境相比，在低速旋转的环境下表现出极大化的低摩擦特性。

图12是选择铸件作为母材并针对本发明的润滑层评价了摩擦特性的图表。

实施例1至实施例3分别与图10中测定硬度的实施例1至实施例3相同。比较对象润滑材料也与图10的相同。

图12的摩擦系数测定结果大体上与图11的结果类似。从图12可确认出，实施例1至实施例3的润滑层与比较对象润滑材料相比，具有更低的摩擦系数。特别是，在实施例1的情况下，当选择铸件作为材料时，与实施例2相比具有更低的摩擦系数。与图11的结果类似的是，与高速旋转的环境相比，实施例1至实施例3在低速旋转的环境下表现出极大化的低摩擦特性。

以下，对本发明中提供的润滑层和具有该润滑层的压缩机进行说明。

图13是与本发明相关的涡旋式压缩机100的剖视图。

图13中以涡旋式压缩机作为对象，但是本发明并不限定于此，其可同样适用于为了减小与旋转轴的摩擦阻力而使用轴承的任意的形态的压缩机。

参照图13，所述涡旋式压缩机100在密闭容器110的内部设置有主框架120和副框架130，在所述主框架120和副框架130之间设置有作为电动单元的驱动马达140，在所述主框架120的上侧设置有压缩单元，所述压缩单元与驱动马达140相结合，由固定涡旋盘150和回旋涡旋盘160构成并压缩制冷剂。

所述驱动马达140包括：定子141，缠绕有线圈；转子142，以可旋转的方式插入于所述定子141；旋转轴143，压入于所述转子142的中心，用于向压缩机构部传递旋转力。所述旋转轴143在其上端突出形成有驱动销部144，所述驱动销部144对于轴的旋转中心呈偏心状态。

所述压缩机构部包括：固定涡旋盘150，固定于主框架120的上面；回旋涡旋盘160，放置于主框架120的上面，并与所述固定涡旋盘150相啮合；十字环(Oldham ring)170，配置于所述回旋涡旋盘160和主框架120之间，用于防止所述回旋涡旋盘160进行自转。

在所述固定涡旋盘150形成有以螺旋形状缠绕的固定涡卷部151，其与后述的回旋涡卷部161一同构成压缩室P，在所述回旋涡旋盘160形成有以螺旋形状缠绕的回旋涡卷部161，其与所述固定涡卷部151相啮合并构成压缩室P。此外，在所述回旋涡旋盘160的底面，即，所述回旋涡卷部161的相反侧的侧面突出形成有凸柱部162，所述凸柱部162与所述旋转轴143相结合，从而传递到旋转力。

在所述回旋涡旋盘160的凸柱部162的内部形成有第一涂层163，所述第一涂层163与所述旋转轴143的驱动销部144的外周面相面对地配置。所述第一涂层163形成于所述凸柱部162的内面，起到减小所述旋转轴143和所述回旋涡旋盘160之间的摩擦的作用。

此外，在所述主框架120的内侧也形成有第二涂层122，用于减小旋转轴和主框架之间的摩擦，在所述副框架130的内侧也设置有第三涂层132。在所述第一至第三涂层122、132、163中供给有油，从而能够实现顺畅的润滑作用。

当所述驱动马达140中接通电源以使旋转轴143进行旋转时，与所述旋转轴143偏心结合的回旋涡旋盘160按一定的轨迹进行回旋运动，形成于所述回旋涡旋盘160和固定涡旋盘150之间的压缩室P朝回旋运动的中心连续地移动并体积减小，从而连续地吸入压缩制冷剂并吐出。

在此过程中，为了减小构成所述压缩单元的各个结构要素之间产生的摩擦，需要供给适当量的油，这样的油注入储存于所述密闭容器110的底座112侧。这样被注入的油可通过形成于所述旋转轴143的内部的油流路180提供给所述压缩单元内部及所述第一至第三轴承层。

附图中未说明的附图标记152是吸入口、153是吐出口、190是油泵盖、SP是吸入管、DP是吐出管。

在现有技术的涡旋式压缩机的情况下，代替所述第一至第三涂层而使用环(ring)形态的径向轴承(journal bearing)，这样的径向轴承具 有大致2mm程度的厚度。在所述第一至第三涂层的情况下，仅用大致0.1mm以下的厚度即可取得充分的耐磨性及润滑效果，因此，与现有技术相比，具有非常薄的厚度即能够提供类似的耐磨性。

利用这样被减小的厚度，能够减小涡旋式压缩机100的尺寸，与相同尺寸的压缩机相比能够提供更高的压缩比。同时，在涡旋式压缩机100的情况下，为了防止因气体压导致回旋涡旋盘后退，需要在回旋涡旋盘的背面施压背压。使压缩室中存在的压缩气体的一部分流入来施加所述背压，在使用现有技术的轴承的情况下，经常会发生因存在有这样的背压供给结构，不易将轴承尺寸增大至所需的大小，而根据本发明的所述实施例，还能够消除这样的设计上的制约。

另外，本发明还可适用于省略了主框架并使固定涡旋盘兼具有主框架的功能的所谓“轴贯通”形态的涡旋式压缩机。用语“轴贯通”是鉴于旋转轴贯穿插入于固定涡旋盘的结构而取的名称，图14中示出在这样的轴贯通涡旋式压缩机中采用本发明的技术思想的涡旋式压缩机的第二实施例。

图14是与本发明相关的涡旋式压缩机200的另一剖视图。

参照图14，涡旋式压缩机200包括由上壳212和下壳214构成的壳体210，所述上壳212和下壳214焊接于所述壳体210，从而与壳体210一同形成一个密闭空间。

在所述上壳212的上部设置有吐出管216。所述吐出管216相当于被压缩的制冷剂向外部排出的通道，用于分离被吐出的制冷剂中混入的油的分油器(未图示)可与所述吐出管216相连接。此外，在所述壳体210的侧面设置有吸入管218。所述吸入管218作为使要被压缩的制冷剂流入的通道，图14中所述吸入管218位于所述壳体210和上壳212的临界面，但是其位置可任意地进行设定。同时，所述下壳214还可作用为用于储存为使压缩机顺畅地进行工作而供给的油的油腔体。

在所述壳体210内部的大致中央部设置有作为驱动单元的马达220。所述马达220包括：定子222，固定于所述壳体210的内面；转子224，位于所述定子222的内部，利用与定子222的相互作用进行旋转。在所述转子224的中心配置有旋转轴226，所述转子224和旋转轴226一同进 行旋转。

在所述旋转轴226的中心部，油流路226a沿着旋转轴226的长度方向延长形成，在所述旋转轴226的下端部设置有用于向上部供给所述下壳214中储存的油的油泵226b。所述油泵226b可以是在所述油流路226a的内部形成螺旋形的槽或设置额外的螺旋桨的形态，还可设置额外的容积式泵。

在所述旋转轴226的上端部配置有插入于后述的固定涡旋盘上形成的凸柱部(boss)内部的扩径部226c。所述扩径部与其他部分相比具有更大的直径，在扩径部226c的端部形成有销部226d。偏心轴承层228位于所述销部226d。

在所述壳体210和上壳212的临界部安装有固定涡旋盘230。所述固定涡旋盘230的外周面可在所述壳体210和上壳212之间以热压配合(shrink fit)方式压入固定，或者与壳体210和上壳212一同以焊接方式相结合。

在所述固定涡旋盘230的底面形成有其中插入上述的旋转轴226的凸柱部232。在所述凸柱部232的上侧面(以图14为基准)形成有贯通孔，所述旋转轴226的销部226d可贯穿所述贯通孔，通过这样的结构，所述销部226d向所述固定涡旋盘230的硬板部231的上侧突出。此外，在所述凸柱部232的内面形成有用于减小与旋转轴226的摩擦的第一涂层234。

在所述硬板部231的上部面形成有与后述的回旋涡卷部242相啮合而形成压缩室的固定涡卷部232，在所述硬板部231的外周部形成有用于容纳后述的回旋涡旋盘240的空间部，并形成有与所述壳体210的内周面相接的侧壁部238。

在所述固定涡旋盘230的上部设置有回旋涡旋盘240。所述回旋涡旋盘240形成有大致呈圆形的硬板部241及与所述固定涡卷部232相啮合的回旋涡卷部242。此外，在硬板部241的中心部形成有大致圆形的旋转轴结合部246，所述偏心轴承层228以可旋转的方式插入及固定于所述旋转轴结合部246。所述旋转轴结合部246的外周部与所述回旋涡卷部242相连接，从而在压缩过程中，起到与所述固定涡卷部232一同形成压缩 室的作用。

另外，在所述旋转轴结合部246形成有所述偏心轴承层228，使得所述旋转轴226的端部贯穿所述固定涡旋盘230的硬板部231并插入，所述回旋涡卷部242、固定涡卷部232及偏心轴承层228以所述压缩机的侧方向重叠地设置。当进行压缩时，制冷剂的反作用力施加于所述固定涡卷部232和回旋涡卷部242，作为对其的反作用力，在旋转轴支撑部和偏心轴承层之间施加有压缩力。如上所述，在旋转轴226的一部分贯穿硬板部231并与涡卷部相重叠的情况下，制冷剂的反作用力和压缩力以硬板为基准施加于相同侧面，从而将相互被抵消。由此，能够防止因压缩力和反作用力的作用导致的回旋涡旋盘240倾斜的现象。

此外，虽未图示，在所述硬板部241形成有吐出孔，从而使被压缩的制冷剂能够向所述壳体的内部吐出。所述吐出孔的位置可考虑所要求的吐出压等而任意地进行设定。

此外，在所述回旋涡旋盘240的上侧设置有用于防止所述回旋涡旋盘自转的十字环250。另外，在所述壳体210的下部设置有用于以可旋转的方式支撑所述旋转轴226的下侧的下框架260，在所述回旋涡旋盘的上部设置有用于支撑所述回旋涡旋盘和所述十字环250的上框架270。在所述上框架270的中央形成有与所述回旋涡旋盘240的吐出孔相连通，从而使被压缩的制冷剂向所述上壳侧吐出的孔。

在具有上述的结构的第二实施例中，所述偏心轴承层228及第一涂层234具有如所述第一实施例所述的结构及材料。特别是，在第二实施例中，在回旋涡旋盘的中心部设有旋转轴结合部，从而使回旋涡旋盘240的硬板部231中可作为压缩空间使用的空间大幅地缩小。因此，在轴贯通型涡旋式压缩机200的情况下，与不是该结构的压缩机相比，为了取得相同的压缩比需要增大其尺寸，而根据本发明，能够将涂层的厚度与现有技术相比大幅地缩小，从而能够使增大的尺寸达到最小。

图15是与本发明相关的旋转式压缩机300的剖视图。

如图15所示，本实施例的旋转式压缩机300可包括：壳体310，内部装有油并设有吐出管DP及吸入管SP；驱动马达320，设置于所述壳体310的内部，用于产生驱动力；压缩机构部340，设置于所述壳体310 的内部，利用所述驱动马达320进行驱动并压缩制冷剂气体；以及，曲柄轴330，用于从所述驱动马达320向所述压缩机构部340传递驱动力。

所述壳体310可在上部设有贯穿所述壳体310的壁面的所述吐出管DP，在下部设有贯穿所述壳体310的壁面并与所述压缩机构部340相连通的所述吸入管SP。并且，所述壳体310可在上部设置有以可通电的状态连接所述驱动马达320和外部电源的线束块350(cluster block)。

所述驱动马达320可包括：定子322，固定于所述壳体310；以及，转子324，相隔一定的空隙插入于所述定子322，利用与所述定子322的相互作用进行旋转。

所述转子324可与所述曲柄轴330的一端部相结合。

所述曲柄轴330可在另一端部设有与所述曲柄轴330的旋转轴呈偏心状态的偏心部332。所述曲柄轴330的另一端部贯穿后述的第一轴承344及第二轴承346，所述偏心部332可配置于后述的压缩空间内。此时，所述曲柄轴330可支撑于所述第一轴承344及所述第二轴承346。并且，所述曲柄轴330可在内部朝轴方向较长地贯穿形成有油流路334。在所述油流路334的下部可结合有用于抽吸所述壳体310中填充的油的给油器(未图示)。

所述压缩机构部340可包括：圆形的缸筒342，固定于所述壳体310的内周面，与所述吸入管SP相连通；第一轴承344和第二轴承346(以下称为“轴承”)，贴附于所述缸筒342的两侧开口部，与所述缸筒342一同形成压缩空间；滚动轴承348，与所述曲柄轴330的偏心部332相结合，在所述压缩空间内进行偏心旋转；以及，叶片(未图示)，压接于所述滚动轴承348的外周面，在所述滚动轴承348的回旋运动时进行直线运动，并将所述压缩空间划分为吸入空间和吐出空间。

在如上所述的本实施例的旋转式压缩机中，当所述驱动马达中接通电源时，所述转子324及所述曲柄轴330可进行旋转。所述滚动轴承348可利用所述曲柄轴330的旋转而在所述压缩空间内进行偏心旋转。所述叶片(未图示)可利用所述滚动轴承348的旋转而进行直线运动，并将所述压缩空间划分为吸入空间和压缩空间。通过所述吸入管SP流入到所述压缩空间的制冷剂可在所述滚动轴承348及所述叶片(未图示)的运 动的作用下，被压缩并向所述吐出空间DP吐出。

其中，所述曲柄轴330以滑动方式接触于所述第一轴承344和第二轴承346，因此，所述曲柄轴330的表面状态对于减小压缩机的摩擦损失而言尤为重要。

考虑到这样的情况，在曲柄轴330和第一轴承344、第二轴承346可形成有前述的涂层。或者，所述曲柄轴330可在母材的外周面形成所述缓冲层，并在所述缓冲层的外周面形成所述涂层。

由此，涂层基于其高硬度及低摩擦特性抑制旋转式压缩机300的效率降低，并能够抑制所述曲柄轴330的与所述轴承344、346相接触的部位发生损坏。

与此同时，在未能顺畅实现基于油膜的润滑的情况下，所述涂层也能够保持低摩擦特性以抑制压缩机的效率降低，从而能够抑制所述曲柄轴330的与所述轴承344、346相接触的部位发生损坏。

其中，当压缩机处于刚启动的状态、以高荷重及低速运转中的状态、流入有液态制冷剂的状态、启动停止的状态等的运转状态时，由于在所述曲柄轴330和所述轴承344、346之间的接触部位的油量不足或油粘度不足，可能会发生所述未能顺畅地实现基于油膜的润滑的情况。

在此情况下，前述的实施例的涂层应用于旋转式压缩机300的所述曲柄轴330和第一及第二轴承344、346，但是，其也可同样适用于其他部件。例如，涂层可适用于旋转式压缩机300的缸筒342、所述滚动轴承348、所述叶片(未图示)等的摩擦部位。

根据如上所述的本发明，润滑层的组分具有非晶质形成能力，因此，可具有包含非晶质的复合结构。

通常，硬度和弹性系数具有一同增大或一同减小的倾向，因此，高硬度相具有相对大的弹性系数，软质低硬度相具有相对小的弹性系数。但是，非晶质与低硬度相相比具有大的硬度且低的弹性系数值。为了形成润滑层，不可避免的使用具有高硬度及高弹性系数的特性的氮化物和/或碳化物的复合结构，而在非晶质与氮化物和/或碳化物形成复合结构的情况下，将提供保持相对大的硬度值且相对低的弹性系数值。基于非晶质而赋予的润滑层的低的弹性系数值与金属母材类似，因此，本发明的 润滑层能够抑制从母材被剥离或破坏，除了润滑层的耐磨性以外，还能够提高针对耐磨性的可靠性(耐久性)。

并且，根据本发明，润滑层具有包含有软质金属被结构化的纳米结晶粒的复合结构，基于纳米结构结晶粒的增强效果使金属相的比率增加，能够补充硬度降低的问题。

并且，本发明改善了软质金属的润滑层的磨合特性，从而能够缩短磨合时间，基于Si掺杂提高耐热性，并基于Mo掺杂使低摩擦特性极大化。

以上所述的压缩机并不限定于所述说明的实施例的结构和方法，而是各实施例的全部或一部分可选择性地进行组合，从而能够实现所述实施例的多种变形。