专利名称：滑动部件、滑动部件的制造方法及滑动部件用涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滑动部件、滑动部件的制造方法及滑动部件用涂料。
背景技术：
由聚四氟乙烯(PTFE)代表的氟树脂，摩擦阻力低，耐磨性好，被用于滑动部件。例如，专利文献1中，记载了作为粘结剂调制在氨基甲酸乙酯系树脂中掺入氟树脂粉末形成的涂料，将它涂在记录媒体录音带盒用铝合金板上，形成动摩擦系数为0.03～0.20，表面粗糙度Ra为0.2μm以上的涂布膜。
还有，专利文献2中，记载了使相互滑动的树脂制部件的最大表面粗度在1μm以上100μm以下，通过在其一侧的滑动面上涂布氟素系外膜剂，使这两个树脂制部件的滑动面的磨损量减少。
(专利文献1)特开平10-106215号公报(专利文献2)特开平09-212967号公报(发明所要解决的课题)在如上所述的含氟树脂的涂膜中，为提高其滑动特性(耐磨耗性、低摩擦阻力性)，增加氟素含量即可，但是，这样涂膜就变得容易从基材(被涂材料)剥离。为此，增加氟素含量，也就是提高滑动特性是有限度的。
发明内容
本发明的课题，是在用少量的氟树脂量提高滑动部件的滑动特性，还有，提高涂膜和基材的紧密粘结性。
(为解决课题的方法)本发明，针对这样的课题，用所限制了的氟树脂量可增大给与滑动部件表面的滑动特性的氟素量。
本发明，至少在表层部43的母体(matrix)树脂44中分散着氟树脂粒子45，该表层部43的表面构成滑动面的滑动部件，上述滑动面上分散露出多数氟树脂粒子45，通过使该氟树脂粒子45的露出部45a比埋在上述母体树脂44中的部分更向外侧扩展成为滑动面为特征。
也就是，含有氟树脂粒子45的滑动部件的情况，在其滑动面上氟树脂粒子45的露出面积越大，其滑动特性就会变得越高。但是，母体树脂44中分散氟树脂粒子45的话，滑动面中氟树脂粒子45的露出面积大小只成为对应表层部43的氟树脂粒子45的含有量的部分。
对此，本发明中，露出滑动面的各氟树脂粒子45，因为由其露出部45a埋入母体树脂44的部分外侧沿该滑动面扩展，所以，只因此在滑动面上氟树脂粒子45的露出面积变广。因此，即便是有限的氟树脂含有量，也能够得到好的滑动性。
在此，上述表层部43，即可以是在滑动部件本体上涂装形成的皮膜，也可以是和滑动部件本体一起形成的成形件。这一点在下述的本发明内容中，如没有特别指明均相同。
本发明的其他观点，至少在表层部43的母体树脂44中分散着氟树脂粒子45，该表层部43的表面构成滑动面的滑动部件，上述滑动面的氟存在率，比上述表层部43的滑动面下的氟存在率高为特征。
也就是，上述滑动面下的氟存在率与上述表层部43的氟树脂粒子45含有量对应。并且，在本发明中，所谓的比该滑动面下的氟存在率滑动面的氟元素的存在率高，就是只是该滑动面上的氟树脂粒子45扩展露出，由此，即便是有限的氟树脂含有量，也能够得到好的滑动性。
最好的是，上述滑动面的氟存在率，是上述滑动面下的氟存在率的1.25倍或者更多。
由此，在获得由少量的氟树脂粒子量在得到好的滑动特性上是有利的。
本发明的其他观点，至少在表层部43的母体树脂44中分散着氟树脂粒子45，该表层部43的表面构成滑动面的滑动部件；上述表层部43，是用含有母体树脂44和氟树脂的涂料涂布在基材41上而形成；上述母体树脂44和氟树脂的质量比设定在“70∶30”到“65∶35”的范围；上述滑动面的氟存在率为质量的26％以上40％以下为特征。
也就是，降低上述氟氟树脂的比例，换句话说，增加母体树脂量使上述滑动面的氟存在率达到质量的26％以上。因此，确保相对于涂膜43的基材41的良好粘结力，还能得到好的滑动特性。而且，通过提高这个滑动特性，与其他物品间的滑动时涂膜43所受到的摩擦阻力降低，所以进一步提高了涂膜43的耐剥离性。
但是，如果氟元素的存在率超过质量的40％的话，就有必要相当量地减少上述母体树脂量，这样确保涂膜43的强度、涂膜43和基材41的粘结性就有困难。
作为母体树脂44，可以采用丙烯树脂、醇酸树脂、环氧树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺亚胺等，不问其种类。这一点在以下的叙述的其他发明中如没有特别说明均为相同。
作为氟树脂，最好的是以四氟乙烯为主要成份的含氟聚合体，如聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯六氟代丙烯共聚合(FEP)树脂、PFA树脂等。这一点在以下的叙述的其他发明中如没有特别说明均为相同。
以上，最好的是上述滑动面的表面粗度Ra为0.03μm以上0.20μm以下。
由此，上述滑动面的摩擦阻力.变小，对提高滑动特性有利。最好的是上述表面粗度Ra为0.03μm以上0.10μm以下。
本发明的其他观点，至少形成了在表层部43的母体树脂44中分散着氟树脂粒子45的被分散的素材56；通过在加压状态下研磨上述素材56的表层部43表面，使该表层部43的表面粗度Ra为0.03μm以上0.10μm以下为特征的滑动部件的制造方法。
也就是，上述表层部43表面露出的氟树脂粒子45露出部45a，由上述研磨压碎沿着该表面向外侧扩大。由此，表层部43表面的氟元素的存在率会变得更高。并且，由上述研磨调整的表层部43的表面粗度Ra与该表层部43表面的氟元素的存在率相关，当表面粗度Ra为0.03μm以上0.20μm以下时，表层部43表面的氟存在率变高，可得到好的滑动特性。更好地是使上述表面粗度Ra为0.03μm以上0.10μm以下。
本发明的其他观点，是在含有母体树脂44和氟树脂，涂布到基材41其涂膜43表层作为滑动面的滑动部件的滑动部件用涂料；上述母体树脂44和氟树脂的质量比设定在“70∶30”到“65∶35”的范围；将上述表层部43形成后的上述滑动面在加压状态下研磨而形成为滑动部件为特征。
因此，当该滑动部件用涂料涂布基材41涂膜43表面，也就是，将滑动面在加压状态下研磨的话，从该滑动面露出的氟树脂粒子45被压碎沿着滑动面向周围扩展，其结果，得到了氟存在率高的滑动面，就可以提高该滑动部件的滑动特性。
并且，根据本发明，即便是少量的氟树脂量，也能得到好的滑动特性，所以增加母体树脂量可以提高对涂膜43的基材41的粘结力，并且，通过提高滑动特性，涂膜43的摩擦阻力就会变小，提高涂膜43的耐剥离性是有利的。
但是，有关上述母体树脂44和氟树脂的比率，比上述范围母体树脂44的比例多的话，提高了对涂膜43的粘结力，且涂料中氟树脂量相对减少，由上述研磨氟存在率的上升也有限度，要得到摩擦阻力小且好的滑动特性就变难。另一方面，比上述比率范围氟树脂的比例更多的话，即便是滑动特性自身变好，但是由于母体树脂44变少，与基材41的粘结力就变得不充分，涂膜43从基材41剥离就变得容易。
最好的是，上述母体树脂44为聚酰胺亚胺；而上述氟树脂，由聚四氟乙烯(聚四氟乙烯(PTFE))和四氟乙烯六氟代丙烯共聚合树脂(FEP树脂)形成。
作为母体树脂44，采用具有与基材41粘结有利的酰胺键、耐热有利的氧亚胺键的聚酰胺亚胺，可以得到耐热性高且强度及与基材41粘结性高的涂膜43。并且，氟树脂中，熔点较低的四氟乙烯六氟代丙烯共聚合(FEP)树脂烧制涂膜43时熔融作为形成膜的辅助剂起作用的同时，也提高了涂膜43整体的氟元素的存在率，熔点高的聚四氟乙烯(PTFE)在涂膜43烧制后作为粒子残留，再由上述研磨碾碎提高滑动面的氟元素的存在率，得到好的滑动性。
作为上述滑动部件用涂料的溶剂，可以用吡咯烷酮(NMP)等的有机溶剂或水。以水为溶剂、基材41为金属制的情况下，最好的是在基材41上涂上防锈底层。
还有，上述滑动部件用涂料，可以用配合石墨等颜料及其他添加剂的方法而成。配合添加剂的情况，最好的是使用对滑动特性及与基材41的粘结性不产生坏影像的少量。例如，作为添加剂使用石墨的情况氟树脂量在3％以下，最好的是在1％以下，特别好的是0.5％以下。
(发明的效果)权利要求1～3中，即便是限定或者说是少量的氟树脂量，也能得到好的滑动特性。
权利要求4中，在确保对于涂膜43的基材41的良好粘结力的同时，还可以得到好的滑动特性，并且，通过提高这个滑动特性，还可以提高涂膜43的耐剥离性。
权利要求5中，滑动面的摩擦阻力变小，在提高滑动特性上是有利的。
权利要求6中，即便是少量的氟元素，也可以得到好的滑动特性。
权利要求7中，即便是少量的氟元素，也可以得到氟存在率高的滑动面，还在提高对于涂膜43的基材41的粘结力的同时，还可以得到好的滑动特性，并且，通过提高这个滑动特性，还可以减小涂膜43的摩擦阻力，在提高涂膜43的耐剥离性上是有利的。
权利要求8中，在可以得到耐热性高且强度及与基材41的粘结性高的涂膜43的同时，还可以得到好的滑动特性。
图1，是本发明实施方式所涉及涡型压缩机的纵剖面图。
图2，是模式表示使用于同压缩机的滑动板的一部分。
图3，是模式表示同滑动板研磨状态的图。
图4，是模式表示由同研磨面的氟树脂粒子被粉碎的样子的剖面图。
图5，是表示滑动面表面粒度和表面氟素浓度的关系曲线图。
图6，是摄影的未研磨品的滑动面的显微镜照片。
图7，是摄影的研磨品的滑动面的显微镜照片。
(符号说明)17滑动板(滑动部件)41基材43涂层膜(表层部)
44 母体树脂45 氟树脂粒子45a露出部56 原材料具体实施方式
(第一实施例)以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。
该实施方式适用于图1所示本发明的涡型压缩机1的滑动板(滑动部件)。
<有关涡型压缩机>
涡型压缩机1，例如在进行空气调和装置等的蒸气压缩式冷冻循环的冷冻装置的冷媒回路中，用于压缩从蒸发器吸入的低压冷媒向冷凝器送出。该涡型压缩机1，在外壳10内的下部一侧配设了驱动机构20和外壳10内上部一侧配设了的压缩机构30。
外壳10，具有圆筒状的外壳本体11，固定在外壳本体11的上端的上部镜板12，固定在外壳本体11的下端的下部镜板13。还有，外壳10上，冷媒的吸入管14设置在下部，吐出管15设置在上部。吸入管14与上述冷媒回路的蒸发器，吐出管15与冷凝器分别相连。在外壳10的内部，在压缩机构30的紧贴的下方的上部固定了上部罩16(罩＝housing)，在驱动机构20的下方固定着下部罩19。
驱动机构20，由电动机21和驱动轴22构成。电动机21，包括介于上部罩16及下部罩19固定在外壳本体11上的环状定子23、装在这个定子23的内侧的转子24，转子24连接着上述驱动轴22。该驱动轴22，由上部罩16的轴承18和下部罩19的轴承，固定为可自由转动的状态。
驱动轴22上，形成了沿其轴方向延长的主给油路22c。驱动轴22的下端部上设置了给油泵22d，其构成为伴随着该驱动轴22的旋转将聚集在外壳10底的冷冻机油吸起。主给油路22c，为将给油泵吸起的冷冻机油提供给各个滑动部分，与各部分设置的给油口(图中未示)相连。
压缩机构30，具有固定在上部罩16上的固定蜗杆31和相对于在上部罩16的上表面介于滑动板17可自由转动地支撑着的固定蜗杆31构成为可动的可动蜗杆32。固定蜗杆31，具有由螺栓等缔结器固定的固定一侧镜板31a和与该固定一侧镜板31a整体形成的涡旋状(内旋状)下摆31b(下摆＝lap)。可动蜗杆32，具有可动一侧镜板32a和与该可动一侧镜板32a整体形成的涡旋状(内旋状)下摆32b。该固定蜗杆31的下摆31b和可动蜗杆32的下摆32b相互齿合。在固定一侧镜板31a和可动一侧镜板32b之间两下摆31b、32b的接触部之间构成为压缩室33。
在压缩室33的外缘形成了吸入口33a，吸入口33a在外壳10内介于压缩机构30与吸入管14连通。还有，在压缩室33的中心部形成了吐出口33b，该吐出口33b在外壳10内介于压缩机构30的上方空间与吐出管15连通。
驱动轴22的上端部分上，形成了沿直径方向向外突出的接受部22a，相对于该驱动轴22的旋转中心形成以对可动蜗杆32的最适公转半径尺寸偏心的偏心部22b。另一方面，可动蜗杆32的可动侧镜板32a的下表面上，使其与上述部22b位于同一中心而形成了圆筒状轴承(嵌合部)32c。这个轴承32c，形成为其内径尺寸大于上述偏心部22b的外径尺寸。
上述偏心部22b和轴承32c，介于轴套25连接。还有，轴套25和轴承部32c之间，安装着滑动轴承29。还有，可动蜗杆32和上部罩16之间，设置了作为阻止可动蜗杆32自转的机构欧丹(Oldham)连接器34。
因此，启动电动机21，伴随着转子24的旋转驱动轴22也旋转，其旋转力介于轴套25传给可动蜗杆32。可动蜗杆32，因为由欧丹连接器34禁止了自转，所以在驱动轴22的旋转中心周围不自转只进行公转。并且，由于可动蜗杆32的公转动作，固定蜗杆31和可动蜗杆32之间的压缩室33的容积发生变化。由此，压缩室33中，伴随着其容积的变化，从吸入管14吸入低压冷媒的同时该冷媒被压缩。冷媒变得高压，从吐出管15吐出后，在冷媒回路中经过冷凝、膨胀、蒸发各个过程，再一次从吸入管14被吸入压缩，该作用被循环重复。
上述压缩机1的滑动板17的轴承面上，通常是通过主给油路22c供给的冷冻机油进行润滑，但是，压缩机1在以下的严酷的条件下，甚至会产生轴承面没有冷冻机油状态下的运转情况。
A.储油部没有冷冻机油的状态下运转。
B.压缩机1停止中从冷媒回路高压一侧冷媒流回压缩机1，轴承面由液体冷媒洗过后启动压缩机1。
C.压缩机1在运转中液体冷媒过剩流回储油部稀释了冷冻机油，轴承面的冷冻机油由液体冷媒流洗的状态下继续运转。
在此，将本实施方式中的滑动板17按照以下所述方式构成，通过改善其滑动特性，即便是轴承面上不存在冷冻机油状态下运转压缩机1也不会使可动蜗杆32或者是上部罩16产生异常磨损或两者的烧结。
<滑动板的构造>
滑动板17，如图2模式图所示那样，在钢板制的基材41的表面上形成了磷酸锌皮膜42，再在该磷酸锌皮膜42的表面上形成涂膜(表层部)43，涂膜表层成为滑动面。
涂膜43，是在母体树脂44中分散氟树脂粒子45形成的。还有，涂膜43的滑动面(表面)上分散露出多数氟树脂粒子45，这些氟树脂粒子45的露出部45a被碾碎，相对于埋入母体树脂44的部分外侧沿滑动面扩大。这样，通过氟树脂粒子45的露出部45a被碾碎向周围扩大，滑动面中氟元素的存在率，变得比滑动面下的涂膜内部的氟存在率高。
且，图中未示，但是，母体树脂44上分散着烧结时熔融了的氟树脂，上述氟元素的存在率中也包含着这些熔融分散了的氟树脂。
上述母体树脂44，是作为粘合剂的聚酰胺亚胺，形成涂膜也作为粒子残留在上述氟树脂粒子45是聚四氟乙烯(PTFE)，涂膜烧结时分散在母体树脂中的氟树脂是四氟乙烯六氟代丙烯共聚合(FEP)树脂。
<滑动板的制法>
接下来说明上述滑动板的制造例。但是，本发明并不限定于该制造例。
—素材的形成—首先，将表面粗度Ra＝0.1μm的基材用磷酸锌水溶液处理，在基材41的表面上形成磷酸锌皮膜42。接下来，将下记组成的涂料涂在上述磷酸锌皮膜42的表面烧结形成涂膜43。
(涂料的组成)聚酰胺亚胺70重量单位聚四氟乙烯(PTFE)(熔点380℃)3重量单位四氟乙烯六氟代丙烯共聚合(FEP)树脂(熔点260℃)27重量单位石墨0.15重量单位溶剂吡咯烷酮(NMP)(适量)涂膜43的烧结温度是280℃，四氟乙烯六氟代丙烯共聚合(FEP)树脂粉末(粒径在2μm以下)比该熔点烧结温度低，通过该烧结熔融有助于涂膜的形成。由于聚四氟乙烯(PTFE)粉末(粒径在2μm以下)其熔点高于烧结温度，作为氟树脂粒子45残留在涂膜中并呈分散状态。烧结后的涂膜厚度例如成为40μm～70μm程度。还有，涂膜43的表面粗度Ra成为0.3μm～0.6μm程度。
—素材的加工—接下来将如以上所述所得到的素材涂膜43的表面研磨。图3模式表示了该研磨状态。同图中，51是研磨剂定盘，52是压板。在压板52上固定素材56，研磨剂定盘51和素材56的涂膜43之间填入分散了游离研磨粒57的研磨液进行涂膜43表面的研磨。研磨压力为9.8kPa以上49kPa以下，最好的是9.8kPa以上19.6kPa以下。
通过该研磨，如图4所示的露出涂膜43表面的氟树脂粒子45的露出部45a，比由研磨粒57碾碎埋入涂膜43的部分向外侧沿涂膜43的表面扩展。还有，同时涂膜43，其膜厚成为30μm程度，其表面粗度Ra也变小。该表面粗度Ra最好的是使其成为0.03μm以上0.2μm以下。
—表面粗度Ra和氟存在率的关系—图5，是表示采用上述组成(母体树脂(聚酰胺亚胺)∶氟树脂(PTEF+FEP树脂)＝70∶30)，以种种不同研磨粒57的粒径进行上述研磨时，表示涂膜43的表面粗度Ra和表面F浓度(氟元素的存在率)的关系曲线(横轴为对数值刻度)。表面F浓度为22％质量。表面粗度Ra及表面F浓度如表-1所示。
表-1
根据图5及表-1，由上述研磨使表面粗度Ra成为0.03μm以上0.5μm以下时，表面F浓度比未研磨的还高，滑动板17的滑动特性变好的情况为所知。这时因为露出涂膜43表面的氟树脂粒子45露出部45a由研磨被碾碎向周围扩大的原因。
也就是，图6是未研磨物的表面照片，图7是为使表面粗度Ra成为0.05μm而进行研磨的本发明所涉及的滑动板17的涂膜表面的照片。图6中涂膜表面可看见小的凸凹，图7中涂膜表面的突出部被碾碎向周围扩大，氟树脂粒子也被碾碎其露出面积变大，这不难理解。
从图5和表-1，表面F浓度在表面粗度Ra＝0.05μm附近出现峰值，比这一点表面粗度Ra大也好小也好，任何一种情况表面F浓度都降低。表面粗度Ra大的情况，由研磨氟树脂粒子45的露出部45a的碾碎不充分表面F浓度没有变得那么高。另一方面，表面粗度Ra变小的话表面F浓度降低，而要减小表面粗度Ra的话有必要减小研磨粒57的粒径，因为涂膜表面的氟树脂粒子45由该小粒径的研磨粒57磨掉。
从以上的结果可知，尽管是为使表面粗度Ra达到所规定范围而进行研磨，但是对提高表面F浓度也是有效的。还有，若将表面F浓度比未研磨物提高1.25倍以上，滑动特性得到显著的改善，但是，要达到1.25倍以上，最好的是使表面粗度Ra达到0.03μm以上0.2μm以下。
还有，由上述研磨表面粗度Ra受到研磨粒57的粒径影响，一般的是粒径4μm时Ra＝0.03μm、粒径8μm时Ra＝0.05μm、粒径12μm时Ra＝0.1μm、粒径20μm时Ra＝0.5μm，由此，研磨粒57的粒径在3μm以上25μm以上，最好的是4μm以上12μm以下。
—关于滑动面(涂膜表面)下的氟存在率—如上所述，本发明中通过在涂膜表面实施研磨，比未研磨物提高了表面F浓度，但是，该未研磨物的表面F浓度与滑动面下的(也就是涂膜内部)氟元素的存在率相当。并且，滑动面下的氟存在率，研磨该滑动面露出涂膜内部，存在于该露出面的氟元素可以通过用EDX分析测定。滑动面下的涂膜内部的露出，在研磨粒的粒径＝20μm，研磨压力＝9.8kPa，研磨速度＝1m/sec，研磨时间＝30sec的条件下可以进行研磨滑动面。
因此，通过EDX测定滑动部件的滑动面的表面F浓度，接下来在该滑动面上以上述条件进行研磨露出露出涂膜的内部，由EDX测定该露出面的表面F浓度，前者的表面F浓度高于后者时，可以确定实施了本发明。
—其他—且，上述实施方式中设定了滑动板17，但是，在上部罩16上同样实施上述实施方式形成滑动特性好的涂膜亦可。
还有，通过改变研磨进行抛光提高滑动面的表面F浓度亦可。
—实用性—如以上说明，本发明对压缩机等的滑动部件是有用的。
权利要求
1.一种滑动部件，至少在表层部(43)的母体树脂(44)中分散着氟树脂粒子(45)，该表层部(43)的表面构成滑动面，其特征为上述滑动面上分散露出多数氟树脂粒子(45)，通过使该氟树脂粒子(45)的露出部(45a)比埋在上述母体树脂(44)中的部分更向外侧扩展形成滑动面。
2.一种滑动部件，至少在表层部(43)的母体树脂(44)中分散着氟树脂粒子(45)，该表层部(43)的表面构成滑动面，其特征为上述滑动面的氟存在率，比上述表层部(43)的滑动面下的氟存在率高。
3.根据权利要求2所述的滑动部件，其特征为上述滑动面的氟存在率，是上述滑动面下的氟存在率的1.25倍或者更多。
4.一种滑动部件，至少在表层部(43)的母体树脂(44)中分散着氟树脂粒子(45)，该表层部(43)的表面构成滑动面，其特征为上述表层部(43)，是用含有母体树脂(44)和氟树脂的的涂料涂布在基材(41)上而形成，上述母体树脂(44)和氟树脂的质量比设定在“70∶30”到“65∶35”的范围，上述滑动面的氟元素的存在率为质量的26％～40％。
5.根据权利要求1～4的任何一项所述的滑动部件，其特征为上述滑动面的表面粗度Ra为0.03μm～0.20μm。
6.一种滑动部件的制造方法，其特征为至少形成了在表层部(43)的母体树脂(44)中分散着氟树脂粒子(45)的被分散的素材(56)，通过在加压状态下研磨上述素材(56)的表层部(43)表面，使该表层部(43)的表面粗度Ra为0.03μm～0.10μm。
7.一种滑动部件用涂料，包含母体树脂(44)和氟树脂，涂布到基材(41)上该涂膜(43)表层成为滑动面，其特征为上述母体树脂(44)和氟树脂的质量比设定在“70∶30”到“65∶35”的范围，在形成上述表层部(43)后，将上述滑动面于加压状态下研磨，然后将所得部件作为滑动部件。
8.根据权利要求7所述的滑动部件用涂料，其特征为上述母体树脂(44)为聚酰胺亚胺，上述氟树脂，由聚四氟乙烯(PTFE)和四氟乙烯六氟代丙烯共聚合(FEP)树脂形成。
全文摘要
基材(41)的表面上，形成母体树脂(44)中分散着多数氟树脂粒子(45)的涂膜(43)，通过碾碎露出涂膜(43)表面的氟树脂粒子(45)的露出部(45a)向周围扩展，扩大其露出的面积，增大存在于滑动面的氟含量。
文档编号C09D127/12GK1764795SQ20058000007
公开日2006年4月26日 申请日期2005年1月12日 优先权日2004年1月15日
发明者武田信明, 柳口富彦 申请人:大金工业株式会社