滑動零件的製作方法
2023-06-01 21:03:06
專利名稱：滑動零件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一些滑動零件，如汽車空調系統的壓縮機中的旋轉斜盤和活塞。
例如，在旋轉斜盤式壓縮機中，活塞通過滑靴與旋轉斜盤連接，並且藉助旋轉斜盤的旋轉或者藉助旋轉斜盤的擺動使它們在相應的缸孔內進行往復運動。壓縮機進行初始工作時，在潤滑油到達旋轉斜盤和滑靴之間的滑動表面之前，旋轉斜盤和滑靴在彼此表面滑動。此外，在潤滑油到達旋轉斜盤和滑靴之間的滑動表面之前，氣態製冷劑到達滑動表面，並且衝走壓縮機前次操作時保留在滑動表面上的潤滑油。
在壓縮機起動之後，製冷氣體返回到壓縮機，並且在一定時間(大約1分鐘)之後開始使潤滑油進行霧化。在此期間，壓縮機進行工作當中，需要潤滑的滑動部分不能被充分潤滑。因此，提出了一些傳統技術來確保初始階段時滑動部分上的潤滑。
傳統地，出於一些原因，使滑動零件如旋轉斜盤和活塞的表面塗有包含固態潤滑劑的樹脂。一個原因是防止滑動表面的咬合。另一個原因是提高抗磨損。再一個原因是減少摩擦係數。例如，在未審的日本專利公開文本No.11-13638中提出了上面技術。如上面公開文本0006欄所公開的，旋轉斜盤的基本材料由鐵系或者鋁系材料製成。旋轉斜盤的表面(嚴格地說，是靠在滑靴上的滑動表面)塗有塗層如錫和銅，塗層還塗有滑動層，該滑動層由聚醯胺-醯亞胺樹脂和固態潤滑劑如二硫化鉬和石墨形成。
為了進一步確保可靠性，需要進一步提高某些特性如基本件的抗咬合性、抗磨損和粘附力。例如，二氧化碳氣體最近被認為是壓縮機的可能製冷劑。與含氯氟烴系用作製冷劑時的壓縮負荷相比，為了壓縮作為製冷劑的二氧化碳氣體，較大的壓縮負荷通過活塞作用在旋轉斜盤上。傳統的錫或者銅的塗層在這種惡化的情況下不能充分地實現滑動性能。提高基本件的某些特性如其抗咬合性、抗磨損和粘附力，且有利於提高滑動性能。
藉助例子、結合附圖解釋本發明原理，本發明的其它方面和優點通過下面描述變得更加清楚。
具體實施例方式
現在參照
圖1-3B描述本發明的優選實施例。在優選實施例中，本發明應用到可變容斜盤式壓縮機C中。左側和右側分別與圖1中壓縮機C的前側和後側相對應。
圖1示出了優選實施例中帶滑動元件的可變容斜盤式壓縮機C的縱向橫剖視圖。壓縮機C包括缸體1、前殼體2和後殼體4。前殼體2連接到缸體1的前端上。後殼體4通過閥板組件3而連接到缸體1的後端上。藉助若干貫穿螺栓(未示出)使缸體1、閥板組件3、前殼體2和後殼體4固定在一起並且形成了壓縮機C的殼體。
殼體限定了一曲柄室5、吸入室6和排出室7。缸體1限定出若干缸孔1a，在圖1中只示出其中的一個缸孔，每個缸孔1a容納著一個單頭活塞8以便進行往復運動。吸入室6和排出室7有選擇地與每個缸孔1a連通。
驅動軸9通過軸承由缸體1和前殼體2可旋轉地支撐，並且延伸通過曲柄室5。旋轉斜盤或者凸輪盤10容納在曲柄室5內。旋轉斜盤10在它的中心處形成有通孔10a，驅動軸9穿過通孔10a。凸耳板或者旋轉支撐件11固定地連接到曲柄室5內的驅動軸9上，從而與之成一體地進行旋轉。旋轉斜盤10通過凸耳板11和鉸接機構12以這樣的方式可操縱地連接到驅動軸9上，即旋轉斜盤10與驅動軸9進行同步旋轉並且根據驅動軸9的軸向運動而相對於驅動軸9進行傾斜。
平衡重10b在相對於驅動軸9與鉸接機構12相反的側部上與旋轉斜盤10形成一體。盤簧13纏繞在驅動軸9上並且布置在凸耳板11和旋轉斜盤10之間。盤簧13把旋轉斜盤10推向缸體1，即沿著減少旋轉斜盤10的傾斜角度的方向推動。圓形夾子14接合驅動軸9，並且藉助接觸旋轉斜盤10來調節旋轉斜盤10朝向減少傾斜角度的方向的傾斜角度。因此，旋轉斜盤10的最小傾斜角度θmin是可調的。另一方面，旋轉斜盤10的平衡重10b接觸凸耳板11，從而調整旋轉斜盤10的最大傾斜角度θmax。順便說一下，傾斜角度表示旋轉斜盤10和垂直於驅動軸9的表面之間的角度。
旋轉斜盤10的邊緣通過一對滑靴15a、15b可滑動地接合每個活塞8，因此所有活塞8都可操縱地連接到旋轉斜盤10上。根據驅動軸9的旋轉，旋轉斜盤10進行旋轉，並且通過滑靴15a、15b把旋轉斜盤10的旋轉轉換成活塞8的往復運動。
公知的控制閥16設置在後殼體4中，用於調整曲柄室5內的壓力，即調整曲柄室壓力Pc。控制閥16設置在供給通道(未示出)中，該供給通道與曲柄室5和排出室7相互連通。控制閥16包括閥機構，該閥機構通過電磁線圈的電磁力來控制供給通道的開度。同時，曲柄室5通過排出通道(未示出)與吸入室6連通。製冷氣體通過供給通道和控制閥16從排出室7流到曲柄室5中，同時它通過排出通道從曲柄室5流到吸入室6中。藉助使流入曲柄室5中的製冷氣體和從曲柄室5中流出的製冷氣體相平衡來調整曲柄室壓力Pc。
圖2示出了優選實施例的旋轉斜盤10、滑靴15a、15b和活塞8的局部放大的橫剖視圖。至少旋轉斜盤10和滑靴15a、15b(它們是壓縮機C的零件)的滑動表面塗有由矽烷改性樹脂形成的一些塗層17，即塗有一些矽烷改性樹脂層17。
矽烷改性樹脂包括烷氧基甲矽烷基團或者芳氧基甲矽烷基團。烷氧基甲矽烷基團的烷氧基團具有1-6個碳原子，並且更加優選的是具有14個碳原子。例如，甲氧基團、乙氧基團和丙氧基團與上面烷氧基團相對應。芳氧基甲矽烷基團的芳氧基團具有6-10個碳原子，並且更加優選的是具有6-8個碳原子。例如，苯氧基團、二甲基苯氧基團和甲基苯氧基團與上面芳氧基團相對應。
矽烷改性樹脂層17可以含有固態潤滑劑如氟樹脂、二硫化鉬(MoS2)和石墨。例如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基鏈烷(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)和氟化乙烯丙烯(FEP)與上面氟樹脂相對應。
旋轉斜盤10由相對較重的鐵系材料形成，例如由鑄鐵如根據日本工業標準(JIS)的FCD700來形成，以致在旋轉斜盤10進行旋轉時，在離心力的基礎上可以適當地產生一旋轉運動分量。另一方面，根據機械強度等，滑靴15a、15b也可以由鐵系材料如軸承鋼來形成。順便說一下，使鋁系材料在由鐵系材料所形成的旋轉斜盤10的滑動表面上成層，而矽烷改性樹脂層17可以任意地形成在鋁層上。
利用待審日本專利公開No.2001-240670所公開的方法來製造矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂。即，聚醯胺-醯亞胺樹脂在它的分子端(molecule terminal)具有羧基團和酸酐團中的至少一個。同時，通過在縮水甘油和烷氧基矽烷局部冷凝物之間進行脫醇來製造具有縮水甘油醚團的烷氧基矽烷局部冷凝物。然後，通過在聚醯按-醯亞胺樹脂和具有縮水甘油醚團的烷氧基矽烷局部冷凝物之間進行開環酯化作用來製造矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂。
聚醯胺-醯亞胺樹脂通過下面方法來製造。反應器配置有攪拌器、冷卻管和溫度計，把1160克的N-甲基吡咯烷酮、290克二甲苯、345.8克1，2，4-苯三酸酐和425.0克二苯甲烷44-二異氰酸酯放入到反應器中，並且在90度下在氮氣流中反應兩個小時。然後，停止氮氣流，並且在一個小時之後把溫度加熱到135度。之後，使反應持續三個半小時。然後，使反應物冷卻，並且用重量比為4-1的N-甲基吡咯烷酮/二甲苯的混合物來進行稀釋。因此，製造出了含有25％的非揮發性成分的聚醯胺-醯亞胺。
具有縮水甘油醚團的烷氧基矽烷局部冷凝物通過下面方法來製造。反應器配置有攪拌器、冷卻管和溫度計，把250克的縮水甘油(商標名稱Epior OH，由NOF公司生產)和799.81克的四甲氧基矽烷局部冷凝物(商品名稱Methylsilicate 51，矽的平均數目為4)放入到反應器中，並且通過攪拌在氮氣流中加熱到90度。之後，把1.00克的二月桂酸二丁錫(dibutyltin dilaurate)作為催化劑加入，從而執行甲醇的脫醇作用。在脫醇作用期間，藉助分離器使甲醇與反應系統分開並被儲存起來。當儲存的甲醇量達到大約90克時，使反應物開始冷卻。從加熱到冷卻開始需要6小時。在反應物冷卻到50度時，氮氣流出閥和分離器與反應器脫開。然後，把減壓管線連接到反應器上，以把13KPa的壓力保持大約15分鐘，從而通過減少壓力來除去反應系統中的多餘甲醇。通過減少壓力可以除去大約21.0克的甲醇。之後，把一瓶子的反應物冷卻到室溫。因此，製造出929.81克具有縮水甘油醚團的烷氧基矽烷局部冷凝物。產物中每個分子中的矽原子的平均數目是該產物每個分子中的縮水甘油醚的平均數目的兩倍。
通過下面方法來製造出矽烷改性聚醯胺-醯亞胺。反應器配置有攪拌器、冷卻管和溫度計。通過上面方法製造出200克的聚醯胺-醯亞胺樹脂溶液和5.17克的具有縮水甘油醚團的烷氧基矽烷局部冷凝物，並且把它們放入到反應器中。把混合物加熱到95度。在溫度到達95度之後，使該反應保持4小時。然後，把8.26克的N-甲基吡咯烷酮加入到反應系統中，並且使反應物進行冷卻。因此，製造出了含有25％的非揮發性成分的矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂。
在製造矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂時，矽烷在矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂中的含量隨著聚醯胺-醯亞胺樹脂溶液和具有縮水甘油醚團的烷氧基矽烷局部冷凝物的種類和數量及N-甲基吡咯烷酮的數量而改變。
當矽烷改性樹脂層17形成於旋轉斜盤10和滑靴15a、15b的滑動表面上時，製備好包括混合有溶劑的矽烷改性樹脂在內的溶液或者矽烷改性樹脂漆。在給這些滑動表面去除油汙之後，把矽烷改性樹脂漆塗在滑動表面上。焙燒所塗上的矽烷改性樹脂漆，從而形成具有預定厚度的矽烷改性樹脂層17。每個矽烷改性樹脂層17具有5-50um的厚度並且最好具有10-30um的厚度。
在矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂漆由聚醯胺-醯亞胺的矽烷改性樹脂形成的情況下，N-甲基-2-吡咯(「NMP」)或者NMP/二甲苯用作溶劑。在矽烷改性環氧樹脂漆的情況下，甲基乙基酮(「MEK」)用作溶劑。
每種樹脂漆具有不同的焙燒條件。在矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂漆的情況下，它在80度下焙燒30分鐘，在150度下焙燒30分鐘，然後在200度下焙燒30分鐘。在矽烷改性環氧樹脂漆的情況下，它在100度下焙燒30分鐘，然後在200度下焙燒60分鐘。
現在描述上面壓縮機C的工作。返回參照圖1，旋轉斜盤10與驅動軸9整體進行旋轉。旋轉斜盤10的旋轉運動通過滑靴15a、15b轉換成活塞8的往復運動。每個活塞8在與旋轉斜盤10的傾斜角度相對應的衝程中進行往復運動。當上面驅動連續進行時，從吸入室6中加入製冷氣體。所加入的製冷氣體被壓縮，然後排出到排出室7中。因此，順序地重複吸入、壓縮和排出。從外部製冷線路(未示出)中供給到吸入室6中的製冷氣體通過吸入口加入到缸孔1a中。在通過活塞8的運動壓縮製冷氣體之後，通過排出口把製冷氣體排出到排出室7中。排出到排出室7中的製冷氣體通過出口輸送到外部製冷線路中。
響應壓縮機C的冷卻負荷來調整控制閥16的開度，因此改變了從排出室7流到曲柄室5中的製冷劑量。當冷卻負荷較高並且吸入室6中的壓力(吸入室壓力Ps)較高時，控制閥16的開度減少了。結果是，曲柄室壓力Pc減少，同時旋轉斜盤10的傾斜角度增大了。然後，活塞8的衝程增大，壓縮機C在相對較大的工作容積中工作。另一方面，當冷卻負荷較小並且吸入室壓力Ps較小時，控制閥16的開度增大。其結果是，曲柄室壓力Pc增大，並且旋轉斜盤10的傾斜角度減少了。然後，活塞8的衝程減少了，因此壓縮機C在相對較小的工作容積中工作。
由於矽烷改性樹脂層17形成在旋轉斜盤10和滑靴15a、15b的滑動表面上，因此提高了滑動表面處的滑動性能和使用壽命。因此，壓縮機C的可靠性和使用壽命提高了。
通過下面方法來製備例子1-6和比較例子1-4。
為了比較矽烷改性樹脂層17與傳統現有技術的滑動性能，用矽烷改性樹脂和非矽烷改性樹脂來分別製備樹脂漆。具有20um的相同厚度的每種不同樹脂層形成在金屬基本件的脫脂表面上，從而製備出評定例子。然後，在每個例子中評定基本件的摩擦係數、磨損、抗咬合性和粘附力。
以下面方法形成評定例子。
例子1製備出矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂漆(30％重量的PAI樹脂和NMP/二甲苯溶劑的固態成分)，這種漆在它的硬化殘餘物中含有2％重量的二氧化矽。上面樹脂漆通過繞線棒刮塗器施加在鋁基本件上，該基本件的表面已被脫脂。使具有樹脂漆的鋁基本件在80度下焙燒30分鐘，在150度下焙燒30分鐘，然後在200度下焙燒30分鐘。因此，在鋁基本件上形成20um厚度的塗層。
比較例子1取代矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂漆，製備出聚醯胺-醯亞胺樹脂漆(30％重量的PAI樹脂和NMP/二甲苯溶劑的固態成分由Hitachi Chemical有限公司所生產的HPC-5000)。除了那些之後，利用與例子1相同的方法，使20um厚度的塗層形成在鋁基本件上。
例子2把固態潤滑劑加入到矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂漆(30％重量的PAI樹脂和NMP/二甲苯溶劑的固態成分)，該漆在它的硬化殘餘物中含有2％重量的二氧化矽。在攪拌樹脂漆和固態潤滑劑的混合物之後，使它通過軋制機兩次。因此，製備出了用來噴塗的材料。PTFE粉末、MoS2粉末和石墨粉末加在一起作為固態潤滑劑。藉助繞線棒刮塗器，把噴塗材料施加在鋁基本件的脫脂表面上，並且在80度下焙燒30分鐘，在150度下焙燒30分鐘，然後在200度下焙燒30分鐘。因此，在鋁基本件上形成20um厚度的塗層。噴塗材料的固態成分的組成比例是65％重量的矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂、10％重量的PTFE、20％重量的MoS2和5％重量的石墨。
比較例子2取代矽烷改性聚醯按-醯亞胺樹脂漆，製備出聚醯胺-醯亞胺樹脂漆(30％重量的PAI樹脂和NMP/二甲苯溶劑的固態成分由Hitachi Chemical有限公司所生產的HPC-5000)。除了那些之後，通過與例子2相同的方法，使20um厚度的塗層形成在鋁基本件上。
例子3把硬化劑(合成酚醛樹脂)、矽烷硬化催化劑(錫-2-乙烯己酸)和固態潤滑劑加入到矽烷改性環氧樹脂漆(50％重量的環氧樹脂和MEK溶劑)，該漆在它的硬化殘餘物中含有36％重量的二氧化矽。在攪拌樹脂漆、硬化劑、催化劑和固態潤滑劑的混合物之後，製備出了用來噴塗的材料。PTFE粉末、MoS2粉末和石墨粉末加在一起作為固態潤滑劑。藉助繞線棒刮塗器，把噴塗材料施加在鋁基本件的脫脂表面上，並且在100度下焙燒30分鐘，然後在200度下焙燒60分鐘。因此，在鋁基本件上形成20um厚度的塗層。噴塗材料的固態成分的組成比例是65％重量的矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂、10％重量的PTFE、20％重量的MoS2和5％重量的石墨。
比較例子3取代矽烷改性環氧樹脂漆，製備出環氧樹脂漆(50％重量的環氧樹脂和MEK溶劑)。除了那些之後，利用與例子3相同的方法，使20um厚度的塗層形成在鋁基本件上。
例子4和5把固態潤滑劑加入到矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂漆(30％重量的PAI樹脂和NMP/二甲苯溶劑的固態成分)，該漆在它的硬化殘餘物中在例子4中含有5％重量的二氧化矽，或者在例子5中含有7％重量的二氧化矽。在攪拌樹脂漆和固態潤滑劑的混合物之後，使它通過軋制機兩次。因此，製備出用來噴除的材料。PTFE粉末、MoS2粉末和石墨粉末加在一起作為固態潤滑劑。藉助繞線棒刮塗器，把噴塗材料施加在鋁基本件的脫脂表面上，並且在80度下焙燒30分鐘，在150度下焙燒30分鐘，然後在200度下焙燒30分鐘。因此，使20um厚度的塗層形成在鋁基本件上。噴塗材料的固態成分的組成比例是65％重量的矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂、10％重量的PTFE、20％重量的MoS2和5％重量的石墨。
例子6把固態潤滑劑加入到矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂漆(30％重量的PAI樹脂和NMP/二甲苯溶劑的固態成分)，該漆在它的硬化殘餘物中含有2％重量的二氧化矽。在攪拌樹脂漆和固態潤滑劑的混合物之後，使它通過軋制機兩次。因此，製備出用來噴塗的材料。PTFE粉末、MoS2粉末和石墨粉末加在一起作為固態潤滑劑。藉助繞線棒刮塗器，把噴塗材料施加在鑄鐵FCD700的脫脂表面上，並且在80度下焙燒30分鐘，在150度下焙燒30分鐘，然後在230度下焙燒30分鐘。因此，在FCD700的基本件上形成20um厚度的塗層。噴塗材料的固態成分的組成比例是65％重量的矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂、10％重量的PTFE、20％重量的MoS2和5％重量的石墨。
比較例子4取代矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂漆，製備出聚醯胺-醯亞胺樹脂漆(30％重量的PAI樹脂和NMP/二甲苯溶劑的固態成分由Hitachi Chemical有限公司所生產的HPC-5000)。除了那些之後，利用與例子6相同的方法，使20um厚度的塗層形成在鑄鐵FCD700基本件上。
在下面過程中執行摩擦係數和磨損的測定試驗。
在進行潤滑時，根據JIS(日本工業標準)利用靠緊灰鑄鐵和鐵SUJ2的滑動速度為60m/min和接觸壓力為9.8MPa的情況下的藉助推力實驗裝置，來檢查直接的摩擦係數和實驗開始之後100小時的摩擦係數。
圖3A示出了評定例子30和接觸材料31的示意性透視圖，其中接觸材料31通過壓靠在評定例子30上而進行旋轉。圖3B示出了槽30a的示意性橫剖視圖，槽30a形成於評定例子30的滑動表面上，而該滑動表面面對著接觸材料31。測量槽30a的深度，並且把該深度作為磨損量。
在下面過程中執行抗咬合性負荷的評定實驗。
在進行潤滑時，在相應的灰鑄鐵和鐵SUJ2上的滑動速度為60m/min的情況下，同時接觸壓力周期性地增大(1Mpa/2min)時，藉助推力實驗裝置來檢查產生咬合時的接觸壓力。
根據JIS(日本工業標準)，將灰鑄鐵FC-25用作例子1-5和比較例子1-3的接觸材料31。鐵SUJ2用作例子6和比較例子4的接觸材料31，因為評定例子的基本件由鑄鐵FCD700來形成。
在下面過程中執行基本件的粘附力評定。
根據JIS的K5400橫切保持力，評定在121度和202Kpa的情況下、在蒸壓實驗的初始階段和100小時之後的粘附力。
每個實驗的結果表示在表1中。
表1
根據表1中的例子1和比較例子1的實驗結果，與非矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂層相比，採用矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂層提高了基本件(鋁基本件)的抗咬合性、抗磨損性和粘附力。同時，根據表1的例子2和比較例子2的實驗結果，與沒有固態潤滑劑的聚醯胺-醯亞胺樹脂層相比，當矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂層含有固態潤滑劑時，提高了基本件(鋁基本件)的抗咬合性、抗磨損性和粘附力。
根據表1的例子1和2的實驗結果，與沒有固態潤滑劑的塗層相比，當矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂層含有固態潤滑劑時，提高了抗咬合性。
根據例子3和比較例子3，與含有固態潤滑劑的非矽烷改性環氧樹脂層相比，當矽烷改性環氧樹脂層含有固態潤滑劑時，提高了基本件(鋁基本件)的抗咬合性、抗磨損性和粘附力。
根據例子2、4和5，即使二氧化矽在矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂的硬化殘餘物中的含量發生改變，從而形成矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂層，滑動特性也是相同的。
根據例子6和比較例子4，即使滑動件的材料由鋁更換成鑄鐵，但是與非矽烷改性聚醯胺-醯亞胺層相比，矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂層提高了基本件的抗咬合性、抗磨損性和粘附力。
根據表1，與形成在滑動表面上的相應非矽烷改性樹脂層相比，當矽烷改性樹脂層形成於滑動表面上時，滑動性能大大地提高了。
例子7-9和比較例子5在下面過程中，在沒有潤滑的情況下，執行旋轉斜盤和滑靴之間的滑動部分處的咬合評定實驗。
圖4示出了在沒有潤滑的情況下的咬合評定實驗的示意性橫剖視圖。潤滑層18形成在由鑄鐵FCD700所製成的旋轉斜盤10的滑動表面上，並且在潤滑層18與由軸承鋼所製成的滑靴19的平表面進行接觸時，在旋轉速度為10.5m/s和負荷為2000N的情況下，測量在沒有潤滑情況下的咬合時間。
潤滑層18不是直接形成在旋轉斜盤10的表面上。首先，鋁塗層(未示出)形成在旋轉斜盤10的表面上。然後，藉助繞線棒刮塗器把噴塗材料塗在旋轉斜盤上，並且在230度下焙燒一小時。因此，厚度為15um的潤滑層18形成在鋁塗層上。
在例子7-9中，把固態潤滑劑加入到相應的矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂漆中(30％重量的PAI樹脂和NMP/二甲苯溶劑的固態成分)，每種漆在樹脂漆的硬化殘餘物中具有不同的二氧化矽含量。攪拌樹脂漆和固態潤滑劑的混合物，並且使它通過軋制機兩次。因此，製備出用來噴塗的材料。按重量，二氧化矽的含量在例子7中是2％，在例子8中是5％，及在例子9中是7％。MoS2粉末、石墨粉末和PTFE粉末加在一起作為固態潤滑劑。噴塗材料的固態成分的組成比例是65％重量的矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂、20％重量的MoS2、10％重量的石墨和5％重量的PTFE。
在比較例子5中，取代矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂漆，製備出聚醯胺-醯亞胺樹脂漆(30％重量的PAI樹脂和NMP/二甲苯溶劑的固態成分由HitachiChemical有限公司所生產的HPC-5000)。除了那些之後，用來噴塗的材料與例子7-9中的相同。潤滑層18形成在由鑄鐵FCD700所製成的旋轉斜盤10上，在與例子7-9相同的情況下，該旋轉斜盤的表面塗有鋁塗層(未示出)。實驗結果示出在表2中。
表2
根據表2中的例子7-9和比較例子5的實驗結果，與非矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂層相比，具有固態潤滑劑的矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂層在沒有潤滑情況下的抗咬合性大大地增強了。
根據例子7-9，當作為固態潤滑劑具有20％重量的MoS2、10％重量的石墨和5％重量的PTFE時，隨著二氧化矽的含量減少，矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂層在沒有潤滑情況下的抗咬合性提高了。
根據優選實施例，可以得到下面較好的效果。
(1)矽烷改性樹脂層至少形成在金屬元件的滑動表面上，而這些矽烷改性樹脂層的樹脂是可溶的並且它的熱阻大於環氧樹脂。相應地，矽烷改性樹脂在金屬滑動元件如旋轉斜盤10和滑靴15a、15b的滑動表面上形成這些塗層，因此該塗層中的二氧化矽均勻地擴散。其結果是，提高了抗咬合性和抗磨損性。
(2)與純的矽烷改性樹脂層相比，具有固態潤滑劑的矽烷改性樹脂層提高了抗咬合性。
(3)矽烷改性樹脂具有烷氧基甲矽烷基團或者芳氧基甲矽烷基團。把溶解的矽烷改性樹脂施加在滑動表面上並且進行焙燒。因此，該塗層形成在滑動表面上。由於矽烷改性樹脂在滑動零件的金屬表面上與羥基團進行反應，因此金屬表面的粘附力提高了。
(4)當矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂用作矽烷改性樹脂時，它的熱阻小於聚醯亞胺樹脂。但是，矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂容易溶解在溶劑中，因此它作為噴塗材料是穩定的，且相對較便宜。相應地，藉助矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂可以較小的費用容易地形成矽烷改性樹脂層17。
(5)當矽烷改性環氧樹脂用作矽烷改性樹脂時，它的費用小於矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂或者矽烷改性聚醯亞胺樹脂。
(6)由於矽烷改性樹脂層17形成在滑動零件如旋轉斜盤10和滑靴15a、15b的滑動表面上，因此旋轉斜盤10和滑靴15a、15b的滑動性能和使用壽命提高了。其結果是，被迫處於極難對付的滑動環境中的旋轉斜盤10的潤滑作用和使用壽命提高了，因此壓縮機C的可靠性和使用壽命提高了。
本發明不局限於上述實施例，而是可以改進成另外的實施例。
在優選實施例的可替換實施例中，在使用固態潤滑劑時，固態潤滑劑不僅局限於三種材料即PTFE、MoS2和石墨的混合物。也可以使用兩種材料的混合物，或者可以使用這三種材料中的一種。
在優選實施例的可替換實施例中，其它的氟樹脂如PFA、FEP和ETFE可以取代PTFE用作固態潤滑劑。此外，不是氟樹脂、MoS2和石墨的其它材料也可以用作固態潤滑劑。
在優選實施例的可替換實施例中，固態潤滑劑的含量不局限於在優選實施例中所描述的含量。固態潤滑劑的含量可以適當地改變。
在優選實施例的可替換實施例中，除了固態潤滑劑之外，矽烷改性樹脂層17還包括硬顆粒如氧化鋁、二氧化矽、碳化矽和四氮化三矽，由金屬化合物所形成的特壓添加劑如ZnS、AG2S和CuS，以及表面活性劑。
在優選實施例的可替換實施例中，矽烷改性樹脂層17可以應用到不是旋轉斜盤10和滑靴15a、15b的滑動零件如活塞8和凸耳板11中。相對於活塞8，矽烷改性樹脂層17形成在面對缸體1、前殼體2和滑靴15a、15b的活塞8的至少一個滑動表面上。同時，當平面軸承用來支撐驅動軸9時，矽烷改性樹脂層17可以形成在平面軸承的滑動表面上。
在優選實施例的可替換實施例中，代替具有用作吸入閥的簧片式閥的旋轉斜盤式壓縮機或者活塞式壓縮機，可以使用具有旋轉閥的活塞式壓縮機。圖5示出了壓縮機C的縱向橫剖視圖。壓縮機C的前側和後側各自與圖5的左側和右側相對應。在缸體1中限定出圓筒形閥室20並且從缸體1的中部延伸到後殼體4的中部。閥室20在後側處與吸入室6連通，並且還通過相應的吸入口22與若干壓縮室21相連通(參見圖6)。
閥室20可旋轉地容納著旋轉閥23。旋轉閥的形狀是圓柱形，並且在它的一端處具有封閉端。旋轉閥23的另一端與吸入室6相連通。封閉端在它的中部具有安裝孔23a。旋轉閥23由鋁系材料形成。驅動軸9的後端定位在閥室20內。驅動軸9的後端的較小直徑部分9a壓配合到旋轉閥23的安裝孔23a中。相應地，旋轉閥23與驅動軸9形成一體，並且與驅動軸9同步旋轉。即旋轉閥23與活塞8的往復運動進行同步旋轉。
圖6示出了沿著圖5的線I-I所截取的橫剖端視圖。旋轉閥23的內圓柱形空間形成了加入室24，該加入室與吸入室6連通。吸入導向槽25形成在旋轉閥23的外圓周表面23b上並且在預定角度範圍內進行延伸。吸入導向槽25總是與加入室24連通。吸入導向槽25和吸入口22在加入室或者吸入壓力區域24和壓縮室21之間構成了製冷氣體通道。當它旋轉時，旋轉閥23打開和關閉製冷氣體通道。
返回參照圖5，矽烷改性樹脂層(未示出)形成在滑動表面上，這些滑動表面包括外圓周表面23b和後端表面23c。在這種結構中，驅動軸9通過旋轉閥23由殼體來可旋轉地支撐。用來安裝旋轉閥23的閥室20還起著軸承的安裝室的作用。相應地，通過高精確度地機加工閥室20的內圓周表面20a足以防止氣體從外圓周表面23b和內圓周表面20a之間的空隙進行洩漏。其結果是，可以用較小的費用製造出具有噪聲小、壓縮效率高的壓縮機。
在優選實施例的可替換實施例中，如果矽烷改性樹脂層17至少形成在滑動零件的滑動表面上，那麼它也可以形成在不是滑動表面的部分上。
在優選實施例的可替換實施例中，旋轉斜盤10的材料不局限於鐵系材料。可以使用鋁系材料如鋁和鋁合金或者不鏽鋼。
在優選實施例的可替換實施例中，壓縮機C不局限於變容式旋轉斜盤式壓縮機。壓縮機C可以是雙頭活塞式或者非變容旋轉斜盤式壓縮機。旋轉斜盤式壓縮機可以包括這樣的旋轉斜盤，該旋轉斜盤不與驅動軸成一體地進行旋轉，而是根據驅動軸的旋轉進行擺動。此外，壓縮機可以是渦旋式壓縮機、葉片式壓縮機和其它形式的壓縮機。
在優選實施例的替換實施例中，該塗層17不局限於壓縮機的滑動零件。塗層17可以形成在其它機器的滑動零件上。
因此，這些例子和實施例只是解釋性的而非限制性的，並且本發明不局限於這裡所給出的細節，而是在附加權利要求的範圍內可以進行改進。
權利要求
1.一種滑動零件，它包括金屬基本件，它具有滑動表面；及塗層，它由矽烷改性樹脂形成，該矽烷改性樹脂可以溶解在溶劑中並且它的熱阻等於或者大於環氧樹脂的熱阻，塗層形成在滑動表面上。
2.如權利要求1所述的滑動零件，其特徵在於，塗層含有固態潤滑劑。
3.如權利要求2所述的滑動零件，其特徵在於，固態潤滑劑包括氟樹脂、二硫化鉬和石墨中的至少一種。
4.如權利要求3所述的滑動零件，其特徵在於，從下面這組中選擇出氟樹脂，該組包括聚四氟乙烯、全氟烷氧基鏈烷、乙烯-四氟乙烯共聚物和氟化乙烯丙烯。
5.如權利要求2所述的滑動零件，其特徵在於，塗層具有硬顆粒、特壓添加劑和表面活性劑中的至少一種。
6.如權利要求1所述的滑動零件，其特徵在於，矽烷改性樹脂包括烷氧基甲矽烷基團或者芳氧基甲矽烷基團中的一種。
7.如權利要求6所述的滑動零件，其特徵在於，烷氧基甲矽烷基團的烷氧基團具有1-6個碳原子。
8.如權利要求7所述的滑動零件，其特徵在於，烷氧基團具有1-4個碳原子。
9.如權利要求8所述的滑動零件，其特徵在於，烷氧基團是從下面這組中選擇出來的，該組包括甲氧基團、乙氧基團和丙氧基團。
10.如權利要求6所述的滑動零件，其特徵在於，芳氧基甲矽烷基團的芳氧基團具有6-10個碳原子。
11.如權利要求10所述的滑動零件，其特徵在於，芳氧基團具有6-8個碳原子。
12.如權利要求11所述的滑動零件，其特徵在於，芳氧基團是下面這組中選擇出來的，該組包括苯氧基團、二甲基苯氧基團和甲基苯氧基團。
13.如權利要求1所述的滑動零件，其特徵在於，矽烷改性樹脂是矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂。
14.如權利要求13所述的滑動零件，其特徵在於，聚醯胺-醯亞胺樹脂在它的分子端具有羧基團和酸酐團中的至少一個，通過縮水甘油和烷氧基矽烷局部冷凝物的脫醇作用，得到具有縮水甘油醚團的烷氧基矽烷局部冷凝物，通過在聚醯胺-醯亞胺樹脂和具有縮水甘油醚團的烷氧基矽烷局部冷凝物之間的開環酯化反應來得到矽烷改性樹脂。
15.如權利要求13所述的滑動零件，其特徵在於，藉助噴塗和焙燒矽烷改性聚醯胺-醯亞胺樹脂漆來形成由矽烷改性樹脂所形成的塗層，該樹脂漆在它的硬化殘餘物中具有1-10％重量的二氧化矽。
16.如權利要求1所述的滑動零件，其特徵在於，矽烷改性樹脂是矽烷改性環氧樹脂。
17.如權利要求1所述的滑動零件，其特徵在於，矽烷改性樹脂是矽烷改性聚醯亞胺樹脂。
18.如權利要求1所述的滑動零件，其特徵在於，滑動零件是壓縮機的零件。
19.如權利要求18所述的滑動零件，其特徵在於，壓縮機是旋轉斜盤式壓縮機，其中壓縮機的旋轉斜盤是該滑動零件。
20.如權利要求18所述的滑動零件，其特徵在於，壓縮機的滑靴是該滑動零件。
21.如權利要求18所述的滑動零件，其特徵在於，用來支撐壓縮機的驅動軸的平面軸承是該滑動零件。
22.如權利要求18所述的滑動零件，其特徵在於，壓縮機是活塞式壓縮機，該壓縮機包括殼體、驅動軸和旋轉閥，該旋轉閥就是該滑動零件，旋轉閥與驅動軸形成一體，並且把驅動軸支撐在殼體上，該殼體限定出壓縮室、吸入壓力區域和氣體通道，該氣體通道使壓縮室和吸入壓力區域相互連通，當旋轉閥與驅動軸同步旋轉時，旋轉閥打開和關閉氣體通道。
23.如權利要求18所述的滑動零件，其特徵在於，壓縮機是活塞式壓縮機，壓縮機的活塞就是該滑動零件。
全文摘要
滑動零件具有金屬基本件和塗層。金屬基本件具有滑動表面。塗層由矽烷改性樹脂形成，該矽烷改性樹脂可以溶解在溶劑中並且它的熱阻等於或者大於環氧樹脂的熱阻。該塗層形成在滑動表面上。
文檔編號F04B27/08GK1479011SQ03152460
公開日2004年3月3日 申請日期2003年6月23日 優先權日2002年6月24日
發明者村瀨仁俊, 下俊久 申請人:株式會社豐田自動織機