[发明专利]金属表面处理方法、其处理的制冷剂压缩机用旋转轴和滑片以及该制冷剂压缩机

说明书

本发明涉及金属表面处理方法、用该方法处理的部件以及使用该部件的制冷剂压缩机，更具体地说，本发明涉及采用没有破坏臭氧层危险的HFC系制冷剂等的冷冻装置中使用的制冷剂压缩机，是关于旋转轴或滑片的滑动面的耐磨性得到提高的制冷剂压缩机。

以往，冷冻机的制冷剂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)组成的共沸混合制冷剂R-502，这些制冷剂适合于通常的冷冻装置。另外，使用与这些制冷剂具有相容性的矿物油或烷基苯类油等冷冻机油的冷冻循环，其可靠性和耐久性等品质达到了较高的水准。

但是，上述制冷剂对于臭氧具有很大的破坏作用，一旦释放到大气中，到达地球上空的臭氧层，将会破坏臭氧层。臭氧层的破坏是由于制冷剂中的氯原子(C1)而引起的。

为此，人们考虑使用氯含量较少的制冷剂例如氯二氟代甲烷(HCFC-22、R-22)、以及不含氯的制冷剂例如二氟甲烷(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)作为上述制冷剂的替代物(以下简称HFC系制冷剂)。

相对于HFC系制冷剂而使用的冷冻机油的实例有与HFC系制冷剂不具有相容性的矿物油、烷基苯类油等，或者与HFC系制冷剂具有相容性的酯类冷冻机油、醚类冷冻机油以及它们的混合油等。

以往，旋转式压缩机、往复式压缩机等压缩机的旋转轴，为了提高其滑动表面的耐磨性，要进行例如盐浴软氮化(salt bath soft nitriding)处理、离子氮化(ion nitriding)处理、盐浴渗硫氮化(salt bath sulphonitriding)处理、电解渗硫氮化(eletrolytic sulphonitriding)处理等表面处理。但是，如果将制冷剂换成HFC系制冷剂，将冷冻机油改为酯类冷冻机油或醚类冷冻机油，采用上述以往的处理方法形成的化合物层(以氮化物(ε-Fe₃N)为主体)的摩擦系数高，导致耐磨性不足，因而不能长期稳定地运转。由于上述原因，迫切需要改进的旋转轴处理方法以及配备有用该方法处理的旋转轴的旋转式压缩机、往复式压缩机等压缩机。

另外，如果将制冷剂改成HFC系制冷剂，将冷冻机油换成酯类冷冻机油或醚类冷冻机油，那么旋转轴的材料也必须使用高弹性的球墨铸铁(FCD)。但是，旋转轴的中心孔，即用于使冷冻机油从位于制冷剂压缩机下部的油槽循环到制冷剂压缩机上部的孔，以往一直是采用机械加工来开孔，如果使用高弹性的材料，特别是使用FCD，机械加工将难以进行。因此，迫切需要配备有能够经济、容易地制成中心孔的高弹性旋转轴的制冷剂压缩机。

另一方面，旋转式压缩机的滑片使用SKH51等材料制成，为了提高耐磨性，需要进行离子氮化处理、CrN涂覆处理等表面处理，或者使用浸渗铝的碳素材料或纤维增强的铝材制成的滑片。

但是，如果将制冷剂改成HFC系制冷剂，将冷冻机油换成酯类冷冻机油或醚类冷冻机油，在上述的常规表面处理的情况下，例如离子氮化处理，会使摩擦系数提高，由于摩擦时温度升高，酯类冷冻机油或醚类冷冻机油被冷冻回路内存在的水份水解而产生酸。由于所产生的酸而形成金属皂等淤渣，这些淤渣沉积在滑片表面的滑动部位上，引起腐蚀和磨损等问题。另外，在CrN涂覆处理的场合，存在着运转过程中涂膜剥落以及由于涂膜厚度不均匀难以生产对应的问题。此外，采用浸渗铝的碳素材料或纤维增强的铝材制成的滑片，机械强度和耐磨性不足，并且对与之相配合的转子具有攻击性，因此，配备有这样的滑片的旋转式压缩机不能长期稳定地运转。

本发明的目的是，提供配备有甚至在使用酯类冷冻机油、醚类冷冻机油作为冷冻机油、并且使用HFC系制冷剂的场合，旋转轴或滑片表面滑动部位的摩擦系数低、耐磨性高的旋转轴或滑片的制冷剂压缩机；提供配备有可以经济、容易地制成中心孔的高弹性旋转轴的制冷剂压缩机；以及提供可以防止滑片表面的滑动部位上产生淤渣、能长期稳定地运转的制冷剂压缩机。另外，本发明的目的还在于提供所采用的处理方法。