本發(fā)明涉及能夠適用于固定型或可變型空調(diào)壓縮機等的斜盤及其制造方法，更詳細(xì)地講，涉及高強度和耐磨損特性等物理特性優(yōu)秀且價格競爭力和減重效果優(yōu)秀的斜盤及其制造方法。

背景技術(shù)：

一般而言，在汽車空調(diào)裝置中使用的斜盤式壓縮機是用于將以低壓狀態(tài)從蒸發(fā)器排出的氣態(tài)的制冷劑壓縮成容易液化的高壓狀態(tài)，向冷凝器吐出的裝置。

在這種斜盤式壓縮機內(nèi)部，具有邊通過斜盤(Swash Plate)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行往返運動，邊對壓縮機的壓縮室內(nèi)的制冷劑進(jìn)行壓縮的活塞。

此時，構(gòu)成為：斜盤依據(jù)驅(qū)動軸以傾斜的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，并且滑動面與活塞的滑靴相接觸，從而在斜盤旋轉(zhuǎn)時，使活塞在缸內(nèi)徑的內(nèi)部進(jìn)行往返運動。

因此，關(guān)于斜盤，除了耐磨損性等機械性能以外，與滑靴產(chǎn)生摩擦的滑動面的潤滑方面也是重要的設(shè)計要素。

適用于這種斜盤的材質(zhì)大致分為過共晶鋁合金、銅合金、鑄鐵等3種。

首先，在適用于固定型空調(diào)壓縮機的過共晶鋁-硅合金的情況下，利用連鑄工藝的快速的冷卻速度，使硅粒子微細(xì)化之后，通過鍛造進(jìn)行制造。此時，為了提高表面的潤滑性，進(jìn)行自潤滑性錫(Sn)涂覆。

作為參考，自潤滑性涂覆是指，即使沒有適用摩擦材料也利用減少摩擦阻力的材料而進(jìn)行涂覆的技術(shù)。

但是，在上述的過共晶鋁-硅合金的情況下，難以調(diào)節(jié)硅粒子的大小，由此代替一般的重力鑄造、砂型鑄造而使用連續(xù)鑄造和鍛造工藝，因此與一般的鋁產(chǎn)品相比，價格較貴。另外，與銅合金、鑄鐵相比，抗咬合性(Seizure stress)達(dá)不到一半的水平，因此難以在面壓高，驅(qū)動環(huán)境苛刻的可變型空調(diào)壓縮機中適用。

其次，作為適用于可變型空調(diào)壓縮機的斜盤的材料，有銅合金和鑄鐵。

這兩種材質(zhì)均具有優(yōu)秀的機械性能、耐磨損性、抗咬合性，因此目前適用于幾乎所有的可變型空調(diào)壓縮機中。

但是，在銅合金的情況下，具有價格比現(xiàn)有的鑄鐵或鋁鍛造材料貴的缺點，在鑄鐵的情況下，因為由與滑靴相同的材質(zhì)構(gòu)成，該滑靴為驅(qū)動環(huán)境下的滑動面的相對部件，從而具有同類咬合的問題，因此必須進(jìn)行能夠構(gòu)成界面的特殊樹脂涂覆。

當(dāng)考慮如上所述的情況時，迫切需要開發(fā)使用如下的新型鋁合金的斜盤，該新型鋁合金為：與現(xiàn)有的過共晶鋁-硅合金相比，工藝的自由度高，價格低廉，但是與銅合金、鑄鐵相比，具有同等水平以上的耐磨損性和抗咬合性。

上述作為背景技術(shù)所說明的事項僅用于增進(jìn)對本發(fā)明的背景的理解，不應(yīng)理解為其屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：韓國公開特許公報第10-2005-0076251號(2005.07.26.)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

本發(fā)明為了解決如上所述的問題而提出，其提供由如下的鋁合金制造的斜盤及其制造方法，該鋁合金既輕、又與現(xiàn)有銅合金相比，具有同等水平以上的高強度和耐磨損性。

用于解決課題的方法

本發(fā)明的一實施例的斜盤，其以重量％計，包含34.5％～43.0％的銅(Cu)、0.5％～2.8％的硅(Si)、余量的鋁(Al)以及其他不可避免的雜質(zhì)。

在上述斜盤中，優(yōu)選為沿著側(cè)面外周面，向中心方向形成有多個芯銷孔。

上述芯銷孔的特征在于，其直徑為上述斜盤厚度的1/2以下。

上述斜盤的特征在于，形成有Al₂Cu初晶相和Al-Al₂Cu片層(lamella)組織。

上述斜盤的特征在于，上述Al₂Cu初晶相的相分率為10體積％～50體積％，彈性系數(shù)為120GPa以上。

優(yōu)選上述斜盤的拉伸強度為400MPa以上，通過下述式(1)定義的鑄造性評價因子(C)為2.0以上，

鑄造性評價因子(C)＝液相線溫度(K)/{液相線溫度(K)-(熱量(Q)×組分(F))}-----------------(1)。

本發(fā)明的一實施例的斜盤制造方法，其包括：準(zhǔn)備以重量％計，包含34.5％～43.0％的銅(Cu)、0.5％～2.8％的硅(Si)、余量的鋁(Al)以及其他不可避免的雜質(zhì)的鋁合金熔體的準(zhǔn)備步驟；利用結(jié)合有多個芯銷的模具，對上述鋁合金熔體進(jìn)行鑄造，形成斜盤的鑄造步驟；以及從上述模具中除去上述芯銷，從上述模具分離上述斜盤的后整理步驟。

上述鑄造步驟的特征在于，通過重力鑄造或離心鑄造的方式，鑄造上述斜盤。

上述鑄造步驟的特征在于，優(yōu)選以595℃～625℃的溫度進(jìn)行鑄造，并且上述芯銷的厚度為上述斜盤厚度的1/2以下。

上述斜盤的特征在于，上述Al₂Cu初晶相的相分率為10體積％～50體積％，彈性系數(shù)為120GPa以上。

優(yōu)選上述斜盤的拉伸強度為400MPa以上，通過下述式(1)定義的鑄造性評價因子(C)為2.0以上，

鑄造性評價因子(C)＝液相線溫度(K)/{液相線溫度(K)-(熱量(Q)×組分(F))}-----------------(1)。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在鋁中添加過量的銅(Cu)和硅(Si)等，形成初晶相(Al₂Cu)和片層(lamella)組織，存在與現(xiàn)有銅合金相比，能夠確保同等以上的優(yōu)秀的拉伸強度和彈性的效果。

另外，通過鑄造時利用芯銷除去多余部分，具有能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化的效果。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的一實施例的斜盤的圖。

圖2是示出本發(fā)明的一實施例的斜盤的微觀組織的圖。

圖3是示出銅(Cu)含量超過43.0重量％的鋁合金的微觀組織中的Al₂Cu初晶相的群集和晶粒粗化的圖。

圖4是圖示根據(jù)銅(Cu)含量的彈性系數(shù)變化的圖表。

圖5是圖示根據(jù)銅(Cu)含量的Al₂Cu初晶相分率的圖表。

圖6是圖示根據(jù)硅(Si)含量的拉伸強度變化的圖表。

圖7是圖示根據(jù)銅(Cu)含量的鑄造性評價因子(C)的圖表。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限制和限定于實施例。作為參考，在本說明書中，相同編號實質(zhì)上表示相同構(gòu)件，根據(jù)該規(guī)則，能夠引用記載于其他附圖的內(nèi)容，進(jìn)行說明，而且可以省略對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的內(nèi)容和重復(fù)的內(nèi)容。

本發(fā)明的一實施例的斜盤構(gòu)成為：將鋁(Al)作為主要成分，并且其中包括34.5～43.0重量％的銅(Cu)、0.5～2.8重量％的硅(Si)以及其他不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的鋁合金與以往用作斜盤的過共晶鋁合金的不同點在于：銅的含量為34.5重量％以上，然而硅的含量為0.5～2.8重量％，與硅含量為12.6重量％以上的以往的過共晶鋁合金相比，其含量顯著減少。

由此，能夠同時滿足對于斜盤所要求的耐磨損性和高強度性能。

更詳細(xì)地講，優(yōu)選將本發(fā)明的斜盤中所包含的銅的含量限定為34.5～43.0重量％。

其理由是因為，在以34.5重量％以下的含量添加銅時，無法確保120GPa以上的彈性系數(shù)，在超過43.0重量％時，成為在微觀組織上形成有50％以上的作為金屬間化合物的Al₂Cu初晶相的金屬間化合物特性的原材料，從而引起脆性及加工性問題，因此無法用于斜盤。

另一方面，硅是以在含有過量的銅的鋁合金中增強強度為目的而添加的，在硅的含量滿足0.5～2.8重量％時，能夠確保400～550MPa的拉伸強度，相反在以小于0.5重量％或超過2.8重量％的含量添加時，拉伸強度為400MPa以下，無法確保高強度。

因此，優(yōu)選硅的含量添加為0.5～2.8重量％。

圖1是示出本發(fā)明的一實施例的斜盤的圖。

如圖1所示，在本發(fā)明的一實施例的斜盤中，在其側(cè)面沿著外周面向中心方向形成有多個芯銷孔。

此時，優(yōu)選形成為芯銷孔的直徑為斜盤厚度的1/2以下，其理由是因為，在為了輕量化而形成的芯銷孔的直徑超過斜盤厚度的1/2時，無法確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并且多個芯銷孔在斜盤的側(cè)面，向中心方向以放射狀配置，其個數(shù)最多可以形成36個(相鄰的芯銷孔形成的角度為10°)。

即，芯銷孔的個數(shù)為2～36，并且其直徑形成為斜盤厚度的1/2以下，相鄰的芯銷孔形成的角度滿足10～180°。

圖2是示出本發(fā)明的一實施例的斜盤的微觀組織的圖，圖3是示出銅(Cu)含量超過43.0重量％的鋁合金的微觀組織中的Al₂Cu初晶相的群集和晶粒粗化的圖。

如圖2至圖3所示，當(dāng)本發(fā)明的一實施例的斜盤以重量％計，滿足銅的含量為34.5～43.0％，硅為0.5～2.8％時，以Al₂Cu初晶相具有10～50體積％的相分率的方式均勻地形成，從而能夠確保優(yōu)秀的彈性系數(shù)和拉伸強度，相反，在銅的含量超過43.0重量％，過量添加的情況下，產(chǎn)生群集和晶粒粗化現(xiàn)象，從而材料產(chǎn)生脆性，降低加工性(工具損壞)。

另一方面，本發(fā)明的一實施例的斜盤制造方法包括：準(zhǔn)備鋁合金熔體(aluminum alloy melt)的準(zhǔn)備步驟；形成斜盤的鑄造步驟；以及從模具分離斜盤的后整理步驟。

對于在準(zhǔn)備步驟中使用的鋁合金熔體，優(yōu)選以重量％計，包含34.5～43.0％的銅(Cu)、0.5～2.8％的硅(Si)、余量的鋁(Al)以及其他不可避免的雜質(zhì)。

【表1】

表1是針對各種實施例和比較例，示出根據(jù)銅含量的Al₂Cu初晶相的相分率和彈性系數(shù)的表，圖4是圖示根據(jù)銅(Cu)含量的彈性系數(shù)變化的圖表，圖5是圖示根據(jù)銅(Cu)含量的Al₂Cu初晶相的相分率的圖表。

如表1和圖4、圖5所示，在銅含量小于34.5重量％時，隨著Al₂Cu初晶相的相分率減少，彈性系數(shù)小于120GPa，無法滿足所要求的彈性系數(shù)值，在超過43重量％時，隨著Al₂Cu初晶相的相分率超過50％，引起群集和晶粒粗化現(xiàn)象，從而產(chǎn)生脆性并且降低加工性，因此銅的含量限制為34.5～43重量％。

【表2】

表2是針對各種實施例和比較例，示出根據(jù)硅含量的拉伸強度的變化的表，圖6是圖示根據(jù)硅(Si)含量的拉伸強度變化的圖表。

如表2和圖6所示，在硅的含量滿足0.5～2.8重量％時，拉伸強度為400MPa以上，能夠確保優(yōu)秀的強度，相反，在小于0.5重量％或超過2.8重量％時，拉伸強度急劇降低，減少至小于400MPa，因此優(yōu)選將硅的含量限制為0.5～2.8重量％。

如上所述，當(dāng)在準(zhǔn)備步驟中準(zhǔn)備好鋁合金熔體，則在鑄造步驟中通過鑄造形成斜盤，在本發(fā)明的一實施例的鑄造步驟中，優(yōu)選以重力鑄造或離心鑄造的方式制造，此外還能夠通過砂型鑄造方式制造。

即，與以往的過共晶鋁合金等相比，本發(fā)明的斜盤制造方法中所使用的鋁合金熔體具有550～575℃的低的液相線溫度，因此幾乎不產(chǎn)生由冷卻速度降低而引起的微觀組織的晶粒粗化現(xiàn)象，從而在重力鑄造或高壓鑄造方式中均能夠使用。

另一方面，在本發(fā)明中，鑄造步驟優(yōu)選以595～625℃的溫度進(jìn)行。

其理由如前述，用于本發(fā)明的鋁合金熔體的液相線溫度最大為575℃，為了確保熔體的流動性，優(yōu)選以與液相線的溫度相比至少為20℃以上、即最小595℃的溫度進(jìn)行鑄造。

另外，在鑄造溫度相比于液相線超過50℃時，所生成的Al₂Cu初晶相的大小粗化，由氫氣引起氣孔的產(chǎn)生，因而導(dǎo)致產(chǎn)品的高強度和耐磨損特性降低，因此優(yōu)選將鑄造溫度限定為595～625℃。

【表3】

表3是針對各種實施例和比較例，計算鑄造性評價因子并且示出的表，圖7是圖示根據(jù)銅(Cu)含量的鑄造性評價因子(C)的圖表。

按照下述式(1)計算鑄造性評價因子(C)。

鑄造性評價因子(C)＝液相線溫度(K)/{液相線溫度(K)-(熱量(Q)×組分(F))}-----------------(1)

如表3和圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例，鑄造性評價因子為2.0以上，是優(yōu)秀的，并且防止所生成的Al₂Cu初晶相的群集和晶粒粗化現(xiàn)象的產(chǎn)生，由此具有確保優(yōu)秀的高強度和耐磨損特性的同時，能夠使加工性優(yōu)秀的效果。

如上所述，參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解：在不超出權(quán)利要求書所記載的本發(fā)明的構(gòu)思和領(lǐng)域的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變更。