CN207494519U - 压缩机部件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压缩机部件。该压缩机部件包括至少一个支承磨损表面，所述至少一个支承磨损表面包括均质地分布在金属合金材料的基体内的多个固体润滑剂颗粒，其中，所述多个固体润滑剂颗粒沿着所述至少一个支承磨损表面以大于等于约10体积％至小于等于约30体积％存在，并且所述至少一个支承磨损表面具有按体积计小于等于约10％的孔隙率，所述金属合金材料包括铜合金，并且所述压缩机部件基本上是无铅的。

Description

压缩机部件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年7月22日提交的美国临时申请No.62/365,756的权益。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开涉及用于制造支承材料的半固态金属铸造方法，其对固体润滑颗粒在金属合金基体中的分布提供高水平的控制，并且涉及由其形成的支承材料。

背景技术

在用于加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)工业的空调和制冷压缩机中使用的支承件与其他应用(如汽车空调压缩机)相比在所需的设计寿命方面是独特的。支承件通常用于减小接合磨损表面的摩擦同时支撑径向和轴向载荷的目的。住宅HVAC&R应用的典型压缩机寿命大于50,000小时，HVAC&R商业应用的典型压缩机寿命超过100,000小时。相比之下，典型的汽车空调压缩机寿命为约3000小时。因此，在用于HVAC&R应用的压缩机中使用的支承件必须被设计成比其他压缩机应用具有显著更长的寿命。此外，将HVAC&R压缩机部分或完全密封以防止制冷剂泄漏和确保长时间、可靠、不间断的运行而不需要检修。因此，油或支承件在压缩机的整个寿命期间不改变。因此，这样的支承件的耐久性要求高。只有精心设计的支承件才能够在连续压缩机操作而无需维护或更换的情况下实现如此长的寿命。

此外，制冷和空气调节压缩机支承件具有潜在的固有润滑问题。在很大程度上，润滑油与制冷剂在化学和物理上是可混溶的，制冷剂被压缩和循环通过封闭系统以在制冷回路内向压缩机提供回油。这种可混溶性特征反过来意味着制冷剂对润滑油具有高度的溶解能力。这在关闭系统一段时间后可导致重复的“干”启动条件，因为在这样的关机时间期间，制冷剂可用作从关键支承表面除去油的脱脂剂。

此外，其在发生重复制冷剂溢流情况的压缩机的使用寿命期间、特别是在启动期间或在系统除霜期间并不罕见，因此将油-制冷剂混合物的有效粘度降低至支承件变得严重受力的程度。该制冷剂溢流事件除去了合适的支承性能所需的极重要的润滑。其他现象通常也与HVAC&R压缩机有关，例如由于这样的系统的室内与室外部分之间的温度平衡而在压缩机的各种内表面上重复出现冷凝和沸腾。

因此，支承件的润滑性能是非常重要的并且与制冷和空气调节压缩机的高耐久性和可靠性要求直接相关。由于存在帮助减小摩擦和防止磨损的固体润滑颗粒，这些特性在HVAC&R工业的大多数支承件中得以实现并且对于压缩机支承件尤为重要。在压缩机以及其他设备中，通常使用圆柱形套筒式支承件，其可包括具有与聚合物设置在其中以形成磨损表面的套筒相邻的多孔金属层的外部金属套筒或背衬(例如，由钢形成)。例如，用作压缩机中的轴颈轴承的普通轴承具有含有多孔青铜层的钢套筒/背衬，所述多孔青铜层具有良好分散的PTFE树脂，并且还具有分散在整个多孔青铜层中的树脂(例如，通过使用基于溶剂的浆料)中的铅颗粒。在其他变体中，套筒轴承可用分散在金属合金基体中的润滑剂颗粒(例如铅)浇铸，或者可具有通过这样的技术形成的轴承层。

对于铸造HVAC&R轴承，理想地，固体润滑颗粒应当位于固体支承件内的预定位置。将固体润滑颗粒引入液态金属合金基体并不困难，只要熔融金属合金基体和固体润滑颗粒的密度相对匹配即可。传统上，制造支承件的方法将固体润滑颗粒引入100％液相。例如，铅(Pb)是用于支承件的特别有效的润滑剂，并且Pb颗粒与用作金属合金基体的许多合金具有相似的密度。严格的环境法规限制了铅的使用，进一步使HVAC&R应用中压缩机伴随的润滑问题复杂化。因此，提供无铅轴承的全球命令需要开发相对于常规轴承(如套筒式轴承)提供同等和/或提高的效率的替代无铅设计。

然而，许多替代的无铅固体润滑颗粒在它们与基础金属合金基体之间具有很大的密度差。这样的密度差异在形成轴承材料时带来重大困难，因为固体润滑颗粒倾向于以不受控制的方式漂浮或沉入液体基体合金(取决于它们的相对密度)。因此，在固化后，密度差异可以引起固体润滑颗粒在金属合金基体中的不均匀分布，这对HVAC&R压缩机中的轴承是非常不期望的。期望能够形成用于HVAC&R中的压缩机的稳健的高性能轴承，其使得固体润滑无铅颗粒能够以预定和可控的方式均匀分布在金属合金基体中。

实用新型内容

本节提供了本公开的总体概述而不是对其全部范围或其全部特征的全面公开。

在某些方面，本公内容提供了一种制造用于压缩机部件的支承磨损表面的方法。所述方法包括加热多个固体润滑剂颗粒和金属合金材料的掺和物以使金属合金材料熔化。熔融金属合金材料具有第一密度，多个固体润滑剂颗粒具有第二密度，其中所述第一密度与所述第二密度之差大于等于约25％。在某些方面，熔融金属合金的第一密度(ρ₁)与固体颗粒的第二密度(ρ₂)之比(X)可小于等于约0.5或者大于等于约1.5，使得X≤约0.5或X≥约1.5。金属合金材料选自由下列材料构成的组：铜合金、铁合金、铝合金和镁合金。在某些方面，金属合金材料选自由下列材料构成的组：铜合金、铁合金和铝合金。在某些优选方面，金属合金材料是铜合金。所述方法还包括混合和冷却掺和物，使得熔融金属合金材料冷却以形成半固态浆料掺和物。接着，所述方法包括将半固态浆料掺和物引入通过模具。最后，使所述半固态浆料掺和物固化以形成具有均质分布在金属合金材料基体中的固体润滑剂颗粒的固体部件，其中固体润滑剂颗粒沿所述固体部件的至少一个支承磨损表面存在。

在其他方面，本公开提供了一种具有至少一个支承磨损表面的压缩机部件，所述支承磨损表面包含分布在金属合金材料基体中的多个固体润滑剂颗粒。固体润滑剂颗粒可均质分布在至少一个支承表面的基体中。固体润滑剂颗粒可沿至少一个支承磨损表面以大于等于约10体积％至小于等于约30体积％存在。在某些方面，金属合金材料具有第一密度，多个固体润滑剂颗粒具有第二密度，其中所述第一密度与所述第二密度之差大于等于约25％。在某些方面，熔融金属合金的第一密度(ρ₁)与固体颗粒的第二密度(ρ₂)之比(X)可小于等于约0.5或大于等于约1.5，使得X≤约0.5或X≥约1.5。金属合金材料选自由下述材料构成的组：铜合金、铁合金、铝合金和镁合金。在某些方面，金属合金材料选自由下述材料构成的组：铜合金、铁合金和铝合金。在某些优选方面，金属合金材料是铜合金。在某些方面，多个固体润滑剂颗粒基本上是无铅的。在某些其他方面，压缩机部件也基本上是无铅的。

进一步的可应用领域将由本文中提供的说明而变得明显。此概述中的说明和具体实例仅是为了说明的目的并且不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文中描述的附图仅用于所选实施方式的说明性目的且不是所有可能的实施方式，并且不旨在限制本公开的范围。

由详细说明和附图将更全面地理解本公开，其中：

图1是通过涡旋压缩机中心的剖视图；

图2是以金属基体复合物形式的摩擦学抗磨损组合物的示例性微观结构的示意图，所述金属基体复合材料根据本公开的某些原理通过半固态金属铸造制备并且包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒；

图3是示出了代表性金属基体复合材料的微观结构的放大显微照片，所述金属基体复合材料根据本公开的某些原理通过半固态金属铸造制备并且包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒。图3以100μm的放大倍数水平或比例示出；

图4A-4B是具有金属基体复合材料形式的摩擦学抗磨损组合物的示例性套筒轴颈轴承的示意性剖视图，所述金属基体复合材料根据本公开的某些原理通过半固态金属铸造制备并包含分散在多孔金属基体中的多个固体润滑剂颗粒。图4A示出了根据本公开的某些方面的套筒轴颈轴承，其中固体润滑剂颗粒均质分布在整个金属基体材料块体中，包括沿着暴露的内支承磨损表面。图4B示出了根据本公开的某些其他方面的套筒轴颈轴承，其中暴露的内支承磨损表面具有均质分布在表面层中的整个多孔金属基体材料中的集中的固体润滑剂颗粒；

图5A-5B是比较套筒轴颈轴承的示意性剖视图，其沿着暴露的内支承磨损表面不具有足够的抗磨损特性。在图5A中，多个固体润滑剂颗粒不可接受地集中在多孔金属基体材料块体的中心，而不是沿着暴露的内支承表面以提供足够的摩擦学特性。图5B示出了套筒轴颈轴承，其中多个固体润滑剂颗粒不可接受地高度集中在套筒轴颈轴承的外表面上，同时沿着暴露的内支承磨损表面具有不可接受的低浓度的固体润滑剂颗粒；

图6示出了用于压缩机机器(例如涡旋压缩机)的示例性自润滑套筒轴颈轴承，所述自润滑套筒轴颈轴承具有由摩擦学抗磨损组合物形成的支承表面，所述摩擦学抗磨损组合物根据本公开的某些方面制备并包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒；

图7是示出了根据本公开的某些原理制备的下轴承组件的局部剖视图；

图8是用于图7中的下轴承组件的根据本公开的某些原理制备的下轴承的一个实施方式的透视图，其中所述下轴承的表面由根据本公开的某些方面制备的包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物形成；

图9是根据本公开的某些原理制备的用于涡旋压缩机的驱动衬套的透视图，所述驱动衬套具有由摩擦学抗磨损组合物形成的支承表面，所述摩擦学抗磨损组合物根据本公开的某些方面制备并包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒；

图10A-10B示出了涡旋压缩机的主轴承座。图10A是主轴承座的透视图，所述主轴承座具有用于与十字滑块联轴器环相接合的支承表面，所述支承表面根据本公开的某些原理制备并由包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物形成。图10B是图10A的主轴承座的横截面图。

图11A-11B示出了涡旋压缩机的十字滑块联轴器。图11A是十字滑块联轴器环从具有由摩擦学抗磨损组合物形成的支承磨损表面的第一侧的透视图，所述摩擦学抗磨损组合物根据本公开的某些原理制备并包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒。图11B是从与图11A所示的根据本公开的某些原理制备的第一侧相对的第二侧的透视图，所述第二侧也具有由根据本公开的某些方面的摩擦学抗磨损组合物形成的磨损表面；

图12A-12B示出了涡旋压缩机的动涡旋件。图12A是涡旋压缩机的动涡旋件的具有暴露的支承磨损表面的第一侧的透视图。图12B是示出了与图12A的动涡旋件的第一侧相对的也具有暴露的支承磨损表面的第二侧的透视图。支承磨损表面由摩擦学抗磨损组合物形成，所述摩擦学抗磨损组合物根据本公开的某些原理制备并包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒；

图13是涡旋压缩机的固定的定涡旋部件的透视图，所述固定的定涡旋部件具有由摩擦学抗磨损组合物形成的支承表面，所述摩擦学抗磨损组合物根据本公开的某些方面制备并包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒；

图14是用于涡旋压缩机的下轴承的另一种实施方式的透视图，其中下轴承具有由摩擦学抗磨损组合物形成的支承表面，所述摩擦学抗磨损组合物根据本公开的某些原理制备并包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒；

图15是用于涡旋压缩机的下轴承的又一种替代实施方式的透视图，其中所述下轴承具有由摩擦学抗磨损组合物形成的支承表面，所述摩擦学抗磨损组合物根据本公开的某些方面制备并包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒；

图16是用于涡旋压缩机的浮动密封组件的上密封板的透视图，其中所述上密封板具有由摩擦学抗磨损组合物形成的至少一个磨损表面，所述摩擦学抗磨损组合物根据本公开的某些原理制备并包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒；

图17示出了涡旋压缩机的消音器板或盖，所述消音器板或盖具有由摩擦学抗磨损组合物形成的支承表面，所述摩擦学抗磨损组合物根据本公开的某些方面制备并包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒。

图18A-18B示出了具有波纹管式轴密封组件的水平开式驱动涡旋压缩机，所述波纹管式轴密封组件包括由摩擦学抗磨损组合物形成的支承表面，所述摩擦学抗磨损组合物根据本公开的某些方面制备并包含分散在的金属基体中的多个固体润滑剂颗粒。图18A是根据本公开的某些方面的水平开式驱动涡旋压缩机的截面图。图18B是用于图18A的水平开式驱动涡旋压缩机的波纹管式轴密封组件的透视图，所述波纹管式轴密封组件具有由摩擦学抗磨损组合物形成的支承表面，所述摩擦学抗磨损组合物包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒；

图19A-19D示出了根据本公开的某些方面在注入用于半固态铸造的模具之前制备的掺和物的未蚀刻微观结构和半固态铸造后的微观结构的图像。图19A-19B示出了在注入模具之前制备的掺和物的未蚀刻微观结构。图19A示出了比例为2cm的掺和物，图19B示出了放大到1,000μm的比例的相同的未蚀刻掺和物。图19C-19D示出了根据本公开的某些方面在半固态铸造之后的圆筒形套筒轴承的微观结构。图19C示出了比例尺为1cm的圆筒形轴承套筒，图19D示出了放大的圆筒形轴承套筒(比例尺为1,000μm)。

在附图的几个视图中，对应的附图标记表示对应部件。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述示例性实施方案。

提供了示例性实施方案，使得本公开全面，并向本领域技术人员充分传达本公开的范围。阐述了许多具体细节，例如具体组合物、部件、装置和方法的实例，以提供对本公开的实施方案的全面理解。对本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方案可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中，未详细描述公知的方法、公知的装置结构和公知的技术。

本文所使用的术语仅用于描述特定示例性实施方案的目的，而不旨在进行限制。除非上下文另有明确说明，否则如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也可旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包容性的，因此指定所述特征、元件、组合物、步骤、整体、操作和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组。虽然开放式术语“包括”应理解为用于描述和要求保护本文所述的各种实施方案的非限制性术语，但是在某些方面中，该术语可替代地被理解为更具限制性和约束性的术语，例如“由...组成”或“基本上由...组成”。因此，对于列举组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤的任何给定实施方案，本公开还特别包括由这些组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤组成的实施方案，或基本上由其组成的实施方案。在“由...组成”的情况下，替代实施方案不包括任何附加的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤，而在“基本上由...组成”的情况下，实质影响基本特征和新特征的任何附加的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤不包括在这样的实施方案中，但是不实质影响基本特征和新特征的任何组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或者过程步骤可以包括在该实施方案中。

除非特别限定按顺序进行，否则本文所述的任何方法步骤、过程和操作不应解释为必须要求以所讨论或示出的特定顺序来进行。还应理解，除非另有说明，否则可采用附加的或替代的步骤。

当部件、元件或层被称为“在”另一元件或层“上”，“接合至”、“连接至”或“耦合至”另一元件或层时，其可直接在另一部件、元件或层上，接合、连接或耦合至另一部件、元件或层，或者可能存在中间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接在”另一元件或层“上”，“直接接合至”、“直接连接至”或“直接耦合至”另一元件或层时，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应以同样的方式进行解释(例如，“在…之间”与“直接在之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所使用的术语“和/或”包括相关列出的项目中的一个或更多个项目的任意和所有组合。

虽然术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述不同步骤、元件、部件、区域、层和/或部分，但是除非另有说明，否则这些步骤、元件、部件、区域、层和/或部分不应受到这些术语的限制。这些术语可仅用于将一个步骤、元件、部件、区域、层或部分与另一步骤、元件、部件、区域、层或部分区分开来。除非上下文明确说明，否则术语例如“第一”、“第二”和其他数字术语在本文中使用时不意味着次序或顺序。因此，下面讨论的第一步骤、第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二步骤、第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分而不脱离示例性实施方案的教导。

为了易于描述，空间或时间上的相对术语，例如“之前”、“之后”、“内部”、“外部”、“之下”、“以下”、“下”、“之上”、“上”等在本文中可用于描述如图所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了附图中所示的取向之外，空间或时间上的相对术语可旨在涵盖装置或系统在使用或操作时的不同取向。

除非另有说明，否则如本文所使用的术语“组合物”和“材料”可互换使用，以泛指至少包含优选化学成分、元素或化合物的物质，但其还可包含另外的元素、化合物或物质，包括微量杂质。

除非另有说明，否则本文所使用的所有百分比均基于质量或重量。

在整个本公开中，数值表示近似度量或范围极限以涵盖给定值的微小偏差，以及实施方案具有所提及的大约值且具有所提及的精确值。除了在具体实施方式结尾处提供的工作实施例之外，本说明书(包括所附权利要求书)中的参数(例如，数量或条件)的所有数值都应理解为在所有情况下被术语“约”修饰，无论该数值之前是否实际出现“约”。“约”表示所述的数值允许稍微不精确(一定程度上近似于该值的精确值；大约或合理地接近该值；近似)。如果由“约”提供的不精确性不以其在本领域中的普通含义来理解，则本文所使用的“约”表示至少可通过测量和使用这些参数的普通方法产生的变化。例如，“约”可包括小于等于5％，可选地小于等于4％，可选地小于等于3％，可选地小于等于2％，可选地小于等于1％，可选地小于等于0.5％，以及在某些方面中，可选地小于等于0.1％的变化。

此外，范围的公开内容包括在整个范围内的所有值和进一步分割的范围的公开内容，包括给定范围的端点和子范围。

本公开涉及用于制造压缩机部件的支承磨损表面的方法。支承件、支承表面或磨损表面是出现在相对于彼此相对运动的两个或更多个表面之间的界面处支承件、支承表面或磨损表面。具有这样的支承表面的压缩机部件可用在制冷和/或加热、通风和空调(HVAC)设备中的压缩机或其他元件中。示例性压缩机为如图1所示的涡旋压缩机10。虽然在本公开中使用涡旋压缩机10作为主要实例，但是应理解，这些教导可应用于其他类型的压缩机(例如，往复式压缩机)。此外，本公开的原理还涉及其他机械或机电装置，包括发动机、泵和其他装置(包括与加热、通风和空调(HVAC)系统、制冷系统和其他系统相关的那些)中的磨损表面。

图1示出了常规的涡旋式制冷剂压缩机10，涡旋式制冷剂压缩机10包括其上端焊接有盖14的大致柱形的密封壳12。盖14设置有制冷剂排放件18，其中可具有通常的排放阀。固定至该壳的其他主要元件包括具有配件(未示出)的压缩机入口79、横向延伸的分隔件或消音器盖22，其在与盖14焊接到壳12的相同位置处围绕其周边焊接。排放室23由盖14和分隔件或消音器盖22限定。

包括电动机定子30的电动机28设置在主轴承座24和下轴承支承件26之间。驱动或曲轴32(其一个替代实施方案在图5中详细示出)在其上端具有偏心曲柄销34并且可旋转地轴颈连接在上轴承35中。上轴承35可以包括相邻的常规驱动衬套36(例如，压配合在上轴承35中)。因此，动涡旋件58的筒形毂61容纳偏心曲柄销34和上轴承35。曲轴32还由下轴承组件38(下轴承支承件26的一部分)支承并可旋转地轴颈连接在下轴承组件38中。在涡旋压缩机10的中心区域内，曲轴32穿过主轴承座24的孔41并在其中旋转，可包括设置在孔41内的筒形主轴承构件37。

主轴承座24和下轴承支承件26各自限定径向向外延伸的腿，每个腿均固定到壳12。主轴承座24的上表面设置有平坦止推支承表面56，其上设置有动涡旋件58，动涡旋件58具有从其延伸的螺旋卷或叶片60。从动涡旋件58的下表面向下突出的是筒形毂61。上轴承35是自润滑套筒型轴承，其中容纳驱动衬套36。筒形毂61、上轴承35和驱动衬套36各自限定同心的内孔66，曲轴32的曲柄销34驱动地设置在内孔66中。

设置有定涡旋件70，其具有定位成与动涡旋件58的绕动螺旋叶片60啮合接合的螺旋卷或叶片72。定涡旋件70具有由基板部分限定的中心设置的排放通道74，排放通道74与上开口82连通，而上开口82与由盖14和分隔件或消音器盖22限定的消音器排放室23流体连通。定涡旋件70还包括围绕排放通道74的环形毂或凸起肩部77。环形凹部76也形成在定涡旋件70中，其内设置有浮动密封组件71。

进气室75与压缩机入口79流体连通，通过压缩机入口79引入将要在相互啮合的螺旋叶片60、72内进行压缩的流体(例如，制冷剂)。在流体穿过进气室75之后，其在螺旋叶片60、72中被压缩，然后使得加压流体通过排放通道74释放。在排放通道74中设置有簧片阀组件78或其他已知的阀组件，以调节从排放通道74至贯通开口82并进入排放室23的流动。

浮动密封组件71由定涡旋件70的环形凹部76支承，并与安装至分隔件或消音器盖22上的座部73接合，以将进气室75与排放室23密封地分开。凹部76和浮动密封组件71协同限定轴向压力偏压室，所述轴向压力偏压室接收经螺旋叶片60和72压缩的加压流体，以在定涡旋件70上施加轴向偏压力，从而迫使各螺旋叶片60、72的顶端与相对的基板表面密封接合。

壳12内部的下部限定了填充有润滑油的油槽46。孔40充当泵，以强制润滑流体向上至曲轴32并进入孔42，最终到达压缩机的需要润滑的所有各个部分。曲轴32由电动机28可旋转地驱动，电动机28包括电动机定子30、穿过电动机定子30的绕组48以及压配合在曲轴32上并分别具有上配重52和下配重54的电动机转子50。

十字滑块联轴器68设置在动涡旋件58和主轴承座24之间。十字滑块联轴器68键连接至动涡旋件58和定涡旋件70，从而防止动涡旋件58的旋转运动。

在某些方面中，本公开提供了制造用于压缩机的支承磨损表面(例如，压缩机部件上的支承表面)的方法。所述方法使用半固态铸造方法来形成金属基体合金或金属基体复合材料。金属基体复合材料具有用作金属合金基体(其中分布有固体润滑颗粒)的基础金属材料。

作为背景，铸造是这样的制造方法：其中将熔融金属合金倒入中空铸造模具中，熔融金属合金在模具中冷却之后固化，以基本上形成具有期望形状的呈接近完成状态的固化铸造件。常规铸造是当这个过程在重力下发生时的铸造。压铸是另一种铸造技术，其使用专门的装置强制金属在压力下进入或穿过金属模具。

半固态金属铸造(SSM)是压铸的近终形变型，其结合了铸造和锻造的优点。SSM通常在金属处于其液相线温度与固相线温度之间的温度下进行。在某些方面中，当金属进入模具时，金属为约30％至约65％的固相，其余为熔融液相。在某些方面中，SSM在高压下进行。金属具有相对低的可用粘度，并且为了达到这种低粘度，材料通常需要由液相包围的球状初生相。金属的粘度可为SSM中的复杂变量，并且取决于多个参数，包括但不限于固体的％、温度和剪切速率。SSM主要用于由铝、铜和镁合金制成的高端铸件。

通常，本公开考虑向具有防止固体润滑剂漂浮或下沉的密度和粘度的半固态合金浆料中引入一种或更多个固体润滑剂。随着颗粒分散在形成轴承的材料中，半固态有助于捕获和保持颗粒，在某些变型中这些颗粒均匀地悬浮。此外，半固态铸造在比传统铸造过程更低的温度下发生，因此其为轴承提供了包含通常不会在传统铸造方法的熔融温度下存在的润滑剂颗粒的能力。此外，由于半固态铸造中的温度较低，因此在生产过程期间可以有助于使金属涂层保持在经金属包覆的颗粒上，原因是在传统铸造期间，金属涂层可能在较高温度下熔化并被去除。

在一个方面中，本公开提供了一种制造用于压缩机的支承磨损表面的方法，所述方法包括加热多个固体润滑剂颗粒和金属合金材料的掺和物以使金属合金材料部分熔融。多个固体润滑剂颗粒可为单一组合物，或者在一些替代方面中可为多个不同的颗粒组合物。如上所述，本教导涉及在颗粒与金属合金材料的密度水平差异很大的情况下能够使多个固体润滑剂颗粒均匀分布在金属合金材料中的方法。

部分熔融的金属合金材料具有第一密度(ρ1)，并且多个固体润滑剂颗粒具有第二密度(ρ2)。第一密度可大于或小于第二密度，使得固体润滑剂颗粒可在金属合金材料中漂浮或下沉。例如，第一密度可与第二密度相差至少约25％(((ρ1-ρ2)/ρ1)×100或((ρ2-ρ1)/ρ2)×100)。作为示例，第一密度与第二密度之间相差可大于等于约25％，可选地大于等于约50％，大于等于约100％，大于等于约200％，大于等于约300％，大于等于约350％。

作为示例，C905铜合金在室温下的密度为约8.72g/cm³，文献中的液态青铜轴承(包含铜和锡)的计算密度为约7.92g/cm³。熔融铝的密度的范围为约2.6g/cm³至约2.8g/cm³，因此平均为约2.7g/cm³。熔融镁的密度约为1.74g/cm³。铸铁合金的密度通常在大于等于约6.8g/cm³至小于等于约7.8g/cm³的范围内，而钢的密度近似为7.85g/cm³，不锈钢的密度大于等于约7.48g/cm³至小于等于约8g/cm³。未经包覆的石墨的密度为约2.09g/cm³至约2.23g/cm³(平均密度值约2.16g/cm³)。镍包覆的石墨的密度(例如，75wt.％(重量百分比)的镍包覆的石墨为约3.19g/cm³，其中镍涂层被认为未熔融，而是在阶段2和3期间保持固态或扩散到金属基体中；因此石墨颗粒保持不受影响)。

在某些其他方面，熔融金属合金的第一密度(ρ₁)与固体颗粒的第二密度(ρ₂)的比率可以小于等于约0.5(密度比(ρ_1:ρ₂)为约1:2)。在其他方面，熔融金属合金的第一密度(ρ₁)与固体颗粒的第二密度(ρ₂)的比率可以大于等于1.5(密度比(ρ_1:ρ₂)为约3:2)。因此，熔融金属合金的第一密度(ρ₁)与固体颗粒的第二密度(ρ₂)的比率(X)可以小于等于约0.5(X≤约0.5)或者大于等于约1.5(X≥约1.5)。

例如，第一密度与第二密度的比率可以小于等于约0.5，可选地小于等于约0.4，可选地小于等于约0.3，可选地小于等于约0.2，可选地小于等于约0.1；或者替选地，可以大于等于约1.5，可选地大于等于约1.6，可选地大于等于约1.7，可选地大于等于约1.8，可选地大于等于约1.9，可选地大于等于约2，可选地大于等于约2.25，可选地大于等于约2.5，可选地大于等于约2.75，可选地大于等于约3，以及在某些方面，可选地大于等于约3.5。在一个非限制性示例中，青铜合金(Cu-Sn)密度与颗粒密度(镍包覆石墨)的比率在固态下为约2.7(比率为27:10或者密度差异为约270％)以及在液态下为约2.48(比率为248:100或者约248％)。

如上所述，在某些变型中，对固体润滑剂颗粒和金属合金材料的掺和物进行加热，使得掺和物具有预定固体含量，例如，固相与剩余液相相比大于等于约30％至小于等于约65％，使得可以在半固态铸造工艺中处理半固态合金浆料并且同时基本上防止固体润滑剂在半固态合金浆料中漂浮或下沉(以保持在半固态合金浆料中的均匀分布)。因此，可以将掺和物加热至金属合金的液相线温度与固相线温度之间的温度。

接着，方法包括混合并冷却掺和物，使得熔融金属合金材料冷却以形成半固态浆料掺和物。在某些方面，上述混合确保固体润滑剂颗粒保持基本上同质地或均匀地分布在掺和物中。在某些变型，在铸造之前半固态浆料掺和物中需要大于等于约5％的固体体积分数(并且按液体体积分数计小于等于约95％)，以及在某些变型中，可选地大于等于约20％的固体分数(并且按液体体积分数计小于等于约90％)，以及在某些方面，可选地大于等于约30％的固体至小于等于约65％的固体。

然后，使半固态浆料掺和物进入或通过模具。这样的工艺可以在高压下进行，例如，最终的加强标称注入压力可以大于等于约14500 psi(约100 MPa)至小于等于约15500(约107 MPa)，例如，标称地约15000psi(约103MPa)。这样的注入压力在熔融金属合金是铜合金的情况下特别合适。然后，使半固态浆料掺和物固化以形成具有分布在金属合金材料的基体中的固体润滑剂颗粒的固体部件。沿着固体部件的至少一个支承磨损表面存在多个固体润滑剂颗粒。在某些方面，固体润滑剂颗粒沿着支承磨损表面同质地或均匀地分布在金属合金基体材料中。因此，多个固体润滑剂颗粒可以同质地分布在至少一个支承磨损表面各处，但不一定分布在整个压缩机部件各处。在某些其他优选方面，固体润滑剂颗粒同质地或均匀地分布在遍及整个压缩机部件的金属基体复合材料的整个金属合金基体材料各处。

在某些方面，固体润滑剂颗粒可以以下述体积百分比存在：大于等于半固态掺和物的总体积的约10体积％至小于等于半固态掺和物的总体积的约30体积％，例如，大于等于约17体积％至小于等于约25体积％，可选地大于等于约18体积％至小于等于约22体积％，以及可选地约20体积％。在某些方面，固体润滑剂颗粒沿固体部件的至少一个支承磨损表面以下述体积百分比存在：大于等于半固态掺和物的总体积的约15体积％至小于等于半固态掺和物的总体积的约30体积％。

固体润滑剂颗粒可以优选地基本上无铅。本文所提及的术语“基本上无”意图是指化合物或种类少到不期望的和/或有害的影响可忽略或不存在的程度。例如，无铅部件可以符合无铅工业要求例如RoHS，该RoHS允许认为最大1000ppm铅(最大0.1％Pb)为无铅。在某些方面，“基本上无”铅指的是材料包含按重量计小于等于约0.1％的不期望的铅种类，可选地包含按重量计小于等于约0.01％的不期望的铅种类，以及在某些优选方面，包含按重量计0％的不期望的铅种类。

在某些变型，固体润滑剂颗粒可以包含石墨颗粒。在某些变型中，固体润滑剂颗粒可以包括金属包覆石墨颗粒。例如，金属包覆颗粒可以是镍包覆石墨颗粒、铜包覆石墨颗粒或锌包覆石墨颗粒。在某些变型中，金属包覆颗粒可以是镍包覆石墨颗粒或铜包覆石墨颗粒。在一个变型中，石墨颗粒是镍包覆的。镍包覆石墨的密度(例如，75重量％镍包覆石墨)是约3.19g/cm³(其中，假定镍包覆层不会熔化，而是在阶段2和阶段3中保持固态或者扩散到金属基体中，使得石墨颗粒不受影响)。铜包覆石墨的密度(例如，60重量％铜包覆石墨)的范围从约2.96g/cm³至3.01g/cm³(其中，假定铜包覆层在2.96g/cm³的初始值下熔化或者在3.01g/cm³的第二值下扩散)。合适的石墨润滑剂颗粒可以具有在-170目数尺寸至+325目数尺寸的范围内的平均颗粒尺寸分布，可选地在-100目数尺寸至+230目数尺寸的范围内。对于-170目数至+325目数：90％或更多的石墨材料将通过170目数筛子(颗粒小于88μm)并且被325目数筛子拦住(颗粒大于44μm)。对于-100目数至+230目数：90％或更多的材料将通过100目数筛子(颗粒小于149μm)并且被230目数筛子拦住(颗粒大于63μm)。在某些变型中，包覆石墨颗粒可以具有-120目数至+200目数的目数尺寸：73％或更多的材料将通过120目数筛子(颗粒小于125μm)并且被200目数筛子拦住(颗粒大于74μm)。

在其他变型中，固体润滑剂颗粒可以包括金属硫化物颗粒，例如二硫化钼(MoS₂)、二硫化钨(WS₂)和/或硫化锌(ZnS)。MoS₂、WS₂、ZnS(未包覆)各自密度为约5.06g/cm³、7.5g/cm³和4.09g/cm³。金属硫化物颗粒可以具有大于等于约5微米的最小平均颗粒直径或颗粒尺寸。在某些方面，金属硫化物颗粒可以具有大于等于约5μm并且小于等于约20μm的最小平均颗粒直径或颗粒尺寸。

在其他变型中，固体润滑剂颗粒可以包括氮化硼颗粒，例如六方氮化硼颗粒。氮化硼颗粒可以是未包覆的或者是金属包覆的，例如，包括铜包覆氮化硼和镍包覆氮化硼颗粒。氮化硼颗粒中未包覆的密度为约2.1g/cm³。金属包覆氮化硼颗粒会具有与金属包覆石墨颗粒的密度近似的密度。合适的六方氮化硼颗粒可以具有在-100目数尺寸至+325目数尺寸的范围内(149μm通过并且44μm拦住)的达到至少约90重量％的平均颗粒尺寸分布，可选地在-100目数尺寸至230目数尺寸的范围内(149μm通过并且63μm拦住)。

其他固体润滑剂颗粒可以包括碳纤维颗粒。碳纤维颗粒可以是未包覆的或者是金属包覆的，例如，包括铜包覆碳纤维和镍包覆碳纤维。未包覆的碳纤维颗粒的密度的范围从约1.75g/cm³至2.00g/cm³。在某些变型中，碳纤维具有小于等于约15mm的最大长度以及小于等于约20微米(μm)的最大直径。其他固体润滑剂颗粒可以包括铋(Bi)。

金属合金材料可以是铜合金、铁合金、铝合金或镁合金材料。在某些方面，金属合金材料选自由铜合金、铁合金和铝合金构成的组。在某些优选变型中，金属合金材料是铜合金材料。合适的铜合金基体材料具有包括以下材料的组分：按重量计大于等于0至小于等于约10％的锡；按重量计大于等于0至小于等于约6％的铋；按重量计大于等于0至小于等于约5％的镍；按重量计大于等于0至小于等于约15％的铝；按重量计大于等于0至小于等于约5％的铁；按重量计大于等于0至小于等于约40％的锌；小于等于约2％的其他微量成分和元素；以及剩余为铜。具有这样的组分的合适的且市场上可购得的铜合金包括CDA 905(又被称为C90500或ASTMB505)和CDA 630。

在某些变型中，CDA 905是用于本创新性技术的特别有益的铜合金并且通常具有以下组分：按重量计大于等于约9％至小于等于约11％的锡；按重量计小于等于约1％的镍；按重量计小于等于约0.005％的铝；按重量计小于等于约0.2％的铁；按重量计大于等于1％至小于等于约3％的锌；按重量计小于等于约0.3％的铅；按重量计小于等于约0.2％的锑；按重量计小于等于约0.3％的磷；按重量计小于等于约0.05％的硫；按重量计小于等于约0.005％的硅；以及按重量计大于等于86％至小于等于约89％的铜。

其他铜合金材料可以包括铝青铜，铝青铜含有铜和锡。典型地，铝青铜可以包含：按重量计大于等于约9％至按重量计小于等于约12％的铝；按重量计小于等于约6％的铁；以及按重量计小于等于约6％的镍。这样的铝青铜可以包括以下等级：UNS C60800至C64210；以及UNS C95200至C95900。等级C64200是铝硅青铜CuAl₇Si₂，铝硅青铜CuAl₇Si₂除了按重量计7％的铝和按重量计约2％的硅以外，还具有按重量计小于等于约1％的Sn以及剩余的Cu。

其他合适的铜合金包括硅铁青铜C65620、磷青铜C51000、铍铜和硅铜合金(硅黄铜)。应当注意的是，虽然被指定为青铜合金的许多铜合金包括铜和锡，但是并非所有在商业上被指定为青铜的铜合金均包含锡，而是它们也可以包含其他元素像锌。例如，硅铁青铜C65620包含：按重量计大于等于1.5％至小于等于约4％的锌；按重量计大于等于1％至小于等于约2％的铁；约1％的锰；按重量计大于等于2.4％至小于等于约4％的硅；以及剩余的铜。磷青铜C51000具有以下CuSn₅：CuSn₅具有按重量计约0.2％的磷以及剩余的铜。铍铜C17200具有分子式CuBe₂，其具有按重量计小于等于约2％的铍以及剩余的铜。硅铜合金(硅黄铜)可以具有按重量计小于等于约20％的锌以及按重量计小于等于约6％的硅，并且包括C8700至C87999。合适的示例包括C87850，该C87850具有：按重量计大于等于74％至小于等于约78％的铜；按重量计大于等于2.7％至小于等于约3.4％的硅；以及剩余的锌。其他已知或将要发现的铜合金同样被考虑。

在某些变型中，金属合金可以是铁合金，例如铸铁、钢或不锈钢。这样的铁基合金可以具有按重量计大于0％至小于等于约4.2％的碳。通常，较高的量的碳，例如超过约2％，被认为是铸铁合金，而低于2％的碳量是钢。在某些变型中，铁合金还可以包括硅，例如，在某些合金中按重量计大于等于约1至小于等于约3％的硅。不锈钢通常包含作为合金成分的铬，其中，铬可以以按重量计大于等于约10.5％存在。然而，铬在低碳钢中可以以较低水平存在。除了上述硅、碳和铬以外，本领域技术人员已知的可以以合适水平包含在铁基合金中的其他非限制性合金成分包括：铜；锡；锑；锰；锶；铈；钇；钪；钕；镧；钙；钡；钛；锆；镍；钼；钛或者它们的任意组合。在某些变型中，每种相应合金成分的量按重量计小于等于约1.5％，可选地按重量计小于等于约1％，可选地按重量计小于等于约0.75％，可选地按重量计小于等于约0.5％，可选地按重量计小于等于约0.25％，可选地按重量计小于等于约0.1％，以及在某些变型中，可选地按重量计小于等于约0.01％。这样的铁合金中可以包含孕育剂和其他添加剂。可以存在其他杂质，按重量计小于约0.1％。这样的组成的剩余物是铁。

在替选变型中，金属合金可以是具有以下组成的铝合金材料，其中，所述组成包括：按重量计大于等于约6％至小于等于约12％的硅；按重量计大于等于0至小于等于约20％的锡；按重量计大于等于0至小于等于约5％的锌；按重量计大于等于0至小于等于约5％的镁；按重量计大于等于0至小于等于约3％的铁；按重量计大于等于0至小于等于约1％的锰；按重量计大于等于0至小于等于约1％的镍；小于等于约2％的其他微量成分和元素；以及剩余的铝。合适的具有这样的组成的市场上可购得的铝合金包括A356和Al₂₀Sn₁Cu。

在其他替代性变型中，金属合金可以是镁合金材料，其具有以下组成：包含按重量计大于等于约3％至小于等于约10％的铝、按重量计小于等于12％的锌、按重量计小于等于约3％的硅、按重量计小于等于约2％的锶、按重量计小于等于约5％的钙、按重量计小于等于约5％的稀土金属、小于等于约2％的其他微量成分和元素以及余量为镁。具有这种组成的合适的市售镁合金包括AZ91和AM60B。

在某些方面，金属合金材料是铜合金(例如，CDA 905铜合金)材料，并且多个固体润滑剂颗粒包括石墨颗粒。在某些优选的方面，金属合金材料是铜合金(例如，CDA 905铜合金)材料，并且多个固体润滑剂颗粒包括镍包覆的石墨颗粒。

在某些方面，本公开构想半固态金属(SSM)铸造方法，其包括以下步骤：1)预热铜合金前体；2)向预热的前体中加入金属包覆的石墨颗粒；3)对其中分散有固体金属包覆的石墨颗粒的前体混合物进行重新加热/熔融以形成半固态浆料；4)搅拌混合物同时冷却以形成半固态浆料掺和物；以及5)将半固态浆料掺和物注入具有待形成的部件的预定形状的腔体的模具中。

对于预热铜合金前体的第一步骤，前体可以是切割或切碎的多块铜合金锭。可以使用感应炉在石墨坩埚中对预定称重量的多块铜合金锭进行预热。将铜合金锭块从室温加热至约970℃至990℃。这种加热过程可以持续大于等于约30秒至小于等于约3分钟，例如约1分钟至约2分钟。在该温度下，合金(C90500/C950)以半固态存在，这意味着分开的锭或前体块通常保持其固体或半固态形状，但是是软的。一旦处于该温度，炉暂时关闭。

在第二步骤中，加入金属包覆的石墨颗粒。镍包覆的石墨适用于这种处理，不过在替代性实施方式中可以使用未包覆的或其它金属包覆的石墨颗粒，例如铜包覆的石墨或锌包覆的石墨。石墨颗粒的预热是任选的，但是当使用时，预热预期保持为低于400℃，以避免结块或颗粒团聚。通过在坩埚中均匀加入和分配石墨颗粒，将预称重的相当于最终混合物的按体积计约20％至21％的镍包覆石墨加入到预热的铜合金前体中。在该变型中，由这种方法形成的半固态铸造部件可以包括名义上为17cm³的镍包覆的石墨和65cm³的C90500铜合金(约21体积％的镍包覆的石墨和79体积％的铜合金)。

在第三步骤中，重新加热多个固体润滑剂颗粒和金属合金材料的掺和物以熔融金属合金材料混合物。再打开炉并将混合物加热至大于等于约1050℃至小于等于约1100℃。这种加热过程可以持续大于等于约30秒至小于等于约3分钟，例如约1至2分钟。在该温度下，铜合金处于液相，而润滑剂颗粒保持固体，从而形成半固态浆料。然后关闭炉。

在第四步骤中，将掺和物搅拌同时冷却。将坩埚从炉转移到机械混合器。混合维持石墨颗粒在金属合金材料中的基本同质和均匀的混合。混合器可以具有低速单或双叶轮，在某些变型中以约200至约300rpm的速度旋转。混合器浸没在掺和物中。混合可以发生约30至90秒。在此期间用热电偶监测温度，并且铜合金从完全液态转变为粘稠的半固态浆料掺和物。混合继续，直到温度大致冷却至大于等于约940℃至小于等于约970℃。

剧烈混合产生混合良好的原料或前体，并且密切控制掺和物的温度对于制造防止石墨立即漂浮到表面的浆料是重要的，但浆料也不是粘稠得无法在注射过程中充分流动。电磁搅拌似乎力量不足以实现充分的混合；然而，机械搅拌提供良好的混合。如果不以不同方式实施，电磁搅拌可能是足够的。在低于约940℃的温度下的搅拌期间合金-石墨掺和物的冷却是不成功的，这是因为半固态浆料掺和物变得太粘稠，因此太难以转移到喷射套筒中。图19A至19B示出了在注入模具之前合金和石墨的掺和物的未蚀刻微观结构。

在第五步骤中，将混合物注入模具中。模腔可以具有约150℃至约250℃、可选约175℃至约225℃、例如约200℃的预热温度。混合后，通过其坩埚将半固态浆料掺和物快速转移到铸造机，其中，将掺和物倒入“喷射套筒”(圆柱形腔室，如桶)中。然后立即用移动冲头将材料注入由工具钢制成的预定形状的模具中。电磁铜合金流变铸造系统可以用于这种半固态处理。最终增强的标称注射压力可以大于等于约14,500psi(约100MPa)至小于等于约15,500(约107MPa)，例如标称约15,000psi(约103MPa)。

图19C至19D示出了根据本公开的某些方面的包括上述步骤1至5的在半固态金属铸造之后的加工的圆筒形套筒轴承的未蚀刻微结构。微结构具有大约15％的石墨和最小的空隙。由于该方法的性质，可以存在具有与固体颗粒尺寸相当的平均孔隙大小的按体积计最大量为10％的均匀分布的、分离的孔隙率。

图2示出了金属基体复合物84形式的摩擦学抗磨损组合物的示例性微观结构，所述金属基体复合物84包括分散在金属基体87中的多个固体润滑剂颗粒86并且通过半固态金属铸造制备。所示的金属基体复合物84旨在表示一般微观结构；然而，所描绘的相的精确形状和尺寸可能与所示的不同。金属基体87包括初生相88和最后固化的区域89。可以看出，润滑剂颗粒86均匀地(或基本同质地)分布在金属基体87中。

图3是示出根据本公开的某些原理的代表性金属基体复合物的微观结构的放大显微照片，所述金属基体复合物包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒并且通过半固态金属铸造制备。更具体地，根据本公开的某些方面，固体润滑剂颗粒是通过半固态铸造方法分布在铜基体(金属合金基体)中的镍包覆的石墨颗粒。类似于图2中的示意图，固体润滑剂颗粒分布在包括初生相的基体材料中，并且基体材料还示出了在半固态金属铸造后最后固化的区域。

图4A至4B是具有金属基体复合物形式的摩擦学抗磨损组合物的示例性套筒轴颈轴承的示意性截面图，所述金属基体复合物包括根据本公开的某些原理的分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒并且通过半固态金属铸造制备。图4A示出了根据本公开的某些方面的套筒轴颈轴承90，其中，固体润滑剂颗粒92同质地分布在延伸通过整个套筒轴承轴承90的整个金属基体材料的块体中，包括沿着露出的内支承磨损表面91分布。图4B示出了根据本公开的某些其它方面的套筒轴颈轴承90B，其中露出的内支承磨损表面91B具有集中的固体润滑剂颗粒92B，其同质地分布在整个金属基体材料的表面层93中。

图5A至5B分别是在沿着露出的内支承磨损表面上没有足够的抗磨损性能的比较的套筒轴颈轴承的示意性截面图。在图5A中，套筒轴颈轴承94具有多个固体润滑剂颗粒96，其不可接受地集中在金属基体材料块体的中心97中，而不是沿着露出的内支承表面95以提供足够的摩擦学特性。图5B示出了套筒轴颈轴承94B，其中多个固体润滑剂颗粒96B不可接受地高度集中在套筒轴颈轴承94B的外表面97B上，同时沿着露出的内支承磨损表面95B具有不可接受的低浓度的固体润滑剂颗粒。

在某些方面，本公开构想具有支承磨损表面的固体压缩机部件。这种压缩机部件可以包括分布在金属合金材料的基体内的多个固体润滑剂颗粒。沿固体部件的至少一个支承磨损表面存在固体润滑剂颗粒。以这种方式，支承表面由包含分散在金属基体中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物形成。在某些方面，固体润滑剂颗粒可以以大于等于部件总体积的约15体积％至小于等于约30体积％(例如大于等于约17体积％至小于等于约25体积％，可选地大于等于约18体积％至小于等于约22体积％，以及可选地约20体积％)存在。如上所述，金属合金材料具有第一密度，并且多个固体润滑剂颗粒具有第二密度，其中第一密度与第二密度相差至少约25％或上述任何其它值。在其他方面，金属合金的第一密度与固体润滑剂颗粒的第二密度的比率小于等于约0.5或大于等于约1.5。

包含金属基体复合物的压缩机部件可以具有小于等于约10体积％、可选地小于等于约7体积％、可选地小于等于约5体积％、可选地小于等于约3体积％、可选地小于等于约2体积％、以及可选地小于等于约1体积％的孔隙率。在某些变型中，期望压缩机部件是非多孔的，例如，具有小于约1体积％的孔隙率，可选地小于等于约0.5体积％的孔隙率，并且在某些方面，可选地小于等于约0.1体积％的孔隙率。

当金属基体复合物中存在孔时，有利的是孔良好地分布在整个复合物中，以最小化孔隙率的影响。有利的是所形成的孔未链接或相互连接。因此，期望在金属基体复合物的截面和/或沿着压缩机部件的内部区域各处获得基本上均匀分布的石墨和孔，其可以在任何放大级别上被识别为均匀地分布。在某些方面，孔的平均空隙大小直径与固体润滑剂颗粒的平均粒度直径相同或类似。例如，孔的平均空隙大小直径可以在固体润滑剂颗粒的平均粒度直径的35％以内，可选地在30％以内，可选地在25％以内，可选地在20％以内，可选地在15％以内，并且在在某些方面，孔的平均空隙大小直径可选地在固体润滑剂颗粒的平均粒度直径的10％以内。

在某些方面，包含金属基体复合物的压缩机部件可以具有大于等于约70体积％的金属合金基体，大于等于约20体积％的固体润滑剂颗粒，以及小于等于约10体积％的孔隙率。在某些其他方面，包含金属基体复合物的压缩机部件可以具有大于等于约70体积％的铜合金基体，大于等于约20体积％的石墨颗粒，以及小于等于约10体积％的孔隙率。

在某些方面，固体压缩机部件基本上是无铅的。本公开考虑了根据本公开形成的以下压缩机部件。在优选方面应当注意，这些部件可以完全以上述固态金属铸造(SSM)工艺形成，或在替代性方面中，作为非限制性示例，部件的某些部分可以以SSM工艺形成，然后与通过其他技术(例如常规铸造，锻造或烧结工艺)形成的其他部件接合成组件。

以下详细讨论涉及涡旋压缩机中在其上可能存在本教导的支承表面的各种磨损表面。上述支承表面实施方式的任何变型或组合都被考虑用于与涡旋式部件磨损表面结合使用。通过本实用新型技术制造的金属基体复合物材料特别适合于涡旋压缩机中的磨损表面(换句话说，经历与附近表面或部件反复频繁接触并因此经历磨损的表面)，包括各种支承表面和轴承部件。在某些优选方面，本教导考虑从上述材料形成包括支承磨损表面的整个部件。因此，尽管在附图中具体确定了压缩机部件的磨损表面，但是应当理解，压缩机部件的整个块体可以包括根据本公开形成的金属基体复合材料(具有均匀分布在金属合金基体中的固体润滑剂颗粒)。

在替代性方面，本实用新型的磨损或支承表面可以是与通过其它制造技术形成的其它件组装以形成压缩机部件的单独部件。这些不同的部分可以通过过盈配合、粘附剂、机械联接等附接。这就是对于本文进一步讨论的任何实施方式的情况。优选地，彼此接合和接触的两个磨损表面由不同的材料形成以减少摩擦并提高摩擦学特性，使得仅一个表面由根据本公开制备的摩擦学抗磨损组合物形成，所述摩擦学抗磨损组合物包含分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒。

图6示出了用于压缩机机器例如涡旋压缩机的示例性自润滑套筒轴颈轴承100。套筒轴承100具有可以由上述过程和材料形成的管状体102以及延伸通过管状体102的圆柱形开口104。管状体102进一步限定内部支承磨损表面106。支承磨损表面106沿着圆柱形开口104露出。圆柱形开口104因此可以容纳曲轴32或曲柄销34。以这种方式，支承磨损表面106与旋转曲轴32或曲轴32的曲柄销34接合。

如上所述，根据本公开，该支承磨损表面106可以具有分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒以提供摩擦学抗磨损组合物108。如以上在图4A至图4B的上下文中所述，多个固体润滑剂颗粒优选基本同质地沿着支承磨损表面106分散，以提高套筒轴承100的性能。如图6所示，在优选的方面，整个套筒轴承100由金属基体合金形成，例如通过本实用新型的SSM工艺分散有固体石墨颗粒的铜合金，其提供了在压缩机中具有优异长期性能的无铅轴承。

然而，应当注意，在替代变型中，套筒轴承100可以是单独的轴承部件的组件，包括通过本实用新型的SSM工艺形成的金属基体合金，其将限定作为支承磨损表面106的内圈，而管状体102可以是单独的套筒背衬，其通常由管状形式的钢形成(其可以通过在接缝处连接钢板或通过挤压或以其他方式形成管状钢结构而形成)，如常规套筒轴承设计。

如图7和图8所示，自润滑下轴承120(类似于图1所示的组件38)包括下磨损表面122(如图1所示的下磨损表面39)，下磨损表面122具有延伸通过的圆柱形开口124。圆柱形开口124容纳曲轴32的下端。下轴承120包括径向延伸的凸缘部分126，凸缘部分126在其中具有多个安装开口128，允许轴承座130安装到下轴承支承件132(如图1中的下轴承支承件26)。自润滑下轴承120可以根据本公开形成，使得下磨损表面122可以具有分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒以提供摩擦学抗磨损组合物134。

在诸如图7和图8所示的优选方面中，整个自润滑下轴承120由金属基体合金复合物形成，例如，通过本实用新型的SSM工艺分散有固体石墨颗粒的铜合金。在整个自润滑下轴承120由金属基体合金复合物形成的情况下，自润滑下轴承120的所有暴露表面都具有包含分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损复合物。在压缩机中这种无铅轴承组件表现出优异的长期性能。然而，如以上在图6中的套筒轴承100的上下文中所述，在替代变型中，下轴承120可以是单独的轴承部件的组件，包括通过本实用新型的SSM工艺形成的金属基体合金，以形成摩擦学抗磨损组合物134作为坐置于圆柱形开口124中以限定下磨损表面122的内圈，而轴承座130和径向延伸的凸缘部分126可以经由不同的工艺并且可以由其他材料形成。

图9示出了如图1中的驱动衬套36的驱动衬套150。驱动衬套150根据本技术的某些方面来制备。驱动衬套具有平坦的驱动表面152(在图1中用于容纳曲柄销34的平坦驱动表面62以驱动动涡旋件58)。驱动衬套150可以坐置于圆筒形毂(图1中的61)内。内孔154可以容纳曲柄销(图1中的34)。驱动衬套150的具体磨损表面包括驱动平坦表面152、内圆周表面160和/或外圆周表面162，该外圆周表面162与驱动衬套150的抵靠着圆筒形毂的外径相对应。在图9中，通过本实用新型的SSM工艺形成的包括分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物164仅设置在驱动平坦表面152和外圆周表面162上(但可以应用于其他区域，例如内孔154内的内圆周表面160)。如上所述，这些表面经受由于与上轴承(图1中的上轴承35)或曲柄销(图1中的曲柄销34)的接合而引起的磨损，因此这些表面中的一个或全部表面可以由摩擦学抗磨损组合物164形成。在驱动衬套150由金属基体复合材料一体地形成的实施方式中，所有暴露的表面都具有包含分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物。

图10A至图10B示出了主轴承座200，其包括设置在其中以容纳曲轴(图1中的曲轴32)的居中设置的孔202。多个臂或突起210将主轴承座200连接并附接到压缩机壳(图1中的壳12)。居中设置的孔202(其如图所示具有两个不同的直径，包括宽直径上部区和窄直径下部区)。居中设置的孔202的窄区容纳和支承曲轴并且因此限定内磨损表面212。通过非限制性示例，主轴承座200上的其他磨损表面包括环形止推支承表面214，动涡旋件搁置在环形止推支承表面214上并且在环形止推支承表面214上绕动。多个结构凹部220形成在将主轴承座200附接到壳的多个臂或突起222中。这些凹部220围绕圆周区域224延伸以限定一个或更多个十字联轴器容纳表面226，十字联轴器容纳表面226上可以坐置和布置十字联轴器，从而使得当涡旋压缩机组装并且操作时十字联轴器(图1中的68)可以在这些凹部220中抵靠容纳表面226滑动。如图所示，十字联轴器容纳表面226形成为围绕圆周区域224的外圆周设置的单个环形区域。

包括内磨损表面212、环形止推支承表面214和十字联轴器容纳表面226的这些支承或磨损表面中的每一个可以由通过本实用新型的SSM工艺形成的摩擦学抗磨损组合物230形成，摩擦学抗磨损组合物230包括分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒。应当注意，该设计可以仅要求这些磨损表面中的一个表面由摩擦学抗磨损组合物230形成。如上所述，在优选方面，整个主轴承座200可以整体形成为完全由金属复合摩擦学抗磨损组合物230形成的单个部件，在这种情况下，所有暴露的表面都具有包含分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物。

图11A和图11B中示出了十字联轴器250(组装成图1中的涡旋压缩机10)。图11A中示出了第一侧252，而图11B中示出了十字联轴器250的相对的第二侧254。如上所述，十字联轴器250键合到动涡旋件(图1中的58)和定涡旋件(图1中的70)以防止动涡旋件在被曲轴驱动时的旋转运动。

在十字联轴器环258上设置有多个十字键256。第一对键260处于大致直径地对准的关系，并且每个从十字联轴器环258的表面262向上突出。第二对键264同样地在十字联轴器环258上沿直径方向分开地对准，并且也从表面262向上突出。第二对键264通常向上更远地延伸，使得第二对键能够与定涡旋件接合。第一对键260较短，因此能够与动涡旋件接合。十字联轴器250在由动涡旋件键260驱动时由定涡旋件键264引导而使其平移运动。

因此，在每个十字键256的终端处的接触区域(无论是在第一对键260还是第二对键264)上形成有多个第一十字联轴器磨损表面266。多个第二十字联轴器磨损表面272升高并且在靠近或邻近十字键256的区域中沿着十字联轴器环258的第一侧252形成离散的接触区域。在每个十字垫的终端处沿着十字联轴器环258的第二侧254形成有发生接触的多个第三十字联轴器磨损表面274。通常，十字联轴器250的垂直运动通过与设置在十字联轴器环258的第二侧254上的第三十字联轴器磨损表面274相对应的多个十字垫的接触而受到限制。当驱动十字联轴器250时，惯性和摩擦力倾向于使多个十字垫与主轴承座200的一个或更多个十字联轴器容纳表面226接触。

因此，十字联轴器250中的磨损表面是因为与压缩机内的各种其他表面接合而经受磨损的那些表面，例如与动涡旋件、定涡旋件或主轴承座相互作用的表面。这些磨损表面包括在十字联轴器250上的多个第一十字联轴器磨损表面266、多个第二十字联轴器磨损表面272和多个第三十字联轴器磨损表面274，这些磨损表面可以选择性地由通过本实用新型的SSM工艺形成的包含分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物270形成。如上所述，在优选的方面，整个十字联轴器250可以整体地形成为单个部件并且完全由金属复合摩擦学抗磨损组合物230形成；因此所有暴露的表面都具有包含分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物230。可替选地，某些设计可以仅要求这些磨损表面中之一由摩擦学抗磨损组合物230形成。

涡旋式压缩机的动涡旋件和定涡旋件也限定了多个磨损表面或支承表面。如图12A和图12B所示，动涡旋件300具有底板302，底板302具有一对向外突出的凸缘部分304，每个凸缘部分304设置有向外开口槽306。槽306的尺寸被设计成滑动地容纳第一对十字键260。动涡旋件300还具有从底板302延伸的渐开线叶片312。同样地，如图13所示，固定的定涡旋件350具有底板352，底板352具有一对向外突出的凸缘部分354，每个凸缘部分354设置有向外开口槽356。槽356的尺寸被设计成滑动地容纳图11A中的第二对十字键264。

如图12B最佳所见，动涡旋件300的圆筒形毂308限定能够容纳旋转曲轴(或进一步容纳先前如上所述容纳曲轴的衬套和上轴承)的内圆周磨损表面310。圆筒形毂308的内圆周磨损表面310可以容置限定驱动平坦表面的驱动衬套(图1中的36或图9中的150)，曲柄销的平坦驱动表面被驱动地设置在该驱动平坦表面内。在图12B中，毂308的内圆周磨损表面310因此可能会遇到圆筒形毂308内径的摩擦。

通过非限制性示例，其他磨损表面包括环形止推支承表面314，其中动涡旋件300位于主轴承座上并且当它绕动时接触。通过非限制性示例，动涡旋件300上的各种磨损表面包括圆筒形毂308的内圆周磨损表面310、槽306的内表面和环形止推支承表面314。因此，这样的磨损表面可以具有通过本实用新型的SSM方法形成的摩擦学抗磨损组合物318，其包含分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒。尽管未示出，渐开线叶片312也可以是由摩擦学金属基体复合物形成的磨损表面。优选地，动涡旋件300完全由金属复合摩擦学抗磨损组合物318形成，在这种情况下，所有暴露的表面都具有包含分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物。

再参照图13，在定涡旋件350上形成有各种磨损表面。如上所述，底板352包括突出部或突出凸缘部分354，其限定滑动地容纳第二对十字键264(图11A)的槽356，因此在槽356的内表面358上形成磨损表面。底板352的接触其他部件的其他部分(如图1所示的如分隔件或消声器盖22、浮动密封组件71或其他相邻的涡旋部件的部分)也限定了可能具有所需材料组分的磨损表面。定涡旋件350具有与绕动涡旋渐开线叶片(图12A中的312)相接合的渐开线叶片362。因此，定涡旋件350上的一个或更多个磨损表面，例如对应于槽356的内表面358的一个或更多个表面区域可以包括通过本实用新型的SSM工艺形成的包含分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物360。尽管未示出，渐开线叶片362也可以是由金属基体复合物形成的磨损表面。与现有实施方式一样，本公开考虑了定涡旋件350整体地完全由金属复合摩擦学抗磨损组合物形成，在这种情况下，所有暴露的表面都具有包含分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物。

参照图14，示出了下轴承组件400的替代设计，其包括在其相对端限定轴向延伸的腿部404的支承板402。支承板402被构造成延伸横穿压缩机的壳的内部，其中腿部404与壳的内表面接合并且焊接到壳的内表面以将支承板402保持在适当位置。下毂410居中地设置在支承板402内，并且包括开口412，曲轴通过该开口延伸。下毂410具有向上突出部414和具有大致圆形周边的下突出部416。向上突出部414限定了环形下止推支承表面区域418，环形下止推支承表面区域418是可能接触曲轴的磨损表面。下毂410利用多个紧固件420旋转并且轴向地固定到支承板402。下毂410的内圆周表面同样地限定了可旋转地支承曲轴的下轴颈磨损表面422。下轴承组件400上的磨损表面中的每个磨损表面，例如环形下止推支承表面区域418或下轴颈磨损表面422可以被设计成具有通过本实用新型的SSM工艺形成的包含分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物430。与现有实施方式一样，本公开考虑了下轴承组件400整体地完全由金属复合摩擦学抗磨损组合物430形成，其中所有暴露的表面具有包含分散在金属基体合金中的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物430，包括预定磨损或支承表面。

在下轴承组件450的又一替代性实施方式中，如图15中所示，支撑结构452限定四个正交取向的腿部454和环456。支撑结构452构造成使得腿部454延伸横穿壳的内部并且与壳的内表面接合并紧固至壳的内表面以将支撑结构452保持就位。支撑结构452的中央区域460形成在腿部454相交处并且包括居中设置的开口462，曲轴可以延伸穿过该开口462。凹入的环形下止推支承磨损表面区域464围绕居中设置的开口462形成，并且因此为在压缩机操作期间可能接触曲轴的磨损表面。居中设置的开口462还限定一体式圆周表面，该圆周表面限定以可旋转的方式支撑曲轴的上磨损表面区域465。

下轴承组件450上的磨损表面中的每个磨损表面，比如凹入的环形磨损表面区域464或上磨损表面区域465，可以选择性地由经由本实用新型的SSM形成的摩擦学抗磨损组合物466形成，该摩擦学抗磨损组合物466包含分布在金属基体合金内的多个固体润滑剂颗粒。应当指出的是，该设计可以使得仅环形下止推支承表面区域464或上磨损表面区域465中的一者可以由摩擦学抗磨损组合物466形成。如同前述实施方式，本公开考虑了下轴承组件450完全由金属复合摩擦学耐磨损组合物466一体地形成，在这种情况下，所有暴露的表面都具有包含分布在金属基体合金内的多个固体润滑剂颗粒的摩擦学抗磨损组合物466，所述暴露的表面包括预定的磨损或支承表面。

根据本教示的某些方面，如图16中所示，环形上密封板470具有形成浮动密封组件(如图1中的浮动密封件71)的一部分的基板476。浮动环形密封件478可以设置在上密封板470的区域内，或者可以与上密封板470一体地形成。上密封板470包括从上密封板470延伸的与配装到分隔件或消声器盖22(图1)中的开口中的插入件接合以将涡旋压缩机的排出区域分离的向上突出的密封唇部或环形边缘部474。

环形上密封板磨损表面472限定在位于上密封板470上的突出的密封环形边缘部474的端面上。当组装在涡旋压缩机中时，环形上密封板磨损表面472接触相对表面。位于上密封板470上突出的密封环形边缘部474的端面可以由经由本实用新型的SSM形成的摩擦学抗磨损组合物480形成，该摩擦学抗磨损组合物480包含分布在金属基体合金内的多个固体润滑剂颗粒。如同前述实施方式，本公开考虑了上密封板470可以完全由金属复合摩擦学耐磨损组合物466一体地形成，在这种情况下，所有暴露的表面都具有摩擦学抗磨损组合物466，所述暴露的表面包括预定的磨损或支承表面。

图17中示出了消声器板或消声器盖490(如图1中的消声器盖22)。消声器盖490包括将消声器盖490绕其外周附接至压缩机壳体或壳(图17中未示出)的外周区域492。消声器盖490还具有与压缩机中的其他部件(例如，图1中的定涡旋件70的环形毂或凸起的肩部77和浮动密封组件71)配合以形成排出室的中央孔494。消声器盖490还具有围绕中央孔504的环形环496。环形环496用作在压缩机操作期间发生压力变化时与位于定涡旋件上的相对的凸起肩部或毂相互作用的支承表面。环形环496可以由经由本实用新型的SSM工艺形成的摩擦学抗磨损组合物498形成，该摩擦学抗磨损组合物498包含分布在金属基体合金内的多个固体润滑剂颗粒。如同前述实施方式，本公开考虑了消声器盖490可以完全由摩擦学耐磨损组合物498一体地形成，在这种情况下，包括支承表面的所有暴露的表面都具有摩擦学抗磨损组合物498，该摩擦学抗磨损组合物498包含分布在金属基体合金内的多个固体润滑剂颗粒。

在图18A中所示的又一实施方式中，示出了水平开式驱动涡旋压缩机，尽管本教示可应用以结合到各种类型的涡旋压缩机和旋转式压缩机中。出于示例的目的，开式驱动压缩机510被示出为水平涡旋压缩机，这在Elson等人的美国专利No.8,747,088中进行了描述，该专利通过引用并入本文中。应当指出的是，压缩机510具有与图1中的涡旋压缩机10的操作原理相似的操作原理，但具有采用将在本文中讨论的波纹管式轴密封组件556的开式驱动构型。

压缩机510可以包括压缩机壳体组件512、主轴承座组件514、驱动轴组件516、压缩机构518、保持组件520、密封组件522、排出阀组件524、油分离器526和油供给机构528。壳体组件512可以包括筒形密封壳530、端盖532、横向延伸分隔件534、基部组件536、吸入气体入口配件538和制冷剂排出配件540。

筒形密封壳530可以包括开口542，该开口542具有附接至该开口542的吸入气体入口配件538。端盖532和横向延伸的分隔件534可以大体上限定排出室544。更具体地，横向延伸的分隔件534可以固定到壳530的第一端部，并且端盖532可以固定至横向延伸的分隔件534。端盖532可以包括开口546，该开口546具有附接至该开口546的制冷剂排出配件540。分隔件534可以包括用于在压缩机构518与排出室544之间提供流体连通的开口548。排出室544可以大体上形成用于压缩机510的排出消声器。基部组件536可以在与分隔件534大致相反的端部处固定至壳530。

主轴承座组件514可以包括主轴承座568。主轴承座568可以压配合到壳530中。驱动轴组件516可以包括驱动轴586、第一配重件588和第二配重件590。驱动轴586可以包括第一端部592和第二端部594以及设置在第一端部592与第二端部594之间的第一轴颈部分596和第二轴颈部分598。第一端部592可包括偏心曲柄销600，该偏心曲柄销600上具有平坦部602。第二端部594可以轴向地延伸穿过基部组件536并且可以设置在壳体组件512的外部，从而形成开式驱动压缩机构型。驱动机构(未示出)可以接合第二端部594以为驱动轴586的旋转供以动力。第一轴颈部分596和第二轴颈部分598可以分别以可旋转的方式设置在轴承576和轴承组件552内。

压缩机510包括动涡旋件604和定涡旋件606。动涡旋件604具有基板608，在第一侧部上带有螺旋卷或螺旋叶片610。在相反侧部上，动涡旋件604的基板608具有止推表面612和接纳偏心曲柄销600和上轴承616的筒形毂614。

定涡旋件606具有基板618，该基板618带有定位成与动涡旋件604的动螺旋叶片610啮合接合的螺旋卷或螺旋叶片620。定涡旋件606具有与排出室544流体连通的居中设置的排出通道638。定涡旋件606还包括围绕排出通道638的环形毂或凸起的肩部部分640。排出阀组件524置于定涡旋件606的环形毂或凸起的肩部部分640内。

基部组件536可以包括基部构件550、轴承组件552、密封壳体554和密封组件556。基部构件550可以包括中央开口558，该中央开口558包括第一部分560和第二部分562以及设置在第一部分560与第二部分562之间的径向向内延伸的突出部564。轴承组件552可以位于开口558的第一部分560中并且可以包括球轴承组件。密封壳体554可以位于开口558的第二部分562中，并且可以固定至基部构件550。

密封组件556可以位于密封壳体554内，并且可以包括轴密封件566，如图18A和图18B中所示。轴密封件566在一些变型中为限定用于接纳轴586的中央开口642并具有第一端部644和第二端部646的波纹管式密封件。更具体地，轴密封件566在第二端部646处限定轴环652，并且限定在第一端部644处柔顺的波纹管区域654。因此，轴环652接纳并且可以联接至驱动轴586。第一端部644还限定了面密封接触或磨损表面648，该面密封接触或磨损表面648抵靠密封壳体554的对应磨损表面650并与该对应磨损表面650相互作用。对应磨损表面650通常是置于密封壳体554的凹部内的不同的静止配合环。

轴密封件566可以在第二端部594与第二轴颈部分598之间的位置处与驱动轴586密封地接合，以防止油从壳体组件512泄漏。因此，轴密封件566的第一端部644通常抵靠静止的对应磨损表面650随驱动轴586一起旋转，从而防止油和制冷剂从开式驱动压缩机泄漏。第一配重件588可以在第一端部592与第一轴颈部分596之间的位置处固定至驱动轴586，并且第二配重件590可以在第一轴颈部分596与第二轴颈部分598之间的位置处固定至驱动轴586。

如上所述，轴密封件566的第一端部644限定了与密封壳体554的对应磨损表面650相互作用的面密封接触或磨损表面648。对应磨损表面650可以是不同的配合环的形式，可以由碳化钨、碳化硅、石墨化的碳化硅、碳化硅或其任何组合形成。

根据本公开的某些方面，轴密封件566的面密封磨损表面648可以由摩擦学抗磨损组合物606形成，该摩擦学抗磨损组合物660经由本实用新型的SSM过程形成并包含分布在金属基体合金内的多个固体润滑剂颗粒。如同前述实施方式，本公开考虑了包括面密封磨损表面648的轴密封件566可以一体地形成，在这种情况下，包括预定磨损表面或支承表面的所有暴露的表面都具有摩擦学抗磨损组合物660，该摩擦学抗磨损组合物660包含分布在金属基体合金内的多个固体润滑剂颗粒。因此，整个波纹管轴密封件566可以由摩擦学抗磨损组合物660形成，该摩擦学抗磨损组合物660具有分布在其中的固体润滑剂颗粒。在替代性方面，磨损表面648可以由摩擦学抗磨损组合物660形成，而轴密封件566的轴环652和波纹管区域654可以由与常规材料不同的将可靠地形成密封的多个材料形成。

根据本公开的某些方面，期望提供一种自润滑支承材料，该自润滑支承材料在整个压缩机操作条件下暴露于制冷剂时是稳定的。特别地，封闭式压缩机需要具有长使用寿命和优异的长期耐磨性的支承材料，这是由于这些材料通常不能经由维护来被替换。因此，在各个方面中，本公开提供了一种压缩机部件，该压缩机部件具有用作摩擦学抗磨损组合物的支承磨损表面(沿着压缩机的与压缩机中的其他部件接触的一个或更多个磨损表面或部分)，该支承磨损表面包含均匀分布在金属合金材料的基体内的多个固体润滑剂颗粒。固体润滑剂颗粒沿着固体部件的至少一个支承磨损表面以大于等于半固态掺和物的总体积的约10体积％至小于等于半固态掺和物的总体积的约30体积％存在。具有这种固体润滑剂颗粒的金属基体组合物还可以具有小于等于约10体积％的孔隙率。金属合金材料具有第一密度，并且多个固体润滑剂颗粒具有第二密度。在某些方面中，第一密度与第二密度的比率小于等于约0.5或者替代性地大于等于约1.5。在其他方面中，第一密度与第二密度相差至少约25％。在某些方面中，固体压缩机部件是无铅的并且包含无铅固体润滑剂颗粒。

固体压缩机部件可以选自包括以下各者的组中：筒形套筒支承件、面密封件、曲轴上的驱动平坦部、主轴颈支承件、下轴颈支承件、滑块、衬套上的驱动平坦部、衬套的外径部、十字滑块联轴器、密封组件的上密封板、止推板、动涡旋件、定涡旋件、主轴承座上的止推支承表面、下支承板组件、主轴承座上的十字滑块滑动区域、消声器板或分隔件、波纹管轴密封件及其组合。

包括具有经由半固态金属铸造形成的本实用新型金属复合摩擦学材料的这种部件的涡旋压缩机是坚固的，具有非常好的润滑性，无铅且更加环保，并且可以具有更小的公差，从而提高了抗磨损性。

在本实用新型的一个方面中提供一种制造用于压缩机部件的支承磨损表面的方法，所述方法包括：加热多个固体润滑剂颗粒和金属合金材料的掺和物以熔化所述金属合金材料，其中，被熔化的金属合金材料具有第一密度，并且所述多个固体润滑剂颗粒具有第二密度，其中，所述第一密度与所述第二密度之间相差大于等于约25％，并且所述金属合金材料选自由铜合金、铁合金和铝合金构成的组；混合并冷却所述掺和物，使得所述被熔化的金属合金材料被冷却以形成半固态浆料掺和物；将所述半固态浆料掺和物引入模具中；以及使所述半固态浆料掺和物固化以形成固体部件，所述固体部件具有分布在所述金属合金材料的基体内的所述多个固体润滑剂颗粒，所述固体部件具有按体积计小于等于约10％的孔隙率，其中，所述多个固体润滑剂颗粒沿着所述固体部件的至少一个支承磨损表面存在。

在一些实施方式中，所述多个固体润滑剂颗粒沿着所述至少一个支承磨损表面均质地分布。

在一些实施方式中，所述多个固体润滑剂颗粒包括镍包覆的石墨颗粒。在一些实施方式中，所述多个固体润滑剂颗粒的平均粒度分布为：大于等于约90重量％的固体润滑剂颗粒通过170目数的网孔但被325目数的网孔拦住。在一些实施方式中，所述多个固体润滑剂颗粒以大于等于所述半固态浆料掺和物的总体积的约10体积％至小于等于约30体积％存在于所述半固态浆料掺和物中。在一些实施方式中，所述混合并冷却之后得到的所述半固态浆料掺和物具有大于等于约30体积％的固体至小于等于约65体积％的固体。

在一些实施方式中，所述金属合金材料是铜合金材料。所述铜合金材料包括：以大于等于所述铜合金材料的0重量％至小于等于约10重量％存在的锡；大于等于所述铜合金材料的0重量％至小于等于约6重量％的铋；大于等于所述铜合金材料的0重量％至小于等于约5重量％的镍；大于等于所述铜合金材料的0重量％至小于等于约15重量％的铝；大于等于所述铜合金材料的0重量％至小于等于约10重量％的铁；大于等于所述铜合金材料的0重量％至小于等于约20重量％的锌；小于等于所述铜合金材料的2重量％的其余的其他少量元素；以及所述铜合金材料中的剩余部分是铜。

在一些实施方式中，在加热之前，首先将所述金属合金材料的固体锭分成多个块并预热所述多个块以形成半固态金属合金材料，并且将所述多个固体润滑剂颗粒引入所述半固态金属合金材料中以形成所述掺和物。

在一些实施方式中，所述多个固体润滑剂颗粒包括镍包覆的石墨颗粒，并且在对所述掺和物加热之前，所述方法还包括将所述镍包覆的石墨颗粒预热至小于等于约400℃的温度并且随后将所述多个固体润滑剂颗粒引入半固态金属合金材料中以形成所述掺和物。

在一些实施方式中，所述金属合金材料是铜合金材料，并且所述方法还包括在对所述掺和物加热之前：将所述金属合金材料预热至大于等于约970℃至小于等于约990℃的温度并持续大于等于约30秒至小于等于约3分钟；以及将所述多个固体润滑剂颗粒引入被预热的金属合金材料中以形成所述掺和物。

在一些实施方式中，所述金属合金材料是铜合金材料，并且所述掺和物被加热至大于等于约1050℃至小于等于约1100℃的温度并持续大于等于约30秒至小于等于约3分钟，使得所述铜合金处于液态。

在一些实施方式中，所述金属合金材料是铜合金材料，所述混合并冷却通过下述方式进行：将所述掺和物从热源移除，以大于等于约200转每分钟(rpm)至小于等于约300转每分钟的速度混合所述掺和物持续大于等于约30秒至小于等于约90秒，使得半固态掺和物被冷却至大于等于约940℃至小于等于约970℃的温度。

在一些实施方式中，将所述半固态浆料掺和物引入所述模具中还包括用移动冲头将所述半固态浆料掺和物注入到限定有具有预定形状的腔的模具中。

在一些实施方式中，注入期间的最终标称压力大于等于约14500psi(约100MPa)至小于等于约15500psi(约107MPa)。

在一些实施方式中，在注入之前，所述模具的所述腔被预热至大于等于约150℃至小于等于约250℃的温度。

已出于说明和描述的目的而提供了对实施方式的前述描述。这并不是意于穷举或限定本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是即使在没有被具体示出或描述的情况下，也可以在可应用的情况下互换并且可以在所选定的实施方式中使用。特定实施方式的各个元件或特征还可以以多个方式进行变化。这些变化不认为是背离了本公开，并且所有这些改型都意于包括在本公开的范围内。

Claims (8)

1.一种压缩机部件，其特征在于包括：

至少一个支承磨损表面，所述至少一个支承磨损表面包括均质地分布在金属合金材料的基体内的多个固体润滑剂颗粒，其中，所述多个固体润滑剂颗粒沿着所述至少一个支承磨损表面以大于等于约10体积％至小于等于约30体积％存在，并且所述至少一个支承磨损表面具有按体积计小于等于约10％的孔隙率，所述金属合金材料包括铜合金，并且所述压缩机部件基本上是无铅的。

2.根据权利要求1所述的压缩机部件，其中，所述金属合金材料具有第一密度，并且所述多个固体润滑剂颗粒具有第二密度，其中，所述第一密度与所述第二密度之间相差大于等于约25％。

3.根据权利要求1所述的压缩机部件，其中，所述压缩机部件选自由下述部件构成的组：筒形套筒支承件、面密封件、曲轴上的驱动平坦部、主轴颈支承件、下轴颈支承件、滑块、衬套上的驱动平坦部、衬套的外径部、十字滑块联轴器、密封组件的上密封板、止推板、动涡旋件、定涡旋件、主轴承座上的止推支承表面、下支承板组件、主轴承座上的十字滑块滑动区域、消声器板或分隔件、波纹管轴密封件及其组合。

4.根据权利要求1所述的压缩机部件，其中，所述多个固体润滑剂颗粒包括镍包覆的石墨颗粒。

5.根据权利要求1所述的压缩机部件，其中，所述多个固体润滑剂颗粒选自由下述材料构成的组：镍包覆的石墨颗粒、铜包覆的石墨颗粒、锌包覆的石墨颗粒、未包覆的石墨颗粒及其组合。

6.根据权利要求1所述的压缩机部件，其中，所述多个固体润滑剂颗粒选自由下述材料构成的组：二硫化钼(MoS₂)、二硫化钨(WS₂)、硫化锌(ZnS)、六方氮化硼(hBN)、碳纤维、铋(Bi)及其组合。

7.根据权利要求1所述的压缩机部件，其中，所述多个固体润滑剂颗粒均质地分布在整个所述压缩机部件中。

8.根据权利要求1所述的压缩机部件，其中，所述多个固体润滑剂颗粒遍布所述至少一个支承磨损表面而非整个所述压缩机部件均质地分布。