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KR940004031B1 - 소결 구리 합금층을 가지는 슬라이딩 부재 - Google Patents

소결 구리 합금층을 가지는 슬라이딩 부재 Download PDF

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KR940004031B1 KR1019910020396A KR910020396A KR940004031B1 KR 940004031 B1 KR940004031 B1 KR 940004031B1 KR 1019910020396 A KR1019910020396 A KR 1019910020396A KR 910020396 A KR910020396 A KR 910020396A KR 940004031 B1 KR940004031 B1 KR 940004031B1
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Abstract

내용 없음.

Description

소결 구리 합금층을 가지는 슬라이딩 부재
본 발명은 자동차, 산업기계, 농업기계 등에 있어서 부쉬 및 워셔로 사용되기에 적합한 복합 슬라이딩 부재에 관한 것으로, 특히, 윤활 조건이 가혹한 경계 윤활상태에 있어서, 양호한 내마모성을 나타내는 복합 슬라이딩 부재에 관한 것이다.
종래에, 청동, 연청동, 흑연 함유 청동 등과 같은 소결 구리합금이 상기한 부쉬, 워셔등에 주로 사용되어 왔다. 이들 합금은 윤활유가 존재하는 사용조건 하에서는 우수한 슬라이딩 성능을 발휘하지만, 경계 윤활 영역에 있어서는 내마모성이 특히 열등하여 충분한 슬라이딩 성능이 얻어지지 않는다.
본 발명은 상기한 기술적 배경하에 완성된 것으로서, 본 발명의 주목적은 경계 윤활조건하에서의 내마모성이 개선된, 소결 구리 합금층을 가진 슬라이딩 부재를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 경질 Ni-B 화합물을 소결 구리합금에 첨가한다. 본 발명의 슬라이딩 부재는 다음과 같은 형태들로 제공될 수 있다 :
a) 강이금 (backing steel)과, 이 강이금의 한쪽 표면상에 일체로 결합된 소결 구리 합금층으로 이루어지고, 소결 구리 합금의 조성이 중량으로 Sn : 1 내지 15%, Ni-B 화합물 : 1 내지 20%, P : 1% 이하, 그리고 Cu 및 불순물이 잔부를 이루는 슬라이딩 부재;
b) 강이금과, 이 강이금의 한쪽 표면상에 일체로 결합된 소결 구리 합금층으로 이루어지고, 소결 구리 합금의 조성이 중량으로 Sn : 1 내지 15%, Ni-B 화합물 : 1 내지 20%, Pb : 1 내지 30%, P : 1% 이하, 그리고 Cu 및 불순물이 잔부를 이루는 슬라이딩 부재;
c) 강이금과, 이 강이금의 한쪽 표면상에 일체로 결합된 소결 구리 합금층으로 이루어지고, 소결 구리 합금의 조성이 중량으로 Sn : 1 내지 15%, Ni-B 화합물 : 1 내지 20%, 흑연 : 0.5 내지 8%, P : 1% 이하, 그리고 Cu 및 불순물이 잔부를 이루는 슬라이딩 부재;
d) 강이금과, 이 강이금의 한쪽 표면상에 일체로 결합된 소결 구리 합금층으로 이루어지고, 소결 구리 합금의 조성이 중량으로 Sn : 1 내지 15%, Ni-B 화합물 : 1 내지 20%, Pb : 1 내지 30%, 흑연 : 0.5 내지 8%, P : 1% 이하, 그리고 Cu 및 불순물이 잔부를 이루는 슬라이딩 부재.
본 발명에서는 Ni-B 화합물 1~20중량%를 첨가하는 것이 요지인 바, 이러한 Ni-B 화합물로는 화학조성이 B : 7 내지 15중량%이고 Ni 및 불순물이 잔부를 이루는 Ni-B 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 강이금으로서는, 표면 처리가 되지 않은 것이나, 구리도금 또는 구리합금 도금을 한 강판을 사용할 수 있다.
이하에, 본 발명의 소결 구리 합금에서 각 합금원소의 함량을 한정하는 이유를 설명한다(성분중의 "%"는 "중량%"를 의미함).
Sn(1 내지 15%) : 주석은 그리에 용해되어 고형액을 생성하여 매트릭스의 강도를 높인다. 주석함량이 1% 미만인 경우에는 합금의 강도가 불충분하고, 내마모성이 열등하며, 15%를 초과하면 합금이 메짐성을 갖게 된다.
흑연(0.5% 내지 8%) : 흑연은 윤활막이 형성되지 않는 금속 대 금속접촉 조건하에서 자기 윤활성을 갖는 성분으로서 윤활작용을 발휘한다. 흑연 함량이 0.5% 미만인 경우에는, 윤활작용이 불충분한 반면, 함량이 8%를 초과하면, 윤활작용은 증가하나 합금강도가 극도로 저하한다.
Ni-B 화합물(1 내지 20%) : Ni-B 화합물로는 B가 7 내지 15%이고 니켈 및 불순물이 잔부를 이루는 Ni-B 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 경도는 HV1000 이상인 것이 좋다. Ni-B 화합물은 구리 합금중에 분산하여 내마모성을 향상시킨다. 화합물중 B의 함량이 7% 미만인 경우에는 Ni-B 화합물중에 공존하는 원소 니켈 함량이 많아져 내마모성 향상효과가 저하한다. 한편, B 함량이 15%를 초과하면, Ni-B 화합물 중에 공존하는 원소 붕소 함량이 너무 높아 구리 합금의 소결성이 저하된다. Ni-B 화합물의 함량이 1% 미만인 경우에는 내마모성 향상에 대한 효과가 적고, 함량이 20%를 초과하면, 합금이 메짐성을 갖게 되고, 또한 상대슬라이딩 부재에 마찰마모를 일으킨다.
P(1% 이하) : P는 내마모성 및 소결성을 향상시키기 위해 첨가된다. P 함량이 1%를 초과하면, 기계적 성질중 인성이 저하한다.
Pb(1 내지 30%) : Pb는 연질 성분으로서 우수한 윤활작용을 발휘한다. 또한, 윤활유가 존재하는 경우에는, Pb가 친유성이 양호한 성분으로서 윤활작용을 발휘한다. Pb 함량이 1% 미만인 경우에는 윤활작용이 충분치 못하게 되고, Pb의 함량이 30%를 초과하면, 합금 강도가 저하하여 슬라이딩 부재로서 부적합하다.
다음에 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다.
[실시예]
표면을 미리 도금처리한 구리 도금층을 가진 강판상에 표 1에 표시한 시료 1 내지 12의 각 합금분말을 산포하고, 수소분위기 노중에서, 700 내지 900℃로 10 내지 30분간 가열하여 분말을 강판상에 소결시켰다. 소결에 의해 얻어진 복합체에 압연 및 재소결 처리를 하였다. 소결된 구리 합금층의 밀도를 높이기 위해 압연하여 소정두께를 갖는 복합체를 얻었다. "재소결처리"란 수소분위기 노중에서 700 내지 900℃의 온도로 10 내지 30분간 가열하여, 미리 소결한 구리 합금층의 결합력을 높이는 처리를 말한다. 얻어진 각각의 복합 슬라이딩 부재는 전체 두께 2.2mm, 소결 구리 합금층의 두께 0.6mm, 폭 100mm이었다.
시료 1 내지 8은 본 발명의 복합 슬라이딩 부재이고, 시료 9 내지 12는 종래의 복합 슬라이딩 부재이다. 표 1은 원료로서 사용된 분말의 화학조성을 나타낸 것이다.
각 슬라이딩 부재의 기계적 성질(경도, 인장강도 및 강이금과 소결합금층과의 접착강도) 및 내마모성을 조사하였다. 이들 결과는 표 2 및 3과 같다. 표 4는 마모 시험조건을 나타낸 것이다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
[표 4]
[시험결과의 평가]
유사한 조성을 가진 종래 합금 No.10과 본 발명 합금 No.1에 대해 표 3에 표시한 마모 시험 결과를 비교해 보면, Ni-B 화합물 5.5중량%를 함유하는 후자(No.1)의 마모 손실은 전자(No.10)에 비해 약 1/30인 것을 알 수 있다.
또 종래 합금 No.11과 본 발명 합금 No.7을 비교해 보면, Ni-B 화합물 3중량%를 함유하는 후자(No.7)의 마모손실은 전자(No.11)에 비해 약 1/7인 것을 알 수 있다. 이는 Ni-B 화합물의 첨가가 내마모성을 현저하게 향상시킨다는 것을 나타낸다.
상기 설명에서 명백하게 나타난 바와 같이, 소결 구리 합금층으로 이루어진 본 발명의 슬라이딩 부재는 구리 합금층에 Ni-B 화합물을 함유하기 때문에, 종래의 청동, 연청동, 흑연함유 청동등의 소결합금에 비해 내마모성이 양호하다.

Claims (6)

  1. 강이금과 이 강이금의 한쪽 표면상에 일체로 결합된 소결 구리 합금층으로 이루어지는 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 소결 구리 합금의 조성이 Sn : 1 내지 15중량%, Ni-B 화합물 : 1 내지 20중량%, P : 1중량% 이하, 그리고 Cu 및 불순물이 잔부를 이루도록 되어 있는 슬라이딩 부재.
  2. 강이금과, 이 강이금의 한쪽 표면상에 일체로 결합된 소결 구리 합금층으로 이루어지는 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 소결 구리 합금의 조성이 Sn : 1 내지 15중량%, Ni-B 화합물 : 1 내지 20중량%, Pb : 1 내지 30중량%, P : 1중량% 이하, 그리고 Cu 및 불순물이 잔부를 이루도록 되어 있는 슬라이딩 부재.
  3. 강이금과, 이 강이금의 한쪽 표면상에 일체로 결합된 소결 구리 합금층으로 이루어지는 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 소결 구리 합금의 조성이 Sn : 1 내지 15중량%, Ni-B 화합물 : 1 내지 20중량%, 흑연 : 0.5 내지 8중량%, P : 1중량% 이하, 그리고 Cu 및 불순물이 잔부를 이루도록 되어 있는 슬라이딩 부재.
  4. 강이금과, 이 강이금의 한쪽 표면상에 일체로 결합된 소결 구리 합금층으로 이루어지는 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 소결 구리 합금의 조성이 Sn : 1 내지 15중량%, Ni-B 화합물 : 1 내지 20중량%, Pb : 1 내지 30중량%, 흑연 : 0.5 내지 8중량%, P : 1중량% 이하, 그리고 Cu 및 불순물이 잔부를 이루도록 되어 있는 슬라이딩 부재.
  5. 제1항 내지 제4항중의 어느 한 항에 있어서, 상기한 Ni-B 화합물을 B : 7 내지 15중량%와, Ni 및 불순물이 잔부를 이루도록 구성된 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
  6. 제1항 내지 제4항중의 어느 한 항에 있어서, 소결된 구리 합금층이 결합된 강이금의 적어도 한 표면에 구리 또는 구리 합금층을 미리 도금처리하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
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