KR100408313B1

KR100408313B1 - 용사 동·알루미늄 복합재료 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100408313B1
Application number: KR10-2001-7002996A
Authority: KR
Inventors: 다카시 도미카와; 도요카즈 야마다
Original assignee: 다이호 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2003-12-01
Also published as: US20060134447A1; CN1321202A; KR20010075003A; CN1316054C; WO2001004373A1; EP1122328A1; CN1683585A; CN100422379C; BR0006918A; EP1122328A4

Abstract

용사에 의해, 적어도 미용해상을 포함해서 이루어진 동 또는 제 1의 동합금(예를 들면 Cu-Pb합금), 및 적어도 용해상을 포함해서 이루어진 알루미늄 또는 제 1의 알루미늄합금(예를 들면, Al-Si합금)으로 구성되는 동-알루미늄복합재료를 조제한다. 동합금과 알루미늄합금의 성질을 나타내고, 내마모성 및 내시저성이 뛰어난 복합재료를 제공한다.

Description

용사 동·알루미늄 복합재료 및 그 제조방법{FLAME-SPRAYED COPPER-ALUMINUM COMPOSITE MATERIAL AND ITS PRODUCTION METHOD}

금속계 복합재료로서는 주로 금속세라믹의 복합재료가 연구되어 있다. 그 제조방법은 동합금분말과 Al₂O₂분말 등의 혼합분말을 프레스 성형후 소결하는 방법(일본특허 제2854916호), 세라믹카본에 Al 합금용탕을 함침하는 방법(일본특허 제2846635호) 등이 있다.

금속과 금속의 복합조직을 가진 미끄럼재로서는 클래드재가 있다.

용사기술에 관해서는, 일본금속학회보「머티리어」 Vol.33 (1994) No.3,P268-275 「용사기술의 최근에 있어서의 진보」라고 하는 제목의 해설이 있으며, 금속세라믹계복합재료의 제조방법이 설명되어 있다. 마찬가지로, 트라이볼로지스트 Vol.41(1996),No.11,P 19-24에도 용사기술의 해설이 있다.

본 발명에서 의미하는 동-알루미늄 복합재료에 속하는 것으로서는, 알루미늄합금기재 속에 화이트메탈과 같은 경도를 가진 연질층을 분산시킨 미끄럼베어링을 개시하는 일본특개평 9-122955호가 있다. 이 복합재료의 제조방법은, 뒷면에 금속을 붙인 알루미늄합금재로 이루어진 평판을 제공하는 제 1공정, 평판의 앞면에 Sn,Pb 또는 화이트메탈의 연질재료를 두께 50∼100㎛로 밀착하는 제 2공정, 연질재료를 밀착시킨 상기 평판에 국소적으로 레이저광을 조사함으로써 연질재료를 알루미늄합금의 내부에 용해시키는 제 3공정, 동 평판을 가각 반원통으로 만곡시키는 제 4공정, 상기 레이저용사면을 각각 기계가공 및 사상한 후 연질재료를 연삭해서 그 내부에 알루미늄합금과 연질합금층의 복합층을 노출시키는 제 5공정으로 이루어진다.

내마모성이나 내시저성(seizure-resistance)등의 성질이 요구되는 알루미늄합금계 미끄럼재료로서는 종래 이하의 것이 알려져 있다.

(a) 공정 Si 또는 초정Si에 의한 내마모성을 이용한 Al-Si계 용제합금(알루질 합금). 이 합금에서는, Si함유량은 일반적으로 3∼18％이며, 단조나 주조 등에 의해 소재 형상으로 가공된다.

(b) 알루미늄합금 압연판을 가공하고 또한 열처리하는 과정에 있어서 Si입자, Fe입자 등의 경질입자를 괴(덩어리)형상화한 알루미늄합금(본 출원인의 독일특허 제 3249133호). 이 합금에서는 괴형상 Si 등이 상대축을 친화시킴으로써 뛰어난 내시저성 등을 달성하고 있다.

(c) Al-Sn계 합금에 소량의 Cr을 첨가함으로써 Sn상의 조대화(粗大化)를 방지하고 내시저성을 높인 알루미늄합금(본 출원인의 미국특허 제 4153756호)

(d) 급랭응고분말을 사용한 분말야금합금 (예를들면, 일본특허공보 제 2535789호). 이 공보에서는 15∼30중량％의 Si를 함유하는 알루미늄합금용탕을 급랭응고시킨 분말을 호트프레스하고, 다음에 열간압출함으로써 내마모성, 기계적 강도, 경량성, 저열팽창률 등의 특성이 뛰어난 미그럼재료를 제조하고 있다.

상기 (a)∼(c)의 합금은 Si함유량이 20％를 초과하면 주조가 곤란하게 되며, 단조등의 가공은 주조보다 더 곤란하게 된다. 따라서, 이들 합금의 내마모성은 Si량에 의해 제약되고 있다.

상기 (d)의 합금은 다량의 Si를 함유할 수 있지만, 핫프레스나 열간압출 등의 성형방법을 채용할 필요가 발생하기 때문에, 예를들면 내연기관의 메인베어링용 반구형메탈 등에의 적용은 사실상 불가능하다. 이 반구형메탈은 통칭 "메탈"이라 한다.

동합금 중, 특히 미끄럼합금으로서는 Pb를 첨가해서 내응착성과 내시저성을 양호하게 한 Cu-Pb계 합금이 다용되고 있다. 동합금은 내마모성이 뛰어나지 않기 때문에, 예를들면 본 출원인의 미국특허 제5,326,384호에 제안되어 있는 바와같이, 동합금에 Fe₂P 등의 경물질을 첨가해서 소결을 행하는 것이 알려져 있지만, 경물질의 첨가에 의해 상용성 등은 열화하는 것은 피할수 있다.

동합금의 미끄럼재료를 용사하는 기술은 본 출원인 등의 국제공개공보 WO 95/25224에 의해 공지이며, 이 공보에서도 동-경질물계 복합재료가 개시되어 있다. 이 공보에 있어서, 용사기술에 의해 Cu-Pb합금의 일부의 조직, 특히 Pb조직을 용융시키지 않음으로써 Pb상을 조대화시키지 않고, 이에의해 미끄럼특성을 향상시키는 것이 제안되어 있다. 그러나, 동용사합금을 경화시켜서 내마모성을 향상시키는 것은 곤란하다. 즉, 동합금의 경화는 주로 압연, 인발 등의 가공합금에 대해서는 석출경화를 이용해서 널리 행하여지고 있지만, 기본적으로는 용사합금은 주조합금이기 때문에 조성의 변경에 의해 경화시키는 것은 어렵다.

종래, 용사기술에 의해 금속-금속계 복합재료를 제조하는 것은 행해지고 있었지만, 금속-금속계 복합재료, 예를들면 Cu-Pb합금과 Al-Si합금의 복합재료를 제조하는 것은 행해지고 있지 않다. 이 2종류의 합금이 용사에 의해 완전히 융합되면 매우 무른 Cu-Si합금도 생성해서, 실용가능한 재료를 얻을수 있지만, 본 발명자들은 용사조건을 연구함으로써 동-알루미늄복합재료를 얻는 데 성공했다.

본 발명은 용사 동·알루미늄 복합재료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명이 관련하는 기술분야는 복합재료, 용사기술, 알루미늄합금 미끄럼재료 및 동합금 미끄럼재료 등이다.

도 1은 본 발명 실시예 3에 있어서의 용사 복합재료의 표면조직을 에칭하지 않고 관찰한 현미경사진이다.

도 2는 본 발명 실시예 3에 있어서의 용사 복합재료의 표면조직을 에칭해서 관찰한 현미경사진이다.

도 3은 본 발명 실시예 3에 있어서의 용사 복합재료의 단면조직을 에칭하지 않고 관찰한 현미경사진이다.

도 4는 본 발명 실시예 3에 있어서의 용사 복합재료의 표면조직을 에칭해서 관찰한 현미경사진이다.

도 5는 본 발명 실시예 7의 마모시험의 결과를 표시하는 그래프이다. 이하, 실시예에 의해 본 발명의 방법을 더 상세하게 설명한다.

따라서, 본 발명은 내마모성 및 내시저성이 뛰어난 동-알루미늄 복합재료 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 제 1발명은, 적어도 미용해상을 가진 동 또는 제 1의 동합금, 및 적어도 용해상을 가진 알루미늄 또는 제 1의 알루미늄합금을 포함해서 이루어진 용사 동-알루미늄 복합재료를 제공한다. 동 또는 동합금(이 단락에서는 "동합금"이라 총칭한다)과 알루미늄 또는 알루미늄합금(이 단락에서는 "알루미늄합금"이라 총칭한다)의 복합재료로 하기 위해서는 이들 합금의 일부가 바인더의 역할을 하는 것이 필요한다. 다른 관점으로는, 예를 들면 Cu-Pb합금 속의 Pb, Al-Si합금 속의 Si는 다른 쪽의 합금의 기질의 특성을 저해해서, 유용한 복합재료로는 되지 않기때문에 동합금과 알루미늄합금의 완전 용해를 피할 필요가 있다. 본 발명에 있어서는, 적어도 알루미늄합금이 용해되어 있으면, 복합재료를 형성하기 위한 바인더효과는 실현된다. 즉, 동과 알루미늄은 본래 상용성이 좋은 물질이어서 결합에 적합하기 때문이다.

본 발명의 제 2발명은 동 또는 동합금분말과 알루미늄 또는 알루미늄합금분말을, 이들 분말의 일부가 용해하고, 잔부가 용해하지 않도록 용사하는 것을 특징으로 한다.

(발명의 실시형태)

(A) 용사복합재료

본 발명에 관한 복합재료를 동합금과 알루미늄합금을 복합하는 실시형태에 대해서 설명한다. 이 복합재료는 용사법으로부터 얻을 수 있다. 용사의 일반적 경향으로서, (a) 동합금분말과 알루미늄합금분말의 평균입자직경이 같은 경우는 알루미늄합금분말이 용해하고, (b)알루미늄합금분말의 평균입자직경이 동합금분말보다 매우 큰 경우는 전자에 대해서 후자도 용해한다. 이와같은 경향을 이용함으로써 알루미늄합금분말의 적어도 일부가 용해하고, 잔부 분말이 고체의 성질을 실질적으로 유지한 동-알루미늄복합재료를 제조할 수 있다. 알루미늄합금은 내마모성이 동합금보다 뛰어나며, 또한 알루미늄합금은 주조상태에서 내마모성이 뛰어난 합금이 다수 있으므로, 이것을 동합금과 전면적으로는 합금화는 되지 않고 복합화함으로써 복합재료 전체의 내마모성을 동합금보다 향상시킬수 있다. 이들을 고려하면, 동합금과 알루미늄합금의 비율은 중량비율로 전자가 75∼30％, 잔부 후자인것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, "용해상"이란 당해 동-알루미늄복합재료의 용사 중에 용해한 조직이다. 즉, 선행 제조프로세스에 있어서는 거의 모든 금속재료는 용해를 거치고 있지만, 특히 용사 중에 용해·응고한 상태를 표시한다.

(B) 동합금 및 알루미늄합금의 일반 설명

본 발명에 있어서, 동합금 및 알루미늄합금이란 용사할 수 있는 모든 합금을 포함한다. 그러나, 다음의 사항을 고려하는 것이 바람직하다. 금속의 조질상태를 주조상태와 압연, 인발 등의 가공상태로 대별하면, 용사합금은 전자의 주조상태에 속하기 때문에 청동, 연청동, 인청동 등의 주조합금이 본 발명의 바람직한 대상이 된다. 한편, 전자기기에 사용되는 신동품(伸銅品)은 가공상태의 합금이기 때문에 용사는 가능하지만, 본래의 성능을 발휘할 수 없다. 마찬가지로 전신용(展伸用)알루미늄합금은 본 발명으로부터 제외되고, 내마모성이 뛰어난 Al-Si계 주조합금 등의 주조합금이 본 발명의 바람직한 대상이 된다.

또, 본 제 1의 동합금 및 제 1의 알루미늄합금은 각각 용사에 의해 부분적으로 다른 쪽의 성분을 혼입해서, 융합된 제 2의 동합금 및 제 2의 알루미늄합금도 포함하는 용사후 합금이다. 즉, 본 발명의 복합재료는 동합금 및 알루미늄합금이 전면적으로 융합된 상태는 제외하고 있지만, 부분적으로, 바람직하게는 90면적％ 이하 융합되어도 된다. 따라서, 이 실시형태의 복합재료는 용사된 동합금, 용사된 알루미늄합금 및 용사에 의해 생성된 동-알루미늄합금으로 이루어진다. 이하의 설명에서는, 특히 달리 규정하지 않는 한, 동합금 및 알루미늄합금이란, 각각 제 2의 동합금 및 제 2의 알루미늄합금을 포함하지 않는 용사전의 합금이다.

(c) 동합금

본 발명에 있어서, 동합금은 중량 백분율로, 40％ 이하의 Pb,30％이하의 Sn,0.5％이하의 P,15％이하의 Al, 10％ 이하의 Ag,5％ 이하의 Mn, 5% 이하의 Cr, 20% 이하의 Ni 및 30%이하의 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 총량으로 0.5%이상, 바람직하게는 1%이상이고 또한 50%이하 함유할 수 있다.

납은 드라이조건에 있어서의 미끄럼특성을 향상시키는 가장 바람직한 원소이다. 그러나, 납의 함유량이 40%를 초과하면 동합금의 강도가 저하하기 때문에 상한을 40%로 하는 것이 필요하다. 바람직한 납함유량은 30%이하, 더 바람직하게는 1∼15%이다.

납 이외의 첨가원소는 주로 동에 고용해서 그 내마모성과 그 내시저성을 높인다. 이 중에서 10%이하의 Ag는 윤활유가 적은 조건에서 현저히 미끄럼특성을 높인다. 첨가량에 관해서는, Sn은 10%이상, Mn은 1%이상 석출해서, 석출물이 내마모성을 높인다. Sn이 30%를 초과하고, P가 0.5%를 초과하고, Al이 15%를 초과하고, Mn이 5%를 초과하고, Cr이 5%를 초과하고, Ni가 20%를 초과하고, Zn이 30%를 초과하면 동 본래의 열전도성, 철 또는 알루미늄계 상대재료와의 양호한 미끄럼특성, 특히 내마모성, 내시저성이 상실된다. 따라서 이들의 원소는 상기 상한량을 초과하지 않도록 할 필요가 있다. 바람직한 함유량은 Sn: 0.1∼20%, P: 0.2∼0.5%이하, Ag: 0.1∼8%, Mn: 0.5∼4%, Cr : 0.5∼3%, Ni: 0.5∼15%, Zn: 5∼25%이며, 더 바람직하게는, Sn: 0.1∼15%, Ag: 0.2∼5%, Mn:0.5∼3%, Cr: 1∼2%, Ni: 1∼10%, Zn: 10∼20%이다. 또 상기의 이유로부터 첨가원소의 총량은 0.5∼50%의 범위로 해야 한다.

이들 첨가원소를 포함하는 제 1의 동합금(단, 제 2의 동합금은 제외)은 이들 원소를 고용한 Cu결정 (즉,Cu고용체)으로 이루어지든가, 또는 Cu결정(Cu 고용체를 포함)과 기타의 상으로 이루어진다. 기타의 상이란 정출상, 석출상, 분해상 등이며, 이들 상은 금속, 금속간 화합물, Cu₃P 등의 기타의 화합물 등이다. 즉, 제 1의 동합금 (단, 제 2의 동합금을 제외)이 이들 화합물 등으로만 이루어지면, 동 본래의 미끄럼특성이 발휘되지 않기 때문에 상기한 바와 같이 Cu결정을 필수의 구성분으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 제 2의 동합금은 비금속화합물 등으로만 구성되어도 된다.

(D) 알루미늄합금

본 발명에 있어서, 알루미늄합금은 중량백분율로 12∼60%의 Si를 함유하는 것을 사용할 수 있다. Si함유량이 12%미만에서는 내마모성과 내시저성 향상의 효과가 적고, 60%를 초과하면 강도저하가 현저해서, 내마모성의 저하를 초래한다. 바람직한 Si함유량은 15∼50%이다. Si입자의 크기가 50㎛를 초과하면 Si입자의 탈락이 일어나기 쉽게 된다. 바람직한 크기는 1∼40㎛이다.

다음에, Al-Si-Sn계 합금은 종래 Al-Sn합금이 사용되고 있던 메탈, 부시 등의 내마모·내시저부품으로서의 뛰어난 내마모성과 내시저성을 가진 내료이다. Sn은 윤활성이나 상용성을 부여하는 성분이다.

Sn은 균일하게 알루미늄 매트릭스 속에 분산되어 있다. 또, Sn은 상대축에 우선적으로 부착해서, 동종재료, 즉 상대축에 응착한 Al과 베어링의 Al의 미끄럼을 방지해서 내시저성을 높인다. Sn함유량이 0.1%미만에서는 윤활성 등의 향상의 효과가 적고, 30%를 초과하면 합금의 강도가 저하한다. 바람직한 Sn함유량은 5∼25%이다.알루미늄합금은 다음의 임의 원소를 함유할 수 있다.

Cu: Cu가 알루미늄 매트릭스에 과포화로 고용되어 그 강도를 높임으로써 알루미늄의 응착마모나, Si입자의 탈락에 의한 마모를 억제한다. 또한, Cu는 Sn의 일부와 Sn-Cu금속간 화합물을 생성해서 내마모성을 높인다. 그러나 Cu의 함유량이 7.0%를 초과하면 합금이 너무 경화하기 때문에 미끄럼부재로서 부적당하게 된다. 바람직한 Cu함유량은 0.5∼5%이다.

Mg : Mg는 Si의 일부와 화합해서 Mg-Si 금속간 화합물을 생성해서 내마모성을 높인다. 그러나 Mg의 함유량이 5.0%를 초과하면, 조대한 Mg상이 생성해서 미끄럼특성이 열화한다.

Mn : Mn은 알루미늄 매트릭스에 과포화로 고용되어, 그 강도를 높임으로써 Cu와 마찬가지의 효과를 가져온다. 그러나, Mn의 함유량이 1.5%를 초과하면 합금이 너무 경화하기 때문에 미끄럼부재로서 부적당하게 된다. 바람직한 Mn함유량은 0.1∼1%이다.

Fe : Fe는 알루미늄 매트릭스에 과포화로 고용되어 그 강도를 높임으로써 Cu와 마찬가지의 효과를 가져온다. 그러나, Fe의 함유량이 1.5%를 초과하면 합금이 너무 경화하기 때문에 미끄럼부재로서 부적당하게 된다. 바람직한 Fe 함유량은 1%이하이다.

Cr : Cr은 Sn 등의 연질상의 조대화를 방지하는 효과를 가져온다. 그러나, Cr의 함유량이 5%를 초과하면 합금이 너무 경화하기 때문에 미끄럼부재로서 부적당하게 된다. 바람직한 Cr함유량은 0.1∼3%이다.

Ni : Ni는 알루미늄 매트릭스에 과포화로 고용되어 그 강도를 높임으로써 Cu와 마찬가지의 효과를 가져온다. 그러나, Ni함유량이 8%를 초과하면 합금이 너무 경화하기 때문에 미끄럼부재로서 부적당하게 된다. 바람직한 Ni함유량은 5%이하이다.

이들 첨가원소를 함유하는 제 1의 알루미늄합금 (단, 제 2의 알루미늄합금은 제외)은 이들 원소를 고용한 Al결정(즉 Al고용체)으로 이루어지든가, 또는 Al 결정(Al 고용체를 포함)과 기타의 상으로 이루어진다. 기타의 상이란, 정출상, 석출상, 분해상 등이며, 이들 상은 금속, 금속간화합물, 기타의 화합물 등이다. 즉, 제 1의 알루미늄합금(단, 제 2의 알루미늄합금은 제외)이 이들 화합물 등으로만 이루어지면 알루미늄합금의 바인더작용이 발휘되지 않기 때문에 상기한 바와 같이 Al결정만을 필수의 구성분으로 하는 것이 바람직하다. 단, 제 2의 알루미늄합금은 화합물 등으로만 구성되어도 된다.

(E) 복합재료 전체의 구성

Cu-Pb계 합금과 Al-Si계 합금의 조합

본 발명에 있어서의 바람직한 복합성분의 조합은, 내시저성이 뛰어난 Pb함유동합금과 내마모성이 뛰어난 Si함유 알루미늄합금과의 조합이다. 보다 구체적으로는, 중량백분율로, 40%이하의 Pb를 함유하는 동합금과 12∼60% Si-Al 합금의 조합이다. 이와 같은 복합재료의 전체의 조성은, 중량백분율로, Cu: 8∼82%, Al: 5∼50%, Pb: 32% 이하, Si: 5∼50%인 것이 바람직하다(청구항 15).

Cu-Pb계 합금과 Al-Si-Sn계 합금의 조합

이와같은 복합재료의 전체의 구성은, 중량백분율로, Cu: 8∼82%, Al: 5∼50%, Pb: 32%이하, Si: 5∼50%, Sn: 21%이하인 것이 바람직하다(청구항 17).

Cu-Pb계 합금과 Al-Si-X계 합금의 조합이 조합에서는 알루미늄합금은 X성분 (Cu, Mg, Mn, Fe, Cr 및/또는 Ni)을 함유한다. 이 동-알루미늄복합재료의 전체의 조성은, 중량백분율로, Cu: 8∼50%, Al: 15∼50%, Pb: 32% 이하, Si: 5∼50%. Mn: 1.2% 이하, Cr: 5%이하, Ni: 4%이하, Mg: 4.0%이하, Fe: 1.2%이하인 것이 바람직하다.X 성분 이외의 Sn이 함유되는 경우는, 그 함유량이 24% 이하 인것이 바람직하다(청구항 19).

Cu-Pb-X계 합금과 Al-Si계 합금의 조합

이 조합에서는, 동합금은 X성분(Sn,P,Al,Mn,Cr,Ni 및/또는 Zn)을 함유한다. 이들을 복합한 복합재료 전체의 조성은, 중량백분율로, Cu: 8∼82%, Al: 5∼50%, Pb: 32%이하, Si: 5∼50%, Sn: 24%이하, P: 0.4%이하, Ag: 8%이하, Mn: 4%이하, Cr: 4%이하, Ni: 16%이하, Zn: 24% 이하인 것이 바람직하다(청구항 16).

Cu-Pb-X계 합금과 Al-Si-Sn계 합금의 조합

이들을 복합한 복합재료 전체의 조성은, 중량백분율로, Cu: 8∼50%, Al: 15∼50%, Pb: 32%이하, Si: 5∼50%, Sn: 30%이하, P: 0.4%이하, Ag: 8%이하, Mn:4%이하, Cr:4%이하, Ni: 16%이하, Zn: 24%이하인 것이 바람직하다(청구항 20).

Cu-Pb-X계 합금과 Al-Si-X계 합금의 조합

이들을 복합한 복합재료 전체의 조성은, 중량백분율로, Cu: 8∼50%, Al: 15∼50%, Pb: 32%이하, Si: 5∼50%, Sn:24%이하, P:0.4%이하, Ag: 8%이하, Mn: 5%이하, Cr: 8%이하, Ni: 20%이하, Zn:24%이하, Mg: 4.0%이하, Fe: 1%이하인 것이 바람직하다(청구항 21). 또한, X성분 외에 Sn이 함유되는 경우는, 그 함유량은 30% 이하인 것이 바람직하다(청구항 22).

(F) 용사금속조직

본 발명의 동-알루미늄복합재료의 조직의 특징을 설명하기 전에 용사층의 일반적 특징점을 설명했지만, 이것은 애토마이즈분말 등이 용융, 응고한 조직이다. 하나의 형태에서는, 용사화염 속에서 용융해서 발생한 액체방울이 기판표면에서 충돌해서 변형되고, 층의 단면에서 보면, 층형상, 박편형상, 평판형상 부분이, 층의 평면에서 보면 소원반, 비늘형상편 등이 적층되어 있다. 또한 다른 형태에서는, 애토마이즈분말은 가스의 압력에 의해 화염 내에 압송될 때는 1개 1개가 분산된 고립입자의 형태를 유지하고 있으며, 일부는 합체하지만, 그대로의 형태로 용융한다고 생각된다. 용융액체방울은 기판에 충돌해서 응고하지만, 용사층의 두께를 얇게 해서 냉각을 빨리 하면 1개 또는 수개의 액체방울이 다른 다수의 액체방울과 합체하지 않고, 독립입자로서 응고한다. 이와같이, 비교적 작은 액체방울이 눌려깨져서 상기한 바와같이 다수의 미세층형상편의 형태로 서로 적층된다. 또, 다른형태에서는, 액체방울이 서로 합체해서 전체로서 용사층이 형성된다.

(G) 용사복합조직

본 발명에 있어서는, 동합금분말이 적어도 용사 중에 용해하지 않고 용사층에 포함되어 있으며, 알루미늄합금의 용해상과 동합금분말의 미용해상의 혼합조직이 형성되어 있다. 이 조직을 구성하는 동합금분말의 미용해상은, 동합금분말의 조직이 용사염 속에서도 소실되지 않고 남아 있는 것이다. 따라서, 용해상이란, 전항(F)에서 설명한 바와 같은 형태를 가진 통상의 용사조직, 즉 용사 중에 용해한 조직이며, 미용해상이란, 용사 중에 용해하지 않은 조직이다. 미용해상은 전 항(F)에서 설명한 바와 같은 형태의 일부를, 이하 예시하는 바와 갚이, 결여하고 있다, 또는, 미용해상은 용해상과는 이하 예시하는 바와 같은 점에서 구별할 수 있다.

① 용해상은 합체하여 용융하고, 미용해상은 합체하지 않는다.

② 용해상은 충돌에 의한 변형이 크고, 미용해상은 충돌에 의한 변형이 작다.

③ Cu-Pb 등의 합금의 경우는, 2차상을 구성하는 Pb에 착안하면 용해상과 미용해상을 구별할 수 있다.

④ 용사층의 Al합금상이 동일한 형태의 패턴으로 구성되기 때문에 상기 ①~③에 의한 판별이 곤란한 일도 있다. 이 경우, 결정입계의 판별이 불가능하며, 일견해서 연속상형상으로 보이고, 또한 2차상도 균일한 형태를 가진경우는 용해조직이라고 판정할 수 있다.

⑤ 용사층의 Al합금상이 같은 형태의 입자로 이루어진 경우는 애토마이즈분말, 분쇄분말, 전해분말 등의 공지의 분말형태와 대비해서, 이들에 해당하는 경우는 미용해조직이라고 판단할 수 있다.

⑥ 동합금분말과 알루미늄합금분말의 일부가 융합하고, 그 후 알루미늄기지로부터 Cu계 2차상이 분산한다. 이것은 본 말명에서 말하는 제 2의 알루미늄합금의 용해상이다. 또한, 이 2차상은 다른 조직으로부터 간단히 식별된다.

⑦ 일부의 용융된 동합금분말에 알루미늄합금이 혼입되고, 그 후 동기지로 부터 Al계 2차상이 석출분산하는 경우는, 이러한 조직은 제2의 동합금의 용해상이다. 또, 혼입된 알루미늄이 고용상태에 머물러 있는 경우도 제2의 동합금의 용해상이다. 동합금에는 미용해조직이 존재하는 일이 있지만, 그 경우, 동합금의 용해조직을 미용해조직으로부터 구별하는 것은 용이하다.

본 발명에 있어서는, 동합금과 알루미늄합금의 비율은 중량비율로 전자가 75~30%, 잔부 후자인 것이 바람직하다.

본 발명의 동-알루미늄복합재료의 주요조직은 (a)동합금용해조직 (b) 동합금 미용해조직, (c) 알루미늄합금용해조직, 및 (d) 알루미늄합금미용해조직의 2종이상의 조합 (단, (a),(c)만의 조합 및 (b),(d)만의 조합은 제외)으로 이루어 진다.

본 발명에 있어서는, 분말의 일부가 용사 중에 용해하지 않고 용사층에 잔존해서, 용사조직과 분말의 미용해조직의 혼합조직이 형성되어 있다. 이 특징을 우선 Cu-Pb계 합금에 대해 설명하고, Al-Si합금에 대해서는 후술한다.

이 조직을 구성하는 연청동분말의 미용해조직은, 연청동분말의 급랭조직이용사염 속에서도 소실되지 않고 용사층에 남아있어, 상기한 조직을 구성하는 연청동분말의 미용해조직이 된다. 이 조직은 납을 주성분으로 하는 상이 미립형성으로 분산하든가, 혹은 동의 입계에 층형상으로 분포하고 있는 것이다. 이 조직은 1종의 주조조직이지만, ⒜ 주 냉각방향이 입자의 주위로부터 안쪽을 향하는 방향인것, ⒝ 통상의 잉곳주조 혹은, 연속주조보다는 급랭조직인 것에 특장이 있다.

본 발명에 있어서, 동합금과 알루미늄합금이 완전히 융합하면, 예를들면Al 합금 중의 Si가 Cu와 융체를 형성해서 응고할 때에 조대한 금속간 화합물을 생성하고, 실용성이 없는 Cu-Al-Pb-Si합금이 제조되기 때문에 상기 조직의 ⒜ 및 ⒞만으로 이루어진 조합은 제외한다. 즉, 동합금용해조직⒜과 알루미늄합금용해조직⒞이 생성하는 조건에 있어서, 미용해분말이 공존하지 않으면, 용융동합금과 용융알루미늄합금이 거의 완전히 융합하므로, 조직 ⒜ 및 ⒞만이 존재하는 용사방법을 피할 필요가 있다. 조직 ⒜ 및 ⒞에 ⒝ 및/또는 ⒟가 존재하면 동/알루미늄합금의 융합은 방지할 수 있다.

또한, 조직⒜의 동합금미용해조직과 ⒟의 알루미늄합금미용해조직의 계면이나, 알루미늄합금용해조직⒞과 미용해의 동합금조직⒝의 계면에서는 양 합금이 저융점물질을 생성해서 융합이 일어나지만, 그 정도는 경미하다. 따라서, 본발명에 있어서는, 이와 같은 계면조직은 주요조직에 포함되지 않고, 용융분말의 주요조직을 ⒜,⒝,⒞ 및 ⒟로 분류한다.

상기 설명으로 부터, 본발명에 있어서의 동-알루미늄 복합재료의 조직의 조합은,

A . ⒜+⒝

B . ⒜+⒝+⒞

C . ⒝+⒞

D . ⒝+⒞+⒟

E . ⒜+⒝+⒞

F . ⒜+⒝+⒞+⒟

G . ⒜+⒞+⒟

미용해 Cu 합금조직을 가진 복합재료(B,C,D,E,F)는 애토마이즈 분말속의 미세 Pb상이 용사층 속에 잔존해서 미끄럼특성 향상에 기여한다. 용해 Cu-Pb 합금 분말(A,B,E,F,G)은, Cu와 Pb가 용융·응고할 때에 Pb상이 조대화하고, 용융Cu와Al-Si합금분말의 사이에서 일어나는 반응에 의해 Al-Si합금조직을 가진 복합재료가 결합된다. 이 때에 이 분말의 표면이 용융되는 일이 많다(F,G). 용해Al합금조직을 가진 복합재료(C,D,E,F,G)는 용사 중에 있어서 종래의 용제합금의 초정Si나 압연합금의 Si 입자에서 볼 수 있는 바와 같은 1방향의 명백히 긴 방향성이 있는 입자형상은 아니고, 어떤 방향에서도 거의 같은 크기의 구형상, 괴형상, 다각형, 기타 이들에 분류되지않는 부정형형상인 입자형상Si가 분산되어 있다. 또한 종래의 용제합금에서는 서로 명확히 구별되어 있는 초점 Si와 공정Si의 구별은 본 발명의 경우에서는 어렵다. 또한, 용융 Al-Si합금분말과 Cu-Pb합금분말과의 사이에서 일어나는 반응에 의해 후자의 분말이 결합된다.

(H) 복합재료의 특성

이들 조직을 가진 동-알루미늄복합재료의 각 구성 합금상의 특성을 Cu-Pb합금 및 Al-Si합금의 예에 대해서 설명한다.

⒜ 미용해동합금은, 애토마이즈분말 등의 동합금분말속의 미세Pb상이 용사층속에 잔존해서 미끄럼특성 향상에 기여한다. 또한, (용해하거나 용해하지 않는) 알루미늄합금의 성분, 즉 Al,Si 등이 동합금에 용해하면 동 본래의 응착하기 어려운 성질을 약화시키는 일도 있지만, 미용해동합금은 이것을 저지할 수 있다.

⒝ 용해 Cu-Pb 합금은, Cu 및 Pb가 용융·응고할 때에 Pb상이 조대화하고, 용융Cu,Pb와 Al-Si합금분발입자 사이에서 일어나는 반응에 의해 Al-Si합금분말입자가 결합된다. 이때에 이 분말의 표면이 용융되는 일이 많다.

⒞ 용해 Al 합금은, 용사 중에 있어서 종래의 용제합금의 초정Si 나 압연합금의 Si입자에서 볼 수 있는 1방향의 명백히 긴 방향성이 있는 입자형상은 아니고, 어떤 방향에서도 거의 같은 치수의 구형상, 괴형상, 다각형, 기타 이들에 분류되지 않는 부정형형상인 입자형상 Si가 분산되어 있다. 또한, 종래의 용제합금에서는 명확히 구별되고 있는 초정 Si와 공정Si의 구별은 본 발명의 경우에서는 하기 어렵다. 이와 같은 Si조직 때문에 내마모성의 향상이 크다. 또, 용융Al-Si합금분말과 고체 Cu-Pb합금분말 사이에 일어나는 반응에 의해 후자의 분말이 결합된다.

일반적으로, 경질재료와 연질재료를 복합한 재료의 경도는 이들의 중간이 되지만, 본 발명의 복합재료에서는 동합금과 알루미늄합금의 반응상이 생성하는 일이 있기 때문에 양자보다도 경도의 평균치가 높아진다.

(I) 용사법

이어서, 용사에 의한 복합미끄럼층의 형성법을 구체적으로 설명한다. 본 발명에 있어서는, 상기한 트라이블로지스트의 제 20쪽, 도 2에 개재되어 있는 각종 용사법을 채용할 수 있지만, 그 중에서도 고속가스화염용사법(HVOF, High velocity oxyfuel)을 바람직하게 채용할 수 있다. 이 방법은 동 제 20쪽 우측란 제 4~13행에 기재된 "...고속가스 회염용사법 ( HVOF,HighVelocityOxyfuel)이고, 이 방법은 연소가 건 내부(연소실)에서 행해지고, 산소(0.4~0.6Mpa) 연료가스(0.4~0.6Mpa) 모두 고압으로 되어 있으며, 가스제트의 속도가 매우 빠르고, 그 입자속도도 폭발용사에 필적한다. 이 HVOF의 계열에 속하는 각종 용사법이 개발되어, 다이아몬드제트, 톱건,연속폭발시스템 등이 있다."고 하는 특장을 가지고 있기 때문에 특징이 있는 Si 및 Sn 입자형태를 얻을 수 있다고 생각된다. 용사된 Al은 급랭응고에 의해 경화되어 있기 때문에 Si입자의 유지력이 높은 특장을 가지며, 이 때문에 Si입자탈락에 의한 마모를 억제할 수 있다.

용사분말로서는 Cu-Pb합금, Al-Si합금, Al-Si-Sn합금 등의 애토마이즈분말을 사용할 수 있다.

용사조건으로서는, 산소압력 0.45~1.10㎫, 연소압력 0.45~0.76㎫, 용사거리 50~250㎜가 바람직하다. 용사층의 두께는 10~500㎛가 바람직하다.

계속해서, 상기 A-G의 각종 복합재료를 제조하기 위한 방법으로서 평균 분말입자직경 조정법을 표시한다. 하나의 평균치의 주위에 정규분포를 표시하는 입도를 가진 동합금분말과 마찬가지의 분포를 가진 알루미늄합금분말을 혼합하는 예를 표 1에 표시하며, 또한 동합금 및 알루미늄합금의 한 쪽 또는 양쪽이 정규분포의입도를 가진 거친 입자 및 미세 입자의 혼합예를 표2에 표시한다.

복합재료	Cu-Pb 합금분말(㎛)	Al-Si 합금분말(㎛)
A	30	150
C	50	100
D	75	50

복합재료	Cu-Pb합금분말(㎛)	Al-Si합금분말(㎛)
복합재료	거친입자	미세분말	거친입자	미세분말
B	75	30	150	-
E	75	30	-	50
F	75	30	150	50
G	-	30	150	50

표 2에 있어서의 미세분말 Cu-Pb와 거친분말 Al-Si의 조합을 선택하면 동합금의 용해량을 많게 할 수 있다.

(J) 기타의 발명의 실시형태

용사층을 형성하는 기판으로서는 철, 동, 알루미늄 등의 각종 금속기판을 사용할 수 있다. 기판의 형상은 판형상, 원반형상, 관형상 등 임의이다. 기판의 표면은 쇼트블라스트 등에 의해, 바람직하게는 Rz 10~60㎛의 표면거칠기로 조면화하여 두면 막의 밀착강도가 높아진다.

용사층에는 열처리를 실시해서 경도를 조정할 수 있다. 또한, 이 때, 일부의 조직이 용해해도 된다.

상기한 동-알루미늄복합재료에, 중량백분율료, 30%이하, 바람직하게는 10%이하, 보다 바람직하게는 1~10%의 Al₂O₃, SiO₂,SiC, ZrO₂, Si₃N₄, BN, AiN, TiN, TiC, B₄C, 및 철-인화합물, 철-붕소화합물, 철-질소화합물로 이루어진 군으로부터 선택된1종 또는 2종이상의 화합물을 내마모성향상성분으로서 첨가할 수 있다. 이들 성분의 첨가량이 30%를 초과하면 윤활성, 상용성이 불량해지고, 그 결과, 눌어붙음이 일어나기 쉽게 된다.

또한, 본발명에 있어서는, 복합재료 전체가, 중량백분율로, 30%이하의 흑연을 함유할 수 있다. 흑연은 윤활성을 향상시키고, 미끄럼층의 균열을 방지하는 첨가제이다. 흑연의 함유량이 30%를 초과하면 용사층의 강도가 저하해서 바람직하지 않다. 또한 바람직한 흑연의 함유량은 1.5~15%이다.

또한, 본 발명에 있어서는, 중량백분율로 3% 이하의 흑연을 함유하는 청동을 용사할 수 있다. 흑연은 윤활성을 향상시키고, 사판미끄럼층의 균열을 방지하는 첨가제이다. 흑연의 함유량이 3%를 초과하면 용사층의 강도가 저하해서 바람직하지 않다. 또한 바람직한 흑연의 함유량은 0.15~1.5%이다.

본 발명에 있어서는, 용사층의 밀착성을 높이기 위해서 용사층과 기재 사이에 동, 닉켈, 알루미늄, 동닉켈계합금, 닉켈알루미늄계합금, 동알루미늄계합금, 동주석계합금, 닉켈자용합금 및 코발트자용합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 재료로 이루어진 중간층을 도금, 스퍼터링, 용사 등의 방법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 이들 재료는 모두 그들의 표면이 거친 것이 필요하지만, 청동과 합금화하기 쉽기 때문에 용사시에 (미)용해층과 강고하게 결합해서 용사층과 뒷면금속과의 접합강도를 높인다. 또한 바람직한 중간층의 두께는 5~100㎛이다. 동-주석계합금으로서는 Cu-Sn-P계 합금을 사용할수 있다. 이 합금은 유동성이 좋고 또한 산화되기 어렵기 때문에 용사에 의해 중간층으로 하면 뛰어난 성능을 얻을 수 있다.

상기한 용사표면층을 Pb, Pb합금, Sn 또는 Sn합금의 도금 등의 연질금속층으로 피복하면 이들은 급속히 마모해서 양호한 친화면을 형성하기 때문에 그 후의 마모가 일어나기 어렵게 된다. 연질금속층은, 예를 들면 주로 Pb와 Sn으로 이루어진 도금층이다.

또한, 상기한 용사표면층을 M₀S₂또는 흑연 또는 M₀S₂와 흑연의 혼합물을 포함하고, 이들을 수지바인더 결합한 피막으로 피복할 수 있다. 이들 피복층의 두께는 1~50㎛인 것이 바람직하다.

이상의 (A)~(J)의 설명은, Si, Pb 등의 첨가원소를 제외하고는, 합금이 아닌 순동-순알루미늄 복합재료에도 적용된다.

(실시예 1)

60중량%의 Cu-10중량%의 Pb-10중량%의 Sn합금 애토마이즈분말(평균입자직경 30㎛)과 40중량%의 알루미늄합금 애토마이즈분말(단, A2024알루미늄합금에 40중량%의 Si를 첨가한 합금의 애토마이즈분말, 평균입자직경 100㎛)을 혼합하고, 시판의 순 알루미늄 압연판에 스틸그리드(크기 0.7mm)에 의한 쇼트블라스트를 실시해서, 표면을 거칠기 Rz 45㎛로 조면화한 기재의 표면에 두께 250㎛로 용사했다. 용사에는 HVOF형 용사기(술저 메테코사제 DJ)를 사용하고, 하기 조건에서 용사를 행했다.

산소압력: 1.03MPa, 150psi

연료압력: 0.69MPa, 100psi

용사거리: 180mm

용사두께: 250㎛

이 용사층의 경도는 Hv260~300였다. 또, 전체의 조성은 중량백분율로 36%Cu, 31%Al, 3%Pb, 22%Si, 4%Sn, 잔부 불순물이었다.

실시예 1및 비교예 1의 용사합금에 다음의 방법으로 내마모성 실험을 실시했다.

내마모성시험방법

직경이 8mm인 강구(SUJ2)를 1Kgf의 하중으로 시험편의 용사층에 가압하고, 0.5mm/초의 속도에서 또한 드라이조건에서 미끄럼이동시켰다.

시험의 결과는 표 3에 표시한다.

(실시예 2)

실시예 1의 동합금 애토마이즈분말에 대신해서, Cu-24중량%의 Pb-4중량%의 Sn합금 애토마이즈분말을 사용한 외에는 실시예 1과 마찬가지로 용사를 행했다. 또한, 실시예 1과 마찬가지의 내마모성시험의 결과를 표 3에 표시한다. 이 용사층의 경도는 Hv220~280이었다. 또한, 전체의 조성은 중량백분율로 36%Cu, 32%Al, 7%Pb, 23%Si, 2%Sn이었다.

(실시예 3)

75중량%Cu-10중량%Pb-4중량%Sn 합금 애토마이즈분말(평균입자직경 60㎛)과 25중량%의 알루미늄합금 애토마이즈분말(단, A2024알루미늄합금에 40중량%Si를 첨가한 합금의 애토마이즈분말, 평균입자직경 100㎛)를 혼합하고, 시판의 순알루미늄을 실시예 1과 마찬가지의 조건에서 용사했다. 용사층의 표면을 에칭하지 않고 관찰한 현미경조직을 도 1에, 그래드액(염화 제 2철 5g, 염산 100cc, 물 100cc)에서 5초간 에칭한 표면조직은 도 2에 표시하고, 또 단면을 에칭하지 않고 관찰한 현미경 조직을 도 3에, 그래드액으로 에칭한 용사층의 단면조직은 도 4에 표시한다. 즉, 동합금분말은 형태로부터 판단해서 애토마이즈분말의 형태를 남기고 있는 괴형상부분과, 이것이 소실해서 용사시에 용해한 알루미늄합금과 함께 정출한 부분이 있다. 한편, 알루미늄합금은 분말형태를 거의 남기고 있지 않다. 알루미늄합금상은 동합금상을 망형상 또는 편형상으로 정출시키는 기지로 되어 있기 때문에 알루미늄합금은 거의 완전히 용융하고, 일부는 용해한 동과 반응해서, Cu-Al화합물(즉, 제 2의 동합금)로서 정출한 것으로 판단된다. 이 용사층의 경도는 Hv200~260이었다. 또, 전체의 조성은 중량백분율로 45%Cu, 27%Al, 6%Pb, 16%Si, 6%Sn이었다.

(실시예 4)

실시예 3의 애토마이즈 동분말에 대신해서 Cu-24중량% Pb-4중량% Sn합금 애토마이즈분말(평균입자직경60㎛)을 사용한 외에는 실시예 3과 같은 조건에서 용사를 행했다. 또한, 실시예 1과 마찬가지의 내마모성시험의 결과를 표 3에 표시한다. 이 용사층의 경도는 Hv90~260이었다. 또, 전체의 조성은 중량백분율로 42%Cu, 26%Al, 13%Pb, 17%Si, 2%Sn이었다.

(실시예 5)

실시예 3의 평균입자직경 60㎛의 동합금 애토마이즈분말에 대신해서 평균입자직경30㎛의 동합금 애토마이즈분말, 및 A2024알루미늄합금에 20중량%Si를 첨가한 합금의 애토마이즈분말을 사용한 외에는 실시예 3과 같은 조건에서 용사를 행했다. 또한, 실시예 1과 마찬가지의 내마모성시험의 결과를 표 3에 표시한다. 이 용사층의 평균경도는 Hv220~260이었다. 또, 전체의 조성은 중량백분율로 57%Cu, 26%Al, 5%Pb, 5%Si, 6%Sn이었다.

(실시예 6)

실시예 5의 동분말(즉, Cu-10중량% Pb-10중량% Sn합금의 애토마이즈분말)에대신해서 Cu-24중량% Pb-10중량% Sn합금 애토마이즈분말(평균입자직경 30㎛)을 사용한 외에는 실시예 3과 같은 조건에서 용사를 행했다. 또한, 실시예 1과 마찬가지의 내마모성 시험의 결과를 표 3에 표시한다. 이 용사층의 경도는 Hv190~260이었다. 또, 전체의 조성은 중량백분율로 50%Cu, 32%Al, 9%Pb, 7%Si, 2%Sn이었다.

(비교예 1)

실시예 1의 동합금분말만을 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 용사했다. 또한, 실시예 1과 마찬가지의 내마모성시험의 결과를 표 3에 표시한다. 이 용사층의 경도는 Hv180~210이었다.

(비교예 2)

실시예 1의 알루미늄합금만을 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 용사했다. 또한, 실시예 1과 마찬가지의 내마모성시험효과를 표 3에 표시한다. 이 용사층의 경도는 Hv210~230이었다.

(실시예 7)

실시예 1의 용사층의 위에 두께가 5㎛의 90%Pb-10%Sn도금층을 형성했다. 이 용사층 및 실시예 1의 용사층에 다음의 방법에 의해 마모시험을 실시했다. 시험의 결과를 도 5에 표시한다. 이들 실시예의 결과를 비교함으로써 Pb-Sn도금층은 마모량의 증가속도를 저감하는 것을 알 수 있다.

	마모량(㎛)
실시예 1	9.0
실시예 2	6.0
실시예 3	17.0
실시예 4	15.0
실시예 5	5.0
실시예 6	6.0
실시예 7	5.0
비교예 1	40
비교예 2	60

이상 설명한 바와같이, 본 발명은 용사에 의해 동-알루미늄복합재료를 제조하는 방법을 제공하는 것이므로, 기판에 혼합분말을 적용한다고 하는 단일 프로세스에 의해 소망하는 재료를 얻을 수 있다. 또, 이 복합재료는 동합금과 알루미늄합금을 본질적으로 융합하고 있지 않고, 미세하게 혼합하고 있으므로 이들 합금의 특성을 활용하는 것이 기대된다. 또, 이러한 복합재료는 콤프레서의 미끄럼부재의 미끄럼층 등으로서 막을 형성할 수 있다.

Claims

적어도 미용해상을 가진 동 또는 제 1의 동합금 및 적어도 용해상을 가진 알루미늄 또는 제 1의 알루미늄합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 1항에 있어서, 상기 제 1의 동합금이, 상기 알루미늄 또는 제 1의 알루미늄합금의 성분이 용사에 의해 상기 제 1의 동합금에 혼입되어 형성되는 제 2의 동합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 1항에 있어서, 상기 제 1의 알루미늄합금이, 상기 동 또는 제 1의 동합금의 성분이 용사에 의해 상기 제 1의 알루미늄합금에 혼입되어 형성되는 제 2의 알루미늄합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 1항에 있어서, 주요조직이 동 또는 제 1의 동합금의 미용해상 및 알루미늄 또는 제 2의 알루미늄합금의 용해상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 4항에 있어서, 상기 용사표면층이 동 또는 제 1의 동합금의 용해상 및 알루미늄 또는 제 1의 알루미늄합금의 미용해상의 적어도 한쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 1항에 있어서, 상기 제 1의 동합금이 Pb를 함유하고, 또한 상기 제 1의 알루미늄합금이 Si를 함유하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 6항에 있어서, 상기 제 1의 동합금이 Pb를 40중량% 이하 함유하고, 또한 상기 제 1의 알루미늄합금이 Si를 12~60중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 7항에 있어서, 상기 제 1의 동합금이 30중량% 이하의 Sn, 0.5중량% 이하의 P, 15중량% 이하의 Al, 10중량% 이하의 Ag, 5중량% 이하의 Mn, 5중량% 이하의 Cr, 20중량% 이하의 Ni 및 30중량% 이하의 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 0.5~50중량%의 범위에서 더 함유하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 7항에 있어서, 상기 제 1의 알루미늄합금이 30중량% 이하의 Sn을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 7항에 있어서, 상기 제 1의 알루미늄합금이 7.0중량% 이하의 Cu, 5.0중량% 이하의 Mg, 1.5중량% 이하의 Mn, 1.5중량% 이하의 Fe, 5중량% 이하의 Cr, 및 8.0중량% 이하의 Ni로 이루어진 군의 적어도 1종의 원소를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 10항에 있어서, 상기 제 1의 알루미늄합금이 30중량% 이하의 Sn을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 8항에 있어서, 상기 제 1의 알루미늄합금이 30중량% 이하의 Sn을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 8항에 있어서, 상기 제 1의 알루미늄합금이 7.0중량% 이하의 Cu, 5.0중량% 이하의 Mg, 1.5중량% 이하의 Mn, 1.5중량% 이하의 Fe, 5중량% 이하의 Cr, 및 8.0중량% 이하의 Ni로 이루어진 군의 적어도 1종의 원소를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 13항에 있어서, 상기 제 1의 알루미늄합금이 30중량% 이하의 Sn을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 7항에 있어서, 전체의 조성이 Cu:8~82중량%, Al:5~50중량%, Pb:32중량% 이하, Si:5~50중량% 인 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 8항에 있어서, 전체의 조성이 Cu:8~82중량%, Al:5~50중량%, Pb:32중량% 이하, Si:5~50중량%, Sn:24중량% 이하, P:0.4중량% 이하, Ag:8중량% 이하, Mn:4중량% 이하, Cr:4중량% 이하, Ni:16중량% 이하, 및 Zn:24중량% 이하인 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 9항에 있어서, 전체의 조성이 Cu:8~82중량%, Al:5~50중량%, Pb:32중량% 이하, Si:5~50중량%, Sn:21중량% 이하인 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 10항에 있어서, 전체의 조성이 Al:15~50중량%, Cu:8~50중량%, Pb:32중량% 이하, Si:5~50중량%, Mn:1.2중량% 이하, Cr:5중량% 이하, Ni:4중량% 이하, Mg:4.0중량% 이하 및 Fe:1.2중량%이하인 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 11항에 있어서, 전체의 조성이 Al:15~50중량%, Cu:8~50중량%, Pb:32중량% 이하, Si:5~50중량%, Sn:24중량% 이하, Mn:1.2중량% 이하, Cr:5중량% 이하, Ni:4중량% 이하, Mg:4.0중량% 이하 및 Fe:1.2중량%이하인 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 12항에 있어서, 전체의 조성이 Al:15~50중량%, Cu:8~50중량%, Pb:32중량% 이하, Si:5~50중량%, Sn:30중량% 이하, Mn:4중량% 이하, Cr:4중량% 이하, Ni:16중량% 이하, 및 Zn:24중량% 이하인 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 13항에 있어서, 전체의 조성이 Al:15~50중량%, Cu:8~50중량%, Pb:32중량% 이하, Si:5~50중량%, Sn:24중량% 이하, P:0.4중량% 이하, Ag:8중량% 이하, Mn:5중량% 이하, Cr:8중량% 이하, Ni:20중량% 이하, Zn:24중량% 이하, Mg:4.0중량% 이하 및 Fe:1중량% 이하인 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 14항에 있어서, 전체의 조성이 Al:15~50중량%, Cu:8~50중량%, Pb:32중량% 이하, Si:5~50중량%, Sn:30중량% 이하, P:0.4중량% 이하, Ag:8중량% 이하, Mn:5중량% 이하, Cr:8중량% 이하, Ni:20중량% 이하, Zn:24중량% 이하, Mg:4.0중량% 이하 및 Fe:1중량% 이하인 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 1항 내지 제 22항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1의 동합금(제 2의 동합금은 제외)의 적어도 일부가 Cu결정으로 이루어지고, 또한 상기 제 1의 알루미늄합금(제 2의 알루미늄합금은 제외)의 적어도 일부가 Al결정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 1항 내지 제 22항 중의 어느 한 항에 있어서, 30중량% 이하의 흑연입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 1항 내지 제 22항 중의 어느 한 항에 있어서, 30중량% 이하의 Al₂O₃, SiO₂, SiC, ZrO₂, Si₃N₄, BN, AlN, TiN, TiC, B₄C, 및 철-인, 철-붕소, 철-질소의 철계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 포함하는 것은 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
기판상에 적층된, 청구의 범위 제 1항 내지 제 22항 중의 어느 한 항 기재의 용사동-알루미늄복합재료를 연질금속층으로 피복한 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 26항에 있어서, 상기 연질금속층이 Pb, Pb합금, Sn 또는 Sn합금의 도금층인 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 26항에 있어서, 상기 연질금속층이 주로 Pb와 Sn으로 이루어진 도금층인 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
제 1항 내지 제 22항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 용사표면층을 M₀S₂또는 흑연 또는 M₀S₂와 흑연의 혼합물을 포함하는 피막으로 피복한 것을 특징으로 하는 용사동-알루미늄복합재료.
동 또는 동합금의 분말과 알루미늄 또는 알루미늄합금의 분말을, 이들 분말의 일부가 용해하고, 일부가 용해하지 않도록 용사하는 것을 특징으로 하는 동-알루미늄복합재료의 제조방법.
제 30항에 있어서, 동-알루미늄복합재료의 주요조직이 (a)동 또는 동합금의 용해조직, (b)동 또는 동합금의 미용해조직, (c)알루미늄 또는 알루미늄합금의 용해조직, 및 (d)알루미늄 또는 알루미늄합금의 미용해조직의 1종 이상의 조합((a), (c)만의 조합 및 (b),(d)만의 조합 제외)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 동-알루미늄복합재료의 제조방법.
제 30항에 있어서, 상기 동합금이 Cu-Pb계 합금이고, 또한 상기 알루미늄합금이 Al-Si계 합금인 것을 특징으로 하는 동-알루미늄복합재료의 제조방법.
제 30항에 있어서, 30중량% 이하의 흑연분말을 더 용사하는 것을 특징으로 하는 동-알루미늄복합재료의 제조방법.
제 30항에 있어서, 30중량% 이하의 Al₂O₃, SiO₂, SiC, ZrO₂, Si₃N₄, BN, AlN, TiN, TiC, B₄C, 및 철-인, 철-붕소, 철-질소의 철계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 용사하는 것은 특징으로 하는 동-알루미늄복합재료의 제조방법.
제 30항 내지 제 34항 중의 어느 한 항에 있어서, 조면화된 금속기판 상에 용사를 행하는 것을 특징으로 하는 동-알루미늄복합재료의 제조방법.
제 30항 내지 제 34항 중의 어느 한 항에 있어서, 용사 후 용사층의 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 동-알루미늄복합재료의 제조방법.