KR102037582B1 - 인서트 주조로 철계 금속 주물에 철계 금속판을 매개한 동계합금 판재 접합법. - Google Patents

Abstract

유체 이송 장치를 구성하는 철계 금속 주물 표층의 한 마찰면 또는 유체 접촉면에 동계 합금 판재를 접합하는 수단으로, 접합 매개용 철계 금속 케이스를 내부에 동계 합금 박판재를 봉입하여 주조 사형 캐비티에 설치하고 철계 금속 주물 용탕을 주입하는 인서트 주조방식으로,
인서트 된 철계 금속 케이스가 주입되는 철계 금속 주물 용탕과 접촉하여, 주물 용탕의 열에 의해 철계 금속 케이스 내부에서 동계 합금 박판재가 용융되면서, 철계 금속 케이스 자신은 동계 합금의 용융액과 열평형을 이루어 용해가 지연됨에 따라 고상 용융 상태의 매개층(媒介層;inter-layer)으로 격벽이 유지되어 양측의 용융 금속이 혼합되지 않고, 매개층 양쪽에서 각각 매개층과 용융 조직 확산으로 건전한 금속 접합 (metallurgical bonding)이 이루는 것을 특징으로 하는, 철계 금속 주물 표면에 동합금을 접합하는 방법.

Description

인서트 주조로 철계 금속 주물에 철계 금속판을 매개한 동계합금 판재 접합법. {A method of bonding a copper alloy on ferrous cast metal by insert casting.}

본 발명은 유체 이송 장치를 구성하는 주철(cast iron), 주강(cast steel) 혹은 주조 스테인레스 강(cast stainless steel)(이하 철계 금속 주물로 표시)등의 철계 금속 주물에서 마찰 접속부의 내 마모성이나 유체 접촉면의 내식 특성을 개선하기 위해, 철계 금속 주물 표면에 동계 합금 판재를 접합하는 이종금속(異種金屬) 접합 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유체 펌프/모터 혹은 유체 개폐 밸브를 구성하는 철계 금속 주물에서 마찰 접속부의 내 마모, 내 소착성이나 유체 접촉면의 내식 특성을 개선하기 위하여, 철계 금속 주물에도 또 동계 합금에도 같이 융착 가능한 철계 금속 판재로 동계 합금 판재를 감싸서 주형 캐비티 내부에 미리 삽입한 후 철계 금속 주조 용탕을 주형에 주입하는 인서트 주조 방식으로, 동계 합금 판재가 철계 합금 판재를 매개하여 철계 금속 주물 표층에 건전한 금속 접합 (metallurgical bonding)을 이루는 경제적인 접합 방법에 관한 것이다.

유체 이송 장치에 주로 이용되는 철계 금속 주물이 직선 혹은 회전 운동하는 부재와 이를 지지하는 부재 간에 상대 운동하는 접속부위에서, 이종 금속 간의 접합을 형성하여 마찰 면의 내마모성 및 내 소착성을 개선하며, 특히 동계 합금이 많이 활용되고 있다. 그러나 철계 주물과 동계 합금의 접합은 열팽창 계수가 서로 차이가 있어서, 냉각 과정 혹은 사용 중의 급격한 온도 변화에 따라 접합 경계 부위에서 발생하는 열 응력에 의해 균열 발생 위험이 커서 건전한 접합이 요구되고, 동계 합금의 두께도 얇은 두께로 제한된다.

물, 해수, 부식성 가스등의 유체를 이송하는 유체 펌프 혹은 유체 모터에서는 내식성을 위하여, 본체에 스테인레스 강 혹은 동 합금 등의 내식성 소재를 사용함에 따라, 철계 금속과의 마찰 면에 소착 가능성이 커서 사용 압력 등의 성능이 제한되고, 높은 원가 부담이 문제가 된다. 또 물, 해수 등의 유량을 제어하는 유체 개폐 밸브는, 밸브 본체 전부를 내식성 재료로 주조하여 사용됨으로, 많은 원가 부담이 있다.

기존 기술에서 철계 금속 주물로 구성된 유체 장치의 마찰 접속 부위에 내 마모성 및 내 소착성을 확보하기 위해서 동계 합금을 사용한 이종 금속 간 효과적 접합을 위한 기술이 오랜동안 다양하게 제시되었다. 대한민국 특허 특2002-0055499는 피스톤식 유압 펌프의 회전 실린더에서, 철계 금속 주물의 한쪽 표면을 곡면으로 가공하고, 그 가공 면 위에 동합금 분말을 일정한 형상으로 도포하고, 그 위에 지그를 올려서 압력을 가한 상태에서 질소와 수소를 혼합한 환원성 분위기의 노에 장입하고 900~980 °C 까지 온도를 서서히 올려 1~3시간 유지시킨 후, 700 °C 까지 노냉한 다음 노에서 꺼내어 공냉하는 접합 방법을 제시하고 있다. 또 다른 대한민국 특허 특2002-0035089 및 대한민국 특허 특 2003-0087453 도, 피스톤식 유압 펌프의 회전 실린더에서, 철계 금속 주물의 한쪽 표면을 곡면으로 가공하고, 그 가공 면 위에 동 합금 판재를 올려놓고, 그 위에 압판를 올려서 압력을 가한 상태에서 가열하여 접합하는 방법을 제시하고 있다. 전술한 대한민국 특허들은 대부분 모재와 동 합금 판재를 장시간 가열이 필요하여 에너지 소비 비용이 크고, 생산성이 낮은 문제점이 있다 또 다른 대한민국 특허 공개번호 10-2006-0037707에서는 붕사 계열의 플럭스를 접합하고자 하는 이종 금속에 도포시키고, 접합하고자 하는 주형 내에 삽입한 후 용융 금속을 주입하는 것을 특징으로 하는 이종금속 접합 방법과 이종금속 접합용 붕사계열 플럭스가 제시되었다. 또 이종금속 접합을 주물 용탕의 열을 이용하는 인서트 주조 혹은 컴퍼짓 주조 방식으로, 내연기관의 엔진 블록을 경량화하기 위해 알루미늄 블록에 주철 실린더 라이너를 효과적으로 접합하는 경제적이고 효과적인 접합 수단이 다수 제시되고 있다. 미국 특허 US 7,757,652 B2은 자동차의 알루미늄 등 경금속 엔진 블록에 주철 실린더 라이너를 인서트 주조할 때, 주철과 경금속과의 효과적인 접합과 열전도 특성 개선을 위하여 실린더 라이너의 표면에 열전도성이 좋은 금속 코팅 층을 형성하는 방법이 제시되고, 또 미국 특허 US 6,484,790 B1은 역시 자동차등의 알루미늄 등 경금속 엔진 블록에 주철 실린더 라이너를 인서트 주조할 때, 실린더 라이너 외면에 실린더 라이너와 주조 경금속과의 열팽창 계수들의 중간 값의 열팽창 계수를 갖는 금속을 전기 도금 등을 통하여 한 개 혹은 여러 코팅층을 마련하여, 효과적인 접합을 위한 수단으로 제공되고 있다. 상기 기존 기술의 특허 문헌에 제시된 주철에 알루미늄을 주입하는 것 과 다르게, 인서트 되는 동계 합금이 주입되는 철계 주조 용탕보다 용융온도가 낮아서, 주조 용탕의 열에 의해 먼저 동계 합금이 용융 상태가 되고, 주입되는 용탕에 의해 밀려나서, 주형 내부에 삽입될 때의 동계 합금은 본래의 형태를 유지하지 못하고 주물 표면에 분산되어 흩어지는 문제점이 있다.

기존기술의 위와 같은 문제점으로, 유체 이송 장치를 구성하는 철계 금속 주물에 동계 합금의 접합을 위해서, 주물 모재를 동계합금의 고상 용융 온도 부근까지 예열하고, 동계 합금 판재를 표면을 눌러서 압력을 주면서 장시간 가열하여 접합한다. 따라서 동일 주물을 주조 시 또 예열시 고열로 두번 가열함으로써 열 손실이 크고, 예열시간이 길어 생산성이 낮고, 특수 접합설비가 소요되는 문제점이 있다.

또, 주철제 주물의 내면에는 가압 수단의 적용이 어려워서, 접합이 주물 외측 표면에 한정되어지는 문제가 있다.

또, 용융 온도가 주입하는 철계금속 용탕의 용융 온도보다 낮은 동계 합금은 뒤에 주입된 주조 용탕의 열에 의해 먼저 용융 상태가 되고, 주입되는 용탕에 의해 밀려나서, 주형 내부에 삽입될 때의 동계 합금의 본래 형태를 유지하지 못하고 주물 표면에 분산되어 흩어지는 문제점이 있다. 그리고

일반적으로 얇은 두께의 동계 합금이 용융 후 응고 과정 중에, 자유 표면의 기공이 표면 장력에 의해 확대되어 동계 합금층 중간에 함몰 홈이 형성되는 문제가 있다.

유체 이송 장치를 구성하는 한 철계 금속 주물의 마찰면 또는 유체 접촉면에 동계 합금 판재를 접합할 때, 기존 기술의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 수단으로,

철계 금속 주물 용탕;

주조 사형 캐비티 및 탕구;

Sn 0.2 ~ 14 wt%, Pb 0.1 ~ 14 wt%, Al 0.2 ~ 14 wt%, Zn 0.1 ~ 1.0 wt%, Fe 0.1 ~ 0.5 wt%, Bi 0.1 ~ 10 wt%, Mn 0.1 ~ 15 wt%, Ni 0.1 ~ 15 wt% 중에서 선택된 복수의 성분들로 조성되어 마찰면 혹은 유체 접촉면 형상으로 성형된 동계 합금 판재;

상기 동계 합금 판재를 내부에 수용하는 박판 용기형태로 성형 된 철계 금속 케이스;

상기 철계 금속 케이스의 표면을 Cu, Cr, Ni, Ag중에서 선택한 성분으로 전기 도금처리;

동계 합금 판재 표면을 덮는, 0.5~ 1 mm의 동 도금 격자 금속망;

브레이징용 액상 플럭스(flux)가 도포된 상기 철계 금속 케이스가, 상기 동 도금 격자 금속망으로 일면이 덮인 상기 동계 합금 판재를 감싸서 안쪽에 수용하는 인서트(insert) 조립체; 그리고

상기 인서트 조립체의 동계 합금 판재 측이 상기 주조 사형 캐비티 내부의 주물사와 접하도록 설치하여, 주물사와 상기 철계 금속 케이스가 이루는 공간 내부에 상기 동계 합금 판재와 동 도금 격자망을 수용하는 구성을 제 1 특징으로 하고

상기 철계 금속 주물 용탕을 상기 사형 캐비티에 탕구를 통하여 주입하는 인서트 주조 단계를 제 2 특징으로 구성되어,

주입된 철계 금속 주물의 용탕과 접하는 철계 금속 케이스는 순간적으로 고상 용융 온도까지 상승하고, 내부의 동계 합금 판재가 먼저 용융되면서, 철계 금속 케이스는 온도 상승이 지연되어 고상 용융 상태의 매개층 (媒介層; inter-layer)이 되어서, 양측의 용융액의 혼합을 막고, 표면의 동 도금은 산화 피막 발생을 방지하여, 경계면 양쪽 각각 용융 조직의 확산으로 금속 접합 (metallurgical bonding)이 이루어지고, 또 동계 합금이 용융되는 과정에 발생하는 가스는 주물사와 접촉면을 통하여 배출되도록 하고, 냉각 수축 시 표면 장력에 의한 표면의 부분 함몰 홈을 격자 금속망으로 억제하여, 철계 금속 주물에 동계 합금을 접합 위치에 제한이 없이 주조와 동시에 경제적이고 효율적으로 접합하는 수단을 제공한다.

본 발명에 따라 철계 금속 주물의 표층에 동계 합금을 접합하는 방법은, 기존 기술에서처럼 주물 본체의 예열이나 동합금의 용융을 위한 별도의 설비나 추가 가열이 필요 없이 철계 금속 주물을 주조하는 동시에 동합금의 접합이 가능하여, 도 17, 도 18 에서 보는 것처럼, 주물 용탕의 열에 의해 철계 금속 케이스 내부에서 동계 합금 박판재가 용융되면서, 철계 금속 케이스 자신은 동계 합금의 용융액과 열평형을 이루어 고상 용융 상태의 매개층(媒介層;inter-layer)으로 격벽이 유지되어 양측의 용융 금속이 혼합되지 않고, 매개층 양쪽에서 각각 매개층과 용융 조직 확산으로 건전한 금속 접합 (metallurgical bonding)을 얻을 수 있어서, 생산 효율이 높고 경제적이어서 관련 산업의 원가 경쟁력 제고가 가능하다. 또 접합 위치에 제약이 적어서, 주물 표층은 물론, 주물 내면에 동계 합금 접합이 용이함으로써, 피스톤 펌프의 회전 실린더에 피스톤 안내 구멍에 동계 합금을 경제적으로 접합하여 내마모 및 내소착 성능의 개선이 가능하다. 또 내식성을 요하는 스텐인레스 펌프는, 동계 합금을 접합하여 마찰 부위에서의 내마모성 및 내소착성 개선을 용이하게 달성할 수 있다. 해수나 담수 등 부식성 유체를 송출하는 유량 개폐 밸브 등에서도 주철 본체 내면에 동계 합금을 접합하면, 고가의 스테인레스 단일 부재를 대체 가능함으로써, 선박 등에서의 대형 해수 제어 밸브 역시 높은 원가 부담 해소를 기대할 수 있다.

본 발명의 독창성은, 그 구성이나 운용 방식 모두와, 그 목표들과 그 유익함 들도 함께, 발명을 실시하기 위해 뒤에 이어지는 구체적인 설명과 함께 첨부 도면을 연관하여 고찰함으로써 명확하게 된다. 여기에서,
도 1 은 본 발명에 의한 동계 합금 접합 방법에 따르는, 한 실시 예 1 및 2에 따라, 기어 회전 마찰 벽면에 알미늄 청동이 접합된 주철제 하우징 내면들을 표시하는, 한 외접 기어 펌프/모터의 단면도;
도 2 는 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따르는 실시 예 3 및 4에 따라, 사판 회전 지지부, 피스톤 안내 구멍과 그리고 원반형 회전 마찰 벽면을 갖는 회전 실린더의 구성을 표시하는, 한 사판식 피스톤 펌프의 단면도;
도 3 은 기존 기술의 물, 해수 혹은 부식성 가스등의 유체의 송출을 조절하는 한 유로 개폐 밸브의 단면도.
도 4 는 본 발명에 의한 동계 합금 접합 방법에 따르는 실시 예 1 및 2에 따라, 주철 혹은 스텐인레스 주물 표면의 마찰 면에 알미늄 청동이 접합된 외접 기어 펌프의 한 전면 카버와 및 기어 하우징의 사시도;
도 5 는, 본 발명에 의한 동합금 접합 방법에 따르는 실시 예 1 및 2에 따라, 기어 측면 마찰 면에 알미늄 청동 접합을 위한 인서트 조립체 12의 구성을 표시하는 전개도 및 부분 단면도
도 6 은 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따른 실시 예 1 및 2에 따라, 기어펌프의 기어 하우징의 주조를 위한 사형 캐비티 내부에 인서트 조립체 12가 배치된 주조 사형의 단면도;
도 7 은 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따르는 한 실시 예 3에 따라, 한 피스톤 펌프의 회전 실린더 19의 회전 밸브 접속부 21과 피스톤 안내구멍 22에 연입 청동 접합상태를 보여주는 사시도의 종 단면과, 종 단면의 부분 확대도;
도 8 은 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따르는 한 실시 예 3에 따라, 회전 실린더 19의 회전 밸브 접속부 21 에 연입 청동 접합을 위한 인서트 원반 조립체 27과, 피스톤 안내구멍 22에 동계 합금 접합을 위한 인서트 실린더 조립체 32의 구성을 표시하는 전개도 및 부분 단면도;
도 9 는 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따르는 한 실시 예 3에 따라, 도 8에서 보여주는 인서트 복합 조립체 33이, 도 7에서 보여주는 회전 실린더의 주조를 위한 사형 캐비티 34의 내부에 배치된 주조 사형의 단면도;
도 10 은 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따르는 한 실시 예 4에 따라, 도 2에서 보여주는 한 피스톤 펌프의 주철제 전면 카버 41의 사판 회전 지지부 20에 연입 청동 접합을 보여주는 사시도와, 부분 확대도;
도 11 은 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따르는 한 실시 예 4에 따라, 도 10에서 보여주는 주철제 전면 카버 41의 사판 회전 지지부 20에 연입 청동 접합을 위한 안장형 인서트 조립체 46의 구성을 표시하는 전개도 및 고정 상태도;
도 12 는 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따른 한 실시 예 4에 따라, 도 11에서 보여주는 안장형 인서트 조립체 46이, 도 10에서 보여주는 전면 카버 41의 주조를 위한 사형 캐비티 48의 내부에 배치된 주조 사형의 단면도;
도 13 은 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따른 한 실시 예 5에 따라, 도 3에서 보여주는 한 유로 개폐 밸브의 주철제 밸브 본체 60의 내부 유체 접촉면에 니켈 청동 접합을 보여주는 단면도와, 단면의 부분 확대도;
도 14 는 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따른 한 실시 예 5에 따라, 밸브 본체의 내측 표면과 같은 형상의 철판 격벽 조립체 56을 보여주는 사시도;
도 15 는 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따른 한 실시 예 5에 따라, 도 13에서 보여주는 주철제 밸브 본체 60의 내부 유체 접촉면에 니켈 청동 접합을 위한 밸브 인서트 총 조립체 70의 구성을 표시하는 전개도; 그리고
도 16 은 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따른 한 실시 예 5에 따라, 도 13에서 보여주는 밸브 본체 60의 주조를 위한 사형 캐비티 57의 내부에 밸브 인서트 총 조립체 70가 배치된 주조 사형의 단면도.
도 17 은 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따른 한 실시 예 1에 따라 제작된 알미늄 청동과 주철제 하우징 접합부의 조직사진으로, 알미늄 청동, 철계 인서트의 Cu 도금 층의 잔류 Cu 층, 철계 인서트층, 주철주물의 조직의 결합을 보여주는 배율 100배의 조직사진.
도 18 은 본 발명에 의한 동합금 접합 방법을 따른 한 실시 예 1에 따라 제작된 알미늄 청동과 철계 인서트 박판 접합부의 조직사진으로, 알미늄 청동, 철계 인서트의 Cu 도금 층의 잔류 Cu 층, 철계 인서트 조직의 결합을 보여주는 배율 500배의 조직사진.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.

<실시례 1> (주철제 하우징 기어펌프/모터 )

본 발명에 따르는 한 실시 예로, 한 외접 기어펌프/모터의 구성이 도 1 에서 보는 것처럼 한 쌍의 외접하는 철강 소재의 구동 기어 1과 종동 기어 2를 수용하는 주철(cast iron)로 주조된 기어 하우징 3과, 주철로 주조된 앞 카버 4가 기어 하우징 3의 전면을 덮고, 구동기어 1이 회전되면, 구동기어 1 및 종동 기어 2의 각 기어 측면에 면하는 마찰 벽면 6, 7로 유체를 밀봉하면서 회전하여 흡입구(도시하지 않음)로부터 토출부(도시하지 않음)에 유체를 이송하게 된다. 이렇게 구성되는 기어 펌프/모터가 회전 중에 마모와 소착 방지가 되도록 마찰 벽면 6 혹은 7에 동계 합금 소재를 접합하기 위하여;

주철(cast iron) 용탕을 준비하고;

도 6에서 보는 것처럼, 기어 하우징 3 혹은 앞 카버 4의 주조용 사형 캐비티(cavity) 13을 준비하고;

또 도 4 및 도 5에서 보는 것처럼 마찰 접속면 형상으로 알미늄 청동 판재 8을 제작한다. 내마모용 고강도 연입 청동 소재는 경도가 높아서, 판재 성형이 어려워서 통상 주조 공정으로 환봉으로 생산되고, 환봉을 절단하여 마찰 접속면 8 형상의 판재를 제작하게 된다. 알미늄 청동 판재 8과 주철과의 열팽창 계수 차이로 인해 접합 후의 냉각 수축량이 달라서 접합 경계 면에 상대적인 인장/ 압축에 의한 응력이 발생하여 박리 현상이 발생하기 쉬워서, 알미늄 청동 판재의 접합 두께는 통상 0.5~3 mm 이내로 제한된다.

다음으로, 두께 0.5~ 1.5mm의 한 철판을 소재로 하여, 알미늄 청동 판재 8을 감싸고, 테두리 벽 10을 형성하여 한 면이 개방된 용기 형태로 철판 케이스 9를 성형한다. 이 철판 케이스 9는, 주조 사형 캐비티 13 내부의 한 면에 부착되면서, 주조 사형의 주물사와 함께 폐쇄 공간을 형성하여, 용융된 알미늄 청동 판재 8을 내부에 가두어 외부로 누출됨 없도록 격벽을 유지한다.

다음으로, 상기 철판 케이스 9를 2 ~ 20㎛ 두께로 동 도금하여 상온 보관 시 발청 방지와, 주조 시 표면에서의 산화 피막 형성을 방지한다;

다음으로, 선경 0.1~0.2 mm, 가로 혹은 세로 눈의 간격이 0.5~1mm 내외로 이루어지는 규격의 철 혹은 스테인레스 철망을 동 도금 조 투입에 적정한 800mm x 800mm 크기로 재단하여 동 도금을 한 후, 알미늄 청동 판재 8의 한 평면을 덮을 수 있도록 가는 눈의 동 도금 격자 철망 11을 제작한다. 이 동 도금 격자 철망 11은 용융된 알미늄 청동 판재 8의 주물사 측 표면이 냉각할 때 표면장력에 의한 표면 함몰 홈 발생을 억제한다;

다음으로, 브레이징용 액상 플럭스(LIQUID FLUX)를 철판 케이스 9의 양면에 도포한 후, 알미늄 청동 판재 8을 철판 케이스 9의 안쪽에 삽입하고, 알미늄 청동 판재 8의 접합면 뒷면 위에 동 도금 격자 철망 11을 덮어서, 이들 철판 케이스 9와 알미늄 청동 판재 8 그리고 동 도금 격자 철망 11을 함께 맞대어 전기 스포트 용접을 하여, 서로 간의 틈새가 없는 인서트 조립체 12를 제작한다.

다음으로, 도 6에서 보는 것처럼, 인서트 조립체 12를 사형 캐비티 13 내부에서 앞 카버 혹은 하우징의 마찰 벽면 6, 혹은 7의 위치에 맞추어 삽입하여 주물사와 철판 케이스 내부에 동계 합금 박판 부재를 봉입한다.

다음으로, 주철 용탕을 주조 사형의 탕구 14를 통하여 캐비티 내부에 주입하면, 주철 용탕의 열을 받은 철판 케이스 9는 고온으로 짧은 시간에 상승하고, 내부의 알미늄 청동 판재 8이 먼저 용융되면서, 철판 케이스 9 자신은 온도 상승이 지연되어 알미늄 청동의 용융액과 열평형을 이루어 고상 용융 상태의 매개층(媒介層; inter -layer)이 형성으로 격벽이 유지되어서 두 용탕의 혼합이 방지되고, 표면의 동 도금은 산화 피막 발생을 방지하여, 양쪽의 경계면 각각 용융 조직 확산으로 건전한 금속 접합 (metal -lurgical bonding)이 이루어지고, 알미늄 청동이 용융되는 중 발생하는 가스는 주물사와 접촉하는 면을 통하여 배출되고, 또 냉각 수축 시 표면 장력에 의한 표면의 부분 함몰은 동 도금 격자 금속망 11로 억제되어 건전한 접합면을 형성한다; 그리고

주물이 냉각된 후 주조 사형의 모래를 털어내서, 기어 펌프 하우징 혹은 앞 카버 주물을 완성 후 동 합금 접합부위는 0.3~1.5mm 정도로 필요에 따라 남겨두고 가공함으로써. 알미늄 청동의 마찰 벽면이 완성되고, 기어 펌프/모터가 흡입구로부터 토출부에 유체를 이송하도록 구동 기어 및 종동 기어가 회전하면, 각 기어 측면은 알미늄 청동으로 이루어진 마찰 벽면 6, 7과 접속 회전과정에서 내마모성 향상과 소착 방지가 이루어진다.

<실시례 2> (스테인레스 하우징 기어펌프 )

본 발명에 따르는 다른 실시 예로, 물, 해수등 부식성 유체를 이송하기 위한 내식성 소재를 갖는 한 외접 기어펌프로서, 실시례 1의 기어 펌프와 같은 구조를 가지고 있다( 따라서 인용 도면의 부호도 실시례 1과 같이 사용하여 표기함). 도 1에서 보는 것처럼 한 쌍의 외접하는 스테인레스(stainless steel) 소재의 구동 기어1과 종동기어 2 를 수용하는 역시 스테인레스 주물(stainless steel casting)의 하우징 3과, 양단을 덮는 스테인레스 주물(stainless steel casting)의 앞 카버 4가 하우징 3의 일단을 덮고, 구동기어 1이 외부 동력에 의해 회전되면, 구동기어 1 및 종동기어 2의 각 기어 측면에 면하는 마찰 벽면 6, 7로 유체를 밀봉하면서 회전하여 흡입구로부터 토출부에 유체를 이송하게 된다. 이렇게 구성되는 기어 펌프가 마찰 벽면 6 혹은 7에 동계 합금 소재를, 회전 중에 마모와 소착 방지가 되도록 접합하기 위하여;

스테인레스 주물 용탕을 준비하고;

도 6에서 보는 것처럼, 기어 하우징 3 혹은 앞 카버 4의 주조용 사형 캐비티 13을 준비하고;

또, 마찰 접속면 형상으로 알미늄 청동 판재 8을 제작한다;

다음으로, 도 5에서 보는 것처럼 두께 0.5~ 1.5mm의 한 스테인레스 판재를 소재로 하여, 알미늄 청동 판재 8을 감싸고, 테두리 벽 10을 형성하여 한 면이 개방된 용기 형태로 스테인레스 판 케이스 9를 성형한다. 이 스테인레스 판 케이스 9는, 주조 사형 캐비티 13 내부의 한 면에 부착되면서 주조 사형의 주물사와 함께 폐쇄 공간을 형성하여, 용융된 알미늄 청동 판재 8을 내부에 가두어 외부로 누출이 없도록 격벽을 유지한다;

다음으로, 스테인레스 판 케이스 9를 2~20 ㎛ 두께로 동 도금하여 주조 시 주물 용탕 및 동 합금의 용융액과의 경계면에서는 산화막 형성을 방지한다;

다음으로, 선경 0.1~0.2 mm, 가로 혹은 세로 눈의 간격이 0.5~1mm 내외로 이루어지는 규격의 스테인레스 금속 망을 동 도금조 투입에 적정한 800mm x 800mm 크기로 재단하여 동 도금을 한 후, 도 5에서 보는 것처럼, 알미늄 청동 판재 8 형상으로 재단하여, 알미늄 청동 판재 8의 한 평면을 덮을 수 있도록 가는 눈의 동 도금 격자 스테인레스 철망 11을 제작한다. 이 동 도금 격자 스테인레스 철망 11은 용융된 알미늄 청동 판재 8의 주물사측 표면이 냉각할 때 표면장력에 의한 표면 함몰 홈 발생을 억제한다;

다음으로, 브레이징용 액상 플럭스(LIQUID FLUX)를 스테인레스 판 케이스 9의 양면에 도포한 후, 알미늄 청동 판재 8을 스테인레스 판 케이스 9 안쪽에 삽입하고, 알미늄 청동 판재 8의 접합면 뒷면 위에 동 도금 격자 스테인레스 철망 11을 덮어서, 이들을 함께 맞대어 전기 스포트 용접을 하여, 서로 간의 틈새가 없는 인서트 조립체 12를 제작한다;

다음으로, 인서트 조립체 12를 사형 캐비티 13 내부의 앞 카버 혹은 하우징의 마찰 벽면 6, 혹은 7의 위치에 맞추어 삽입하여 주물사와 스테인레스 판 케이스 내부에 알미늄 청동 판재가 봉입상태로 자리하고;

다음으로, 도 6에서 보는 것처럼, 스테인레스 주물 용탕을 주조 사형의 탕구 14를 통하여 캐비티 내부에 주입하면, 주물 용탕의 열을 받은 스테인레스 판 케이스 9는 짧은 시간에 고온으로 상승하고 내부의 알미늄 청동 판재 8이 먼저 용융되면서, 스테인레스 판 케이스 9 자신은 온도 상승이 지연되어 알미늄 청동 판재 8의 용융액과 열평형을 이루어 고상 용융 상태의 매개층(媒介層; inter -layer)을 형성하는 격벽이 유지되어서 두 용탕의 혼합이 방지되고, 표면의 동 도금은 산화 피막 발생을 방지하여, 경계면 양쪽 각각 용융 조직 확산으로 건전한 금속 접합 (metal -lurgical bonding)이 이루어지고, 알미늄 청동이 용융되는 중 발생하는 가스는 주물사와 접촉하는 면을 통하여 배출되고, 또 냉각 수축 시 표면 장력에 의한 표면의 부분 함몰은 동 도금 격자 스텐레스 철망 11로 억제되어 건전한 접합면을 형성한다; 그리고

주물이 냉각된 후 주조 사형의 모래를 털어내서, 기어 펌프 하우징 혹은 앞 카버 주물을 완성 후 동 합금 접합부위는 0.3~1.5mm 정도로 필요에 따라 남겨두고 가공함으로써. 동합금의 마찰 벽면이 완성되고, 기어 펌프가 흡입구로부터 토출부에 유체를 이송하도록 구동 기어 및 종동 기어가 회전하면, 각 기어 측면은 알미늄 청동으로 이루어진 마찰 벽면 6, 7과 접속 회전과정에서 내마모성 향상과 소착 방지가 이루어진다.

<실시례 3> (피스톤 펌프 회전 실린더)

본 발명에 따르는 다른 실시 예로, 도 2에서 보는 것처럼, 한 사판식 피스톤 펌프가 회전축 18에 의해 회전하는 회전 실린더 19의 일단이 회전 밸브 접속부 21에 회전 지지되고, 회전 실린더 19 내부에 설시된 피스톤 안내 구멍 22에 안내되는 복수개의 피스톤 17이, 사판 회전 지지부 20를 따라 경전되는 사판 16의 경사면에 의해 피스톤의 왕복 운동으로 고압의 유체를 송출하는 유체장치로서, 고속 회전과 고압 유체 송출로 각 마찰 부위는 높은 내마모성과 내 소착성이 요구된다.

먼저, 회전 실린더 19의 회전 밸브 접속부 21과 피스톤 안내 구멍 22에 마모와 소착을 방지하도록 동계 합금 소재를 접합하기 위하여;

주철 용탕을 준비하고;

도 7~ 도 9에서 보는 것처럼, 회전 실린더 19의 주조용 주조 사형 캐비티 34 및 탕구 35을 준비하고;

다음으로, 도 2에서 보는 것처럼, 회전 밸브 접속부 21에 접합면 형상의 두께 1~3mm의 원반형 연입 청동 판재 23을 제작한다. 본 발명에 따른 실시 예에서는, 고하중에서 내 소착성과 내 마모성능이 우수한 연입 청동(leaded tin nickel bronze)을 사용한다.

다음으로, 도 8에서 보는 것처럼, 두께 0.1~ 2mm의 한 압연 철판을 사용하여, 원반형 연입 청동 판재 23를 감싸면서 테두리 벽 26을 형성하여 한 면이 개방된 용기 형태로 원반 용기형 철판 케이스 24를 제작한다. 원반 용기형 철판 케이스 24는, 주조 사형 캐비티 34 내부의 한 면에 부착되면서 주조 사형의 주물사와 함께 폐쇄 공간을 형성하여, 용융된 원반형 연입 청동 판재 23을 내부에 가두어 외부로 누출이 없도록 격벽을 유지한다;

다음으로, 원반 용기형 철판 케이스 24를 2 ~20 ㎛ 두께로 동 전기도금을 한다;

다음으로, 선경 0.1~0.2 mm, 가로 혹은 세로 눈의 간격이 0.5~1mm 내외로 이루어지는 규격의 철 혹은 스테인레스 금속망을 동 도금조 투입에 적정한 800mm x 800mm 크기로 재단하여 동 도금을 한 후, 도 8에서 보이는 것처럼 원반형 연입 청동 판재 23 형상으로 가는 눈의 원반형 동 도금 격자 금속망 25를 제작한다. 이 원반형 동 도금 격자 금속망 25은 용융된 원반형 연입 청동 판재 23의 주물사 측 표면이 냉각할 때 표면 장력에 의한 표면 함몰 홈 발생을 억제한다; 다음으로, 브레이징용 액상 플럭스(LIQUID FLUX)를 원반 용기형 철판 케이스 24 양면에 도포한 후, 도 8에서 보이는 것처럼 원반형 연입 청동 판재 23을 원반 용기형 철판 케이스 24에 삽입하고, 원반형 연입 청동 판재 23의 다른 한 면 위에 원반형 동 도금 격자 금속망 25를 덮어서, 이들을 함께 맞대어 전기 스포트 용접을 하여, 서로 간에 틈새가 없는 인서트 원반 조립체 27을 제작한다;

다음으로, 도 2에서 보는 것처럼 회전 실린더 19의 피스톤 안내 구멍 22에 마모와 소착을 방지하도록 동계 합금 소재를 접합하기 위하여, 도 8에서 보는 것처럼, 고 하중에서 내 소착성과 내 마모성능이 우수한 연입 청동(leaded tin nickel bronze)을 사용하여 회전 실린더 피스톤 안내 구멍 22의 형상으로 1~3mm 두께를 갖고 관통된 구멍을 갖는 연입 청동 원통 28을 복수 개로 제작한다;

다음으로, 연입 청동 원통 28을 감싸는 중공 원통 형상으로, 원통의 일단에 직경 축소부 29가 있는 두께 0.5~ 1.5mm의 철판 원통 케이스 30을 복수 개로 제작한다;

다음으로, 철판 원통 케이스 30을 2 ~20㎛ 두께로 동 도금하여 상온 보관 시 발청 방지와 주조 시 주철 용탕 및 연입 청동의 용융액과의 경계면에서는 산화막 형성을 방지한다;

다음으로, 선경 0.1~0.2 mm, 가로 혹은 세로 변의 눈이 0.5~1mm 내외로 이루어지는 규격의 철 혹은 스테인레스 금속망을 동 도금조 투입에 적정한 800mm x 800mm 크기로 재단하여 동 도금을 한 후, 도 8에서 보이는 것처럼 연입 청동 원통 28 내면에 밀착하여 삽입되는 동 도금 격자 원통 31을 복수 개로 제작한다. 이 동 도금 격자 원통 31은 용융된 연입 청동 원통 28의 주물사 측 내부 표면이 냉각될 때 표면장력에 의한 표면 함몰 홈 발생을 억제한다;

다음으로, 브레이징용 액상 플럭스(LIQUID FLUX)를 철판 원통 케이스 30의 양면에 도포한 후, 연입 청동 원통 28을 철판 원통 케이스 30의 안쪽에 삽입하고, 다시 연입 청동 원통 28 안쪽에 동 도금 격자 원통 31을 삽입해서, 이 서로 간의 틈새가 없는 인서트 실린더 조립체 32를 제작한다;

다음으로, 도 7과 도 8에서 보이는 것처럼, 상기 마찰 부위가 다른 두 종류의 인서트 원반 조립체 27과 인서트 실린더 조립체 32를 함께, 회전 실린더를 구성하는 마찰부위를 조합한 인서트 복합 조립체 33을 조립하고;

도 9에서 보이는 것처럼 피스톤 안내구멍 22 위치에 주물사를 채워넣는다;

도 9에서 보이는 것처럼 인서트 복합 조립체 33를 주조 사형 캐비티 34 내부의 마찰 접속면 위치에 맞추어 삽입하고 ;

다음으로, 도 9에서 보는 것처럼, 주철 용탕을 주조 사형의 탕구 35를 통하여, 캐비티 34의 내부에 주입하면, 고온의 주물 용탕이 주형 내부를 채우고, 주물 용탕의 열을 받은 원반 용기형 철판 케이스 24와 철계 합금 원통 케이스 30는 짧은 시간에 고온으로 상승하고, 각각의 내부에 있는 원반형 연입 청동 판재 23과 연입 청동 원통 28로 열이 전달되어 연입 청동이 용융점에 먼저 도달하고, 원반 용기형 철판 케이스 24와 철판 원통 케이스 30 자신들은 온도 상승이 지연되어 동계 합금의 용융액과 열평형을 이루어 고상 용융 상태의 매개층(媒介層; inter -layer)이 형성으로 격벽이 유지되어서 두 용탕의 혼합이 방지되고, 표면의 동 도금은 산화 피막 발생을 방지하여, 양쪽의 경계면 각각에서 용융 조직 확산으로 건전한 금속 접합 (metallurgical bonding)이 이루어지고, 연입 청동이 용융되는 중 발생하는 가스는 주물사와 접촉하는 면을 통하여 배출되고, 또 냉각 수축 시 표면장력에 의한 표면의 부분 함몰은 각각의 격자 금속망으로 억제되어 건전한 접합 면을 형성한다; 그리고

주물이 냉각된 후 주형의 모래를 털어내서, 회전 실린더 주물을 완성 후 연입 청동 접합부위는 0.3~1.5mm를 남겨두고 가공함으로써. 동합금의 마찰 접속 면이 완성되고, 연입 청동으로 이루어진 마찰 접속면 21, 22 에서는 내마모와 소착 방지가 개선된다.

<실시례 4> (피스톤 펌프 사판 지지대)

본 발명에 따르는 또 다른 실시 예로서, 도 2에서 보는 한 사판식 피스톤 펌프의 사판 회전 지지부 20은, 사판 16을 회전 지지하는 장치로서, 도 2 및 도 10에서 보이는 것처럼 전면 카버 41의 내측에 한 쌍의 장방형 평면이 원호를 이루어서 안장을 닮은 지지대가 사판의 고하중을 회전 지지하여, 내마모성과 내소착성이 요구된다.

사판 회전 지지부 20에 내마모성과 내소착성을 갖는 동계 합금 소재를 적용하기 위하여,

주철 용탕을 준비하고;

도 12에서 보는 것처럼 전면카버 41의 주조용 주조 사형 캐비티 48 및 탕구 49를 준비하고;

또 도 11에서 보는 것처럼 전면 카버 41의 접합면 형상이 되도록 두께 1~3mm의 연입 청동 사각 판재 42를 한 쌍으로 제작한다;

다음으로, 두께 0.1~ 2mm의 한 철판으로, 연입 청동 사각 판재 42를 감싸고, 테두리 벽 44를 형성하여 ㄷ자형 체널 형태로 사각 철판 케이스 43을 한 쌍으로 제작하여, 주형 내부에 인서트 된 후 주형의 주물사와 함께 형성하는 폐쇄 공간에 용융된 동 합금 소재를 내부에 가두어 외부 누출 없이 마찰 접속면 형상이 유지되게 한다;

다음으로, 사각 철판 케이스 43을 2~20 ㎛ 두께로 동 전기 도금 한다;

다음으로, 선경 0.1~0.2 mm, 가로 혹은 세로 눈의 간격이 0.5~1mm 내외로 이루어지는 규격의 철 혹은 스테인레스 금속망을 동 도금조 투입에 적정한 800mm x 800mm 크기로 재단하여 동 도금을 한 후, 도 11에서 보이는 것처럼 연입 청동 사각 판재 42의 형상을 갖는 가는 눈의 동 도금 사각 철망 45를 한 쌍으로 제작한다;

다음으로, 동 합금과 철계 금속 판재 간 브레이징에 적합한 액상 브레이징 플럭스를 사각 철판 케이스 43 양면에 도포한 후, 도 11에서 보이는 것처럼 연입 청동 사각 판재 42를 사각 철판 케이스 43에 삽입하고, 동 도금 사각 철망 45을 덮어서, 함께 맞대어 전기 스포트 용접을 하고, 서로 간에 틈새가 없는 안장형 인서트 조립체 46을 제작하여 고정지지 부재 47로 소요 거리를 두고 고정한다;

다음으로, 도 12에서 보는 것처럼 안장형 인서트 조립체 46을 주조 사형 캐비티 48의 내부에 삽입하고;

다음으로, 주철 용탕을 주조 사형의 탕구 49를 통하여 사형 캐비티 48 내부에 주입하면, 주물 용탕의 열을 받은 사각 철판 케이스 43은 짧은 시간에 온도가 고온으로 상승하고, 내부의 연입 청동 사각 판재 42로 열을 전달하여 연입 청동이 용융점에 도달하고, 사각 철판 케이스 43 자신은 온도 상승이 지연되어 동계 합금의 용융액과 열평형을 이루어 고상 용융 상태의 매개층(媒介層; inter -layer)이 형성으로 격벽이 유지되어서 두 용탕의 혼합이 방지되고, 표면의 동 도금은 산화 피막을 방지하여, 양쪽의 경계면에서 동 합금 용융액과 철계 금속 용탕이 각각 분자 확산에 의한 금속 결합하여, 연입 청동 사각 판재 42는 철계 합금 주물 표층에 효과적으로 접합되고, 또한 발생 가스는 주물사를 통하여 배기되고, 동 도금 사각 철망 45에 의해 주물사와 접촉하는 연입 청동 용융 표면에서 냉각 수축 시 표면장력에 의해 확장되는 기포 형상의 함몰 홈 발생을 방지한다; 그리고

주물이 냉각된 후 주형의 모래를 털어내서, 축측 카버 주물을 완성 후 동 합금 접합부위는 0.3~1.5mm를 남겨두고 가공함으로써. 동합금의 마찰 접속 면이 완성되고, 동합금으로 이루어진 사판 회전 지지부 20에서는 내마모와 소착 방지가 개선된다.

<실시례 5> (유로 개폐 밸브)

본 발명에 따르는 또 다른 실시 예로, 도 3에서 보는 바와 같이, 핸들 61의 회전으로 디스크 63가 디스크 챔버 62를 승강하여 유체 인입구 64와 유체 인출구 65 사이를 개폐하여 물, 해수 혹은 부식성 가스등의 유체의 이송을 제어하는 유로 개폐 밸브에서, 주철로 구성된 밸브 본체 60의 내측 표면에 니켈 청동 층을 형성시켜, 밸브 내면이 유체에 대한 내식성을 부여하기 위하여;

주철 용탕을 준비하고;

도 16에서 보는 것처럼 밸브 본체 60의 주조용 주조 사형 캐비티 57 및 탕구 58을 준비하고;

도 14 및 도 15에서 보는 것처럼, 타원 단면의 디스크 챔버 62이 그 중심선을 따라서 반으로 분할된 방패 형태를 이루고, 유체 인입구 64 혹은 유체 인출구 65를 형성하기 위한 접합용 구멍 67, 67´가 각각 설치된 두께 1~3mm의 한 쌍의 곡면 철판 케이스 54, 54´가 프래스 성형되어, 서로 대칭되게 맞대어 연결 부위를 용접으로 밀봉하여 중앙 격벽체 69가 성형되고;

또 유체 인입구 64, 유체 인출구 65와 같은 형상으로 두께 1~3mm의 철판 원통 케이스 55, 55´가 각각 성형되어, 상기 중앙 격벽체 69의 유체 인입/인출구 67, 67´에 각각 맞대어 연결 부위를 용접 밀봉함으로 써, 도 14에서 보는 것처럼 디스크 챔버 62, 유체 인입구 64, 유체 인출구 65로 구성되어지는 밸브 본체의 내측 표면과 같은 형상으로 격벽 조립체 56 이 성형되고;

상기 격벽 조립체 56은 2~20 ㎛ 두께로 동 전기 도금 하고;

격벽 조립체 56의 내측/외측 면에 액상 브레이징 플럭스를 도포하고;

또한 타원 단면의 디스크 챔버 62의 그 중심선을 따라서 반으로 분할된 방패 형태를 이루고, 유체 인입구 64 혹은 유체 인출구 65를 형성하기 위한 접합용 구멍 66, 66´가 각각 설치된, 두께 2~5mm의 니켈 청동 곡면 판재 52, 52´가 한 쌍으로 프래스 성형 혹은 주형 주조 방식으로 제작되어, 상기 중앙 격벽체 69의 곡면 철판 케이스 54, 54´ 내부에 밀착되게 삽입하고;

또, 두께 1~3mm인 니켈 청동 원통 53, 53´가 한 쌍으로 성형되어, 상기 격벽 조립체 56의 철판 원통 케이스 55, 55´ 내부에 각각 밀착되게 삽입하고;

또한 도 15 에서 보는 것처럼, 유체 인입구/인출구 접합을 위한 구멍 68, 68´을 갖고 디스크 챔버 62의 타원형과 같은 단면 형상의 동 도금 스테인레스 철망 50을, 니켈 청동 곡면 판재 52, 52´의 내부에 밀착되게 삽입하고;

또한 도 15 에서 보는 것처럼, 선경 0.1~0.2 mm, 눈이 0.1~1mm 의 가는 눈의 원통형 동 도금 스테인레스 철망 51, 51´를 격벽 조립체 56의 동계 합금 원통 53, 53´의 내부에 밀착되게 삽입하여 밸브 인서트 총 조립체 70이 완성하고;

다음으로, 도 17에서 보는 것처럼 밸브 인서트 총 조립체 70을 주조 사형 캐비티 57 내부에 삽입하여, 주물사와 철판 케이스 내부에 니켈 청동 부재를 봉입하고; 그리고

주철 용탕을 주형의 탕구 58에 주입하여, 고온의 주철 용탕이 주형 내부를 채우면, 주철 용탕의 열로 인해 니켈 청동 곡면 판재 52, 52´ 및 니켈 청동 원통 53, 53´는 용융되고, 접합면에서 매개층을 이루는 상기 곡면 철판 케이스 54, 54´, 및 철판 원통 케이스 55, 55´는 고상 용융 상태에서도 격벽을 유지하여 니켈 청동 용융액과 주철 용탕의 혼합을 방지하면서, 양쪽의 경계면에서 니켈 청동 용융액과 주철 용탕이 각각 분자 확산에 의한 금속 결합하여, 니켈 청동 판재는 주물 내부의 유체 접촉면에 효과적으로 접합되고, 또한 발생 가스는 니켈 청동 접합부의 주물사를 통하여 배기되고, 동 도금 스테인레스 철망에 의해 주물사와 접촉하는 니켈 청동 판재의 표면에서 냉각 수축 시 표면장력에 의해 확장되는 기포 형상의 함몰 홈 발생을 방지하여 표층 두께 형성을 균일하게 한다; 그리고

주물이 냉각된 후 주형의 모래를 털어내서, 밸브 본체 주물을 완성 후 동 합금 접합부위는 0.3~1.5mm를 남겨두고 가공함으로써. 경제적으로 건전한 조직을 갖는 동합금의 유체 접속 면이 완성되고, 내식성이 개선된다.

본 발명은 유체를 이송하는 장치에서 주철에 동계 합금의 접합을 기존기술 대비 상대적으로 매우 낮은 경비로 효율적인 생산이 가능하고, 접합 위치에 제한을 없이 용이하게 적용 가능하고, 부식성 가스나 물, 해수 등의 부식성 유체를 사용하는 화학 유체 펌프, 물 펌프, 수봉식 진공 펌프, 수차, 급수 설비, 선박의 해수 설비 등에서 사용되는 기계 장치에서, 주철 부재의 유로 내부에 동계 합금을 접합함으로 써, 스테인레스/황동 등의 고가 단일 소재를 대체 가능하고, 내식성 향상에 따른 내구 품질 개선과 또 부품 제조 원가 저감 등 관련 산업 제품의 경쟁력 제고가 가능하다.

1; 구동 기어 2; 종동 기어
3; 기어 하우징 4; 앞 카버
6, 7; 마찰 벽면
8; 알미늄 청동 판재
9; 철판 케이스, 스테인레스 판 케이스
10, 26, 44 ; 테두리 벽
11; 동 도금 격자 철망, 동 도금 격자 스테인레스 철망
12; 인서트 조립체
13, 34, 48, 57 ; 사형 캐비티
14, 35, 49, 58 ; 탕구
16; 사판 17; 피스톤
18; 회전축
19; 회전 실린더
20; 사판 회전 지지부
21; 회전 밸브 접속부
22; 피스톤 안내구멍
23; 원반형 연입 청동 판재
24; 원반 용기형 철판 케이스
25; 원반형 동도금 격자 금속망
27; 인서트 원반 조립체
28; 연입 청동 원통
29; 직경 축소부
30; 철판 원통
31; 동 도금 격자 원통
32; 인서트 실린더 조립체
33; 인서트 복합 조립체
41; 전면 카버
42; 연입 청동 사각 판재
43; 사각 철판 케이스
45; 동도금 사각 철망
46; 안장형 인서트 조립체
47; 고정 지지부재
50; 동도금 스텐레스 철망
51, 51´; 원통형 동도금 스테인레스 철망
52, 52´; 니켈 청동 곡면 판재
53, 53´; 니켈 청동 원통
54, 54´; 곡면 철판 케이스
55, 55´; 철판 원통 케이스
56; 격벽 조립체
60; 밸브 본체
66, 66´, 67, 67´, 68, 68´; 접합부
69; 중앙 격벽체
70; 밸브 인서트 총 조립체

Claims (4)

1. 유체 이송 장치를 구성하는 한 철계 금속 주물에서, 철계 금속 주물의 표층부의 한 마찰면 또는 부식성 유체 접촉면에 동계 합금 판재를 접합하는 수단으로,
   철계 금속 주물 용탕;
   주조 사형 캐비티 및 탕구;
   마찰면 또는 부식성 유체 접합면 형상으로 성형된 동계 합금 판재;
   상기 동계 합금 판재를 내부에 수용하는 박판 용기 형태의 철계 금속 케이스;
   상기 동계 합금 판재의 한 면을 덮는 격자 금속망;
   상기 철계 금속 케이스가 표면에 브레이징용 액상 플럭스(flux)를 도포된 후, 상기 격자 금속망, 동계 합금 판재를 감싸서 내부에 수용하는 인서트(insert) 조립체; 그리고
   상기 인서트 조립체의 동계 합금 판재 면이 상기 주조 사형 캐비티 내부의 주물사와 접하도록 설치되고, 동 도금 격자망이 주물사와 상기 동계 합금 판재가 이루는 경계면에 동 도금 격자망이 수용되는 구성을 제 1 특징으로 하고,
   상기 철계 금속 주물 용탕을 상기 사형 캐비티에 탕구를 통하여 주입하는 인서트 주조방식을 제 2 특징으로 하여 ,
   주입된 철계 금속 주물의 용탕이 유입하여 접하는 철계 금속 케이스와 동계 합금 판재를 가열하여, 철계 금속 케이스 내부의 동계 합금 판재가 먼저 용융되고, 철계 금속 케이스는 동계 합금의 용융액과 열 평형을 이루면서 온도 상승이 지연되어 고상 용융 상태의 매개층 (媒介層; inter-layer)이 되어서 양측의 용융액의 혼합을 막고, 두 용융 금속과의 경계면에서 용융 조직의 확산으로 금속 접합 (metallurgical bonding)이 이루어지면서 냉각되어 철계 금속 주물 표면에 동계 합금을 접합하는 방법.
2. 청구항 1에서, 상기 동계 합금 판재는 Sn 0.2 ~ 14 wt%, Pb 0.1 ~ 14 wt%, Al 0.2 ~ 14 wt%, Zn 0.1 ~ 1.0 wt%, Fe 0.1 ~ 0.5 wt%, Bi 0.1 ~ 10 wt%, Mn 0.1 ~ 15 wt%, Ni 0.1 ~ 15 wt% 중에서 선택된 복수의 성분들로 조성되는 것을 특징으로 내식성 또는 내마모성 및 내 소착성이 개선된 철계 금속 주물 표면에 동계 합금을 접합하는 방법.
3. 청구항 1에서, 상기 철계 금속 케이스는 Cu, Cr, Ni, Ag중 선택된 성분으로 전기 도금을 특징으로 하여, 인서트 주조시, 동계 합금과 철계 금속 케이스 의 경계면 그리고 철계 금속 케이스와 주물 용탕의 경계면에서 산화철 피막 발생이 방지된 철계 금속 주물 표면에 동계 합금을 접합하는 방법.
4. 청구항 1에서, 상기 격자 금속망은 Cu, Ni, Ag중 선택된 성분으로 전기 도금되어 상기 동계 합금 박판의 용융 표면에 부착되어, 냉각 중 수축 표면 장력으로 표면에서 부분 함몰 홈의 발생이 억제된, 철계 금속 주물 표면에 동계 합금을 접합하는 방법.

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