KR20010071178A - 주석 합금 자동차 휠 균형 웨이트 - Google Patents

주석 합금 자동차 휠 균형 웨이트 Download PDF

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KR20010071178A
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니모카이루이스
피어스제레미아써
알루왈리아하번즈카우르
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수산 제이. 알라드
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Abstract

자동차의 휠의 균형을 맞추는데 적합한 휠 웨이트로서 대략 320℃ 아래의 상한선을 갖는 융점 범위 및 최소한 대략 6Hv의 경도를 갖는 주석 합금을 포함하는 휠 웨이트.

Description

주석 합금 자동차 휠 균형 웨이트{TIN ALLOY WHEEL BALANCING WEIGHTS}
세계적으로 납의 사용에 대한 규제가 증가하고 있으며, 특히 자동차 성분 중 납은 엄격해지고 있는 것을 이해할 것이다. 환경 기구 및 입법자들은 주로 처리 제도로부터 발생된 잠재적인 위험성을 인식하여 오고 있다. 납 처리를 위한 수명 마감 절차가 지금 검사되고 있고, 납 사용에 있어서의 감소가 요구되어 오고 있다. 자동차 제조는 차량의 납 함량을 감소시키는 수단을 찾고 있다.
납 휠 웨이트는 명백한 납 공급원을 나타내고, 500g까지는 자동차 휠의 균형을 맞추는데 사용될 수 있는 반면, 더 큰 차량은 각 개별 웨이트에 대해 500g까지 사용할 수 있다.
이들 납 웨이트는 종종 코팅 또는 도금되어 합금 휠의 외관과 더욱 잘 어울리는 밝거나 또는 더욱 금속성인 마감재을 이룬다. 그러한 표면 처리는 역시 미학적인 이유로, 노화에 의한 웨이트의 흑색화를 지연시키는데도 사용될 수 있다. 예전에, 납 웨이트는 분말 코팅에 의해 폴리머로 코팅되어 왔다. 이는 여러 가지이유로 행해졌다:
(i) 강철 클립 및 알루미늄 합금 휠 사이의 부식 반응을 방지,
(ii) 더 좋은 표면 마감 부여, 및
(iii) 납의 캡슐화에 의해 더욱 환경 친화적인 이미지를 부여.
그렇지만, 납은 여전히 존재하여 처리 문제를 일으킨다. 또한, 재활용이 더욱 어려운데, 왜냐하면 폴리머 코팅의 처리에 추가적인 건강 및 안전 제어가 지켜져야만 하기 때문이다.
아연은 본 업계에서 시도되어 오고 있지만 여러 가지 이유로 인해 바람직하지 않다:
(i) 융점이 납의 융점(327℃)보다 높아서(419℃) 생산 장비의 업그레이드 및 추가적인 에너지 사용이 요구된다,
(ii) 아연으로 인한 납의 오염은 부식 문제를 초래한다,
(iii) 아연의 경도는 휠에의 조립 도중 변형이 어렵게 만들어 아연 사용시 휠에 위험성을 부여한다,
(iv) 아연은 가끔 "환경에 위험한" 금속으로 분류되고, 따라서 납에 비해 상당한 장점을 부여하지 않는다,
(v) 아연은 쉽게 부식하고 그러므로 코팅될 필요가 있다, 및
(vi) 아연은 정확한 크기 및 형태를 제공하기 위해 절단 및 변형하기가 더욱 어렵다.
강철 또한 휠 웨이트의 생산에 시도되어 왔으나 또한 다수의 단점으로 인한문제가 있었다:
(i) 강철은 쉽게 부식하고 따라서 코팅될 필요가 있다,
(ii) 강철의 경도는 휠에의 조립 도중 변형이 어렵게 만들어 아연 사용시 휠에 위험성을 부여한다,
(iii) 강철은 정확한 크기 및 형태를 제공하기 위해 절단 및 변형하기가 더욱 어렵다,
(iv) 강철의 사용은 생산 장비의 업그레이드를 요구한다, 및
(v) 휠에의 부착을 위해 클립과 함께 주조하는 것이 어렵다.
폴리머 또한 시도되어 왔으나, 역시 여러 단점으로 인한 문제가 있었다:
(i) 폴리머는 충분히 조밀하지 않다,
(ii) 휠에의 부착을 위해 클립과 함께 주조하는 것이 어렵다, 및
(iii) 다른 생산 장치를 필요로 한다.
순수 주석 또한 휠 웨이트의 생산에 시도되어 왔다. 그렇지만, 비록 생산된 웨이트가 표준 납 웨이트와 유사한 방법으로 작동하지만, 순수한 주석은 주조 웨이트의 대량 생산에 부적합한 것으로 발견되었다. 순수 금속으로서, 주석은 합금의 특징인 용융 또는 죽상 범위보다는 단일 융점을 갖는다. 이러한 좁은 고체화 범위는 생산 도중 문제를 일으키는데 허용가능한 결과를 얻기 위해서는 베쓰 및 주입 노즐 온도의 정확한 제어가 요구되기 때문이다. 용융된 주석의 유동성은 특히 몰드 라인 주위의 섬광을 일으킨다.
균형 웨이트의 문제를 해결하기 위한 또다른 제안은 타이어의 공기공간 내로폴리머를 주입하거나 폴리머 복합물 구를 배치하여 차량의 주행에 따라 불균형이 동적으로 측정되도록 하는 것에 기초한다. 그렇지만, 이러한 방법에 관련된 수많은 단점이 있다. 이 처리는 타이어 마모와 맞추어 연속적으로 적용되어야 하고 결과적인 코팅인 타이어 회복을 방해하고 타이어 보증을 무효화할 수 있다. 사용된 재료는 녹 강화 문제를 회피하기 위해 건조되지만 이것은 재료가 물에 견딜 수 없게 만든다. 결론적으로, 타이어를 팽창시킬 때 방습된 공기가 사용되어야만 하고 물기있는 윤활유 장착재료는 회피되어야만 한다. 알갱이는 또한 밸브 코어를 고장낼 수 있고 재료를 적용하는데 전문가용 도구가 필요하다.
타이어의 균형을 맞추기 위한 또다른 방법은 휠에 단단히 고정된 균형 링 또는 "훌라후프"를 사용한다. 이들은 강철 또는 알루미늄으로 만들어졌고 강철 샷 또는 수은으로 채워져 있다. 그렇지만, 독성으로 인해 수은의 사용은 잠재적인 환경 위험이어서 앞으로 금지될 수 있다.
본발명은 승용차 및 화물차를 포함하는 자동차의 휠의 균형을 맞추는데 사용되는 웨이트의 제조에 관한 것이다. 특히, 현재 사용되는 납으로 제조된 웨이트를 대체하는데 적합한 웨이트를 제조하는데 관한 것이다.
본발명은 도면을 참조하여 예시적으로 더욱 기술되는데 여기서:
도 1은 주조 블록 타입(또는 "클립-온") 휠 웨이트의 평면도를 도시한다.
도 2는 주조 블록 타입(또는 "클립-온") 휠 웨이트의 측면도를 도시한다.
도 3은 휠의 테두리에 부착된 주조 블록 타입(또는 "클립-온") 휠 웨이트의 단면도를 도시한다.
도 4는 기계적으로 형성된 플랫 타입("도는 "접착") 웨이트의 평면도를 도시한다.
도 5는 기계적으로 형성된 플랫 타입("도는 "접착") 웨이트의 측면도를 도시한다.
이들 도면은 가능한 웨이트 디자인의 예시일 뿐이지 본발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
도 1 및 2를 참조하면, 휠 웨이트는 적절한 몰드 내에서 주석 합금을 주조함으로써 형성된 본체(1)를 갖는다. 본체(1)의 한쪽 표면은 휠의 테두리와 밀접하게 맞물릴 수 있는 형상을 갖고 있다. 일체형 클립(2)은 본체(1)에 부착되고 역시 휠의 테두리와 밀접하게 맞물릴 수 있는 형상을 갖고 있다.
도 3을 참조하면, 휠 웨이트는 휠의 테두리(4)에 부착되어 있는 것이 도시된다. 표면(3) 및 일체형 클립(2)의 형상은 테두리(4)에 대해 휠 웨이트가 밀접하게 맞물리도록 도시된다.
도 4 및 5를 참조하면, 플랫 타입의 웨이트는 주석 합금으로부터 기계적으로 형성되어 일련의 상승 부분(6)의 각각에 대한 바람직한 중량에 의해 결정되는 크기의 일련의 상승 부분(6)을 갖는 기다란 바(bar, 5)를 생성한다. 상승 부분(6)은 기다란 바(5)를 따라서, 적절한 절단 장비를 사용하여 상승 부분들을 분리시키는 것이 가능한 충분한 거리만큼 이격되어 있다. 기다란 바(5)는 그 아래쪽 상에 접착 테이프(7)로써 코팅된다. 접착 테이프(7)는 보호층(8)으로서 추가로 코팅되는데 보호층은 웨이트를 휠의 테두리에 고정시키기 바로 직전에 제거된다.
본발명은 주조 블록 타입 휠 웨이트의 생산을 예시하는 다음의 실시예를 참조하여 추가로 기술된다:
본발명의 목적은 본 업계에 공지된 납 휠 웨이트와 유사하거나 더 좋은 성능 특성을 나타내면서도 관련된 환경 문제를 회피할 수 있는 휠 웨이트를 제공하는 것이다.
따라서 본발명은 대략 320℃ 아래의 상한선을 갖는 융점 범위 및 최소한 대략 6Hv의 경도를 갖는 주석 합금을 포함한다.
단위 Hv는 플라스틱 변형에 대한 저항의 Vickers 경도 측정에 의해 얻어진 경도값을 나타낸다. 이 경우 부과된 부하는 0.5kg이고 굴곡(indentation)의 크기는 표준 표를 사용함으로써 경도와 관련된 것이다.
두 종류의 휠 웨이트 디자인이 현재 사용되고 있는데 이들은:
(i) 바람직하게는 강철로 만들어진 클립을 갖는 주조 블록을 포함하고, 주조물과 일체이거나 제거가능하게 부착되어 웨이트가 휠의 외부 테두리에 고정되는 것을 가능하게 하는 "클립-온" 웨이트, 및
(ii) 웨이트가 휠 내로 부착되는 것을 가능하게 하는 아래쪽 접착제와 함께 기계적으로 형성된 블록을 포함하는 "접착성" 웨이트이다.
바람직하게는, 클립-온 웨이트에 대해 사용된 주석 웨이트는 9 - 35 Hv, 더욱 바람직하게는 12 - 35 Hv의 범위의 경도값을 갖는다. 이 경우 더 큰 경도는 조립(fitting) 도중 변형 또는 손상을 제한하는데 요구된다. 그렇지만, 정확한 조립이 이루어질 수 없어서 합금이 지나치게 딱딱하지 않아야 할 경우, 즉 35Hv 이상이 되지 않아야 할 경우 다소의 변형이 종종 요구된다.
바람직하게는, 접착성 웨이트에 대해 사용된 주석 합금은 6 - 25Hv 범위의 경도 값을 갖는다. 이 경우 더 낮은 경도 값이 바람직한데 왜냐하면 이들 웨이트는 기계공에 의한 적용에 의해 휠 내부 주위로 구부러져야 하기 때문이다.
클립-온 웨이트 및 접착성 웨이트 모두에서, 휠의 균형을 맞추기 위한 그러한 주석 합금의 사용은 수많은 장점을 부여한다:
(i) 납 및 수은과 같은 독성 또는 위험 물질의 사용을 최소화한다,
(ii) 합금은 순수한 주석의 융점을 넓혀서 용융 또는 죽상(pasty) 범위를 부여하고 또한 용융된 금속의 유동성을 감소시키는데, 이들 물리적 특성의 변화는 순수한 주석과 관련된 생산 문제를 극복한다,
(iii) 높은 주석 합금은 필요한 경우, 납을 함유한 합금보다도 크롬과 같은 밝은 마감재로 도금하기가 더 쉽다.
(iv) 납에 대해 사용된 생산 장치와 동일한 장치를 사용하여 이들 주석 합금으로부터 휠 웨이트가 제조될 수 있고, 그러므로, 최소화된 설비 변조만이 요구된다,
(v) 주석 합금은 부식 저항성이다,
(vi) 주석 합금은 경도, 변형 및 절단성에 대한 납의 물리적 특성과 조화된다,
(vii) 주석 합금은 바람직한 외관을 가지고 밝은 색상으로 광택을 낼 수 있다,
(viii) 주석 합금은 납보다 충격에 대해서 더 저항적으로 제조될 수 있고, 따라서 휠에 적용시 및 예를 들면 연tjr과의 충격으로 인한 웨이트의 손상을 감소시킬 수 있다,
(ix) 주석 합금은 더 낮은 온도에서 대표적으로 주조되고, 따라서 에너지요구를 감소시킬 수 있다, 및
(x) 합금은 납보다 더 높은 스크랩 값을 가지는데, 이로 인해 재활용을 촉진하고 제안된 유럽 연합 수명 마감 차량(European Union End-Of-Life Vehicle) 법률의 목적을 달성하는 것을 도울 수 있다. 주석 합금은 이런 점에서 폴리머 또는 폴리머 복합물에 기초한 제안보다 장점을 가지는데 폴리머 또는 폴리머 복합물은 재활용하기가 어렵거나 불가능하고 타이어 회수를 제한하기 때문이다.
클립-온 웨이트에서, 주석 합금은 클립 및 휠에 더 나은 접착성을 나타내면서 납보다 더 나은 강성을 나타내도록 제조될 수 있다. 이는 조립 도중 변형 및 손상을 제한한다.
주석의 융점은 납 또는 아연의 융점보다 더 낮고, 이는 장점인데 왜냐하면 웨이트 생산에 대한 에너지 요구량이 감소되기 때문이다. 더 낮은 주조 온도의 추가적인 장점은 주조 몰드의 수명이 증가된다는 것이다. 또한, 아연과 같은 대체품과 비교되는, 기계적으로 형성된 주석 제품의 부드러움은 절단에 의한 각 웨이트의 분리를 용이하게 한다.
최적의 주석 합금의 선택은 올바른 물리적 특성, 향상된 부식 저항성, 적절한 용융 또는 기계적 작동 성능(생산 방법에 따라)을 갖는 웨이트의 생산 및 기존의 웨이트 디자인의 사용을 가능하게 한다.
구리는 주석에 부가되어 경도를 증가시킬 수 있고, 따라서 변형 저항성을 증가시킬뿐만 아니라 용융시 신속한 순환 다이 주조에 적합한 합금을제공한다. 약 3중량 % 구리를 포함하는 주석 합금은 용융점을 320℃미만으로 유지하면서도 현재의 납 제품의 경도와 대등하게 사용될 수 있다. 약 13Hv의 경도는 휠의 외부 테두리에 부착되는 웨이트에 현재 사용된다. 더 부드러운 웨이트는 휠에의 적용시 어느 정도의 구부러짐을 허용하고 기계적 성형의 목적을 위한 자기-접착 휠에 대해서 요구된다. 약 1중량%의 구리를 포함하는 합금은 이러한 용도에 추천된다.
안티몬도 합금 원소로서 주석에 부가되어 그 경도를 증가시킬 수 있다. 이경우 구리보다 더 큰 정도로 경도를 증가시키면서 융점에 대한 영향은 줄이는 것이 가능하다. 한정된 죽상 범위는 다이 주조에 종종 요구되는데 대략 15중량%, 바람직하게는 대략 10 중량%까지의 안티몬를 포함하는 주석 합금 내에서 달성될 수 있다. 다시, 더 부드러운 합금은 더 낮은 안티몬 함량을 갖는 자기-접착 웨이트에 대해 추천된다.
구리 및 안티몬의 경도에 대한 개별적인 영향은 두 개의 함금 원소가 조합되는 경우 얻어지는 경도 증가보다도 더 크다. 이는 더 높은 퍼센트의 이들 원소rk 조합 내에 부가되는 것이 가능하게 하고, 따라서 합금이 과도하게 딱딱해짐이 없이 더 큰 융점 조절이 이루어질 수 있다.
비스무트는 합금의 밀도를 증가시키는데 사용될 수 있고 휠 균형용 웨이트의 효율을 증가시킬 수 있다. 다른 합금 부가와 달리, 높은 비스무트 함량은 융점을 증가시킴없이 사용될 수 있다. 그렇지만, 높은 비스무트 함량은 주석의 기계적 특성에 나쁜 영향을 미칠 수 있는데, 즉 금속이 부스러지기 쉽게 만들 수 있는데, 그러므로 그러한 합금은 제조 도중에 상당한 기계적 변형이 발생하는 자기-접착 웨이트의 생산에는 적합하다. 0.1 - 10 중량%의 비스무트를 함유하는 주석 합금은 증가된 밀도를 제공하면서도 만족스러운 연성(ductility)를 유지하면서 사용될 수 있다. 적절한 경도 또한 달성될 수 있다.
은, 아연 및 인과 같은 기타 원소는 주석 합금의 경도를 필요한 수준까지 증가시키는데 사용될 수 있다. 인듐과 같은 기타 원소도 또한 부가될 수 있다. 이는 주석 합금이 주조 제품 내의 클립의 습윤(wetting)을 이루는 것을 돕는다는 점에서 장점을 부여한다.
상기 원소들의 혼합물은 생산 목적에 따라 요구되는 물리적 및 기계적 특성뿐만 아니라 적당한 경도 및 강성을 이루어 휠에 대한 신뢰성있는 장기 고정을 보장하는데 사용될 수 있다.
따라서, 본발명에서 사용되는 주석 합금은 대략 320℃ 이하의 상한선을 갖는 용융 범위 및 최소한 대략 6Hv의 강성을 갖고 0.01 - 10 중량% 구리, 및/또는 0.01 - 20 중량% 안티몬, 및/또는 0.01 - 65 중량% 비스무트, 및/또는 0.01 - 20 중량% 은, 및/또는 0.01 - 30 중량% 아연, 및/또는 0.001 - 2 중량% 인, 및/또는 0.01 - 15 중량% 인듐을 나머지 량의 주석과 함께 포함한다.
바람직하게는, 주석 합금은 0.05 - 8 중량% 구리, 및/또는 0.05 - 15 중량% 안티몬, 및/또는 0.05 - 20 중량% 비스무트, 및/또는 0.05 - 10 중량% 은, 및/또는 0.05 - 20 중량% 아연, 및/또는 0.001 - 0.5 중량% 인, 및/또는 0.05 - 10 중량% 인듐을 나머지 량의 주석과 함께 포함한다.
더욱 바람직하게는, 주석 합금은 0.1 - 5 중량% 구리, 및/또는 0.1 - 12 중량% 안티몬, 및/또는 0.1 - 10 중량% 비스무트, 및/또는 0.1 - 7 중량% 은, 및/또는 0.1 - 15 중량% 아연, 및/또는 0.001 - 0.1 중량% 인, 및/또는 0.1 - 5 중량% 인듐을 나머지 량의 주석과 함께 포함한다.
더더욱 바람직하게는, 주석 합금은 0.15 - 4 중량% 구리, 및/또는 0.5 - 10 중량% 안티몬, 및/또는 0.5 - 8 중량% 비스무트, 및/또는 0.5 - 5 중량% 은, 및/또는 0.5 - 10 중량% 아연, 및/또는 0.01 - 0.08 중량% 인, 및/또는 0.5 - 3 중량%인듐을 나머지 량의 주석과 함께 포함한다.
"나머지 량의 주석"이란 어쩔수 없는 불순물과 함께 본질적으로 주석으로 구성된다는 것을 이해할 것이다. 그러한 불순물은 일반적으로 0.5 중량%를 초과하지 않는다. 일반적으로, 주석은 35 - 99.999 중량%, 바람직하게는 80 - 99.999 중량%, 더욱 바람직하게는 85 - 99.999중량% 및 더더욱 바람직하게는 90 - 99.99 중량%의 양으로 존재한다.
클립-온 웨이트에 대한 특히 바람직한 합금은 0.5 - 4중량%, 더욱 바람직하게는 1.25 - 1.5 중량%의 구리, 및 96 - 99.5 중량%, 더욱 바람직하게는 98.75 - 98.5 중량%의 주석을 포함한다. 클립-온 웨이트에 대한 또다른 특히 바람직한 합금은 0.5 - 4 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 - 1.25 중량% 구리 및 0.5 - 10 중량%, 더욱 바람직하게는 6 - 7.5 중량% 안티몬, 및 86 - 99 중량%, 더욱 바람직하게는 91.25 - 93.5 중량%의 양의 주석을 포함한다.
접착성 웨이트에 대한 특히 바람직한 합금은 0.05 - 4 중량% 구리, 더욱 바람직하게는 대략 1.5 중량% 구리 및 96 -99.95 중량%, 더욱 바람직하게는 대략 98.5 중량% 주석을 포함한다. 접착성 웨이트에 대한 또다른 특히 바람직한 합금은 0.5 - 10중량% 안티몬 및 90 - 99.5 중량% 주석을 포함한다. 접착성 웨이트에 대한 또다른 특히 바람직한 합금은 0.5 - 10 중량% 양의 안티몬 및 0.05 - 4 중량% 양의 구리 및 86 - 99.45 중량% 양의 주석을 포함한다.
본발명의 휠 웨이트를 추가적인 처리 또는 코팅시키는 것이 가능하다. 이는 부식 저항성 및/또는 미학적으로 좋은 마감재를 제공할 수 있다. 클립-온 웨이트의 경우 이러한 코팅은 웨이트의 본체를 형성하는 주석 합금 블록에 또는 클립에, 또는 블록 및 클립 양쪽에 적용될 수 있다. 분말 코팅에 의해 생성된 폴리머 코팅도 가능하다. 이는 표준적인 산업적 방법이고 폴리머 수지 입자를, 입자에 정전기를 부여하는 특수 총으로 표면에 도포하는 것을 수반한다. 분말 코팅은 종종 가열에 의해 이후 처리되고, 그리하여 입자는 가교결합 또는 융합하여 폴리머 층을 형성한다. 랙-엔-베럴(rack-and-barrel) 도금과 같은 표준적인 전기도금 기술을 사용하여 크롬 도금하는 것도 가능하다. 아연 도금 또한 가능하다.
바람직하게는, 본발명은 전술한 바와 같이 5 - 50℃, 바람직하게는 10 - 50℃, 더욱 바람직하게는 14 - 40℃의 용융 또는 죽상 범위를 갖는 주석 합금을 포함한다. 즉, 합금이 용융하기 시작하는 온도 및 합금이 용융하는 온도는 5 - 50℃, 바람직하게는 10 - 50℃, 더욱 바람직하게는 14 - 40℃에 의해 완전히 분리된다. 명세서에서 전술한 바와 같이 주조 웨이트의 생산은 사용된 금속이 좁은 고체화 범위를 갖지 않을 때 간편화되는데 왜냐하면 이는 허용가능한 결과를 이루기 위해 엄격한 베쓰 및 주입 노즐 온도 제어를 할 필요가 없기 때문이다.
본발명은 승용차 및 화물차 모두를 포함하는 자동차에 대한 웨이트 조립체를 포함하고, 전술한 바와 같이 하나 또는 그 이상의 휠 웨이트를 포함한다.
또다른 양상에서, 본발명은:
(i) 주석 부분을 용융하는 단계,
(ii) 합금되어야 할 필요량의 원소들을 용융된 주석에 부가하는 단계,
(iii) 용융물을 온도 의존적인 시간 동안 방치하여 합금이 일어날 수 있게하는 단계,
(iv) 용융물을 몰드 내로 옮겨서 합금을 주조하는 단계, 및
(v) 합금을 재용융시키고 다이-주조하는 단계, 또는
(vi) 합금을 와이어 내로 압출하고 찍어내어 필요한 형상을 형성시키고 한쪽 면을 접착 테이프로 코팅하는 단계
를 포함하는 휠 웨이트 형성 방법을 제공한다.
바람직하게는, 단계 (vi)가 사용되고, 상기 찍어내는 단계 및 코팅은 동시에 일어난다.
합금 금속을 용융된 주석내로 도입시키기 이전에, 합금 금속을 적절한 융제에 담금으로써 합금 금속을 녹이는 것이 필요할 때가 있다. 이 목적으로 글리세롤 내 10% HCl이 바람직한 융제이지만 기타 융제도 유사한 효과를 가질 수 있음을 이해할 것이다.
바람직하게는 주석은 유도 용광로를 사용하여 용융되지만, 기타 타입의 용광로 또한 사용될 수 있다. 주석과 함께 합금되는 원소의 부가는 이들 원소의 융점에 의존하여 250 - 700℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 부가되는 원소가 인인 경우, 주석-5% 인 합금으로서 도입되는 것이 바람직하다.
실시예 1-5
요구되는 원소의 조합에 의해 합금을 제조하였다. 주석은 유도 용광로를 사용하여 처음에 용융되었고 이후 올바른 량의 요구되는 원소를 부가시켜 합금을 형성시켰다.
주석의 온도는 안티몬 및 구리의 부가 이전에 약 650℃까지 상승시켰다.
합금용 금속을 용융된 주석 내로 도입시키기 이전에 합금 금속을 녹이는 것이 바람직하다. 사용된 융제는 글리세롤 내 10% HCl이었지만, 기타 적절한 융제도 비슷한 효과를 가질 것이다. 합금 금속의 부가가 행해진 후 용융물을 수분동안 두어 완벽한 합금이 일어나도록 하였다. 주조는 이후 홀딩 온도로부터 가열된 몰드 내로 수행되었다. 다이-캐스팅의 사이클 시간은 웨이트의 크기에 의존하여, 약 5초이었다.
생성 직후 및 125℃에서 13일의 인공 가속 숙성 후 0.5kg에서 Vickers 경도(Hv) 값이 얻어졌다.
아래의 표는 이런 식으로 제조된 실시예 1-5의 합금을 상세히 설명한다.
합금 번호 조성(중량%) 초기 경도(Hv)(0.5kg에서) 숙성후 경도(Hv)(0.5kg 에서) 융점(℃)
Pb Sb Cu Sn
97 3 - - - 13 270-310
납 합금
1 - - 1.5 나머지량 13.2 10.0 227-267
2 - 4 1.25 나머지량 19.3 18.7 232-246
3 - 6 1.25 나머지량 21.8 21.2 234-249
4 - 6 2 나머지량 23.1 21.8 235-270
5 - 8 2 나머지량 27.3 25.5 235-262

Claims (30)

  1. 대략 320℃ 아래의 상한선을 갖는 융점 범위 및 최소한 대략 6Hv의 경도를 갖는 주석 합금을 포함하는 휠 웨이트.
  2. 제 1항에 있어서, 합금이 0.01 - 10 중량% 구리, 및/또는 0.01 - 20 중량% 안티몬, 및/또는 0.01 - 65 중량% 비스무트, 및/또는 0.01 - 20 중량% 은, 및/또는 0.01 - 30 중량% 아연, 및/또는 0.001 - 2 중량% 인, 및/또는 0.01 - 15 중량% 인듐을 나머지지 량의 주석과 함께 포함하는 휠 웨이트.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 합금이 0.05 - 8 중량% 구리, 및/또는 0.05 - 15 중량% 안티몬, 및/또는 0.05 - 20 중량% 비스무트, 및/또는 0.05 - 10 중량% 은, 및/또는 0.05 - 20 중량% 아연, 및/또는 0.001 - 0.5 중량% 인, 및/또는 0.05 - 10 중량% 인듐을 나머지지 량의 주석과 함께 포함하는 휠 웨이트.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 합금이 0.1 - 5 중량% 구리, 및/또는 0.1 - 12 중량% 안티몬, 및/또는 0.1 - 10 중량% 비스무트, 및/또는 0.1 - 7 중량% 은, 및/또는 0.1 - 15 중량% 아연, 및/또는 0.001 - 0.1 중량% 인, 및/또는 0.1 - 5 중량% 인듐을 나머지 량의 주석과 함께 포함하는 휠 웨이트.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 합금이 0.15 - 4 중량% 구리, 및/또는 0.5 - 10 중량% 안티몬, 및/또는 0.5 - 8 중량% 비스무트, 및/또는 0.5 - 5 중량% 은, 및/또는 0.5 - 10 중량% 아연, 및/또는 0.01 - 0.08 중량% 인, 및/또는 0.5 - 3 중량% 인듐을 나머지 량의 주석과 함께 포함하는 휠 웨이트.
  6. 전기한 항 중 어느 한 항에 있어서, 5 - 50 ℃의 용융 또는 죽상 범위를 갖는 주석 합금을 포함하는 휠 웨이트.
  7. 전기한 항 중 어느 한 항에 있어서, 14 - 40 ℃의 용융 또는 죽상 범위를 갖는 주석 합금을 포함하는 휠 웨이트.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 휠의 외부 테두리에 고정시키기 위한 주조 블록 형태의 휠 웨이트.
  9. 제 8항에 있어서, 9 - 35 Hv 범위의 경도 값을 갖는 휠 웨이트.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 주조 블록이 일체형 클립을 포함하는 휠 웨이트.
  11. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 주조 블록이 제거가능한 접착형 클립을 포함하는 휠 웨이트.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 클립이 강철로 된 휠 웨이트.
  13. 제 8항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 합금이 0.5 - 4 중량% 양의 구리 및 96 - 99.5 중량% 양의 주석을 포함하는 휠 웨이트.
  14. 제 8항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 합금이 0.5 - 4 중량% 양의 구리 및 0.5 - 10 중량% 양의 안티몬 및 86 - 99 중량% 양의 주석을 포함하는 휠 웨이트.
  15. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 아래쪽 접착제를 갖는 기계적으로 형성된 블록 형태의 휠 웨이트.
  16. 제 15항에 있어서, 6 - 25Hv 범위의 경도 값을 갖는 휠 웨이트.
  17. 제 14항 또는 제 15항에 있어서, 합금이 0.05 - 4 중량% 양의 구리 및 96 - 99.95 중량% 양의 주석을 포함하는 휠 웨이트.
  18. 제 14항 또는 제 15항에 있어서, 합금이 0.5 - 10 중량% 양의 안티몬 및 90- 99.95 중량% 양의 주석을 포함하는 휠 웨이트.
  19. 제 14항 또는 제 15항에 있어서, 합금이 0.5 - 10 중량% 양의 안티몬 및 0.05 - 4 중량% 양의 구리 및 86 - 99.45 중량% 양의 주석을 포함하는 휠 웨이트.
  20. 전기 항 중 어느 한 항에 있어서, 표면이 부가적으로 처리 및/또는 코팅되는 휠 웨이트.
  21. 제 20항에 있어서, 표면이 폴리머로 코팅되거나 크롬 또는 아연으로 도금되는 휠 웨이트.
  22. (i) 주석 부분을 용융하는 단계,
    (ii) 합금되어야 할 필요량의 원소들을 용융된 주석에 부가하는 단계,
    (iii) 용융물을 온도 의존적인 시간 동안 방치하여 합금이 일어날 수 있게 하는 단계,
    (iv) 용융물을 몰드 내로 옮겨서 합금을 주조하는 단계, 및
    (v) 합금을 재용융시키고 다이-주조하는 단계, 또는
    (vi) 합금을 와이어 내로 압출하고 찍어내어 필요한 형상을 형성시키고 한쪽 면을 접착 테이프로 코팅하는 단계
    를 포함하는 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한항의 휠 웨이트를 제조하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 코팅 및 찍어내는 단계가 동시에 일어나는 방법.
  24. 제 20항 또는 21항에 있어서, 주석은 유도 용광로를 사용하여 용융되는 방법.
  25. 제 22항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (ii)가 250 - 700℃ 범위의 온도에서 수행되는 방법.
  26. 제 22항 내지 제 25항 중 어느 한항에 있어서, 인 성분은 만약 부가된다면 주석-5%인 마스터 합금으로서 부가되는 방법.
  27. 제 22항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서, 주석과 함께 합금되는 원소들은 용융된 주석 내로 도입되기 이전에 용융되는 방법.
  28. 제 27항에 있어서, 융제가 글리세롤 내 10% HCl인 방법.
  29. 대략 320℃ 아래의 상한선을 갖는 융점 범위 및 최소한 대략 6Hv의 경도를 갖는 주석 합금을 휠 웨이트의 제조에 사용하는 방법.
  30. 제 1항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 휠 웨이트를 포함하는 자동차용 휠 조립체.
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