KR20060048974A

KR20060048974A - 마찰공학적 부하를 받는 표면용 알루미늄 합금

Info

Publication number: KR20060048974A
Application number: KR1020050069829A
Authority: KR
Inventors: 로베르트 메르겐; 발터 개르트너
Original assignee: 미바 그레이트라게르 게엠베하
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2006-05-18
Also published as: RU2296804C1; US7572521B2; EP1624081A1; CN100365144C; CN1733954A; EP1624081B1; BRPI0503170A; US20060029827A1; JP2006045677A; ATA13292004A; KR100705728B1; DE502005000070D1; EP1624081B2; AT414128B

Abstract

본 발명은 마찰공학적 부하를 받는 표면의 코팅층용 알루미늄 합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 매트릭스(20) 내에 적어도 하나의 연질상 및 경질상이 포함되어 있는 알루미늄 합금에 관한 것이다. 그 외에도 본 발명은 상기 코팅층을 제조하고 위한 방법에 관한 것이다. 상기 연질상 및/또는 상기 경질상은 상기 알루미늄 매트릭스(20) 내에 본질적으로 미세하게 분포되어 존재하며, 상기 연질상 또는 연질상 입자(18)의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%는 최대 3㎛의 평균 직경을 갖는다. 상기 알루미늄 합금은 지지체(11) 상에 기체상으로부터 증착함으로써 제조된다.

알루미늄 합금, 마찰, 연질상, 경질상, 코팅층

Description

마찰공학적 부하를 받는 표면용 알루미늄 합금{ALUMINUM ALLOY FOR TRIBOLOGICALLY LOADED SURFACES}

도 1은 스퍼터링 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 2는 알루미늄 합금의 입자의 빈도 및 분포를 개략적으로 나타낸 곡선 그래프이다.

도 3은 가능한 알루미늄 합금으로 이루어진 코팅층의 현미경 상이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

1: 스퍼터링 시스템 2: 이온

3: 소스(source) 4: 타겟

5: 플라즈마 6: 원자

7: 기판 8: 코팅층

9: 표면층 10: 복합 재료

11: 지지체 12: 채널

13: 특성 곡선 14: 특성 곡선

15: 중앙값 16: 중앙값

17: 현미경 상 18: 연질상 입자

19: 경질상 입자 20: 알루미늄 매트릭스

본 발명은 마찰공학적 부하를 받는 표면의 코팅층용 알루미늄 합금에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 매트릭스 내에 적어도 하나의 연질상과 경질상이 포함되며, 상기 경질상은 크롬, 철, 코발트, 동, 망간, 니켈, 몰리브덴, 마그네슘, 니오브, 백금, 스캔디움, 은, 규소, 바나디움, 텅스텐, 지르코늄을 포함하는 제1 원소군으로 이루어진 적어도 하나의 원소 및/또는 상기 제1 원소군의 원소들의 탄화물, 규화물, 질화물, 붕화물에 의해, 또는 상기 제1 원소군의 원소들로 이루어진 금속간 상(intermetallic phase)에 의해, 및/또는 상기 제1 원소군으로 이루어진 원소들을 함유하는 알루미늄으로 이루어진 금속간 상에 의해 형성되어 있으며, 상기 연질상은 은, 알루미늄, 금, 비스무트, 탄소(흑연), 칼슘, 동, 인듐, 마그네슘, 납, 팔라듐, 백금, 스캔디움, 주석, 이트륨, 아연 및 란탄족 원소를 포함하는 제2 원소군으로 이루어진 적어도 하나의 원소에 의해 형성되어 있으며, 이와 관련하여 연질상 원소는 경질상 원소와 동일하지 않은 상기 알루미늄 합금에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 특히 미끄럼 부재용으로 알루미늄 합금으로 이루어진 코팅층, 적어도 하나의 지지체와 이 지지체 위에 배치되는 표면층으로 이루어진 복합 재료, 적어도 하나의 지지체와 이 지지체 위에 배치되는 표면층으로 이루어진 복합 재료를 제조하기 위한 방법, 및 미끄럼 부재용 미끄럼층을 제조하거나 마찰공학적 부하를 받는 구조 부재를 코팅하기 위한 알루미늄 합금의 용도에 관한 것이다.

마찰공학적 부하를 받는 구조 부재 또는 표면의 코팅층은 극히 상이한 요건들을 충족하여야 한다. 한편으로는 상대적으로 연질이면서도 그에 따라 마모에 따른 마멸뿐만 아니라 미끄럼 상대 부재에 대해 양호하게 적응할 수 있으면서 가능한 한 마찰이 거의 없는 코팅층이 바람직하다. 다른 한편으로는 정적 진동 부하와 더불어 동적 진동 부하를 수용할 수 있으며, 그에 따라 피로 한계 및 내구성을 증대시키기 위해 충분히 높은 기계적 안정성과 강성이 존재하여야 한다. 예컨대 엔진 산업에서의 개발은 무엇보다 점점더 엄격해지고 있는 배기가스 규정을 고려하여 내연기관들의 효율과 그에 따른 그 경제성 및 환경 친화성을 증대시키기 위해 보다 높은 고유 성능에 초점을 맞춰 이루어지고 있다. 예를 들어 이러한 개발에 결부되는 부분은 예컨대 직접 분사식 터보 디젤 엔진의 매우 높은 토크와 그리고 연소 과정 최적화를 위해 지속적으로 증가하는 그 점화 압력에 의해 매우 높은 부하를 받는 평면 저널 베어링과 같은 내연기관의 수많은 구성품들이다. 표준 미끄럼 베어링은 상기와 같은 부하를 견디지 못한다. 이와 관련한 엔진들의 효율적인 분사 시스템을 통해 마찬가지로 분사 펌프의 구성품들과 그 측정장치들, 또는, 보다 높은 출력을 통해 태핏, 핀 혹은 롤러와 같이 미끄럼 부하를 받는 기타 구조 부재들은 상기와 같은 높은 부하에 노출된다. 상기 구성품용으로 알루미늄 합금이 빈번하게 이용되는데, 왜냐하면 그에 따라 기본적으로 달성 가능한 특성과 소요될 비용 사이의 양호한 비율이 달성될 수 있기 때문이다.

독일 특허 공보 DE 36 31 029 C2는 주석을 함유한 알루미늄 합금과 이중층 베어링 재료용으로 그 이용을 기술하고 있다. 무엇보다 주석, 규소 및 납을 첨가 함으로써 알루미늄 매트릭스 내에 증착되는 주석 및 납 합금 입자들로 이루어진 조직이 생성되되, 상기 주석 및 납 합금 입자들은 규소 입자에 인접하여 증착되어 있다. 그럼으로써 베어링 재료는 예컨대 더욱 높은 내피로성과, 고착에 대항하는 더욱 높은 안전성과 같이 개선된 특성들을 갖게 된다고 개시되어 있다.

독일 특허공개 공보 DE 101 35 895 A1는 알루미늄, 규소 및 철의 삼성분 원소 중간 금속 화합물과 경질 입자로서의 규소 입자를 함유하는 알루미늄 합금을 기술하고 있다. 그럼으로써 내피로성을 감소시키지 않으면서도 접착 방지(anti-blocking) 특성이 개선된다.

미국 특허 공보 US 4,471,029 A는 합금 원소로서 규소 및 주석을 함유하되, 대부분의 규소 입자의 직경이 5㎛를 초과하는 알루미늄 합금을 기술하고 있다. 그럼으로써 내피로성 및 내마모성이 증가된다고 하고 있다.

독일 특허 공보 DE 43 12 537 C2는 지지층, 중간층 및 베어링 층을 갖는 알루미늄 합금 재질의 다층 베어링을 기술하고 있다. 이와 관련하여 상기 베어링 층은 50 미만의 비커스 경도를 가지며 주석-규소를 함유한 알루미늄 합금으로 형성되어 있다. 그럼으로써 높은 적합성 또는 내구성 및 높은 내피로성이 달성된다고 하고 있다.

본 발명의 목적은 개선된 마찰공학적 특성을 갖는 알루미늄 합금을 제공하는 것에 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라 연질상 및/또는 경질상이 알루미늄 매트릭스 내 에 본질적으로 미세하게 분포되어 존재하며 연질상 또는 연질상 입자의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%가 최대 3㎛의 평균 직경을 갖는 최초에 언급한 알루미늄 합금, 이 알루미늄 합금으로 형성된 코팅층, 본 발명에 따른 코팅층으로 형성된 표면층을 포함하는 복합 재료, 그리고 표면층으로서 지지체 상에 기체상으로부터 증착함으로써 본 발명에 따른 알루미늄 합금이 제조되는 최초에 언급한 방법에 의해 각각 독립적으로 달성된다. 이와 관련하여 바람직하게는 상기 알루미늄 합금으로써 코팅된 구조 부재가 높은 마찰공학적 적합성을 가지면서 그럼에도 불구하고 정적 및 동적 작용과 관련하여 높은 기계적 부하 수용 능력이 존재하는 것을 가능케 하는 조직을 갖는 알루미늄 합금을 제공할 수 있다. 상기 연질상 입자는 매우 극미한 평균 직경을 포함하면서 알루미늄 매트릭스 내에 미세하게 분포되는 방식으로 존재한다. 이와 같은 미세한 분포는, 변경된 조직 구조를 통해, 합금으로 형성된 코팅층의 구조적 강성에 부정적인 영향을 미칠 수도 있는 응집성 연질상 결합망의 형성을 어렵게 한다. 또한, 고착 마모에 대항하는 높은 저항성, 또는 마찰공학적 적합성 및 높은 정도의 매립성이 존재한다. 종래의 알루미늄 합금인 경우 상기 특성들은 지금까지 오로지 현저히 악화된 기계적 특성 또는 강하된 강성을 이용하여서만 달성되었다. 연질상 원소들의 미세 분포 및 극미한 크기는 알루미늄 매트릭스의 약화를 억제하며, 그럼으로써 강성을 증가시키는 경질상의 작용은 완전하게 효력을 발휘할 수 있게 된다. 3㎛ 이상의 평균 입자를 가지는 연질상 입자들의 수를 극미하게 함으로써 예컨대 코팅층의 구조적 강성 혹은 미끄럼 특성은 부정적인 영향을 받지 않는다. 본 발명에 따른 코팅층이 기체상으로부터 증착됨으로써 제조 됨에 따라, 본 발명에 따른 알루미늄 합금을 이용하여 코팅되는 구조 부재를 복잡하면서 그에 따라 비용 집약적인 방식으로 재처리하지 않으면서 경질상 또는 연질상들은 동시에 극미한 평균 입도 크기로써 미세하게 분산되어 분포될 수 있으며, 종래 기술로부터 공지된 바와 같이 분산을 개선하기 위해 예컨대 스트론티움과 같은 원소들의 첨가는 요구되지 않는다. 마찬가지로 달성되는 거의 구상(球狀)의 형태에 의해 또는 첨예한 테두리의 침상(針狀)이나 창상(槍狀)이 없는 형태에 의해 고착에 대항하는 특성들은 개선되며, 또한 알루미늄 매트릭스의 인성은 그 인장 강도 및 파괴 연성과 더불어 증가된다. 전체적으로 마찰 한계 부하도 표준 베어링들에 비해 증가되며, 마찬가지로 베어링 부하가 높은 경우에도 증가된 마모 강도가 제공될 뿐 아니라 매우 높은 내공동성(cavitation resistance)이 제공된다. 또한, 기하 구조상 간단한 몸체, 예컨대 미끄럼 베어링 상에 본 발명에 따른 코팅층을 도포하는 방법도 주조 및 압연된 밴드의 도금과 같은 통상적인 방법에 비해 단순화된다. 또한, 기하 구조상 복잡한 구조 부재 혹은 구조체 상에서도 본원의 코팅층은 간단하게 도포된다. 또한, 매우 작은 구조체들도 신뢰되는 방식으로 코팅된다. 또한, 다중 층의 제조도 현저한 비용 소요 없이도 가능하다. 전체적으로 매우 양호한 층 특성이 제공되며, 층 두께도 매우 정확하게 요건에 적응된다.

본원의 알루미늄 합금의 개선예에 따라, 연질상 또는 연질상 입자는 최대 2㎛, 특히 최대 1㎛의 평균 직경을 가지거나, 또는 상기 연질상 또는 연질상 입자는 200nm 내지 700nm의 범위, 특히 350nm 내지 550nm의 범위의 평균 직경을 갖는다. 이러한 개선예와 관련하여 바람직하게는, 본원의 코팅층의 양호한 마찰공학적 적합 성이 계속해서 증가될 수 있으며, 그럼에도 높은 강성이 획득되는 상태로 유지되는 점이 달성된다.

경질상 또는 경질상 입자의 적어도 90%, 바람직하게는 적어도 95%가 상기 연질상 입자보다 적은 평균 직경을 가짐으로써, 코팅층의 높은 강성이 달성되는데, 왜냐하면, 상기 경질상 입자의 균일하면서도 미세한 분포에 의해 알루미늄 매트릭스의 국소적 약화는 큰 응집체에 의해 억제되기 때문이다.

상기 경질상 또는 경질상 입자의 평균 직경이 상기 연질상 또는 연질상 입자의 평균 직경의 최대 50%, 바람직하게는 최대 25%가 되게 함으로써, 합금의 기계적 특성과 관련하여 이때 달성되는 추가의 개선을 통해 베어링의 보다 오랜 수명 또는 보다 높은 부하가 달성될 수 있다.

상기 연질상의 비율이 15 중량 퍼센트와 45 중량 퍼센트 사이의 범위, 바람직하게는 20 중량 퍼센트와 40 중량 퍼센트 사이의 범위인 일 개선예에 따라, 바람직하게는 작동 시에 양호한 미끄럼 특성과 길들이기 단계에서 미끄럼 상대 부재에서의 높은 적응성이 달성된다. 또한, 합금 또는 이 합금으로 이루어진 코팅층은 비상 작동 특성을 가지며, 그럼으로써 예컨대 미끄럼 베어링의 수명은 현저히 증가된다.

상기 연질상의 비율이 23 중량 퍼센트와 28 중량 퍼센트 사이의 범위인 일 변형예에 따라, 적응성 및 미끄럼 특성과 관련한 특성들은 최적화되며 달성 가능한 강성에 대한 마찰공학적 특성의 양호한 비율이 유지된다.

개선예들에 따라, 경질상의 비율은 1.5 중량 퍼센트와 40 중량 퍼센트 사이 의 범위이거나, 또는 2 중량 퍼센트와 20 중량 퍼센트 사이의 범위이며, 특히 2.5 중량 퍼센트와 17 중량 퍼센트 사이의 범위일 수 있다. 그럼으로써 제공되는 장점에서 합금 또는 코팅층의 기계적 특성은 광범위한 범위에서 요건에 적응되며, 그에 따라 무엇보다 상기 코팅층의 내마모성 및 구조적 강성은 광범위하게 설정된다. 이와 관련하여 알루미나이드 또는 금속간 화합물이 형성될 수 있으며, 상기 화합물은 그 공 모양 형태에 의해 매트릭스를 고형화시킨다.

또한, 상기 경질상은 규소에 의해 형성될 수 있고/있거나 합금에 함유되는 규소 비율은 3 중량 퍼센트와 13.5 중량 퍼센트 사이의 범위이며, 특히 4 중량 퍼센트와 11.5 중량 퍼센트 사이의 범위일 수 있으며, 또는 상기 합금에 함유되는 규소의 비율은 7.5 중량 퍼센트와 8.5 중량 퍼센트 사이의 범위이며, 그럼으로써 제공되는 장점에서, 경질의 규소 입자에 의해 피로 특성과 더불어 접착 방지 특성 및 내마모성이 개선된다. 규소 입자 또는 규소 입도는 미끄럼 상대 부재 표면의 에지, 버(bur) 등을 연마시키며, 그럼으로써 고착 마모에 대항하는 저항성은 증가된다. 공정점에 가까운 조성에 의해서는 규소 입자의 미세 분포가 이루어지며, 그럼으로써 합금 또는 코팅층의 인성 및 강성과 관련하여 긍정적인 효과가 제공된다.

또한, 경질상은 적어도 동에 의해 형성되어 있으며, 동의 비율은 0.5 중량 퍼센트와 10 중량 퍼센트 사이의 범위이며, 특히 바람직하게는 1 중량 퍼센트와 7 중량 퍼센트 사이의 범위일 수 있는데, 왜냐하면 그에 따라 보다 높은 강성은 혼합 결정 경화에 의해 달성될 수 있으며 내피로성은 증가되기 때문이다.

통상의 불순물을 함유하면서 24 중량 퍼센트 내지 26 중량 퍼센트의 주석, 7 중량 퍼센트 내지 8 중량 퍼센트의 규소 그리고 잔부인 알루미늄을 통해 합금을 형성함으로써, 마찰공학적 적합성과 이때 달성되는 기계적 부하 수용 능력과 관련하여 양호하게 조정된 특성 프로파일을 갖는 합금이 제공된다.

경질상의 비율은 연질상의 비율보다 작거나 동일할 수 있으며, 그럼으로써 합금의 취성은 매우 높은 경도에 의해 회피된다.

코팅층의 개선예에 따라, 상기 코팅층은 5㎛ 및 40㎛ 사이의 범위의 두께, 바람직하게는 10㎛와 25㎛ 사이의 범위의 두께를 가지며, 그럼으로써 상기 두께는 발생하는 부하에 맞춰 조정될 수 있으며, 그에 따라 최적의 재료 적용이 달성될 수 있다.

복합 재료의 개선예에 따라, 지지체와 표면층 사이에 추가의 층이 확산 차단부 및/또는 접착층으로서 형성되어 있는 점에서, 층 상부 구조가 완전하게 상이할 시에, 예컨대 안정화를 위해 강 지지층이 배치되어 있을 시에 상기 두 층들의 원자의 상하간 확산은 효율적으로 억제되거나 또는 본 발명에 따른 코팅층의 양호한 접착이 달성될 수 있다.

상기 추가 층은 0.5㎛와 5㎛ 사이의 범위인 두께, 바람직하게는 1㎛와 3㎛ 사이의 범위인 두께를 가질 수 있으며, 그럼으로써 상기 층들의 상호간 높은 접착 강도가 달성될 수 있거나, 또는 코팅층 원소들에 따라 충분히 큰 확산 배리어가 형성될 수 있다.

일 개선예에 따라 상기 추가 층이 순수 금속으로 형성되고/되거나 제1 혹은 제 2 원소군의 원소의 이원 혹은 삼원 합금으로 형성되는 점에서, 바람직하게는 명 료하게 정의된 특성들이 달성되며 확산 계수는 가능한 한 작게 유지될 수 있는 점이 달성된다.

방법의 개선예에 따라 지지체와 표면층 사이에 우선적으로 추가 층이 확산 차단부 혹은 접착층으로서 상기 지지체 상에 증착되는 점에서, 예컨대 지지체로서 금속 지지층 상에 이루어지는 본 발명에 따른 코팅층의 개선된 접착의 장점이 달성되거나 또는 본 발명에 따른 코팅층에서 지지층으로 그리고 그 반대로 원자의 확산이 억제된다.

기체상으로부터 이루어지는 증착은 PVD 방법을 이용하여 실행될 수 있으며, 그럼으로써 코팅될 구조 부재의 상대적으로 저온 부하의 장점이 달성되는 점에서 무엇보다 얇은 두께의 구조 부재 또한 구조 부재 왜곡 없이 코팅될 수 있다.

일 개선예에 따라 상기 PVD 방법이 스퍼터링 방법에 따라, 무엇보다 직류 마그네트론 스퍼터링 방법에 따라 실행되는 점에서, 바람직하게는 높은 증착률이 달성되며, 그럼으로써 시간과 그에 따른 비용이 절감될 수 있으며, 더욱이 인가된 전기 전압에 의한 평탄화 효과가 발생하며, 그리고 층의 개선된 표면 품질이 달성된다.

일 개선예에 따라 처리 온도가 연질상의 용융 온도의 90% 이하인 점에서, 바람직하게는 연질상 입자의 완전한 용융은 억제되고, 동시에 기판 부하가 극미한 조건에서 입자의 높은 접착 강도가 달성된다.

만일 증착률을 0.1㎛/min 이상으로 선택한다면, 바람직하게는 높은 층 품질과 동시에 충분히 신속하면서 그에 따라 경제적인 층 제조가 달성된다.

스퍼터링 가스로서 아르곤을 이용함으로써 스퍼터링 과정은 경제적으로 실행될 수 있다.

본 발명은 또한 미끄럼 부재용 미끄럼층, 예컨대 미끄럼 베어링, 스러스트 링 혹은 부싱용 미끄럼층을 제조하기 위한 알루미늄 합금의 용도, 혹은 마찰공학적 부하를 받는 구조 부재, 예컨대 샤프트 혹은 커넥팅 로드를 코팅하기 위한 알루미늄 합금의 용도를 포함한다.

본 발명은 보다 나은 이해를 위해 다음에서 도면의 실시예들에 따라 보다 상세하게 설명된다.

이하 설명에 앞서, 상이하게 기술되는 실시예들에서 동일한 부재들은 동일한 도면 부호 또는 동일한 구조 부재 명칭이 사용되되, 전체 명세서 내에 포함된 명세 내용은 의미에 따라 동일한 도면 부호 또는 동일한 구조 부재 명칭을 갖는 동일한 부재에 적용될 수 있다는 사실을 명시하고자 한다. 또한, 본 명세서에 선택한 예컨대 상부, 하부, 측면 등과 같은 위치 지시 내용은 직접적으로 기술될 뿐 아니라 도시되는 도면과 결부되며 그리고 위치 변경 시에 의미에 따라 새로운 위치에 적용된다. 또한, 도시하고 기술한 상이한 실시예들로부터 제시되는 개별 특징들 혹은 특징 조합물은 그 자체로 독립적인 발명의 혹은 발명에 따른 해결 방법을 나타낸다.

도 1은 스퍼터링 시스템(1)의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 양호한 특성들, 무엇보다 그 극미한 입자 크기 또는 그 분포 는 놀라울 정도로 기체상으로부터 이루어지는 증착 방법에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따라 증착을 위해 CVD법 혹은 PVD법이 이용될 수 있다.

CVD(화학 기상 증착)법의 경우, 층 재료는 기체형태의 물질로부터 화학 반응을 통해 코팅될 부재의 표면에 직접적으로 형성된다.

증착률뿐 아니라 층들의 조성 및 구조에 영향을 미치는 소수의 매개변수들은 기체 환경의 조성, 코팅될 부재의 온도, 코팅 가스의 흐름 속도 및 코팅 시간이다.

상기 CVD법의 경우 바람직하게는 기하 구조상 복잡한 형태 또는 몸체 또는 지지체의 코팅을 실시할 수 있다.

PVD법의 경우에는 본 발명에 따른 합금이 물리적 처리를 통해 기체상으로 변환되며, 그런 다음 응결을 통해 기판 표면상에 증착된다. 코팅층은 이온으로부터, 그리고 중성 입자는 플라즈마로부터 형성되며, 플라즈마 내 합금의 배열은 전자빔 혹은 아아크를 이용한 증착에 의해 혹은 음극 증착에 의해 이루어진다.

음극 증착 방법의 경우, 이온(2)들은 대응하는 소스(3)의 전기 고주파계 내에서 가속되어 목표 전극 또는 타겟(4) 상으로 안내된다. 상기 타겟(4)은 상기와 같은 방법에서 동시에 음극을 형성한다.

상기 이온(2)의 소스로서 이용되는 것은 이온화된 불활성 가스이거나 또는 플라즈마(5)이다. 상기 가속된 이온(2)들은 상기 타켓(4) 상에 충돌할 시에 타겟 재료의 표면으로부터 원자(6)를 발생시키며, 그리고 상기 원자는 높은 속도로 기판(7)의 방향으로 이동하여 그곳에서 코팅층(8)으로서 융착된다.

물론 모든 방법에서 증착과 동시에 열처리를 통해 증착된 층의 압착을 실시 할 수 있다.

상기 기판(7)은 도 1에 도시한 플랫폼에만 국한되어서는 안 되며, 오히려 본 발명에 따라 상기 플랫폼과 상이한 형태, 예컨대 그에 상응하게 형성된 타겟(4) 주변에 배치될 수 있는 베어링 반쪽 셸(bearing half shell)이나 완전 셸이 이용될 수 있다.

본 발명에 따라 상기 코팅층(8)은 복합 재료(10)의 표면층(9)을 형성한다.

상기 기판(7)은 상기 복합 재료(10)의 지지체(11)를 형성할 수 있다. 상기 지지체(11)는 예컨대 강 층 혹은 유사한 적합한 재료에 의해 형성될 수 있다. 또한, 상기 지지체(11)는 다층 금속 기판(7)에 의해 형성될 수 있다.

또한, 상기 표면층(9)과 상기 지지층(11) 사이에 예컨대 확산 차단부 혹은 접착층으로서 추가의 층이 형성될 수 있는데(도 1에 미도시), 예를 들어 납 청동 혹은 순수 금속으로 이루어진 층이 형성될 수 있다.

가능한 베어링 구조의 실시예로서, 수많은 가능성들에 대해 대표적인 것으로 AlSn25Si7.5 미끄럼층을 포함하는 베어링을 예로 들 수 있다. 상기 지지체(11)는 강 지지 셸과 CuPb20Sn2 베어링 금속 층에 의해 형성될 수 있다. 추가 층으로서 Ni 중간층이 확산 차단부 및 접착층으로서 배열되어 있다. Ni 층 상에는 본 발명에 따른 코팅층(8)이 표면층(9)으로서 증착된다.

베어링 금속층을 고려할 때 주지되어 있는 바와 같이, 상기 베어링 금속층은 본 발명의 범주에서 납을 함유하여, 예컨대 10 중량 퍼센트의 Pb 및 10 중량 퍼센트의 Sn을 함유하는 청동에 의해 형성될 수 있을 뿐 아니라, 바람직하게는 납을 함 유하지 않고 본 발명에 따른 알루미늄 합금을 이용하여, 예컨대 동-주석 합금 또는 동-아연 합금의 형태로 형성될 수도 있다.

복수의 채널(12)들이 제공될 수 있는데, 이들 채널들을 통해 예컨대 스퍼터링 가스가 공급되거나 상기 채널들을 이용하여 진공이 생성된다.

직류 마그네트론 스퍼터링 방법이 이용될 수 있으며, 이때 스퍼터링 가스로서 5x10^-3mbar 압력의 아르곤이 이용될 수 있다.

증착률, 층 조성 및 그 구조에 영향을 미치는 중요한 매개변수는 증발률, 반응 가스의 부분 압력, 기판 전압, 보조 양극 전압, 코팅 온도이다.

코팅층의 양호한 특성은 예컨대 코팅률을 약 0.75㎛/min으로 하고 코팅 온도는 155℃로 했을 시에 달성되었다.

실험을 통해 확인된 바에 의하면, 표준 AlSn20Cu 스퍼터링 베어링과 비교하여 본 발명에 따른 AlSn25Si7.5 스퍼터링 층을 이용했을 시에 약 30% 정도 마찰 한계 부하가 증가하였으며, 그리고 100Mpa 이상의 고유 베어링 부하에서 강하게 증가된 마모 강도가 달성되었다.

도 2는 알루미늄 합금의 입자의 빈도 및 분포를 개략적으로 도시하고 있다.

상기 도에 따라 개략적으로 도시된 특성 곡선(13)은 본 발명에 따른 합금의 경질상 또는 연질상의 지정된 입자 크기가 발생하는 빈도를 나타낸다.

이와 비교하여, 특성 곡선(14)은 종래 기술의 대응하는 합금의 경질상 또는 연질상의 지정된 입자 크기가 발생하는 빈도를 도시하고 있다.

이에 대해 주지되어 있는 바와 같이, "입자(particle)"라는 개념 또는 상기 입자의 신장 및 분포는 일반적으로 연질상 또는 경질상에, 무엇보다 금속간 상에 적용되며 그 의미 내용에 상응하게 변환될 수 있다.

"연질상" 개념은 본 발명에 따른 합금 또는 코팅층(8)에 불순물에 대한 양호한 적응성 및 매립성을 제공하며, 무엇보다 높은 기계적 안정성 및 피로 한계를 나타내는 경질상과 비교하여 분명하게 보다 낮은 경도를 포함하는 입자를 나타낸다. 이와 관련하여 상기 경질상은 순수 알루미늄 매트릭스보다 더욱 높은 경도를 포함하면서 매트릭스의 경도를 증가시킨다.

근사법으로서 가정할 수 있는 점에서, 상기 두 특성 곡선(13, 14)들은 표준 분포를 충족한다고 할 수 있는데, 왜냐하면 평균치의 편차는 상호간에 독립적인 수많은 우연 변수들의 조건을 충족시키기 때문이다.

본 발명에 따른 알루미늄 합금에서 바람직하게는 종래 기술의 합금과 비교하여 본원의 알루미늄 합금은 보다 작은 평균 입자 크기를 갖는다.

중앙값(15)은 종래 기술의 비교되는 알루미늄 합금의 경우보다 큰 입자 크기 또는 입도 크기 쪽으로 변위되어 있다.

본 발명에 따라 연질상 입자의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%는 최대 3㎛의 평균 직경을 갖는다.

중앙값(16)은 가정한 표준 분포에 상응하게 그 이하에 위치한다.

본 발명에 따른 알루미늄 합금의 바람직한 실시예에 따라 연질상 또는 연질상 입자의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%는 최대 2㎛, 특히 최대 1㎛의 평 균 직경을 갖는다.

그 외에도 주지되는 점에서, 도 1에 도시한 특성 곡선(13) 또는 특성 곡선(14)은 오로지 정적 처리의 조건만을 재현하고 있으며, 그 특성 곡선들은 오로지 평가에 기초가 되는 전체 집합이 충분히 큰 경우에만 측정 결과와 일치한다. 그에 따라서 실제 특성 곡선에서는 편차 또는 비대칭이 발생할 수도 있다.

종래 기술로부터 공지된 합금들에 대한 평균 입자 크기의 차이와 관련하여, 만일 연질상 또는 연질상 입자가 200nm 내지 700nm 범위의 평균 직경, 무엇보다 350nm 내지 550nm 범위의 평균 직경을 가지게 되면, 상기 차이는 확대된다. 상기와 같은 극미한 크기를 통해 알루미늄 합금의 특성 프로파일은 재차 개선될 수 있다.

추가로 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 입자 크기의 빈도 분포는 종래 기술의 알루미늄 합금에서보다 더욱 협폭으로 연장된다. 이와 같은 협폭의 특성 곡선(13)을 통해 코팅층(8)의 균일한 조직이 제공되며, 그럼으로써 상기 코팅층은 수용 가능한 정적 및 동적 부하와 관련하여 그 기계적 특성이 개선된다. 그로 인해 마찬가지로 코팅층(8)의 특성값을 재현할 수 있으며, 그럼으로써 엄격한 설계 시에 불량량은 감소될 수 있다.

만일 본 발명의 바람직한 형성예에서 경질상 입자의 적어도 90%, 바람직하게는 적어도 95%가 상기 연질상 입자보다 더욱 작은 평균 직경을 갖는다고 하면, 상기 특성 곡선(13)은 본질적으로 알루미늄 매트릭스 내에 분산된 경질상 입자에 대해서도 적용된다.

본 발명에 따른 알루미늄 합금의 연질상 또는 경질상의 보다 작은 입자 크기에 의해, 양호한 마찰공학적 적합성을 달성하기 위한 높은 연질상 비율에도 불구하고, 코팅층(8)의 높은 기계적 부하 수용 능력이 달성된다. 추가적으로 바람직한 점에서 소수의 경질상의 노치 효과, 예컨대 규소의 노치 효과는 감소된다.

상기 코팅층(8)의 높은 경도가 달성되며 동시에 취성은 회피됨으로써, 종래 기술로부터 공지된 합금과 비교하여 기계적 특성의 장점이 제공된다.

상기 코팅층(8)은 115 HV 0.001과 150 HV 0.001 사이의 범위, 무엇보다 120 HV 0.001과 145 HV 0.001 사이의 범위인 경도를 가질 수 있으며, 그럼으로써 무엇보다 높은 정적 부하에 대항하여 층의 높은 강성과 높은 기계적 안정성이 달성된다.

이하에 표시된 표 1은 알루미늄 합금의 2~3가지 실시예를 도시하고 있되, 중량 퍼센트 단위의 수치 지시 내용은 알루미늄 합금과 관련하여 이해되어야 한다.

	Sn	Si	Cu	Mn	Mg	Cr	Co	Zr	Zn	Fe	Ni	Al
1	18.5	0.2	1.5	0.15	-	-	0.25	-	-	-	0.75	잔부
2	18	7.5	-	0.35	-	-	0.5	-	-	0.6	0.65	잔부
3	25	7.5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	잔부
4	24.5	7.5	-	-	-	-	-	-	-	0.15	-	잔부
5	30	7.5	-	-	-	-	-	-	-	0.15	-	잔부
6	24.5	14.5	-	-	-	-	-	-	-	0.15	-	잔부
7	30	14.5	-	-	-	-	-	-	-	0.15	-	잔부
8	24.5	-	1.2	0.5	-	0.1	0.1	0.1	-	0.15	-	잔부
9	23	<0.2	1.1	0.4	-	0.05	0.05	0.05	-	0.05	-	잔부
10	27	<0.2	1.85	0.8	-	0.15	0.15	0.15	-	0.25	-	잔부
11	25	1.5	1.0	-	1.0	-	-	0.1	4.5	-	-	잔부
12	25	12	0.5	-	1.0	-	-	-	-	-	-	잔부
13	25	7.5	1	-	1	-	-	-	-	-	1	잔부
14	25	3.5	1	-	1	-	-	-	-	-	1	잔부
15	24.5	-	1.2	0.5	-	-	0.1	0.1	-	0.15	-	잔부
16	15	10	1.1	-	-	1.5	-	-	0.5	1	-	잔부
17	40	-	2.5	-	-	2	-	-	2	1.34	0.45	잔부
18	18.5	2.2	0.95	-	-	1.1	-	-	3.4	2	-	잔부
19	22	-	4	-	-	-	-	0.55	1	3.4	-	잔부
20	21.3	-	2.2	-	-	-	-	1.2	-	1	-	잔부
21	31.5	-	2.2	15.1	-	-	1.5	-	-	-	-	잔부
22	17	-	-	-	-	-	2.21	2	3.75	0.45	-	잔부
23	19	3.4	-	-	-	-	2.2	1.1	1	1.1	-	잔부
24	22	8	-	-	-	-	3	0.9	0.25	0.75	-	잔부
25	23.5	11	-	-	-	-	2.4	0.8	0.21	-	-	잔부
26	25	4.5	-	-	-	-	0.45	1	1	-	-	잔부
27	26	-	-	-	1.21	1.23	-	-	-	-	-	잔부
28	21.5	-	-	2.4	-	-	-	-	-	-	-	잔부
29	22	-	2.3	-	0.35	-	-	-	-	3.4	-	잔부
30	35	-	3.7	-	-	-	2.5	1.15	-	-	1.75	잔부
31	41	-	5.6	-	-	-	2.3	-	-	2.45	3.2	잔부
32	28	-	2.5	-	-	2.4	-	-	-	1	0.9	잔부
33	28	4.5	-	1	-	0.65	-	-	4.4	1	-	잔부

샘플링을 통해 표 1 내에 기재된 합금들 중 2~3가지 합금에 대한 소수의 바람직한 특성들이 설명된다:

No.3, No.4: AlSi-매트릭스의 조성은 공정점에 가까이에 위치하며, 그에 따라 특히 미세 입도의 조직이 달성된다. 그러므로 양호한 기계적 특성들이 제공된다.

No.6: 마찬가지로 미세 입도의 조직이 달성되며 3번 혹은 4번에 비해 마찰공학적 특성이 개선된다.

No.9: 연질상의 비율이 낮으며, 기계적 특성은 양호하다.

No.10: 매트릭스 강도가 양호하다.

No.11: 매트릭스 강도가 높고, 자기 경화 효과가 있다.

No.12: Mg₂Si 상에 의해 경화 효과가 제공된다.

표 1에 기재된 알루미늄 합금들은 오로지 본원의 명세서의 범위를 과도하게 확대시키지 않도록 하기 위해 본 명세서에 모두 기술할 수 없는 또 다른 수많은 합금들에 대한 실시예로서만 언급되어 있으며, 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것으로 간주하여서는 안 된다. 해당 분야의 당업자라면 대상의 지시 내용을 바탕으로 지시한 한계에서 추가의 원소 조합물을 함유하는 알루미늄 합금들을 제조할 수 있으며, 이와 관련한 조성들은 보호 범위에서 배제되지 않는다. 무엇보다 이는 상기 도표에 실시예가 제시되어 있지 않은 부하를 받는 원소 조합물에 관한 것으로, 예로 Bi, C, In, Pb, Pd, Pt, Y, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu를 들 수 있으며, 이들 원소들은 자체적으로 혹은 상호간에 조합되어 혹은 청구항 또는 전술한 표 1에 제시된 원소들과 조합되어 청구항들에 지시된 비율의 범위에서 본 발명에 따른 합금으로 존재할 수 있다.

본 발명에 따라, 상기 연질상 비율은 15 중량 퍼센트와 45 중량 퍼센트 사이이고, 바람직하게는 20 중량 퍼센트와 40 중량 퍼센트 사이이며, 그럼으로써 고착 성질은 감소될 수 있다.

또한, 상기 경질상은 규소에 의해 형성되고 합금에서의 비율은 3 중량 퍼센트와 13.5 중량 퍼센트의 사이이고, 바람직하게는 4 중량 퍼센트와 11.5 중량 퍼센트 사이일 수 있다. 규소를 첨가함으로써, 마멸 저항성과 내피로성은 증가된다. 규소는 알루미늄 매트릭스 내에 분산되어 존재하고, 그 높은 경도에 의해 알루미늄 매트릭스의 강화재로서 작용하며, 그리고 규소의 높은 열적 안정성에 의해 고온 부하에서도 그 작용이 달성된다.

상기 경질상은 본 발명에 따라 1.5 중량 퍼센트와 40 중량 퍼센트 사이, 혹은 2 중량 퍼센트와 20 중량 퍼센트의 사이, 무엇보다 2.5 중량 퍼센트와 17 중량 퍼센트 사이의 비율로 합금 내에 함유될 수 있으며, 크롬, 철, 코발트, 동, 망간, 니켈, 몰리브덴, 마그네슘, 니오브, 백금, 스캔디움, 은, 규소, 바나디움, 텅스텐, 지르코늄을 포함하는 제1 원소군으로 이루어진 원소들에 의해, 또는 상기 제1 원소군으로 이루어진 원소들을 함유하는 알루미늄으로 이루어진 금속간 상에 의해, 및/또는 상기 제1 원소군의 원소들의 탄화물, 규화물, 질화물, 붕화물에 의해, 및/또는 상기 제1 원소군의 원소들로 이루어진 금속간 상에 의해 형성될 수 있다.

금속간 상을 형성함으로써, 기계적 특성들, 예컨대 강성 혹은 내피로성은 증가된다.

본 발명에 따라 상기 제1 원소군 중 복수의 원소들이 알루미늄 합금에 첨가될 수 있으며, 그럼으로써 알루미늄 합금의 특성은 목표한 바대로 설정된다.

그러므로 예컨대 동과 마그네슘은 재료의 연성을 악화시키지 않으면서 매트릭스를 강화시키는 작용을 한다. 추가적으로 내피로성도 증가한다.

크롬, 망간, 코발트 및 철은 경도를 증가시키며, 그에 따라 알루미늄을 이용하여 금속간 상을 형성함으로써 기계적 강성도 증가한다.

망간은 강성과 더불어 내부식성을 증가시킨다.

지르코늄 및/또는 니켈을 첨가함으로써, 코팅층의 내피로성을 개선하는 금속간 화합물이 형성될 수 있다.

도 3은 가능한 알루미늄 합금으로 이루어진 코팅층(8)의 현미경 상을 도시하고 있으며, 이와 관련하여 연질상으로서 주석이, 그리고 경질상으로서 본질적으로 규소가 함유되어 있다.

함유량과 관련하여 규소가 약 7.5 중량 퍼센트, 주석이 18 중량 퍼센트 함유되어 있고, 도 3의 설명에 있어서 필수적인 것은 아니지만 망간, 철, 코발트 및 니켈과 같은 소수의 추가 원소들이 합계 2 중량 퍼센트 이하로 함유되어 있다.

상기 현미경 상(17)으로부터 알 수 있는 점에서, 연질상 입자(18)(중간 밝기)뿐만 아니라 경질상 입자(19)(밝은 영역)는 미세 분산되고 본질적으로 공 모양으로 알루미늄 매트릭스(20)(어두운 영역) 내에 존재한다. 응집체의 비율은 극미하며, 그로 인해 코팅층(8)의 특성을 악화시키지 않는다.

그에 따라 전체적으로 본 발명에 따른 코팅층(8)의 기계적 및 마찰공학적 특성에 대해 이미 언급한 장점들이 제공된다.

상기 현미경 상(17)에 대한 확대 배율 또는 그 척도는 도 3의 하단에 제시되어 있다.

상기 실시예들은 합금 및 코팅층(8)의 가능한 실시 변형예들을 도시하고 있되, 그 외에도 주지되는 점에서 본 발명은 특별하게 도시한 실시 변형예 자체에만 국한되는 것이 아니라 오히려 몇몇 실시 변형예들의 다양한 상호간 조합 또한 가능하며, 그리고 그 변형 가능성은 대상이 되는 발명을 통한 기술적 취급을 위한 지시를 바탕으로 상기 기술 분야에서 활동하는 전문가의 능력 여하에 따른다. 다시 말해 도시하고 기술한 실시 변형예들의 몇몇 상세 내용을 조합함으로써 가능하며 생각할 수 있는 모든 실시 변형예들은 보호 범위에 함께 포함된다.

순서에 따라 최종적으로, 상기 코팅층(8) 및 상기 스퍼터링 시스템(1)의 구성의 보다 나은 이해를 위해, 그 구조 부재들은 부분적으로 치수에 맞지 않고/않거나 확대되고/되거나 축소되어 도시하였음을 지시하고자 한다.

독립적인 발명의 해결 방법에 기초가 되는 목적은 명세서로부터 발췌할 수 있다.

특히 도 1, 도 2, 도 3에 도시한 소수의 실시예들은 독립적이면서 발명에 따르는 해결 방법의 대상을 형성할 수 있다. 이와 관련하는 발명의 목적 및 그 해결 방법은 상기 도면들의 상세한 설명 부분으로부터 발췌할 수 있다.

본 발명에 따르면, 코팅된 구조 부재가 높은 마찰공학적 적합성을 가지면서 그럼에도 불구하고 정적 및 동적 작용과 관련하여 높은 기계적 부하 수용 능력이 존재하는 것을 가능케 하는 조직을 갖는 알루미늄 합금을 제공할 수 있다. 또한, 알루미늄 매트릭스 내의 연질상의 미세 분포 및 극미한 크기는 알루미늄 매트릭스의 약화를 억제함으로써, 강성을 증가시키는 경질상의 작용은 완전하게 효력을 발 휘할 수 있게 된다. 또한 본 발명에 따른 코팅층은 기체상으로부터 증착되어 제조됨에 따라, 본 발명에 따른 알루미늄 합금을 이용하여 코팅되는 구조 부재를 복잡하면서 그에 따라 비용 집약적인 방식으로 재처리하지 않으면서, 경질상 또는 연질상들은 동시에 극미한 평균 입도 크기로 미세하게 분산되어 분포될 수 있으며, 종래 기술로부터 공지된 바와 같이 분산을 개선하기 위해 스트론티움과 같은 원소들의 첨가는 요구되지 않는다. 마찬가지로 달성되는 거의 구상의 형태에 의해 고착에 대항하는 특성들은 개선되며, 또한 알루미늄 매트릭스의 인성은 그 인장 강도 및 파괴 연성과 더불어 증가된다. 전체적으로 마찰 한계 부하도 표준 베어링들에 비해 증가되며, 마찬가지로 베어링 부하가 높은 경우에도 증가된 마모 강도가 제공될 뿐 아니라 매우 높은 내공동성이 제공된다. 또한, 기하 구조상 간단한 몸체, 예컨대 미끄럼 베어링 상에 본 발명에 따른 코팅층을 도포하는 방법도 주조 및 압연된 밴드의 도금과 같은 통상적인 방법에 비해 단순화된다. 또한, 기하 구조상 복잡한 구조 부재 혹은 구조체 상에서도 본원의 코팅층은 간단하게 도포된다. 또한, 매우 작은 구조체들도 신뢰되는 방식으로 코팅된다. 또한, 다중 층의 제조도 현저한 비용 소요 없이도 가능하다. 전체적으로 매우 양호한 층 특성이 제공되며, 층 두께도 매우 정확하게 요건에 적응된다.

Claims

마찰공학적 부하를 받는 표면의 코팅층용 알루미늄 합금으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 매트릭스(20) 내에 적어도 하나의 연질상과 경질상이 포함되며, 상기 경질상은 크롬, 철, 코발트, 동, 망간, 니켈, 몰리브덴, 마그네슘, 니오브, 백금, 스캔디움, 은, 규소, 바나디움, 텅스텐, 지르코늄을 포함하는 제1 원소군으로 이루어진 적어도 하나의 원소에 의해, 및/또는 상기 제1 원소군의 원소들의 탄화물, 규화물, 질화물, 붕화물에 의해, 또는 상기 제 1 원소군의 원소들로 이루어진 금속간 상에 의해, 및/또는 상기 제1 원소군으로 이루어진 원소들을 함유하는 알루미늄으로 이루어진 금속간 상에 의해 형성되고, 상기 연질상은 은, 알루미늄, 금, 비스무트, 탄소(흑연), 칼슘, 동, 인듐, 마그네슘, 납, 팔라듐, 백금, 스캔디움, 주석, 이트륨, 아연 및 란탄족 원소를 포함하는 제2 원소군으로 이루어진 적어도 하나의 원소에 의해 형성되어 있으며, 이와 관련하여 연질상 원소는 경질상 원소와 동일하지 않은 상기 알루미늄 합금에 있어서,

상기 연질상 및/또는 상기 경질상은 상기 알루미늄 매트릭스(20) 내에 본질적으로 미세하게 분포되어 존재하며, 상기 연질상 또는 연질상 입자(8)의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%는 최대 3㎛의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항에 있어서, 상기 연질상 또는 상기 연질상 입자(18)는 최대 2㎛, 특히 최대 1㎛의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항에 있어서, 상기 연질상 또는 상기 연질상 입자(18)는 200nm 내지 700nm의 범위, 특히 350nm 내지 550nm의 범위의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경질상 또는 경질상 입자(19)의 적어도 90%, 바람직하게는 적어도 95%는 상기 연질상 입자(18)보다 작은 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제4항에 있어서, 상기 경질상 또는 경질상 입자(19)의 평균 직경은 상기 연질상 또는 연질상 입자(18)의 평균 직경의 최대 50%, 바람직하게는 최대 25%인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연질상의 비율은 15 중량 퍼센트와 45 중량 퍼센트 사이의 범위, 바람직하게는 20 중량 퍼센트와 40 중량 퍼센트 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연질상의 비율은 25 중량 퍼센트와 28 중량 퍼센트 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경질상의 비율은 1.5 중량 퍼센트와 40 중량 퍼센트 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경질상의 비율은 2 중량 퍼센트와 20 중량 퍼센트 사이의 범위, 특히 2.5 중량 퍼센트와 17 중량 퍼센트 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경질상은 규소에 의해 형성되고/되거나 합금에 함유되는 규소 비율은 3 중량 퍼센트와 13.5 중량 퍼센트 사이의 범위, 바람직하게는 4 중량 퍼센트와 11.5 중량 퍼센트 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 합금에 함유되는 규소 비율은 7.5 중량 퍼센트와 8.5 중량 퍼센트 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경질상은 적어도 동에 의해 형성되고, 동의 비율은 0.5 중량 퍼센트와 10 중량 퍼센트 사이의 범위, 특히 1 중량 퍼센트와 7 중량 퍼센트 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 합금은 통상적인 불순물을 함유하면서 4 내지 26 중량 퍼센트의 주석, 7 내지 8 중량 퍼센트의 규소 그리고 잔부인 알루미늄에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경질상의 비율은 상기 연질상의 비율보다 작거나 동일한 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
미끄럼 부재용으로 알루미늄 합금으로 이루어진 코팅층(8)에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항 혹은 하나 이상의 항에 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅층.
제15항에 있어서, 상기 코팅층(8)은 5㎛와 40㎛ 사이의 범위, 바람직하게는 10㎛과 25㎛ 사이의 범위인 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅층.
적어도 하나의 지지체(11)와 이 지지체 상에 배치되는 표면층(9)으로 이루어진 복합 재료(10)에 있어서, 상기 표면층(9)은 제15항 또는 제16항에 따른 코팅층(8)에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 재료.
제17항에 있어서, 상기 지지체(11)와 상기 표면층(9) 사이에 추가 층이 확산 차단부 및/또는 접착층으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 재료.
제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 추가 층은 0.5㎛와 5㎛ 사이의 범위, 바람직하게는 1㎛와 3㎛ 사이의 범위인 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 재료.
제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 추가 층은 순수 금속으로 형성되고/되거나 제1 혹은 제2 원소군으로 이루어진 원소의 이원 및 삼원 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 재료.
적어도 하나의 지지층(11)과 이 지지층 상에 배치되는 표면층(9)으로 이루어진 복합 재료(10)를 제조하기 위한 방법에 있어서, 표면층(9)으로서 상기 지지체(11) 상에 기체상으로부터 증착함으로써 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따르는 알루미늄 합금이 제조되는 것을 특징으로 하는 복합 재료 제조 방법.
제21항에 있어서, 상기 지지층(11)과 상기 표면층(9) 사이에 우선적으로 추가 층이 확산 차단부 혹은 접착층으로서 상기 지지체(11) 상에 증착되는 것을 특징으로 하는 복합 재료 제조 방법.
제21항 또는 제22항에 있어서, 기체상으로부터 이루어지는 증착은 PVD법을 이용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 복합 재료 제조 방법.
제23항에 있어서, 상기 PVD법은 스퍼터링 방법, 특히 직류 마그네트론 스퍼터링 방법에 따라 실행되는 것을 특징으로 하는 복합 재료 제조 방법.
제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 온도는 상기 연질상의 용융 온도의 90% 이하인 것을 특징으로 하는 복합 재료 제조 방법.
제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 증착률은 0.1㎛/min 보다 높게 선택되는 것을 특징으로 하는 복합 재료 제조 방법.
제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 스퍼터링 가스로서 아르곤이 이 이용되는 것을 특징으로 하는 복합 재료 제조 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따르는 알루미늄 합금의 용도에 있어서, 미끄럼 베어링, 스러스트 링 혹은 부싱과 같은 미끄럼 부재용 미끄럼층을 제조하기 위한 알루미늄 합금의 용도.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따르는 알루미늄 합금의 용도에 있어서, 샤프트 혹은 커넥팅 로드와 같이 마찰공학적 부하를 받는 구조 부재를 코팅하기 위한 알루미늄 합금의 용도.