KR20070011822A - Structure for joining between different materials and method thereof - Google Patents

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KR20070011822A
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Abstract

A structure and a method for joining dissimilar metals are provided to improve adhesion of the lining material so as to maintain stability of joining and obtain an uniform alloy composition at the same time by improving the structure of a lining material made of a copper alloy, thereby preventing deterioration of bonding property due to melting at a low temperature generated by a solid lubricant of the lining material. In a structure for joining dissimilar metals, in which a lining material is mounted on at least one face out of contact faces that make contact with respective parts to reduce frictional force between the parts, the structure comprises: a lining material(103) bonded to a surface of a matrix contacted with the parts in the state that a plurality of pores(103a) are formed in the lining material; and a solid lubricant(104) infiltrated into pores of the lining material bonded to the matrix to reduce frictional force of the lining material. The solid lubricant comprises one or more constituents selected from the group consisting of lead, molybdenum disulfide and tungsten disulfide. The pores are formed in the lining material by mixing a powder with a desired composition, molding the mixed powder in a mold, and sintering the molded powder at a predetermined temperature.

Description

이종금속의 접합구조 및 접합방법{STRUCTURE FOR JOINING BETWEEN DIFFERENT MATERIALS AND METHOD THEREOF}Joining structure and joining method of dissimilar metals {STRUCTURE FOR JOINING BETWEEN DIFFERENT MATERIALS AND METHOD THEREOF}

도 1은 종래 구조를 갖는 유압실린더블록을 부분적으로 단면하여 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view partially showing a hydraulic cylinder block having a conventional structure,

도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 이종금속의 접합구조를 단계적으로 도시한 상태도로써, 2 to 4 is a state diagram showing a junction structure of a dissimilar metal which is a preferred embodiment of the present invention step by step,

도 2는 이종금속의 접합구조를 이루는 라이닝재를 도시한 단면도,2 is a cross-sectional view showing a lining material forming a bonding structure of dissimilar metals;

도 3은 도 2에 도시된 라이닝재가 모재에 접합된 상태를 도시한 단면도,3 is a cross-sectional view showing a state in which the lining material shown in Figure 2 bonded to the base material,

도 4는 모재에 접합된 라이닝재에 고체윤활제가 침투된 상태를 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view showing a state in which a solid lubricant is penetrated into the lining material bonded to the base material.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

101 : 실린더블록 103 : 라이닝재 101: cylinder block 103: lining material

103a : 기공 104 : 고체윤활제 103a: pore 104: solid lubricant

본 발명은 이종금속의 접합구조 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세 하게는 모재에 결합하는 소결체의 구조를 개선하여 접합력을 증가시킬 수 있도록 하는 이종금속의 접합구조 및 그 접합방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bonded structure of dissimilar metals and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a bonded structure of dissimilar metals and a method of joining the same to improve the structure of the sintered body bonded to the base material to increase the bonding force.

공업적으로 다양한 부분품의 제조 시에 서로 다른 성질을 가지는 이종금속을 접합해야 하는 경우가 많으며 그 중에서도 기계적인 접합방법이나 화학적인 접합방법 이상에 금속학적 접합방법으로는 주조 시에 이형금속을 주형에 넣고 주입하는 주조법과 각종의 용접법 등을 들 수 있다.It is often necessary to join dissimilar metals with different properties in the manufacture of industrially diverse parts. Among them, more than mechanical joining or chemical joining methods, metallurgical joining methods can be applied to molds. Casting and injection methods and various welding methods.

이러한 다양한 이종금속의 접합방법 중 유압모터, 유압펌프의 핵심부품으로 사용되는 실린더블록의 접합방법을 일예로 들어 설명하면, 도 1에 도시한 바와 같이 실린더블록(1)과 밸브플레이트(2)가 서로 접촉된 상태로 고속 고압의 회전운동을 함으로 유압을 형성하는 운동에너지를 얻게 된다.Among the various dissimilar metal joining methods, the cylinder block 1 and the valve plate 2 will be described as an example of the joining method of a cylinder block used as a core part of a hydraulic motor and a hydraulic pump. The kinetic energy to form the hydraulic pressure is obtained by the high-speed high-speed rotary motion in contact with each other.

상기와 같이 실린더블록(1)과 밸브플레이트(2) 사이에는 마찰을 최소화하기 위해 윤활성을 확보하는 것이 중요한 바, 이를 위해 일반적으로 실린더블록(1)과 밸브플레이트(2)의 각 접촉면중 적어도 일측의 접촉면에 윤활성이 뛰어난 고체윤활제가 포함된 동합금재질의 라이닝재(1a)를 접합하여 사용한다. 라이닝재(1a)에 포함되는 고체윤활제는 납(Pb), 이황화몰리브덴(MoS₂), 이황화텅스텐(WS₂) 중의 어느 한 성분으로 이루어지며, 오일, 그리이스와 같은 타 윤활제에 비해 건성윤활제로써 피막수명이 길고 액상윤활제가 도달하기 힘든 부분의 윤활작용과 먼지가 묻지 않고 오염이 되지 않기 때문에 최근 그 수요가 급증하고 있다.As described above, it is important to secure lubrication between the cylinder block 1 and the valve plate 2 in order to minimize friction. For this purpose, at least one side of each contact surface of the cylinder block 1 and the valve plate 2 is generally required. A copper alloy lining material 1a containing a solid lubricant having excellent lubricity is bonded to the contact surface of the copper alloy. The solid lubricant included in the lining material 1a consists of any one of lead (Pb), molybdenum disulfide (MoS₂) and tungsten disulfide (WS₂), and it has a dry life as a dry lubricant as compared to other lubricants such as oil and grease. The demand has been increasing recently because the long, lubricating lubricants are difficult to reach, and they are free from dirt and contamination.

그리고 실린더블록(1)에 라이닝재(1a)를 접합하는 방법으로는 종래에 주조접합법 및 확산접합법 등이 있다.As a method of joining the lining material 1a to the cylinder block 1, there are conventionally a casting joining method and a diffusion joining method.

상기 주조접합법은 예열된 철합금의 모재인 실린더블록(1)에 용융된 동합금재질인 라이닝재(1a)를 부어서 제작하거나, 라이닝재(1a)를 미리 가공된 실린더블록(1)에 놓고 가열하여 용융상태로 만들어 제작하는 방법이 있다. 이러한 주조접합법은 생산비용이 저렴하여 선호되는 접합방법이지만, 라이닝재(1a)인 동합금재질의 조성을 제어하기가 어렵고 동합금재질에 고용되지 않는 납(Pb) 합금 등의 편석이 발생하며, 또한 접합계면에 납이 용융되어 존재하게 되므로 접합성이 떨어지는 문제점이 있어 밸브플레이트(2)와 실린더블록(1) 사이에 마찰력이 낮은 경우에만 한정적으로 사용되는 한계가 있다.The casting joining method is produced by pouring a lining material (1a) of molten copper alloy material to the cylinder block (1) of the preheated iron alloy base material, or by heating the lining material (1a) in a pre-processed cylinder block (1) There is a method of making the molten state. The casting method is a preferred method because of low production cost, but segregation of lead (Pb) alloy, which is difficult to control the composition of the copper alloy material of the lining material 1a, which is not employed in the copper alloy material, occurs, Since lead is melted and present, there is a problem in that the adhesion is low, so that there is a limit that is limited only when the friction force is low between the valve plate 2 and the cylinder block 1.

한편, 확산접합법은 모재인 실린더블록(1)과 접합재인 라이닝재(1a)를 밀착시켜 실린더블록(1)의 융점이하 조건으로 소성변형이 발생하지 않을 정도로 가압해서 접합면간에 발생하는 확산을 이용하여 접합하는 방법으로, 일정한 수준이상의 접합력을 얻기 위해서는 접합하려는 실린더블록(1)과 라이닝재(1a)가 밀착하도록 가공하여야 하고, 가압하여야하므로 제작상의 어려움이 있어, 양산공정에 적용하기에는 문제점이 있다.On the other hand, the diffusion bonding method uses diffusion generated between the joining surfaces by closely contacting the cylinder block 1, which is the base material, with the lining material 1a, which is the bonding material, to the extent that the plastic deformation does not occur under the melting point condition of the cylinder block 1. In order to bond by the method, in order to obtain a joining force of a certain level or more, the cylinder block 1 and the lining material 1a to be joined must be processed to be in close contact with each other. .

그리고 또 다른 방법으로 사용되는 소결접합법은 조성의 제어가 용이하고, 형상에 따른 영향을 비교적 적게 받는 장점이 있으나, 역시 접합면에 납 등의 용융에 의한 접합성이 떨어지는 문제가 있어, 접합안정성이 낮고, 공정 도중에 일정한 형상을 만들어 주고 소결밀도를 올리기 위하여 가압을 하여야 하는 등의 문제점이 있다.In addition, the sintered bonding method used as another method has the advantage of easy control of the composition and relatively small influence on the shape, but also has a problem of inferior adhesion due to melting of lead or the like on the joint surface, resulting in low joint stability. , There is a problem such as to pressurized to make a certain shape during the process and to increase the sintered density.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 동합금재질로 이루어진 라이닝재의 구조를 개선하여 라이닝재의 고체윤활제에 의해 발생되는 저온에서의 용융에 의한 접합성 저하를 방지하여 접합력을 향상시켜 접합의 안정성을 유지할 수 있도록 함과 동시에 균일한 합금조성을 이룰 수 있도록 하는 이종금속의 접합구조 및 그 접합방법을 제공함에 있다.The object of the present invention devised in view of the above point is to improve the structure of the lining material made of copper alloy material to prevent the deterioration of the bondability due to melting at low temperatures caused by the solid lubricant of the lining material to improve the bonding strength to improve the stability of the bonding The present invention provides a joint structure of a dissimilar metal and a method of joining the same, which can maintain a uniform alloy composition and at the same time achieve a uniform alloy composition.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 이종금속의 접합구조는 부품 간의 마찰력을 저감할 수 있도록 각각의 부품이 접촉되는 접촉면 중 적어도 일측면에 라이닝재가 장착된 이종금속의 접합구조에 있어서, 다수개의 기공이 형성된 상태로 상기 부품이 접촉되는 모재면에 접합되는 라이닝재; 및 상기 라이닝재의 마찰력이 저감될 수 있도록 상기 모재에 접합된 상기 라이닝재의 기공에 침투되는 고체윤활제를 포함하는 구조로 이루어짐으로써, 상기 라이닝재를 상기 모재에 접합 시 납 액상이 출현하지 않도록 하여 결합력이 향상될 수 있도록 한 것이다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the joining structure of dissimilar metals has a plurality of joining structures of dissimilar metals having a lining material mounted on at least one side of contact surfaces to which each part is contacted so as to reduce frictional force between the parts. Lining material bonded to the base material surface to which the parts are in contact with the two pores are formed; And a solid lubricant that penetrates into pores of the lining material bonded to the base material so that the frictional force of the lining material is reduced, thereby preventing the appearance of a lead liquid when the lining material is bonded to the base material. It is to be improved.

상기와 같이 본 발명의 목적을 달성하기 위한 이종금속의 접합방법은 구리 및 주석을 포함하는 동합금 분말을 이용하여 다수의 기공이 형성된 다공질 소결체인 라이닝재를 제조하는 제조단계; 상기 라이닝재를 마찰력을 저감하고자 하는 모재에 열을 가하여 접합하는 접합단계; 및 접합이 완료된 상기 라이닝재의 기공 내부에 미끄럼성이 우수하여 마찰력을 저감시키는 고체윤활제를 침투시키는 침투단계;를 순차적으로 실시하여 상기 라이닝재를 상기 모재에 접합하는 접합단계에서 접합면에 납 액상이 출현하지 않도록 하여 결합력이 저하되는 것을 방지할 수 있도 록 한 것이다.Bonding method of the dissimilar metal for achieving the object of the present invention as described above is a manufacturing step of manufacturing a lining material which is a porous sintered body formed with a plurality of pores using a copper alloy powder containing copper and tin; Joining step of joining the lining material by applying heat to the base material to reduce the friction force; And a permeation step of penetrating a solid lubricant to reduce friction by reducing sliding force in the pores of the lining material, in which the bonding is completed; in order to sequentially bond the lining material to the base material, It is to prevent the deterioration of the bonding force by not appearing.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 이종금속의 접합구조 및 접합방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a bonding structure and a bonding method of a dissimilar metal which is a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 이종금속의 접합구조를 단계적으로 도시한 상태도로써, 도 2는 이종금속의 접합구조를 이루는 라이닝재를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 라이닝재가 모재에 접합된 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 모재에 접합된 라이닝재에 고체윤활제가 침투된 상태를 도시한 단면도이다.2 to 4 is a state diagram showing a junction structure of a dissimilar metal in a preferred embodiment of the present invention step by step, Figure 2 is a cross-sectional view showing a lining material constituting a junction structure of a dissimilar metal, Figure 3 is in FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the lining material shown is bonded to the base material, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which a solid lubricant is penetrated into the lining material bonded to the base material.

도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 이종금속의 접합구조는 서로 접촉된 상태로 고속 고압의 회전운동을 하는 부품인 실린더블록(101)과 밸브플레이트(102)의 각 접촉면중 적어도 일측의 접촉면에 동합급재질의 라이닝재(103)가 접합된다.As shown, a bonded structure of dissimilar metals, which is a preferred embodiment of the present invention, is a contact surface of at least one of the contact surfaces of the cylinder block 101 and the valve plate 102, which is a component that performs a high-speed, high-speed rotational motion in contact with each other. The lining material 103 of the same material material is joined together.

상기 라이닝재(103)에는 다수개의 기공(103a)이 형성된 상태로 실린더블록(101)의 접합되고, 접합이 완료된 라이닝재(103)의 기공(103a) 내부에는 윤활성이 뛰어난 고체윤활제(103a)를 침투시킨다.The lining material 103 is bonded to the cylinder block 101 in a state in which a plurality of pores 103a are formed, and a solid lubricant 103a having excellent lubricity is provided in the pores 103a of the lining material 103 to which the bonding is completed. Penetrate

상기 고체윤활제(103a)는 납(Pb), 이황화몰리브덴(MoS₂), 이황화텅스텐(WS₂) 중의 어느 한 성분으로 이루어지며, 오일, 그리이스와 같은 타 윤활제에 비해 건성윤활제로써 피막수명이 길고 액상윤활제가 도달하기 힘든 부분의 윤활작용과 먼지가 묻지 않고 오염이 되지 않는 특성이 있다.The solid lubricant 103a is composed of any one of lead (Pb), molybdenum disulfide (MoS₂), and tungsten disulfide (WS₂), and has a long service life as a dry lubricant and a liquid lubricant as compared to other lubricants such as oil and grease. Lubricates hard-to-reach areas, and keeps dirt and dirt away.

상기와 같이 구성된 이종금속의 접합방법은 다음과 같다.Joining method of the dissimilar metal configured as described above is as follows.

도 2에 도시한 바와 같이 80~95 퍼센트의 구리(Cu)와 5~20 퍼센트의 주석(Sn)이 함유된 동합금 분말을 소결하여 다수개의 기공(103a)이 형성된 다공질의 소결체인 라이닝재(103)를 제조하는 제조단계와, 도 3에 도시한 바와 같이 라이닝재(103)를 모재인 실린더블록(101)에 접합하는 접합단계와, 도 4에 도시한 바와 같이 접합이 완료된 라이닝재(103)의 기공(103a) 내부에 고체윤활제(104)를 침투시키는 침투단계를 순차적으로 실시하여 이종금속인 라이닝재(103)와 실린더블록(101)을 접합하게 되는 것이다.As shown in FIG. 2, a lining material 103 is a porous sintered body in which a plurality of pores 103a are formed by sintering a copper alloy powder containing 80 to 95 percent of copper (Cu) and 5 to 20 percent of tin (Sn). ) And a bonding step of bonding the lining material 103 to the cylinder block 101 as a base material as shown in FIG. 3, and the lining material 103 of the bonding completed as shown in FIG. 4. The infiltration step of sequentially penetrating the solid lubricant 104 into the pores (103a) of the will be to join the cylinder block 101 and the lining material 103, which is a dissimilar metal.

도 2에 도시한 바와 같이 상기 제조단계는 원하는 조성의 분말을 혼합하고 이를 금형에 넣고 성형을 한 후 일정 온도에서 소결을 진행함으로써 라이닝재를 얻을 수 있다.As shown in Figure 2, the manufacturing step may be obtained by mixing the powder of the desired composition, putting it in a mold and molding and sintering at a predetermined temperature to obtain a lining material.

도 3에 도시한 바와 같이 상기 접합단계는 라이닝재(103)를 모재인 실린더 블록(101)위에 위치시키고, 형상을 고정을 위하여 목적하는 형상으로 제조된 흑연지그를 라이닝재(103) 위에 위치시켜 조립체를 형성하는 조립단계를 거치고, 상기 조립체를 비산화성 진공분위기 혹은 환원성 분위기의 노에 장입한 후, 라이닝재(101)의 고상선온도보다 높고 액상선과 고상선 중간온도보다 낮은 온도의 범위인 온도에서 1~2시간동안 가열하여 라이닝재(103)에 기공(103a)이 형성된 상태로 접합한다.As shown in FIG. 3, the joining step includes placing the lining material 103 on the cylinder block 101 as a base material, and placing the graphite jig manufactured in the desired shape on the lining material 103 to fix the shape. After the granulation step of forming the assembly, the assembly is charged into a non-oxidizing vacuum atmosphere or a furnace of a reducing atmosphere, and then the temperature is higher than the solidus temperature of the lining material 101 and lower than the intermediate temperature of the liquidus and the solidus. Heated for 1 to 2 hours at the bonding state in which the pores 103a are formed in the lining material 103.

상기와 같이 라이닝재(103)와 실린더블록(101)을 서로 접합하는 경우, 노의 분위기는 환원성 분위기 혹은 진공분위기가 되어야 하며, 이는 동합금의 소결체인 라이닝재(103) 또는 철계합금 모재인 실린더블록(101)의 표면에 형성된 산화피막이 접합을 방해하므로 로의 분위기를 통해 라이닝재(103) 표면의 산화피막을 제거한다.When the lining material 103 and the cylinder block 101 are bonded to each other as described above, the atmosphere of the furnace should be a reducing atmosphere or a vacuum atmosphere, which is a cylinder block of the lining material 103 or the iron-based alloy base material which is a sintered body of copper alloy. Since the oxide film formed on the surface of 101 interferes with the bonding, the oxide film on the surface of the lining material 103 is removed through the furnace atmosphere.

또한, 접합단계에서 고려되어야할 사항은 구리 및 주석으로 이루어지는 라이닝재(103)에서 액상선 온도는 1020 ℃ 정도이며 고상선의 온도는 840 ℃ 정도로서, 중간온도인 930?? 이상이 되면 액상이 과다 출현하여 라이닝재(103) 내에 형성된 기공(103a)으로 액상이 침투하게 되므로 접합한 이후 고체윤활제(104)의 침투를 행할 수 없게 된다. 그리고 840 ℃ 이하의 온도에서 접합을 행하게 되면 라이닝재(103)와 실린더블록(101) 사이에 고상확산만이 발생하므로 원하는 접착력을 얻을 수 없게 된다.In addition, the matter to be considered in the bonding step in the lining material (103) consisting of copper and tin liquidus temperature is about 1020 ℃ and solidus temperature is about 840 ℃, the intermediate temperature of 930 ?? In this case, since the liquid phase is excessively present and the liquid phase penetrates into the pores 103a formed in the lining material 103, the solid lubricant 104 cannot be penetrated after bonding. When the bonding is performed at a temperature of 840 ° C. or less, since only solid phase diffusion occurs between the lining material 103 and the cylinder block 101, a desired adhesive force cannot be obtained.

도 4에 도시한 바와 같이 상기 침투단계는 실린더블록(101)에 접합된 라이닝재(103)의 기공(103a) 내부에 진공분위기에서 고체윤활제(104)를 침투시키는 것으로서, 상기 고체윤활제(104)는 납(Pb), 이황화몰리브덴(MoS₂), 이황화텅스텐(WS₂) 등으로 이루어지며, 각 성분마다 이종금속의 접합방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.As shown in FIG. 4, the permeation step is to infiltrate the solid lubricant 104 in a vacuum atmosphere into the pores 103a of the lining material 103 bonded to the cylinder block 101, and the solid lubricant 104. Is composed of lead (Pb), molybdenum disulfide (MoS₂), tungsten disulfide (WS₂) and the like, and each component is described in more detail as follows.

상기 고체윤활제(104)가 납(Pb)인 경우에는 구리 80~95퍼센트, 주석 5~20퍼센트로 조성된 청동분말을 이용하여 스펀지 형태의 소결체인 라이닝재(103)를 접합할 모재인 실린더블록(101)의 표면형상과 동일하게 제조한 후, 제조된 라이닝재(103)를 모재인 실린더블록(101)의 표면에 위치시킨 후 목적하는 형상으로 제조된 흑연지그를 그 위에 위치시키고, 1~50 bar의 압력으로 가압하여 조립체를 형성한다. 이때 상기 가압단계를 생략될 수도 있다.When the solid lubricant 104 is lead (Pb), a cylinder block which is a base material to bond the lining material 103, which is a sponge-like sintered body, using bronze powder composed of 80 to 95 percent copper and 5 to 20 percent tin After manufacturing the same as the surface shape of (101), after placing the prepared lining material 103 on the surface of the cylinder block 101 of the base material, the graphite jig produced in the desired shape is placed thereon, 1 ~ Pressurized to a pressure of 50 bar to form the assembly. In this case, the pressing step may be omitted.

그리고 상기 조립체를 질소와 수소를 혼합한 환원성 분위기의 노에 장입하고 840~930 ℃ 까지 온도를 서서히 올려 1~2 시간 유지시킨 후, 노냉 혹은 공냉하여 라이닝재(103)와 실린더블록(101)을 접합한다.Then, the granules are charged into a furnace of a reducing atmosphere in which nitrogen and hydrogen are mixed, and the temperature is gradually raised to 840 to 930 ° C. and maintained for 1 to 2 hours. The lining material 103 and the cylinder block 101 are cooled by furnace or air. Bond.

실린더블록(101)에 접합된 라이닝재(103)에는 다수개의 기공(103a)이 형성된 상태를 유지하고, 이렇게 접합된 접합체를 진공분위기에서 납을 용융하여 용침을 행하고, 라이닝재(103)의 전체 무게에 대비하여 약 0.1~20퍼센트 정도의 납을 기공(103a) 내부에 침투시킨다. The lining material 103 bonded to the cylinder block 101 maintains a state in which a plurality of pores 103a are formed, and the bonded body thus melted is melted in a vacuum atmosphere to infiltrate the entire lining material 103. About 0.1 to 20 percent of the lead by weight penetrates into the pores 103a.

이와 같이 제조된 이종금속인 라이닝재(103)와 실린더블록(101)의 조직은 접합면에 기공이 발생하지 않으며 라이닝재(103) 내부에 납이 침투된 상태를 유지하게 되는 것이다.The structure of the lining material 103 and the cylinder block 101, which is a dissimilar metal manufactured as described above, is such that pores do not occur in the joint surface and lead is maintained in the lining material 103.

상기 고체윤활제(104)가 납(Pb)인 또 다른 경우에는 구리80~95퍼센트, 주석 5~20퍼센트로 조성된 청동분말을 이용하여 스펀지 형태의 소결체인 라이닝재(103)를 접합할 모재인 실린더블록(101)의 표면형상과 동일하게 제조한 후, 제조된 라이닝재(103)를 구상흑연주철로 된 모재인 실린더블록(101)의 표면에 위치시킨 후 목적하는 형상으로 제조된 흑연지그를 그 위에 위치시켜 조립체를 형성한다.In another case where the solid lubricant 104 is lead (Pb), the base material to which the lining material 103, which is a sponge-like sintered body, is bonded, is made of bronze powder composed of 80 to 95 percent of copper and 5 to 20 percent of tin. After manufacturing the same as the surface shape of the cylinder block 101, the lining material 103 is placed on the surface of the cylinder block 101, the base material of spherical graphite cast iron, and then the graphite jig manufactured in the desired shape. It is placed on top of it to form an assembly.

그리고 상기 조립체를 질소와 수소를 혼합한 환원성 분위기의 노에 장입하고 840~930 ℃ 까지 온도를 서서히 올려 1~2 시간 유지시킨 후, 노냉 혹은 공냉하여 라이닝재(103)와 실린더블록(101)을 접합한다.Then, the granules are charged into a furnace of a reducing atmosphere in which nitrogen and hydrogen are mixed, and the temperature is gradually raised to 840 to 930 ° C. and maintained for 1 to 2 hours. The lining material 103 and the cylinder block 101 are cooled by furnace or air. Bond.

실린더블록(101)에 접합된 라이닝재(103)에는 다수개의 기공(103a)이 형성된 상태를 유지하고, 이렇게 접합된 접합체를 진공분위기에서 납을 용융하여 용침을 행하고, 라이닝재(103)의 전체 무게에 대비하여 약 0.1~20 퍼센트 정도의 납을 기공(103a)에 침투시킨다. The lining material 103 bonded to the cylinder block 101 maintains a state in which a plurality of pores 103a are formed, and the bonded body thus melted is melted in a vacuum atmosphere to infiltrate the entire lining material 103. About 0.1 to 20 percent of the lead by weight penetrates the pores 103a.

이와같이 제조된 이종금속인 라이닝재(103)와 실린더블록(101)의 조직은 접합면에 기공이 발생하지 않으며 라이닝재(103) 내부에 납이 침투된 상태를 유지하게 되는 것이다.The structure of the lining material 103 and the cylinder block 101, which is a dissimilar metal manufactured as described above, is such that pores do not occur in the joint surface and lead is maintained in the lining material 103.

상기 고체윤활제(104)가 이황화몰리브덴(MoS₂)인 경우에는 구리80~95퍼센트, 주석 5~20퍼센트로 조성된 청동분말을 이용하여 스펀지 형태의 소결체인 라이닝재(103)를 접합할 모재인 실린더블록(101)의 표면형상과 동일하게 제조한 후, 제조된 라이닝재(103)를 구상흑연주철로 된 모재인 실린더블록(101)의 표면에 위치시킨 후 목적하는 형상으로 제조된 흑연지그를 그 위에 위치시켜 조립체를 형성한다.In the case where the solid lubricant 104 is molybdenum disulfide (MoS₂), a cylinder which is a base material to which the lining material 103, which is a sponge-like sintered body, is bonded using bronze powder composed of 80 to 95 percent copper and 5 to 20 percent tin After manufacturing in the same manner as the surface shape of the block 101, the prepared lining material 103 is placed on the surface of the cylinder block 101, the base material of spherical graphite cast iron, and the graphite jig manufactured to the desired shape is Position on to form the assembly.

그리고 상기 조립체를 질소와 수소를 혼합한 환원성 분위기의 노에 장입하고 840~930 ℃ 까지 온도를 서서히 올려 1~2 시간 유지시킨 후, 노냉 혹은 공냉하여 라이닝재(103)와 실린더블록(101)을 접합한다.Then, the granules are charged into a furnace of a reducing atmosphere in which nitrogen and hydrogen are mixed, and the temperature is gradually raised to 840 to 930 ° C. and maintained for 1 to 2 hours. The lining material 103 and the cylinder block 101 are cooled by furnace or air. Bond.

실린더블록(101)에 접합된 라이닝재(103)에는 다수개의 기공(103a)이 형성된 상태를 유지하고, 이렇게 접합된 접합체를 분무 스프레이를 이용하여 이황화몰리브덴을 라이닝재(103)의 전체 무게에 대비하여 약 0.1~20 퍼센트 정도의 기공(103a) 내에 침투시킨다. The lining material 103 bonded to the cylinder block 101 maintains a state in which a plurality of pores 103a are formed, and thus, the molten sulfide disulfide is compared with the total weight of the lining material 103 by using a spray spray. To penetrate into the pores 103a of about 0.1 to 20 percent.

이와같이 제조된 이종금속인 라이닝재(103)와 실린더블록(101)의 조직은 접합면에 기공이 발생하지 않으며 라이닝재(103) 내부에 이황화 몰리브덴이 침투된 상태를 유지하게 되는 것이다.The structure of the lining material 103 and the cylinder block 101, which is a dissimilar metal manufactured in this way, is such that pores do not occur in the joint surface, and molybdenum disulfide is maintained in the lining material 103.

또한, 고체윤활제(104)가 이황화 텅스텐(WS₂인 경우에는 상기 이황화몰리드덴 대신 이황화텅스텐을 사용하는 것이 다를 뿐 이황화몰리브덴의 제조방법과 동일한다.In addition, when the solid lubricant 104 is tungsten disulfide (WS2), tungsten disulfide is used instead of molybdenum disulfide, except that the solid lubricant 104 is the same as the method for producing molybdenum disulfide.

이와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 이종금속의 접합구조 및 접합방법은 다공질의 소결체로 이루어진 라이닝재(103)를 스틸모재로 이루어진 실린더블록(101)에 접합한 후, 접합이 완료된 라이닝재(103)의 내부에 형성된 기공(103a)에 고체윤활제(104)를 침투시킴으로써, 접합계면에서 고용되지 않은 납 액상이 출현하지 않게 되므로 안정적인 접합을 이룰 수 있게 되는 것이다.As described above, in the bonding structure and the joining method of dissimilar metals according to one embodiment of the present invention, after the lining material 103 made of a porous sintered body is joined to the cylinder block 101 made of a steel base material, the joining is completed. By infiltrating the solid lubricant 104 into the pores (103a) formed in the inside of), it is possible to achieve a stable bonding because the lead liquid phase is not dissolved in the bonding interface does not appear.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 이종금속의 접합구조 및 접합방법은 다공질의 소결체로 이루어진 라이닝재를 실린더블록에 접합한 후, 기공이 형성된 상태로 접합이 완료된 라이닝재의 기공 내부에 고체윤활제를 침투시킴으로써, 접합계면에 고용되지 않은 납 액상이 출현하는 것을 방지하여 접합력을 향상시킴과 동시에 접합의 안정성을 이루고 균일한 합금조성을 이룰 수 있게 되어 접합성능이 향상되는 효과가 있다.As described above, the joining structure and the joining method of a dissimilar metal, which is a preferred embodiment of the present invention, join a lining material made of a porous sintered body to a cylinder block, and then solid inside the pores of the lining material in which the joining is completed in the form of pores. By infiltrating the lubricant, it is possible to prevent the appearance of undissolved lead liquid at the joining interface, thereby improving the joining force, achieving the joining stability, and achieving the uniform alloy composition, thereby improving the joining performance.

Claims (8)

부품 간의 마찰력을 저감할 수 있도록 각각의 부품이 접촉되는 접촉면 중 적어도 일측면에 라이닝재가 장착된 이종금속의 접합구조에 있어서, In the joining structure of dissimilar metal in which the lining material is mounted on at least one side of the contact surface which each component contacts so that the friction force between components may be reduced, 다수개의 기공이 형성된 상태로 상기 부품이 접촉되는 모재면에 접합되는 라이닝재; 및 Lining material bonded to the base material surface that the component is in contact with a plurality of pores are formed; And 상기 라이닝재의 마찰력이 저감될 수 있도록 상기 모재에 접합된 상기 라이닝재의 기공에 침투되는 고체윤활제를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종금속의 접합구조.Bonding structure of dissimilar metals, characterized in that it comprises a solid lubricant penetrated into the pores of the lining material bonded to the base material so that the frictional force of the lining material is reduced. 제 1항에 있어서, 상기 고체윤활제는 납, 이황화몰리브덴 및 이황화텅스텐으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 성분을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 이종금속의 접합구조.The joint structure according to claim 1, wherein the solid lubricant comprises at least one component selected from the group consisting of lead, molybdenum disulfide, and tungsten disulfide. 제 1항 및 제 2항에 있어서, 상기 라이닝재는 원하는 조성의 분말을 혼합하고 이를 금형에 넣고 성형을 한 후, 일정온도에서 소결을 진행하여 기공이 형성되는 것을 특징으로 하는 이종금속의 결합구조.The bonding structure of dissimilar metal according to claim 1 or 2, wherein the lining material is mixed with a powder of a desired composition, put into a mold, and molded, and then sintered at a predetermined temperature to form pores. 구리 및 주석을 포함하는 동합금 분말을 이용하여 다수의 기공이 형성된 다공질 소결체인 라이닝재를 제조하는 제조단계;A manufacturing step of manufacturing a lining material which is a porous sintered body in which a plurality of pores are formed using a copper alloy powder including copper and tin; 상기 라이닝재를 마찰력을 저감하고자 하는 모재에 열을 가하여 접합하는 접합단계; 및 Joining step of joining the lining material by applying heat to the base material to reduce the friction force; And 접합이 완료된 상기 라이닝재의 기공 내부에 미끄럼성이 우수하여 마찰력을 저감시키는 고체윤활제를 침투시키는 침투단계;를 순차적으로 실시하여 상기 라이닝재와 상기 모재간의 접합력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 이종금속의 접합방법.Penetration step of penetrating the solid lubricating agent to reduce the friction force by excellent sliding properties in the pores of the lining material is completed bonding; sequentially performing the bonding of the dissimilar metal, characterized in that to improve the bonding force between the lining material and the base material Way. 제 4항에 있어서, 상기 제조단계는 구리가 80~95 퍼센트 함유되고, 주석이 5~20 퍼센트 비율로 포함된 동합금 분말을 사용하고, 상기 분말을 혼합한 후 이를 금형에 넣고 성형을 한 후 일정 온도에서 소결을 진행하여 상기 라이닝재를 제조하는 것을 특징으로 하는 이종금속의 접합방법.The method of claim 4, wherein the manufacturing step uses copper alloy powder containing 80 to 95 percent of copper and 5 to 20 percent of tin, and after mixing the powder into a mold and molding Bonding of dissimilar metals, characterized in that to produce the lining material by sintering at a temperature. 제 4항에 있어서, 상기 접합단계는 상기 라이닝재와 상기 철계 모재와 흑연지그의 조립체를 비산화성 진공분위기 혹은 환원성분위기의 노에서, 상기 라이닝재의 고상선온도 이상으로부터 액상선과 고상선 중간의 온도이하까지의 온도에서 1~2시간동안 가열하여 상기 라이닝재의 기공이 형성되어 있는 상태로 접합하는 것을 특징으로 하는 이종금속의 접합단계.The method of claim 4, wherein the bonding step comprises the assembly of the lining material, the iron base material, and the graphite jig in a furnace of a non-oxidizing vacuum atmosphere or a reducing component atmosphere, the temperature of the liquid line and the solid line below the temperature between the solidus line and the solidus line. Bonding of dissimilar metals, characterized in that the bonding in a state that the pores of the lining material is formed by heating for 1 to 2 hours at a temperature up to. 제 6항에 있어서, 상기 노 내의 온도는 840에서 930도의 온도 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 이종금속의 접합방법.7. The method of claim 6, wherein the temperature in the furnace has a temperature range of 840 to 930 degrees. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 접합단계는 상기 라이닝재를 상기 모재위에 위치시키고 흑연지그를 위치시켜 조립체를 형성하는 조립단계; 및 The method of claim 6, wherein the bonding step comprises: an assembly step of placing the lining material on the base material and positioning the graphite jig to form an assembly; And 상기 라이닝재와 상기 철계 모재와 상기 흑연지그의 조립체를 가압하는 가압단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 이종금속의 접합방법.And a pressing step of pressurizing the assembly of the lining material, the iron base material, and the graphite jig.
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KR100821056B1 (en) * 2007-04-25 2008-04-08 대한소결금속 주식회사 Friction welding method
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