KR20080017813A - 용융금속 도금설비용 저널베어링 및 그 제조방법 - Google Patents
용융금속 도금설비용 저널베어링 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 용융금속 도금설비용 저널베어링 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 용융금속 도금조 내에 설치되는 롤러의 축에 접합된 슬리브와 부시틀내에 슬리브를 회전가능하게 지지하는 부시가 접합되어 있고, 슬리브는 제1피복층과, 제1피복층 위에 형성되어 외측에 노출되는 제2피복층을 구비하고, 부시는 부시틀 내측면에 형성된 제1피복층과, 제1피복층 위에 형성된 제2피복층을 구비하고, 제1피복층은 코발트계 합금으로 형성되어 있고, 제2피복층은 코발트계 합금에 탄화물과 질화물 중 적어도 하나의 첨가물질이 더 첨가되어 형성된다. 이러한 용융금속 도금설비용 저널베어링 및 그 제조방법에 의하면, 열충격에 대한 내구성 및 내마모성을 높일 수 있어 부품의 교환주기 및 수명을 연장할 수 있는 장점을 제공한다.
Description
도 1은 일반적인 용융금속 도금설비의 개략적인 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 싱크롤의 저널 베어링을 나타내 보인 분리 단면도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 슬리브를 나타내 보인 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 피복층 형성과정을 나타내 보인 공정도이고,
도 5는 도 4의 열간등압 가열처리의 일 예를 나타내 보인 그래프이고,
도 6은 도 4의 열간등압 가열처리의 또 다른 예를 나타내 보인 그래프이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
130: 싱크롤 140: 슬리브
141, 151: 제1피복층 142, 152: 제2피복층
150: 부시
본 발명은 용융금속 도금설비용 저널베어링 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 용융금속 도금설비용 싱크롤 또는 스태빌라이징롤의 슬리브와 부시의 회전 접촉에 의한 내마모 수명을 향상시킬 수 있도록 된 용융금속 도금설비용 저널베어링 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 용융금속 도금설비용 싱크롤(sink roll)과 스태빌라이징롤(stabilizing roll)은 아연, 알루미늄과 같은 용융금속 중에서 큰 하중을 받으면서 고속으로 회전하기 때문에 회전구동 부품인 롤러의 슬리브와 부시가 급격히 빠른 속도로 마모됨으로써 잦은 부품의 교환 및 그에 따른 설비가동을 중단해야 하는 문제점이 있다.
특히, 싱크롤의 슬리브와 부시는 강판의 장력에 의해 가해지는 하중을 견디면서 회전되기 때문에 강판의 형상교정과 진동을 방지해주는 스태빌라이징롤 보다 가혹한 조건에서 이용되기 때문에 그 수명이 훨씬 짧다.
이와 같이 싱크롤과 스태빌라이징롤의 구동 부품의 급격한 마모를 개선하여 사용수명을 연장하기 위해서는 내마모성이 우수한 슬리브와, 슬리브를 지지하면서 미끄럼 작용을 일으키는 미끄럼베어링 수단으로서 내마모성이 높은 재질의 부시가 요구된다.
도 1은 일반적인 용융금속 도금설비를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도금대상체인 강판(21)이 용융금속(15)이 담긴 도금조(11) 내에 설치된 싱크롤(30)과 스태빌라이징롤(40)을 거쳐 화살표 방향으로 이송되면서 용융금속(15)이 도금된다.
이와 같은 도금공정에서 싱크롤(30)의 축(31)에 설치된 슬리브(32)와 부시 틀(36)에 설치된 부시(38)는 내마모성을 높이기 위해 용사법에 의해 종래에는 자용합금을 피복한 구조가 적용되었다. 그런데, 재료에 포함된 실리콘과 보론 등의 플럭스 작용으로 용융 밀착피복은 가능하나 피복과정에서 생성되는 플럭스 산화물에 의해 결합이 발생되고 그에 따른 내마모성과 내열성이 떨어지는 문제점이 있다. 특히, 슬리브(32)와 부시(38)에 균열이 발생되면, 용융금속 도금중 아연과 알루미늄, 철과 반응하여 발생하는 경도 Hv700정도의 금속화합 불순물인 일명 도로스(Dross)에 의해 제품의 불량이 야기시킨다.
한편, 또 다른 방법으로서 슬리브(32)와 부시(38)의 피복층으로서 코발트 합금인 스텔라이트 6(stellite 6) 합금을 피복하는 방법이 이용되고 있다. 그런데, 스텔라이트 6합금은 코발트 고용체 합금기지 중에 경도가 높은 탄화물을 다량으로 정출시켜 내마모성을 부여한 합금이기 때문에 슬리브와 부시가 마찰 될 때 경도가 높은 탄화물이 상대재질을 손상시키면서 수명을 단축시키는 문제점을 여전히 안고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 슬리브와 부시의 상호 마찰에 의한 내마모성을 높일 수 있는 용융금속 도금설비용 저널베어링 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 용융금속 도금설비용 저널베어링은 용융금속 도금조 내에 설치되는 롤러의 축에 접합된 슬리브와 부시틀 내에 상기 슬리브를 회전가능하게 지지하는 부시가 접합된 용융금속 도금설비용 저널베어링에 있어서, 상기 슬리브는 제1피복층과, 상기 제1피복층 위에 형성되어 외측에 노출되는 제2피복층을 구비하고, 상기 부시는 상기 부시틀 내측면에 형성된 제1피복층과, 상기 제1피복층 위에 형성된 제2피복층을 구비하고, 상기 제1피복층은 코발트계 합금으로 형성되어 있고, 상기 제2피복층은 코발트계 합금에 탄화물과 질화물 중 적어도 하나의 첨가물질이 첨가되어 형성된다.
바람직하게는 상기 제2피복층은 코발트계 합금 100중량부에 대해 붕소와 실리콘이 1 내지 15중량부로 첨가되어 형성된다.
또한, 상기 제2피복층에 적용되는 상기 탄화물은 BC, TiC, WC, NbC, CrC 중 적어도 하나가 적용되고, 상기 질화물은 SiN, SiAlN, BN 중 적어도 하나가 적용된다.
더욱 바람직하게는 상기 제2피복층은 상기 코발트계 합금 100중량부에 대해 WC 가 15 내지 95중량부로 첨가되어 형성된다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 융용금속 도금설비용 저널베어링의 제조방법은 용융금속 도금조 내에 설치되는 롤러의 축에 접합된 슬리브와 상기 슬리브를 회전가능하게 지지하도록 부시틀에 접합된 부시를 구비하는 용융금속 도금설비용 저널베어링의 제조방법에 있어서, 가. 상기 슬리브 및 상기 부시를 형성하기 위한 베이스 금속모재 상에 코발트계 합금으로 제1피복층을 형성하고, 상기 제1피복층 위에 코발트계 합금에 탄화물과 질화물 중 적어도 하나의 첨가물질이 첨가된 물질로 제2피복층을 형성하는 단계와; 나. 상기 피복층을 진공챔버 내에서 가열처리하는 단계와; 다. 상기 피복층을 열간 등압 가열처리하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는 상기 가 단계는 용접 또는 용사방법에 의해 형성한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용융금속 도금설비용 저널베어링 및 그 제조방법을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예 따른 싱크롤의 저널 베어링을 나타내 보인 분리 단면도이다.
도면을 참조하면, 싱크롤(130)의 축(131)에 제1피복층(141) 및 제2피복층(142)으로 형성된 슬리브(140)가 형성되어 있고, 부시(150)는 고정틀(155)의 내측에 제1피복층(151) 및 제2피복층(152)이 형성된 구조로 되어 있다.
슬리브(140)는 롤(130)의 축(131)을 베이스 금속모재로 하여 직접 제1피복층(141)과 제2피복층(142)이 형성된 구조로 되어 있다.
이와는 다르게 도 3에 도시된 바와 같이 축(131)에 삽입하여 접합할 수 있게 형성된 별도의 베이스 금속모재(147)에 제1피복층(141)과 제2피복층(142)을 형성한 구조의 슬리브가 적용될 수 있음은 물론이다.
이 경우 베이스 금속모재(147)는 탄소강, 저합금강 또는 내열강 소재가 적용될 수 있고, 또 다르게는 STS316L소재가 적용될 수 있다.
또한, 베이스 금속모재(147)는 탄소강, 저합금강 또는 내열강 소재에 PTA 용접법, TIG용접법 또는 MIG 용접법으로 STS316L과 같은 스테인레스 소재를 5mm이하로 용접한 것이 적용될 있다.
한편, 부시틀(155) 내에 접합된 부시(150)는 부시틀(155)을 베이스 금속모재로 하여 그 내측에 제1피복층(151) 및 제2피복층(152)이 순차적으로 형성된 구조로 되어 있다.
여기서 슬리브(140) 및 부시(150)에 적용되는 제1피복층(141)(151)은 동일 소재로 형성되고, 제2피복층(142)(152)도 동일소재로 형성된다.
이러한 구조에서 제1피복층(141)(151)은 코발트계 합금으로 형성된다.
코발트계 합금은 코발트(Co)를 주성분으로 하고, C, B, Si, Cr, Ni, W, Fe, Mo 중 적어도 하나 이상이 첨가된 것을 말한다.
제1피복층(141)(151)으로 적용할 수 있는 코발트계 합금의 예를 이하의 표 1에 나타냈다.
| C | B | Si | Cr | Ni | Co | W | Fe | |
| No1 | 1.0 | 1.8 | 2.8 | 19.0 | 13.0 | bal | 9.0 | 3.0 |
| No2 | 0.7 | 1.7 | 2.3 | 19.0 | 13.0 | bal | 7.5 | 3.0 |
| No3 | 0.1 | 3.2 | 3.3 | 18.0 | 27.0 | bal | Mo:5.5 | 2.0 |
| N04 | 1.3 | 2.2 | 3.0 | 19.0 | 13.0 | bal | 13.0 | 3.0 |
| No5 | 0.1 | 2.4 | 1.6 | 22.0 | 0 | bal | 4.5 | 0 |
| No6 | 0.08 | 0 | 3.4 | 18.0 | 1.5 | bal | Mo:28 | 0 |
| No7 | 0.08 | 0 | 2.7 | 18.0 | 16.0 | bal | Mo:23 | 0 |
| No8 | 0.08 | 0 | 2.6 | 8.5 | 1.5 | bal | M0:29 | 0 |
| No9 | 1.6 | 0 | 1.1 | 28.0 | 1.5 | bal | 4.0 | 0 |
상기 표 1에서 코발트(Co)에 대해 bal로 표기된 함량은 각 성분의 전체 합을 100중량부로 하였을 때 함량이 표기된 성분들의 합을 100에서 뺀 나머지 중량부를 의미한다. 또한, 각 코발트계 합금의 종류에 대해서는 설명의 편의상 No1 내지 No9로 표기하였다.
제2피복층(142)(152)은 코발트계 합금에 탄화물과 질화물 중 적어도 하나의 첨가물질이 더 첨가되어 형성된다. 일 예로서, 앞서 표 1에 기재된 코발드계 합금에 탄화물과 질화물 중 적어도 하나의 첨가물질이 더 첨가되어 형성된 것을 적용할 수 있다.
바람직하게는 제2피복층(142)(152)에 적용되는 코발트계 합금은 코발트계 합금 전체를 100중량부로 하였을 때 붕소(B)와 실리콘(Si)이 1 내지 15중량부의 비로 첨가된 것을 적용한다.
또한, 제2피복층(142)(152)에 적용되는 탄화물은 BC, TiC, WC, NbC, CrC 중 적어도 하나가 적용되고, 질화물은 SiN, SiAlN, BN 중 적어도 하나가 적용되는 것이 바람직하다.
제2피복층(142)(152)으로서 탄화물인 WC가 가 적용될 경우 코발트계 합금 100중량부에 대해 WC 15 내지 95중량부로 첨가되어 형성된 것을 적용한다.
바람직하게는 제1 및 제2피복층(141)(151)(142)(152)의 전체 두께는 5밀리미터 이하로 형성하고, 바람직하게는 제1피복층(141)(151)은 3밀리미터, 제2피복층(142)(152)은 2밀리미터의 두께로 형성한다.
이러한 제1피복층(141)(151)과 제2피복층(142)(152)의 형성방법을 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 코발트계 합금으로 베이스 금속모재에 제1피복층(141)(151)을 형성한다(단계 210). 여기서 제1피복층(141)(151)을 형성하는 베이스 금속모재는 앞서 설명된 바와 같이 슬리브(140)의 경우 롤(130)의 축(131)을 베이스 금속모재로 하여 직접 형성하거나, 별도의 베이스 금속모재(147)에 형성한다. 또한, 부시(150)의 경우 부시틀(155)을 베이스 금속모재로 하여 형성한다.
이러한 제1피복층(141)(151)은 코발트계 합금으로 용접 또는 용사에 의해 형성하면 된다. 즉, 앞서 설명된 재료의 파우더 또는 로드를 이용하여 용접 또는 용사에 의해 형성하면 된다.
다음은 제1피복층(141)(151) 위에 제2피복층(142)(152)을 앞서 설명된 소재로 용접 또는 용사에 의해 형성한다(단계 220).
제1 및 제2 피복층(141)(151)(142)(152)이 형성된 후에는 범용 진공가열로에 넣고 진공가열처리한다(단계 230). 이러한 진공가열처리는 청정을 유지한 상태에서 피복층(141)(142)(151)(152)이 확산처리될 수 있도록 하기 위한 것이다.
여기서 진공도는 10-1 내지 10-4 토르(torr)로 유지하고, 온도는 700℃ 내지 1450℃를 적용하는 것이 바람직하다. 진공가열처리 시간은 10시간 내지 20시간을 적용하는 것이 바람직하다.
다음에는 고온등압성형로에 장입하여 열간등압성형(Hot Isotatic Pressing;HIP) 처리를 한다(단계 240). 열간등압성형 처리는 피복층(141)(142)(151)(152) 조직을 치밀하게 한다.
열간등압성형처리는 피복층(141)(151)(142)(152)이 형성되는 베이스 금속 모재가 탄소강, 저합금강 또는 내열강인 경우 도 6에 도시된 패턴으로 수행한다.
즉, 온도를 분당 5℃상승하도록 승온하여 500℃ 에 도달하면 등온상태로 9시간 동안 유지하고, 이후 분당 3℃상승하도록 승온하여 820℃ 에 도달하면 등온상태로 9시간 동안 유지하고, 다시 분당 3℃상승하도록 승온하여 1150℃에 도달하면 등온상태로 4시간 동안 유지한 다음 8시간동안 점진적으로 상온에 도달하도록 온도를 낮춘다.
한편, 베이스 금속 모재가 스테인레스스틸 소재 예를 들면 STS316L소재인 경우 도 7에 도시된 바와 같은 패턴으로 온도를 가변시켜 수행한다.
이러한 공정을 거쳐 형성된 피복층(141)(142)(151)(152)의 성능을 확인하기 위해 먼저 500℃에서 수냉 열충격시험을 하였다.
실험에 적용된 제1피복층(141)(151)은 두께 3밀리미터이고, HV500의 경도를 갖도 있었으며, 제2피복층(151)(152)은 두께 2밀리미터로 형성되었고, HV 1,250의 경도를 갖고 있었다.
이러한 피복층(141)(142)(151)(152)에 대해 열간등압성형 이전과 고온등압성형 이후에 대해 각각 열충격 실험결과를 이하의 표 2에 나타내었다.
| 횟수 | 열간등압성형 이전 피복층 | 열간등압성형 이후 피복층 |
| 1 | 균열없음 | 균열없음 |
| 2 | 미소균열발생 | 균열없음 |
| 3 | 균열확대 | 균열없음 |
| 4 | 균열확대 | 균열없음 |
| 5 | 박리 | 균열없음 |
위 표 2의 결과데이터로부터 알 수 있는 바와 같이 열간등압성형과정을 거치면 합금성분이 균일하게 분산 및 치밀화되어 내충격성이 향상됨을 알 수 있다.
한편, 제1피복층(141)(151)을 생략하고 STS31L모재에 제2피복층(142)(152)만 형성한 경우에 대해 성능을 알아보기 위해 코발트합금에 WC가 50중량%로 첨가된 제2피복층을 형성하여 500℃에서 수냉 열충격실험을 하였고 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.
| 횟수 | No1a | No2a | No3a | No4a | No5a | No6a | No7a | No8a | No9a |
| 1 | 균열발생 | 이상없음 | 이상없음 | 균열발생 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 |
| 2 | 균열발생 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | ||
| 3 | 균열발생 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | |||
| 4 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 균열발생 | ||||
| 5 | 균열발생 | 균열발생 | 이상없음 | 균열발생 |
위 표 3에서 No1a 내지 No9a는 앞서 표 1에 기재된 합금에 각각 WC가 50중량%로 더 첨가된 것을 나타낸다.
위 표 3을 통해 알 수 있는 바와 같이 5회의 열충격시험까지 No7a의 합금을 제외한 나머지 합금으로 형성된 피복층은 균열이 발생하였고, No7a의 합금의 경우에도 7회째의 열충격시험에서 균열이 발생하였다.
이러한 표 2 및 표 3의 결과로부터 제1피복층(141)(151) 및 제2피복층(142)(152)이 순차적으로 함께 형성된 복합 피복층구조를 갖어야 만 열충격에 보다 안정한 성능을 발휘할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 용융금속 내에서의 침식량을 확인해보기 위해 종래의 피복소재인 스텔라이트 6 소재로 형성된 비교환봉과 제1 및 제2피복층(141)(142)으로 된 환봉(이하 본 환봉)을 100rpm으로 72시간동안 470℃의 아연용융욕조에 50cm깊이로 넣어 회전시킨 후 침식량을 측정하였고 그 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.
| 종류 | 침식량(g) | 아연확산층(㎛) |
| 비교환봉(Stellite 6) | 9.0 | 30 |
| 본 환봉 | 0.2 | 0.1 |
위 표 4를 통해 알 수 있는 바와 같이 본 환봉이 내식성에서도 세털라이트계에 비해 훨씬 우수함을 알 수 있다.
한편, 이러한 피복층(141)(142)(151)(152)을 갖는 본 발명의 슬리브(140) 및 부시(150)와 종래의 소재인 세털라이트계로 형성된 슬리브와 부시를 각각 선재공장에 투입하여 수명을 측정하였다. 용융금속은 아연 99.9%, 알루미늄 0.1%였고, 온도는 460 내지 480℃ 였으며, 선재의 이송속도는 분당 70미터였으며, 그 측정결과가 아래의 표 5에 나타내었다.
| 종류 | 사용기간(월) | 침식량(g) | |
| 부시 | 슬리브 | ||
| 세털라이트6 | 1 | 156 | 172 |
| 본 피복층 | 6 | 23 | 24 |
위 표 5을 통해서 알 수 있는 바와 같이 본 피복층으로 된 슬리브(140) 및 부시(150)의 수명이 스텔라이트6호 형성된 것에 비해 훨씬 연장됨을 알 수 있다.
한편, 제2피복층(142)(152)에 대해 WC의 첨가 함량을 가변시켜 형성한 시편에 대해 침식량 및 균열정도를 측정하였다. 시험편은 직경이 25mm인 환봉으로 형성하여 100rpm으로 회전시키고, 470℃의 용융아연 욕조에 72시간 회전시키되 4시간이 경과될 때마다 10분씩 외부로 노출되게 꺼낸 다음 다시 침적시키는 형태로 열충격시험도 병행하였다.
이러한 실험결과가 아래의 표 6에 기재되어 있다.
| WC함유량(wt%) | 침식량(g) | 균열 | 경도분포(Hv) | 비고 |
| 10 | 10.0 | 없음 | 750 | 마모량많음 |
| 15 | 6.3 | 없음 | 880 | 마모량감소 |
| 35 | 5.0 | 없음 | 960 | 마모량감소 |
| 50 | 4.0 | 없음 | 1,120 | 마모량감소 |
| 70 | 3.5 | 없음 | 1,200 | 마모량감소 |
| 80 | 3.3 | 없음 | 1,230 | 마모량감소 |
| 90 | 3.3 | 없음 | 1,290 | 마모량감소 |
| 95 | 3.5 | 미소균열 | 1,360 | 균열발생으로 침식시작 |
위 표 6의 결과로부터 WC의 함량은 15 내지 95중량 %가 적절함을 알 수 있다
또한 코발트계 초합금에서의 B, Si의 증감에 따른 피복 조직의 물성변화를 측정하였고 그 결과가 아래의 표 7에 기재되어 있다.
| B+Si(wt%) | 확산층(㎛) | 기공율(%) | 인장밀착강도(Kg/㎠) | 열충격시험 |
| 0.5 | 5 | 1.0 | 2,500 | 균열발생 |
| 1.0 | 12 | 없음 | 3,500 | 이상없음 |
| 5.0 | 16 | 없음 | 4,000 | 이상없음 |
| 10.0 | 18 | 없음 | 3,600 | 이상없음 |
| 15.0 | 18 | 없음 | 3,800 | 이상없음 |
| 20.0 | 17 | 없음 | 3,000 | 미소균열발생 |
위 표 7을 통해 알 수 있는 바와 같이 붕소(B)와 실리콘(Si)의 총합이 0.5wt% 이하에서는 확산층이 얇고 밀착강도도 약하며 열충격시험에서 균열이 발생하였고, 20wt% 이상에서는 밀착강도가 감소하였고, 열충격시험에서도 이상이 발생하였다. 따라서 B와 Si의 함량은 1 내지 15wt%로 적용하는 것이 바람직하다.
이상의 설명에서는 싱크롤(130)용 슬리브(140)와 부시(150)에 대해 설명되었으나 스테빌라이징 롤 용 슬리브와 부시에도 앞서 설명된 제1 피복층(141)(151)과 제2피복층(142)(152)를 형성한 구조를 적용하면 된다.
지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 용융금속 도금설비용 저널베어링 및 그 제조방법에 열충격에 대한 내구성 및 내마모성을 높일 수 있어 부품의 교환주기 및 수명을 연장할 수 있는 장점을 제공한다.
Claims (6)
- 용융금속 도금조 내에 설치되는 롤러의 축에 접합된 슬리브와 부시틀 내에 상기 슬리브를 회전가능하게 지지하는 부시가 접합된 용융금속 도금설비용 저널베어링에 있어서,상기 슬리브는 제1피복층과, 상기 제1피복층 위에 형성되어 외측에 노출되는 제2피복층을 구비하고,상기 부시는 상기 부시틀 내측면에 형성된 제1피복층과, 상기 제1피복층 위에 형성된 제2피복층을 구비하고,상기 제1피복층은 코발트계 합금으로 형성되어 있고,상기 제2피복층은 코발트계 합금에 탄화물과 질화물 중 적어도 하나의 첨가물질이 더 첨가되어 형성된 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 저널베어링.
- 제1항에 있어서, 상기 제2피복층은 코발트계 합금 100중량부에 대해 붕소와 실리콘이 1 내지 15중량부로 첨가되어 형성된 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 저널베어링.
- 제2항에 있어서, 상기 제2피복층에 적용되는 상기 탄화물은 BC, TiC, WC, NbC, CrC 중 적어도 하나가 적용되고, 상기 질화물은 SiN, SiAlN, BN 중 적어도 하나가 적용되는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 저널베어링.
- 제2항에 있어서, 상기 제2피복층은 상기 코발트계 합금 100중량부에 대해 WC 가 15 내지 95중량부로 첨가되어 형성된 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 저널베어링.
- 용융금속 도금조 내에 설치되는 롤러의 축에 접합된 슬리브와 상기 슬리브를 회전가능하게 지지하도록 부시틀에 접합된 부시를 구비하는 용융금속 도금설비용 저널베어링의 제조방법에 있어서,가. 상기 슬리브 및 상기 부시를 형성하기 위한 베이스 금속모재 상에 코발트계 합금으로 제1피복층을 형성하고, 상기 제1피복층 위에 코발트계 합금에 탄화물과 질화물 중 적어도 하나의 첨가물질이 첨가된 물질로 제2피복층을 형성하는 단계와;나. 상기 피복층을 진공챔버 내에서 가열처리하는 단계와;다. 상기 피복층을 열간 등압 가열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 저널베어링의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 가 단계는 용접 또는 용사방법에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 저널베어링의 제조방법.
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Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (7)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102100280B1 (ko) * | 2019-12-10 | 2020-04-13 | 김충호 | 발전소 가혹조건에서 밸브트림의 기밀 내구성 향상을 위한 제조방법 및 이를 적용한 밸브트림 |
| KR20230063047A (ko) * | 2021-11-01 | 2023-05-09 | 주식회사 포스코 | 슬리브 부재 및 이를 구비하는 싱크롤 장치 |
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