KR20090089334A - 복층 미끄럼이동 부재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
[과제] 고온 영역에서의 사용을 목적으로 한 복층 미끄럼이동 부재로서, 익스팬디드 메탈이나 철망과 같은 금속 망상체와 팽창 흑연을 일체화시킨 미끄럼 시트재가 제안되어 있지만, 종래의 미끄럼 시트재는 베어링과 같은 미끄럼이동 부재 용도로 사용될 때는 강도면에서 문제가 있었고, 사용 범위가 한정되어 있었다. 따라서, 본 발명의 과제는 윤활유나 합성 수지를 사용할 수 없는 고온 용도의 사용에 적당한 복층 미끄럼이동 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
[해결수단] 본 발명의 복층 미끄럼이동 부재(1)는 뒤쪽 금속(3)과 일체로 접합된 다공질 청동 소결층(4)을 뒤쪽 금속과 금속 망상체 사이에 배치한 상태에서 뒤쪽 금속(3)의 표면과 일체로 접합된 익스팬디드 메탈(50)과 같은 금속 망상체(5)를 구비하고, 그리고 금속 망상체(5)의 개구를 충전하고 상기 금속 망상체(5)의 표면을 피복하도록 형성된 팽창 흑연(8)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
뒤쪽 금속, 다공질, 청동 소결층, 금속 망상체, 팽창 흑연, 복층 미끄럼이동 부재.
Description
본 발명은 복층 미끄럼이동 부재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 윤활유나 합성 수지를 사용할 수 없는 고온 상태의 용도에 적당한 복층 미끄럼이동 부재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래부터 복층 미끄럼이동 부재가 다수 제안되며, 이 각각의 복층 미끄럼이동 부재는 강판과, 상기 강판의 표면과 일체로 접합된 다공질 금속 소결층과, 상기 다공질 금속 소결층의 공극을 충전하고 상기 금속 망상체의 표면을 피복하도록 형성된 합성 수지의 미끄럼층으로 이루어진다(특허문헌 1 및 2에 기재).
또한 고온 영역에서의 사용을 목적으로 한 복층 미끄럼이동 부재로서, 익스팬디드 메탈이나 철망과 같은 금속 망상체와 이들과 일체화된 팽창 흑연을 구비한 미끄럼이동 시트재가 제안되어 있다(특허문헌 3에 기재).
특허문헌1 : 일본국 공고특허 특공소31-2452호(PTFE)
특허문헌2 : 일본국 공개특허공보 특개평5-99230호(polyacetal)
특허문헌3 : 일본국 공개특허공보 특개평9-317772호
(발명이 이루고자 하는 기술적 과제)
전자의 복층 미끄럼이동 부재는, 미끄럼층을 형성하는 합성 수지의 융점에 의해 사용 온도조건이 결정되기 때문에, 불가피하게 사용 범위가 한정되며, 250℃ 이상의 온도영역에서의 사용은 가능하지 않게 된다. 한편, 후자의 미끄럼이동 시트재는 시일재나 개스킷에 사용되는 것이 바람직하나, 베어링과 같은 미끄럼이동 부재에 적용시 강도 면에서 문제가 있으므로, 그 사용 범위가 한정된다.
본 발명은 상기 기재한 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 윤활유나 합성 수지를 사용할 수 없는 고온 상태의 사용에 적합한 복층 미끄럼이동 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명에 따른 복층 미끄럼이동 부재가 제공되며, 이 복층 미끄럼이동 부재는 뒤쪽 금속(back metal)의 표면과 일체가 되도록 접합될 다공질 청동 소결층을 금속 망상체와 뒤쪽 금속사이에 배치한 상태에서, 상기 금속 망상체와 일체가 되도록 뒤쪽 금속과 접합된 상기 금속 망상체를 구비하고 있고, 상기 금속 망상체의 개구를 충전하고 상기 금속 망상체의 표면을 피복하도록 형성된 팽창 흑연을 구비하고 있다.
이러한 종류의 복층 미끄럼이동 부재에 의하면, 금속 망상체는 다공질 청동 소결층을 뒤쪽 금속과 상기 금속 망상체 사이에 배치한 상태에서 상기 뒤쪽 금속과 견고하게 접합되고, 상기 금속 망상체의 개구를 충전하고 상기 금속 망상체의 표면을 피복하도록 팽창 흑연이 제공되며, 미끄럼면을 형성하는 팽창 흑연은 미끄럼 방향에 대하여 견고하게 일체화되어 있다. 따라서 복층 미끄럼이동 부재는 내하중성이 향상되고, 팽창 흑연 자체의 내열성과 합쳐진 시너지 효과의 결과로서, 특히 고온 조건에 있어서 뛰어난 마찰 특성과 마모 특성을 발휘할 수 있다.
본 발명의 복층 미끄럼이동 부재에 있어서, 뒤쪽 금속은 구리판이나 구리합금판, 또는 그 표면에 형성된 구리도금층을 구비한 강판이어도 좋다.
본 발명의 복층 미끄럼이동 부재에 있어서, 금속 망상체는 구리나 구리합금으로 이루어진 익스팬디드 메탈이어도 좋고, 또는 구리나 구리합금으로 이루어지진 경사(warp wires)(선(lines))과 위사(weft wires)(선(lines))으로서 형성된, 그 교차부에 일체로 접합된 평직물 철망(plain weave)이어도 좋다. 이들 금속 망상체는, 뒤쪽 금속의 표면에 접합된 다공질 청동 소결층과 그 표면에서 조밀하게 접합하고 있기 때문에, 뒤쪽 금속의 표면에서의 상기 금속 망상체의 박리와 같은 불량이 발생하지 않게 된다.
본 발명에 따라, 복층 미끄럼이동 부재를 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은 청동 분말을 뒤쪽 금속의 표면에 일정하게 살포해서 청동 분말층을 형성하는 단계; 상기 금속 망상체의 일방의 표면이 상기 청동 분말층과 조밀하게 접하도록 상기 금속 망상체를 상기 청동 분말층의 표면에 배치하는 단계; 이들을 700 내지 800℃의 온도에서 소결해서 뒤쪽 금속과 다공질 청동 소결층과 금속 망상체를 일체로 접합한 복층판을 형성하는 단계; 및 상기 복층판의 금속 망상체의 표면에 밀도가 적어도 0.05gf/cm3인 팽창 흑연판을 배치하고, 이들을 가압하여 팽창 흑연으로 상기 금속 망상체의 개구에 충전하고 상기 금속 망상체의 표면을 피복하는 단계;를 포함한다.
이러한 복층 미끄럼이동 부재의 제조 방법에 의하면, 금속 망상체의 표면에 배치된 팽창 흑연판은 밀도가 적어도 0.05gf/cm3이기 때문에, 팽창 흑연판의 밀도가 가압에 의해 높아지고 상기 금속 망상체의 개구와 다공질 청동 소결층을 조밀하게 충전한다. 이 결과, 미끄럼층을 이루는 팽창 흑연은 미끄럼 방향으로 상기 금속 망상체 및 다공질 청동 소결층과 강고하게 접합된다.
본 발명의 복층 미끄럼이동 부재의 제조 방법에 있어서, 다공질 청동 소결층을 금속 망상체와 뒤쪽 금속 사이에 배치한 상태에서 뒤쪽 금속의 표면과 일체로 접합될 금속 망상체는, 구리나 구리합금으로 이루어지는 익스팬디드 메탈이 사용되거나, 또는 구리나 구리합금으로 이루어진 경사(선)와 위사(선)에 의해 형성된, 그 교차부에 일체로 접합된 평직물 철망이 사용된다.
본 발명의 복층 미끄럼이동 부재는 뒤쪽 금속과, 상기 뒤쪽 금속의 표면과 일체로 접합된 다공질 청동 소결층과, 상기 다공질 청동 소결층의 표면과 일체로 접합된 금속 망상체와, 상기 금속 망상체의 개구를 충전하고 상기 금속 망상체의 표면을 피복하도록 주어진 팽창 흑연으로 이루어지며, 상기 복층 미끄럼이동 부재는 판자 모양을 그대로 유지한 미끄럼 부재로서 사용되거나, 또는 팽창 흑연을 안쪽으로 둘러싸서 원통 형상으로 권회한 소위 감김 부시(wound bush)의 형태로 사용된다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 다공질 청동 소결층을 뒤쪽 금속과 금속 망상체 사이에 배치한 상태에서 상기 뒤쪽 금속과 상기 금속 망상체가 강고하게 접합되어서 있음과 동시에 상기 금속 망상체의 개구를 충전하고 상기 금속 망상체의 표면을 피복하도록 팽창 흑연이 제공되어, 미끄럼면을 형성하는 팽창 흑연은 미끄럼 방향으로 견고하게 일체화된다. 따라서, 본 발명은 내하중성을 높일 수 있고, 팽창 흑연 자체가 갖는 내열성과 맞물려, 특히 윤활유와 합성 수지를 사용할 수 없는 고온 조건에서 뛰어난 마찰 특성과 마모 특성이 발휘되는 복층 미끄럼이동 부재 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하는 단면도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 설명하는 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 익스팬디드 메탈의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 익스팬디드 메탈의 평면도,
도 5는 도 3에서의 선 I-I를 따라 취한 단면도,
도 6은 도 2에 도시된 평직물 철망을 설명하는 단면도, 및
도 7은 도 6에 도시된 평직물 철망을 설명하는 평면도.
- 부호의 설명 -
1 복층 미끄럼이동 부재 2 구리도금층
3 강판 4 다공질 청동 소결층
5 금속 망상체 6 개구
7 표면 8 팽창 흑연
50 익스팬디드 메탈 60 평직물 철망
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
다음에 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다. 또한, 본 발명은 결코 이들 실시예로 한정되지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하는 단면도이며, 도 2는 본 발명의 다른 실시를 설명하는 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 복층 미끄럼이동 부재(1)는 뒤쪽 금속으로서 사용되며 상기 뒤쪽 금속의 표면에 제공된 구리도금층(2)을 구비한 강판(3)과, 상기 강판(3)의 구리도금층(2)의 표면과 일체로 접합된 다공질 청동 소결층(4)과, 상기 다공질 청동 소결층(4)의 표면과 일체로 접합된 금속 망상체(5)와, 상기 금속 망상체(5)의 개구(6)를 충전하고 상기 금속 망상체(5)의 표면(7)을 피복하도록 형성된 팽창 흑연(8)을 구비한다.
뒤쪽 금속으로서의 강판(3) 표면의 구리도금층(2)은 강판(3)과 다공질 청동 소결층(4) 사이의 접합성을 향상시키기 위한 것이다. 구리나 구리합금을 뒤쪽 금속으로서 사용하는 경우에, 이 구리도금층(2)은 생략가능하다. 구리도금층(2)은 전기 도금되어 제공될 수 있다.
다공질 청동 소결층(4)에 있어서 청동은 구리-주석 합금, 인-청동 합금, 납-청동 합금 및 알루미늄-청동 합금을 예로 들 수 있고, 그 입경을 32 내지 200㎛의 범위로 조정한 것이 적합하게 사용된다. 강판(3) 표면의 구리도금층(2) 위에 다공질 청동 소결층(4)을 형성하는 방법으로서, 구리도금층(2) 위에 청동 분말을 똑같은 두께, 예를 들면 0.2mm 내지 0.5mm의 두께로 살포하고, 아래 설명된 금속 망상체(5)와 함께, 0.1 내지 0.5MPa의 가압 상태에서, 환원성 분위기로 조정된 가열로에서 760 내지 780℃의 온도로 60 내지 90분간 제품을 소결하는 방법을 들 수 있다. 또한, 본 발명에서 말하는 "다공질(porous)"이란 전형적으로 기공율 40 내지 45%을 나타내는 상태를 의미한다.
구리도금층(2)을 강판과 다공질 청동 소결층 사이에 배치한 상태에서 금속 망상체(5)는 강판(3)의 표면과 일체로 접합된 다공질 청동 소결층(4)과 일체로 접합되고, 구리나 구리합금으로 이루어진 익스팬디드 메탈(도 1)이 사용되거나 또는 구리나 구리합금으로 이루어진 경사(선)와 위사(선)에 의해 형성되고 그 교점에서 일체로 접합된 평직물 철망(도 2)이 사용된다. 이들 금속 망상체(5)는 어느 한 표면에서 다공질 청동 소결층(4)과 조밀하게 접촉해서 일체로 접합되어 있기 때문에, 상기 금속 망상체(5)와 다공질 청동 소결층(4) 사이의 접착력이 향상되고, 뒤쪽 금속으로서 사용되는 강판(3) 표면에서의 상기 금속 망상체(5)의 박리와 같은 불량이 발생할 염려가 없다.
금속 망상체(5)로서 사용되는 익스팬디드 메탈은 직선형상의 커팅 날을 구비한 고정된 하부 다이와, 파도 형상, 사다리꼴 형상, 삼각형상 커팅 날을 구비한 가 동형 상부 다이와의 사이에 구리나 구리합금판을 상기 고정된 하부 다이의 커팅 날에 대하여 직각방향으로 삽입하거나 경사 방향으로 삽입하고, 상기 가동형 상부 다이를 상하 방향으로 왕복시켜서 상기 구리나 구리합금판을 슬릿함과 동시에 상기 슬릿을 확장시켜 규칙적으로 배열된 개구를 형성한 것이다. 도 3 내지 도 5는 익스팬디드 메탈(50)을 도시하고 있으며, 도 3은 도 1에 도시된 익스팬디드 메탈의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 익스팬디드 메탈의 평면도이고, 도 5는 도 3의 I-I선을 따라 취한 단면도이다.
도면에 있어서, 부재번호 51은 개구를 나타내고, 부재번호 52는 개구(51)를 형성하는 각각의 에지(스트랜드(strand))를 나타내고, 부재번호 53은 상기 스트랜드(52) 사이의 결합부(접합부)를 나타내고, t는 익스팬디드 메탈(50)의 두께를 나타낸다. 비록 도 3 내지 도 5에 도시된 익스팬디드 메탈(50)의 개구(51)의 형상이 정육각형이지만, 이 개구(51)의 형상은 상기한 바와 같이 가동형 상부 다이의 컷팅 날의 형상을 변경시킴으로써, 다이아몬드형, 정사각형, 기타 다각형으로 형성될 수 있다.
익스팬디드 메탈(50)을 이루도록 사용가능한 구리합금은 청동, 인청동, 황동, 베릴륨 동, 니켈 실버, 알루미늄 청동을 포함한다. 익스팬디드 메탈(50)의 두께(가공 전의 익스팬디드 메탈의 두께)는 O.1 내지 1.5mm이고, 각각의 에지(52)(스트랜드)의 길이는 0.1 내지 1.5mm이다.
또한 도 6은 도 2에 도시된 평직물 철망의 단면도이며, 도 7은 도 6에 도시된 평직물 철망을 설명하는 평면도이다. 금속망상체(5)로서 사용되는 평직물 철 망(60)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 구리나 구리합금으로 이루어지는 선재 와이어(61)를 각각 경사(선)(62)와 위사(선)(63)로서 평직물한 것이며, 이 경사(62)와 위사(63)는 교차부(64)에서 서로 열로 용착되어 있다. 구리합금으로 이루어지는 선재 와이어(61)는 청동, 인청동, 황동, 베릴륨 동, 니켈 은, 알루미늄 청동등을 포함하며, 선재 와이어(61)의 지름은 0.1 내지 1.5mm가 바람직하고, 개구(65)의 형상은 각각의 에지의 길이가 0.5 내지 1.5㎜인 정사각형이 바람직하다.
팽창 흑연(8)은 천연 흑연, 키쉬(kish) 흑연, 열분해 흑연 등과 같은 흑연을, 농황산, 농초산, 염소산칼륨과 화합된 농황산, 질산칼륨과 화합된 농황산, 또는 과산화수소와 같은 강산화제, 및 취소나 염소화 알루미늄과 같은 할로겐화물(halide)로 처리함으로써 층간화합물을 형성하고; 흑연입자(산-처리 흑연)를 급격하게 가열함으로써, 일반적으로 950℃ 이상의 고온에서 1 내지 10초 동안에 분해 가스를 발생하게 하여, 그 가스 압력에 의해 흑연 층간이 확장되어 층간화합물이 형성된다. 이렇게 형성된 팽창 흑연(입자)은 그대로 사용되어도 좋지만, 큰 부피 밀도 때문에 그리고 취급이 용이하지 않기 때문에, 통상은 결합제가 존재하는 상태에서 또는 존재하지 않는 상태에서 팽창 흑연을 압축성형 또는 롤성형에 의해 얻어진 시트의 형태로 사용된다.
팽창 흑연(8)은 상기 다공질 청동 소결층(4)과 일체로 접합된 금속망상체(5)의 개구(6)를 충전하고 상기 금속 망상체(5)의 표면(7)을 피복하도록 형성되어 있다. 금속망상체(5)의 개구(6)를 충전하도록 그리고 상기 금속망상체(5)의 표면(7)을 피복하도록 형성된 팽창 흑연(8)은 미끄럼층으로서 작용하고, 내열성을 가지며, 접촉하게 될 재료와 함께 친화성(compatibility)이 뛰어나고, 충격 강도도 현저하게 개선되고, 특히 윤활유와 합성 수지를 사용할 수 없는 고온용도에 있어서 뛰어난 마찰 마모 특성을 발휘한다.
상기 기재한 복층 미끄럼이동 부재(1)는 그 형태가 변하지 않는 시트 형상을 유지하는 미끄럼 부재로서 사용되거나, 또는 팽창 흑연(8)을 안쪽으로 둘러싸서 원통형으로 권회한 소위 감음 부시의 형태로 사용된다.
다음에, 복층 미끄럼이동 부재(1)의 제조 방법의 실시예가 설명된다.
복층판의 제조
뒤쪽 금속으로서, 표면에 20 내지 5O㎛ 두께의 구리 도금층(2)을 구비한 판두께 0.5 내지 1.5mm의 강판(냉간 압연 강판(SPCC))(3)이 얻어진다. 이 강판(3)의 구리 도금층(2)의 표면에, 입경 45㎛ 이하의 불규칙 형상을 갖는 청동(구리 90중량%, 주석 10중량%) 분말을 일정한 두께로 살포한다. 0.1 내지 1.5mm의 구리판이나 구리합금판이 팽창되어 각각의 에지(스트랜드)(52)의 길이가 0.1 내지 1.5㎜인 정육각형이 규칙적으로 배치된 개구를 갖는 익스팬디드 메탈(50)을 형성한다. 구리 도금층(2)을 강판과 청동 분말층 사이에 배치한 상태에서, 강판(3)에 일정한 두께로 살포된 청동 분말층에 익스팬디드 메탈(50)이 적층된다.
다음에, 구리 도금층(2)을 구비한 강판(3)과, 구리 도금층(2)의 표면에 일정한 두께에 살포된 청동 분말층과, 청동 분말층에 적층된 익스팬디드 메탈(50)이 가압 상태에서, 환원성 분위기로 조정된 가열로에서 700 내지 800℃의 온도로 60 내지 90분간 소결된다.
소결에 의하여, 구리 도금층(2)을 강판과 다공질 청동 소결층 사이에 배치한 상태에서 강판(3)의 표면과 일체로 접합된 다공질 청동 소결층(4)과 상기 다공질 청동 소결층(4)과 일체로 접합된 익스팬디드 메탈(50)로 이루어진 복층판이 형성된다.
팽창 흑연판의 제작
98%의 농황산 300중량부를 확산하면서, 산화제로서 과산화 수소의 60% 수용액 5중량부를 부가해, 이것을 반응액으로 한다. 이 반응액을 냉각해서 10℃의 온도로 유지하고, 이 반응액에 30 내지 80 메쉬의 입도를 갖는 플레이크(flake) 형상의 천연 흑연분말을 첨가하고, 30분간 확산시킨다. 반응후에, 흡인 여과에 의해서 산-처리된 흑연을 분리하고, 300중량부의 물로 10분간 교반 해서 흡인 여과하는 세정 작업을 2회 되풀이하고, 산-처리 흑연으로부터 황산분을 충분히 제거한다. 다음에, 황산분을 충분히 제거한 산-처리 흑연을 11O℃의 온도로 유지된 건조로에서 3시간 건조하여 산-처리 흑연원료를 얻는다. 이 산-처리 흑연원료를 1000℃의 온도로 5초 동안 팽창 처리하고, 분해 가스를 발생시켜, 그 가스 압력에 의해 흑연층간을 확장해서 팽창 흑연입자(팽창 배율 240배)를 형성한다. 이 팽창 흑연입자는 트윈-롤러 장치를 사용하여 롤성형되어, 밀도가 적어도 0.05gf/cm3, 바람직하게는 0.5 내지 1.Ogf/cm3로 팽창된 흑연 시트를 제작한다.
복층 미끄럼이동 부재의 제조
팽창 흑연 시트가 상기 복층판 표면의 익스팬디드 메탈(50)의 표면에 배치되 고, 프레스기나 가압 롤러에 의해 100 내지 13OMPa의 압력을 받으면서 가압되어, 상기 익스팬디드 메탈(50)의 개구(51)를 충전하고 상기 익스팬디드 메탈(50)의 표면을 피복하도록 형성된 팽창 흑연(8)으로 이루어진 미끄럼층을 형성한 복층 미끄럼이동 부재(1)를 제작한다. 미끄럼층의 두께는 0.03 내지 0.1mm이 예시된다.
상기 복층 미끄럼이동 부재(1)의 제조 방법에 있어서, 금속망상체(5)로서 익스팬디드 메탈(50)을 사용했지만, 익스팬디드 메탈(50) 대신에 평직물 철망(60)을 사용하는 경우에는, 다음의 제조 방법이 채택된다.
직경이 0.1 내지 1.5m 인 구리나 구리합금으로 이루어진 선재 와이어(61)가 얻어지고, 이 선재 와이어를 사용하여 경사(선)(62)와 위사(선)(63)로서 평직물하고, 각각의 에지의 길이가 0.5 내지 1.5mm 인 정사각형의 개구(65)를 갖는 평직물 철망(60)을 제작한다. 이 평직물 철망(60)을 환원성 분위기를 갖도록 조정된 가열로내에서 가압 상태로 상기 평직물 철망(60)의 각각의 교차부(64)가 열로 용착된다. 이 평직물 철망(60)의 각각의 교차부(64)를 용착 일체화시킴으로써, 경사(선)(62)와 위사(선)(63)는 교차부(64)에서 더이상 어긋나지 않게 되어, 평직물 철망(60)의 개구(65)를 충전하고 상기 평직물 철망(60)의 표면을 피복하도록 형성된 팽창 흑연(8)으로 이루어지는 미끄럼층의 유지성이 향상된다. 이하, 상기 기재한 방법과 유사한 방법에 의해 복층 미끄럼이동 부재(1)가 제작된다.
(실시예)
이하, 본 발명이 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범주는 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
표면에 형성된 두께 30㎛의 구리 도금층을 구비한 판두께 1.0mm의 강판(냉간 압연 강판(SPCC))이 준비된다. 이 강판의 구리 도금층의 표면에 입도가 45㎛로 조정된 청동(구리 90중량%, 주석 10중량%) 분말이 일정한 두께(0.3mm)로 살포되어, 청동 분말층이 형성된다.
두께가 0.3mm인 인청동판이 팽창되어, 각각의 에지(스트랜드)의 길이가 0.6mm인 정육각형이 규칙적으로 배열된 개구를 구비한 두께가 O.43mm인 익스팬디드 메탈이 제작된다.
구리 도금층을 강판과 청동 분말층 사이에 배치한 상태에서 익스팬디드 메탈이 강판의 표면에 형성된 청동 분말층의 표면에 배치되고, 가압 하(O.1MPa)에서 환원성 분위기를 갖도록 조정된 가열로에서 780℃의 온도로 1시간 소결하여, 강판과, 구리 도금층을 강판과 청동 분말층 사이에 배치한 상태에서 상기 강판의 표면과 일체로 접합된 다공질 청동 소결층과, 상기 다공질 청동 소결층과 일체로 접합된 익스팬디드 메탈로 이루어진 복층판을 형성한다.
팽창 배율 240배의 팽창 흑연입자를 트윈-롤러 장치를 사용하여 롤성형하여, 밀도가 적어도 0.5gf/cm3이고, 그 두께가 1.0mm인 팽창 흑연 시트를 제작한다.
팽창 흑연 시트를 복층판의 익스팬디드 메탈의 표면에 배치하고, 128MPa의 압력으로 롤성형하여, 익스팬디드 메탈의 개구를 충전하고 상기 익스팬디드 메탈의 표면을 피복하도록 형성된 팽창 흑연으로 이루어진 미끄럼층을 형성한다. 이러한 생산품을 각각의 에지의 길이가 30mm인 정사각형부로 가공하여, 복층 미끄럼 부재 "A"라고 한다.
실시예 2
표면에 두께 30㎛의 구리 도금층을 갖는 판두께 1.0mm의 강판(냉간 압연 강판(SPCC))이 준비된다. 이 강판의 구리 도금층의 표면에 입도가 45㎛로 조정된 청동(구리 90중량%, 주석 10중량%) 분말이 일정한 두께(0.3mm)로 살포되어, 청동 분말층을 형성한다.
직경이 0.5mm인 인청동으로 이루어진 선재 와이어가 준비되고, 이 선재 와이어를 사용하여 경사(선)와 위사(선)로서 평직물하여, 각각의 에지의 길이가 0.6mm인 정사각형 개구를 갖는 평직물 철망을 제작한다. 이 평직물 철망을 환원성 분위기를 갖도록 조정된 가열로내에서 가압 하(0.1MPa)에서 상기 평직물 철망의 각각의 교차부가 열로 용착되었다.
이하, 상기 실시예 1에 기재된 방법과 유사한 방법으로, 평직물 철망의 개구를 충전하고 상기 평직물 철망의 표면을 피복하도록 형성된 팽창 흑연으로 이루어진 미끄럼층이 형성된다. 이러한 생산품을 각각의 에지의 길이가 30mm인 정사각형부로 가공하여, 복층 미끄럼 부재 "B"라고 한다.
비교예
두께가 5mm이고 에지의 길이가 30mm인 고-강도 황동주물 4종류로 이루어진 시트가 준비되고, 이 시트에 9개의 원형 구멍이 형성되고, 상기 각각의 원형 구멍에 흑연으로 이루어진 원기둥 형상의 고체 윤활제가 매설고정되어, 이것을 미끄럼 부재 "C"라고 한다. 미끄럼면의 면적(미끄럼 부재의 표면)에 관한 고체윤활제의 면적 비율은 28.3% 이다.
상기 실시예 1과 2의 복층 미끄럼 부재 및 비교예의 미끄럼 부재는 표 1에 제시된 테스트 조건으로, 스러스트 테스트에 의해 마찰계수 및 마모량을 테스트하였다. 스러스트 테스트의 결과는 표 2에 제시되었다.
[표 1]
테스트 조건
하 중 : 1.9 MPa (2O kgf/cm2)
속 도 : 0.03 m/sec(2m/min)
분위기 온도 : 300℃
상 대 재 : SUS303
윤 활 : 무윤활
시 험 시 간 : 8 시간
시 험 형 태 : 상대재 회전 스러스트 테스트
[표 2]
| 실시예 | 비교예 | |||
| 복층 미끄럼 부재 A | 복층 미끄럼 부재 B | 미끄럼 부재 C | ||
| 마찰 계수 | 초기 미끄럼 상태 | 0.13 | 0.14 | 0.15 |
| 안정 상태 | 0.06 | 0.06 | 불안정 | |
| 미끄럼 부재의 마모량(㎛) | 19 | 22 | 387 | |
| 상대재의 마모량(㎛) | 0 | 0 | 36 | |
이상의 테스트 결과로 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2의 복층 미끄럼 부재 A와 B는 300℃의 분위기 온도로 특징지워진 고온 조건에 있 어서 뛰어난 마찰 특성과 마모 특성을 나타내는 한편, 비교예의 미끄럼 부재는 테스트 시간을 통해서 불안정 상태를 유지한 마찰계수를 나타내었고, 지극히 큰 값의 마모량도 나타내었다.
본 발명의 복층 미끄럼 부재는 윤활유와 합성 수지를 사용할 수 없는 고온용도에 특히 적용될 수 있다.
Claims (10)
- 뒤쪽 금속의 표면과 일체가 되도록 접합될 다공질 청동 소결층을 뒤쪽 금속과 금속 망상체 사이에 배치한 상태에서, 상기 금속 망상체와 일체가 되도록 뒤쪽 금속과 접합된 상기 금속 망상체를 구비하고, 상기 금속 망상체의 개구를 충전하고 상기 금속 망상체의 표면을 피복하도록 형성된 팽창 흑연을 구비하는 것을 특징으로 하는 복층 미끄럼이동 부재.
- 제 1 항에 있어서, 상기 뒤쪽 금속은 구리판이나 구리 합금판인 것을 특징으로 하는 복층 미끄럼이동 부재.
- 제 1 항에 있어서, 상기 뒤쪽 금속은 강판과 상기 강판의 표면에 형성된 구리 도금층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 복층 미끄럼이동 부재.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 망상체는 구리나 구리합금으로 이루어진 익스팬디드 메탈인 것을 특징으로 하는 복층 미끄럼이동 부재.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 망상체는 구리나 구리합금으로 이루어진 경사(선)와 위사(선)에 의해 형성되고 이들의 교차부에서 일체로 접합된 평직물 철망인 것을 특징으로 하는 복층 미끄럼이동 부재.
- 청동 분말을 뒤쪽 금속의 표면에 일정하게 살포하여 청동 분말층을 형성하는 단계; 금속 망상체를 상기 청동 분말층의 표면에 배치하여 상기 금속 망상체의 일방의 표면이 상기 청동 분말층과 밀접하게 접촉하는 단계; 이들을 700 내지 800℃의 온도에서 소결하여 상기 뒤쪽 금속과 다공질 청동 소결층과 상기 금속 망상체를 일체로 접합한 복층판을 형성하는 단계; 그리고 상기 복층판의 상기 금속 망상체의 표면에 밀도가 적어도 0.05gf/cm3인 팽창 흑연판을 배치하고, 이들을 가압 압접하여 팽창 흑연으로 상기 금속 망상체의 개구를 충전하고 상기 금속 망상체의 표면을 피복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복층 미끄럼이동 부재의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 뒤쪽 금속은 구리판이나 구리합금판인 것을 특징으로 하는 복층 미끄럼이동 부재의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 뒤쪽 금속은 강판과 상기 강판의 표면에 형성된 구리 도금층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복층 미끄럼이동 부재의 제조 방법.
- 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 망상체는 구리나 구리합금으로 이루어진 익스팬디드 메탈인 것을 특징으로 하는 복층 미끄럼이동 부 재의 제조 방법.
- 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 망상체는 구리나 구리합금으로 이루어진 경사와 위사에 의해 형성되고 이들 교차부에서 일체로 접합된 평직물 철망인 것을 특징으로 하는 복층 미끄럼이동 부재의 제조 방법.
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