KR20090104081A - 분말, 부품 제조 방법 및 부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부품들의 분말 야금학적 제조를 위한 분말에 관한 것이다. 특히 본 발명은 부품들을 분말 야금학적 제조를 위한 철 또는 철계 분말에 관한 것이다. 이는 자체 윤활 특성이 바람직한 부품의 제조에 특히 바람직하다. 본 발명은 또한 상기 분말로부터 부품을 제조하는 방법 및 그에 따라 제조된 부품에 관한 것이다. 본 발명에 따른 확산 결합된 분말은 철 또는 철계 분말 및 상기 철 또는 철계 분말에 확산 결합되는 입자들을 포함한다. 상기 철 또는 철계 입자들에 확산 결합되는 입자들은 구리와 5 내지 15 중량% 주석의 합금을 포함한다. 본 발명에 따른 부품은 그와 같은 확산 결합된 분말로부터 적어도 부분적으로 형성된다.

Description

분말, 부품 제조 방법 및 부품 {POWDER, METHOD OF MANUFACTURING A COMPONENT AND COMPONENT}
본 발명은 부품들의 분말 야금학적 제조를 위한 분말에 관한 것이다. 특히 본 발명은 부품들을 분말 야금학적 제조를 위한 철 또는 철계 분말에 관한 것이다. 이는 자체 윤활 특성이 바람직한 부품의 제조에 특히 바람직하다. 본 발명은 또한 상기 분말로부터 부품을 제조하는 방법 및 그에 따라 제조된 부품에 관한 것이다.
분말 야금학적 제조 기술은 일반적으로 양호한 치수 정밀도를 갖는 긴 시리즈 제품(series production)에 의해 특징 지워진다. 제조 시퀀스는 일반적으로 차후의 압축 작업을 단순화하기 위해 금속 분말과 윤활유를 혼합하는 것으로 시작된다. 금속 분말은 예를 들어, 예비 합금화된 분무 입자들, 분말 형태로 합금화 원소와 혼합된 분말, 또는 합금화 원소가 금속계 분말에 확산 결합되거나 확산 합금화된 분말일 수 있다. 압축된 부품(성형체: green component)은 그 후 가열되고 압축된 부품이 소결에 의해 강도, 연성 등에 대한 최종 특징을 갖는 온도로 유지된다.
청동 분말은 일반적으로 소결된 자체 윤활 베어링의 제조에 사용된다. 청동의 사용으로 정숙 작동 및 양호한 내모성과 같은 베어링에 선호되는 특징들을 제공 하며, 청동은 또한 덜 부식되는 경향이 있다. 그러나 비용을 감소시키기 위해 철 분말이 소위 연한(diluted) 청동 베어링의 제조를 위해 첨가된다. 보통 40 내지 60 중량%의 철 분말이 사용된다. 상기 베어링은 종종, 단편적(fractional) 마력 모터와 그 적용 분야에서 청동 베어링을 대체하고 있다.
확산 결합된 분말은 여러 공보로부터 공지되어 있다. GB 특허 제 1162702(1965)호에는 분말 제조 공정이 설명되어 있다. 이러한 공정에서, 합금화 원소들이 철계 이바들로 확산 결합(부분 합금화)된다. 미합금화된 철 분말은 분말의 예비 합금화와 괴상화를 초래하는 용융점 이하의 온도에서 환원 분위기에서 구리와 몰리브덴과 같은 합금화 원소와 함께 가열된다. 가열은 완전한 합금화 이전까지 계속되며 얻어진 괴상체는 소정의 크기로 연마된다. 또한, GB 1595346(1976)호에는 확산 결합된 분말이 설명되어 있다. 상기 분말은 철 분말과 구리 또는 용이하게 환원가능한 구리 화합물의 혼합물로부터 준비된다. 구리가 철 분말에 확산 결합되어 얻어진 분말은 고 압축성 및 편석과 분진에 대한 낮은 위험성에 의해 구별된다.
적어도 0.05 중량%의 주석을 함유하는 분무화된 철 분말에 관한, 분무화된 분말 상에 구리를 제공하는 상이한 기술이 JP 59-050101(1982)호에 설명되어 있다. 이러한 분말은 그 후에 구리 층으로 피복된다.
본 발명의 목적은 청동을 포함하는 소결된 베어링과 청동을 포함하는 특히 자체 윤활성 베어링과 같은 부품을 제조하는데 적합한 야금학적 분말을 제공하고자 하는 것이다.
다른 목적은 베어링으로서의 사용에 적합한 부품을 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
또 다른 목적은 베어링으로서의 사용에 적합한 부품을 제공하고자 하는 것이다.
철 또는 철계 분말 입자에 확산 결합되는 구리와 주석을 갖는 분말을 준비함으로써, 이후에 확산 결합된 분말로서 지칭되는 야금학적 분말이 얻어짐을 발견하였으며, 이러한 신규한 확산 결합된 분말은 상기 부품 내의 공칭 청동 농도에 비해서 예상 밖의 높은 청동 표면 농도를 갖는 부품의 제조에 사용될 수 있다. 청동이 고가 금속이라는 사실로 인해, 청동을 덜 사용할 수 있다는 점은 상당히 중요한 장점이다. 본 발명은 청동 분말과 철 또는 철계 분말의 간단한 혼합물로부터 생성되는 부품에 비해서 보다 적은 양의 청동을 사용할 수 있게 하는, 철 또는 철계 입자에 기초한 확산 결합된 분말 및 그 방법을 제공한다.
일 실시예에 따라 산화된 청동 분말이 확산 결합된 분말을 제조하기 위한 소결 재료로서 사용될 수 있다. 상기 실시예에서, 산화된 청동 분말 또는 청동 산화물 분말은 구리, 주석 및 산소를 함유하는 분말로서 설명되어 있으며 부분적으로 또는 전체적으로 산화된 청동 분말로부터 생성될 수 있으나, 산화된 청동 분말은 제조 방법과 무관하게 사용될 수 있다. X50 < 15 ㎛, 바람직하게 < 10 ㎛의 입자 크기 분포를 갖는 산화된 청동 분말의 사용으로 확산 어닐링 이후에 청동으로 철 분말 입자들의 부분적인 도포를 촉진시킨다. 구성요소 분말로서 주석을 첨가하지 않으면, 확산 어닐링 중에 주석의 용융은 방지할 수 있으며, 따라서 주석은 철 내측으로 용해되지 않는 대신에 청동 합금 내에 존재할 것이다. 청동에 의해 큰 범위로 도포된 철 분말 입자를 가짐으로써, 압축되고 소결된 부품, 예를 들어 자체 윤활 베어링의 표면은 공칭 청동 함량보다 높은 표면 청동 농도를 가질 것이다.
따라서, 상기 목적들은 본 발명에 따라, 철 또는 철계 입자들에 확산 결합된 구리와 주석을 함유 또는 포함하는 입자들을 가지는 철 또는 철계 입자들을 포함하는 확산 결합된 분말을 제공함으로써 달성된다. 특히, 구리와 주석을 함유하는 상기 입자들은 구리와 5 내지 15 중량%의 주석을 포함할 수 있다.
대응하는 개별적인 철, 구리 및 주석, 또는 예비 합금된 Cu-Sn 합금의 단순 혼합물을 사용하는 경우에 비해서 확산 합금된 분말을 사용하는 다른 장점은 분말의 취급 중에 편석이 덜 발생한다는 점이다.
양호한 실시예들이 종속항들에 제시되어 있다.
요약하면 본 발명에 따른 확산 결합된 분말을 제조하기 위한 공정은 입자들의 부분 합금화(확산-결합) 및 괴상화를 초래하도록 합금화 원소들의 융점 이하 온도의 환원 분위기에서 합금화 원소인 주석과 구리를 함유하는 화합물과 함께 철 또는 철계 분말을 가열하는 단계를 포함한다. 합금화 원소인 주석과 구리는 예비 합금화된 상태, 즉 청동 분말 또는 산화된 청동 분말로 존재해야 한다.
상기 합금화 원소들을 함유하는 화합물의 적은 입자들이 가열 이전에 PEG와 같은 적은 양의 결합제를 사용함으로써 철 입자들에 부착될 수 있다.
본 발명에 따라 철 입자들에 합금화 입자들의 확산 결합은 용해된 암모니아, H2, 또는 N2/H2와 같은 환원 분위기에서 15 내지 180 분 동안 750 내지 830 ℃ 온도의 대기압 하에서 노에서 적합하게 수행된다.
확산 결합된 분말 내의 철 또는 철계 입자의 함량은 50 내 90 중량%이며, 확산 결합된 분말의 나머지 성분은 10 내지 50 중량%의 구리와 주석 및 불가피한 불순물을 포함한다.
용어, 철계 입자는 철이 하나 또는 그 이상의 합금화 원소에 의해 합금화된 입자들을 지칭한다.
불순물은 불순물이 존재하는 제품이나 공정의 특성에 영향을 끼치지 않는 소량으로 존재하는 성분들을 지칭한다.
구리와 주석을 포함하는 입자 내의 주석의 양은 5 내지 15 중량%, 바람직하게 8 내지 12 중량% 범위에서 변할 수 있다. 이들 입자들 중의 주석의 양이 5 중량% 이하일 때 청동 재료는 너무 연해지며, 이들 입자들 중의 주석의 양이 15 중량% 이상이면 2차 상이 형성될 수 있다. 일 실시예에 따라서 이들 입자들은 구리와 주석 및 소량, 즉 0.5% 미만의 산소와 같은 불가피한 불순물로 이루어진다.
부품 제조 방법을 제공하기 위한 목적은 다음과 같은 단계들, 즉 전술한 바과 같은 확산 결합된 분말을 제공하는 단계와, 200 내지 600 MPa의 압력에서 확산 결합된 분말을 압축함으로써 압분체를 형성하는 단계 및 상기 압분체를 소결하는 단계를 포함하는 방법에 의해 달성된다.
이러한 방법에 따라 부품을 제조함으로써 특정 확산 결합된 분말, 200 내지 600 MPa의 압축 압력 및 소결의 조합으로 저마찰, 저마모, 고하중 성능과 같은 베어링 재료를 위한 바람직한 성능을 갖는 부품이 된다. 압축 압력을 변화시킴으로써, 부품의 밀도와 그에 따른 부품의 강도와 다공도가 사용 분야에 따라 변경될 수 있다. 다공도가 너무 낮으면 강도는 충분히 높지 않으며, 밀도가 너무 높으면 도공도가 너무 낮아 윤할제가 충분한 양으로 부품 내부에 제공될 수 없다.
베어링으로서의 용도에 적합한 부품을 제공하고자 하는 목적은 전술한 확산 결합된 부품으로부터 제조된 부품에 의해 달성된다. 그러한 부품은 베어링 분야와 관련된 바람직한 성능을 가질 것이다. 상기 부품은 전술한 방법을 사용하여 적합하게 제조된다.
전술한 방법에 의해 제조된 부품은 부품 내의 청동의 공칭 농도보다 높은 청동의 표면 농도를 가진다. 이러한 내용에서 "공칭 농도(nominal concentration)"는 첨가된 청동의 양을 사용된 분말의 전체 양으로 나눔으로써 계산된 농도이다.
소결된 부품은 윤활제를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 있어서, 용어 "윤활유(lubricant)"는 용어 "윤활제(lubricant agent)"와 구별되어야 한다. 윤활제는 압축 작업과 관련하여 사용되는 반면에, 윤활유는 소결 부품 내에 사용된다. 소결 부품 내에 윤활유를 제공함으로써, 기공을 만드는 것에 의해 베어링과 같은 자체 윤활 부품이 얻어질 수 있다. 그러한 윤활유는 실제 사용 분야에 따라 고체 또는 액체일 수 있다. 고체 윤활유를 제공하기 위해, 분말은 압축 이전에 0.5 내지 2 중량%의 흑연과 혼합될 수 있다.
소결된 부품은 5.5 내지 6.5 g/㎤ 범위의 밀도를 가질 수 있다. 부품의 밀도는 사용 분야에 따라 변할 수 있다. 밀도가 너무 낮으면 강도가 충분히 높지 않을 수 있으며, 밀도가 너무 높으면 다공도가 너무 낮아 윤활유가 충분한 양으로 부품 내에 제공될 수 없다.
도 1은 SEM 내에 스캔 라인을 갖는 압축된 샘플의 측면도이다.
철 또는 철계 입자들은 예를 들어, 수중 분무화된 분말 또는 해면철 분말이다. 적합한 분말은 예를 들어, NC100.24, SC100.26, ASC100.29, MH80.23이다. 이들 철 분말의 입자 크기는 250 ㎛ 이하이다.
NC100.24는 약 2.45 g/㎤의 겉보기 밀도와 실질적으로 150 ㎛ 이하의 입자 크기를 가지며 45 ㎛보다 적은 입자 양이 약 18%인, 스웨덴 회가내스 아베로부터 이용가능한 해면철 분말이다.
SC100.26은 약 2.65 g/㎤의 겉보기 밀도와 실질적으로 150 ㎛ 이하의 입자 크기를 가지며 45 ㎛보다 적은 입자 양이 약 20%인, 스웨덴 회가내스 아베로부터 이용가능한 해면철 분말이다.
ASC100.29는 약 2.98 g/㎤의 겉보기 밀도와 실질적으로 150 ㎛ 이하의 입자 크기를 가지며 45 ㎛보다 적은 입자 양이 약 23%인, 스웨덴 회가내스 아베로부터 이용가능한 분무화된 해면철 분말이다.
MH80.23은 약 2.30 g/㎤의 겉보기 밀도와 실질적으로 150 ㎛ 이하의 입자 크 기를 가지며 45 ㎛보다 적은 입자 양이 약 3%인, 스웨덴 회가내스 아베로부터 이용가능한 해면철 분말이다.
구리와 주석을 포함하는 입자들은 85 내지 95 중량%의 구리와 5 내지 15 중량%의 주석을 포함한다. 확산 결합을 위해 사용될 수 있는 구리와 주석을 포함하는 적합한 분말은 X50 1-15 ㎛, 바람직하게 X50 1-10 ㎛를 가지는 분말이다.
상기 확산 결합된 분말은 50 내지 90 중량%의 철 또는 철계 입자 및 상기 철 또는 철계 입자에 확산 결합되는 10 내지 50 중량%의 입자를 포함한다. 확산 결합된 분말은 희석된 청동(diluted bronze)으로 지칭될 수 있다.
부품은 선택적으로, 상기 확산 결합된 분말을 윤활제와 혼합하며, 200 내지 600 MPa의 압력에서 상기 분말을 압축함으로써 압분체를 형성하며, 그 이후에 상기 압분체를 소결함으로써 제조된다.
압축 이전에, 상기 확산 결합된 분말은 금속 스테아레이트(stearate), 예를 들어 아연 스테아레이트와 같은 윤활제, 또는 에틸렌 비스스테아라미드(bisstearamide: EBS)와 같은 왁스와도 혼합될 수 있다. 이는 압축을 용이하게 하며 압축 공구의 마모를 감소시킬 것이다.
흑연도 상기 분말에 의해 형성된 부품 내에 고체 윤활유를 제공하기 위해 압축 이전에 상기 확산 결합된 분말에 첨가될 수 있다.
소결 공정은 청동 분말의 액상 형성 온도 이하의 온도에서 적합하게 수행된다. 10%의 주석 함량을 갖는 청동에 대한 액상 형성 온도는 약 855 ℃이며, 따라 서 적합한 소결 온도는 5 내지 60 분의 시간 주기 동안에 800 내지 830 ℃ 범위이다. 소결 분위기는 수소, 질소와 수소의 혼합물, 용해된 암모니아 또는 엔도가스(endogas) 분위기일 수 있다.
이와 같이 제조된 소결 부품은 부품 내의 청동의 공칭 농도보다 높은 청동의 표면 농도를 가질 것이다. 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 분말은 구리의 표면 농도에 대한 확실한 증가를 보이는 반면에 기준 분말은 구리의 표면 농도에 대한 어떠한 증가도 보여주지 못한다. 상기 구리의 표면 농도는 구리가 훨씬 더 용이하게 분석되므로 청동의 농도를 측정하는데 사용되었다.
사용 중에 소결된 부품은 적합하게 윤활유를 포함한다. 그러한 윤활유의 예는 미네랄 오일, 합성 오일, 실리콘 오일 또는 불화 오일(fluorinated oil)이다. 윤활유는 예를 들어, 부품을 침지시킴으로써 베어링 내에 도입될 수 있다. 상기 부품은 충분한 윤활유 수용 능력을 제공함으로써 상호연결된 다공도를 가진다. 상기 부품은 5.5 내지 6.5 g/㎤ 범위의 밀도를 가질 수 있다.
예들
예 1
본 발명에 따른 분말
NC100.24 철 분말이 3 개의 상이한 샘플을 형성하기 위해 두 가지 상이한 양으로(9 중량부의 구리 대 1 중량부의 주석, 구리/주석의 비율은 9 :1임) 산화된 청 동와 혼합되었다. 청동 분말은 각각, X50 = 2.2 ㎛ 및 X50 = 9.4 ㎛(X50 중량 단위의 평균 입자 크기를 나타냄)의 입자 크기 분포를 가진다.
미세 입자의 편석을 방지하기 위해 0.1% PEG400이 결합제로서 사용되었다.
상기 혼합물은 H2 분위기의 800 ℃에서 90분동안 어닐링 되었다. 어닐링된 분말은 파쇄(연마)되었으며, 212 ㎛의 스크린으로 체가름되었다. 청동의 함량은 20 중량%(샘플 1과 2) 및 25 중량%(샘플 3)였다.
상기 재료는 프레싱 이전에 0.8% 에틸렌비스스테아라미드와 혼합되었다.
상기 분말은 400 MPa에서 압축되었으며 상기 부품(90 × 12 mm, 높이 = 5 mm의 장방형 부품)은 용해된 암모니아 분위기(75% H2 +25% N2)에서 20분 동안 830 ℃에서 소결되었다.
기준 분말
NC100.24 철 분말이 160 ㎛ 이하의 입자 크기를 갖는 20% 예비 합금화된 청동 분말 및 0.8% 에틸렌비스 스테아라미드와 혼합되었다. 상기 분말은 400 MPa에서 압축되었으며 상기 부품(90 × 12 mm, 높이 = 5 mm의 장방형 부품)은 용해된 암모니아 분위기(75% H2 +25% N2)에서 20분 동안 830 ℃에서 소결되었다.
평가 방법
구리 분포가 링크(Link)로부터 이용가능한 X선 에너지 분산 스펙트로미 터(EDS)에 의해 JEOL 5800 스캔식 전자 현미경(SEM)으로 분석되었다. 20 kV의 가속 전압이 분석을 위해 사용되었다. 구리 분포는 프레싱 샘플의 측면(프레싱 중에 다이 벽에 맞닿은 면)에 대해 분석되었다. 각각의 샘플에 대해 도 1에 따른 전체 높이(h)에 대해 5 개의 스캔 라인(L)이 수행되었다. 22 mm의 전체 길이가 스캔되었다. 스캔 라인(L)을 따라 각각 분석된 지점들 사이의 거리는 4 ㎛였다.
SEM 분석으로부터의 결과
(자체 윤활 베어링 내의 미끄럼 표면에 대응하는)상기 다이 벽과 마주한 표면에서의 구리의 농도는 보다 양호한 분포로 인해, 동일한 농도임에도 불구하고 기준 분말로 만들어진 부품의 구리 표면 농도보다 더 높다. 새로운 분말을 사용하여 생성된 모든 재료는 기준 재료로부터 준비된 재료보다 구리의 표면 농도가 더 높았다(표 1). 혼합물 내의 동일한 초기 청동 분말의 양에도 불구하고 새로운 재료를 위한 미끄럼 면에서의 전체 구리 농도의 평균값은 기준 재료(원소 혼합물)보다 대략 40% 더 높았다.
샘플의 성형체 밀도 및 소결 밀도가 표 2에 제시되어 있다.
샘플 분말 표면 구리 농도 공칭 농도에 대한 표면 구리 농도
기준 번호 NC100.24 + 20% 청동분말 90/10-160 17.3% 96%
1 NC100.24 + 20% 청동분말 (2.2 ㎛) 25.2% 140%
2 SC100.26 + 25% 청동분말(2.2 ㎛) 33.4% 148%
3 NC100.24 + 20% 청동분말 (9.4 ㎛) 25.5% 142%
샘플 성형체 밀도(g/㎤) 소결 밀도(g/㎤)
기준 번호 6.68 6.71
1 6.47 6.44
2 6.53 6.51
3 6.47 6.45
예 2
본 발명에 따른 분말
NC100.24 철 분말이 샘플 4를 형성하기 위해 (9 중량부의 구리 대 1 중량부의 주석, 구리/주석의 비율은 9 :1임) 산화된 청동 분말과 혼합되었다. 청동 분말은 각각, X50 = 5.4 ㎛(X50 중량 단위의 평균 입자 크기를 나타냄)의 입자 크기 분포를 가지며 전체 산소 함량은 13.8%이다. 샘플 4 내의 청동의 공칭 함량은 20 중량%이다.
미세 입자의 편석을 방지하기 위해 0.1% PEG400이 혼합물 내에 결합제로서 사용되었다.
상기 혼합물은 H2 분위기의 800 ℃에서 90분 동안 어닐링 되었다. 어닐링된 분말은 파쇄(연마)되었으며, 212 ㎛의 스크린으로 체가름되었다.
상기 재료는 프레싱 이전에 0.8% 에틸렌비스스테아라미드와 혼합되었다.
상기 분말은 400 MPa에서 압축되었으며 상기 부품(30 × 12 mm, 높이 = 6 mm의 장방형 부품)은 용해된 암모니아 분위기(75% H2 +25% N2)에서 20분 동안 830 ℃에서 소결되었다.
기준 분말
기준 2 : NC100.24 철 분말이 160 ㎛ 이하의 입자 크기를 갖는 20% 예비 합금화된 청동 분말(90% 구리 및 10% 주석) 및 0.8% 에틸렌비스 스테아라미드와 혼합되었다. 상기 분말은 400 MPa에서 프레싱 되었으며 상기 부품(30 × 12 mm, 높이 = 6 mm의 장방형 부품)은 용해된 암모니아 분위기(75% H2 +25% N2)에서 20분 동안 830 ℃에서 소결되었다.
기준 3 : NC100.24 철 분말이 X50 = 15.1 ㎛의 입자 크기 분포 및 11.5%의 전체 산소함량을 갖는 산화 제1동(cuprous oxide)과 그리고 X50 = 24.4 ㎛의 입자 크기 분포를 갖는 주석 분말과 혼합되었다. 산화 제1동 분말과 주석 분말은 구리/주석의 비율이 9 :1이 되도록 첨가되었다. 기준 3에서의 청동의 공칭 함량은 20%였다.
미세 입자들의 편석을 방지하기 위해 0.1% PEG400이 혼합물 내에 결합제로서 사용되었다.
상기 혼합물은 H2 분위기의 800 ℃에서 90분 동안 어닐링 되었다. 어닐링된 분말은 파쇄(연마)되었으며, 212 ㎛의 스크린으로 체가름되었다.
평가 방법
구리 및 주석 분포가 링크(Link)로부터 이용가능한 X선 에너지 분산 스펙트로미터(EDS)에 의해 JEOL 5800 스캔식 전자 현미경(SEM)으로 분석되었다. 20 kV의 가속 전압이 분석을 위해 사용되었다. 구리 및 주석 분포는 프레싱 샘플의 측면(프레싱 중에 다이 벽에 맞닿은 면)에 대해 분석되었다. 각각의 샘플에 대해 6.5 mm의 전체 길이(h)에 대해 스캔 라인(L)이 수행되었다. 스캔 라인(L)을 따라 각각 분석된 지점들 사이의 거리는 4 ㎛였다.
SEM 분석으로부터의 결과
(자체 윤활 베어링 내의 미끄럼 표면에 대응하는)상기 다이 벽과 마주한 표면에서의 샘플 4의 구리의 농도는 상기 재료의 공칭 구리 농도보다 55% 더 높은 반면에, 기준 분말 2로 만들어진 부품의 동일한 표면에서의 구리의 상기 농도는 상기 공칭 구리 농도보다 더 낮다. 주석의 표면 농도는 구리에 대한 농도와 동일한 패턴을 보여주며, 샘플 4의 표면 농도는 공칭 농도보다 29% 더 높은 반면에, 기준 분말 2에 의해 만들어진 부품의 동일한 표면에서의 주석의 농도는 공칭 구리 농도보다 더 낮다. 기준 분말 3은 공칭 농도보다 6% 더 높은 표면 구리 농도를 가지며 주석의 표면 농도는 상기 재료의 공칭 주석 함량보다 더 낮다.
샘플 4에도 불구하고, 기준 분말 2와 기준 분말 3은 초기 재료에 동일한 전체 청동 양을 가지며, 최종 재료를 위한 미끄럼면에서의 전체 구리와 주석 농도의 평균 값은 상기 공칭 농도보다 더 높은 각각, 대략 55% 및 29%였다. 본 발명의 범주 내에 있지 않은 기준 재료 2(원소 혼합물) 및 기준 재료(3)는 구리와 주석의 표면 농도에 대해 어떤 주요한 증가를 나타내지 않았다.
상기 샘플들의 성형체 밀도 및 소결 밀도가 표 4에 제시되어 있다.
샘플 표면 구리농도 공칭농도에 대한 표면 구리농도 표면 주석농도 공칭농도에 대한 표면 주석농도
4 27.9% 155% 2.33% 129%
기준 2 13.6% 75.9% 1.28% 64.0%
기준 3 19.1% 106% 1.81% 90.1%
샘플 성형체 밀도(g/㎤) 소결 밀도(g/㎤)
4 6.50 6.47
기준 2 6.62 6.60
기준 3 6.49 6.46

Claims (16)

  1. 확산 결합된 분말로서,
    철 또는 철계 분말 및 상기 철 또는 철계 분말에 확산 결합되는 입자들을 포함하며, 상기 철 또는 철계 입자들에 확산 결합되는 입자들은 구리와 5 내지 15 중량% 주석의 합금을 포함하는,
    확산 결합된 분말.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 철 또는 철계 분말은 50 내지 90 중량%인,
    확산 결합된 분말.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 철 또는 철계 분말에 확산 결합되는 입자들은 10 내지 50 중량%인,
    확산 결합된 분말.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 철 또는 철계 분말에 확산 결합되는 입자들은 85 내지 95 중량% 구리를 포함하는,
    확산 결합된 분말.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 철 또는 철계 분말에 확산 결합되는 입자들은 중량 단위로 평균 입자 크기가 X50 = 1 내지 15 ㎛, 바람직하게 1 내지 10 ㎛인 입자 크기 분포를 가지는,
    확산 결합된 분말.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.5 내지 2 중량%의 양으로 첨가되는 흑연을 더 포함하는,
    확산 결합된 분말.
  7. 부품의 제조 방법으로서,
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 분말을 제공하는 단계와,
    압분체를 형성하도록 200 내지 600 MPa의 압력에서 상기 분말을 압축하는 단 계, 및
    상기 압분체를 소결하는 단계를 포함하는,
    부품의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 압축하는 단계 이전에, 상기 분말을 윤활제와 혼합하는 단계를 더 포함하는,
    부품의 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 분말로부터 적어도 부분적으로 제조되는 부품.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 따른 방법에 의해 제조되는 부품으로서,
    상기 부품 내의 청동의 공칭 농도보다 더 높은, "평가 방법"에서 정의된 바와 같은 청동의 표면 농도를 가지는,
    부품.
  11. 윤활유를 포함하는 제 10항에 따른 부품.
  12. 5.5 내지 6.5 g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 제 10 항 또는 제 11 항에 따른 부품.
  13. 확산 결합된 분말의 제조 방법으로서,
    평균 입자 크기 분포 X50 < 15 ㎛를 가지는 청동 분말을 제공하는 단계와,
    상기 청동 분말을 250 ㎛ 이하의 입자 크기를 가지는 철 또는 철계 분말과 혼합하는 단계와,
    상기 혼합물을 환원 분위기에서 15 내지 180분 동안 750 내지 830 ℃의 온도에서 어닐링하는 단계, 및
    상기 어닐링된 혼합물을 분말로 파쇄하고 상기 분말을 체가름하는 단계를 포함하는,
    확산 결합된 분말의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 청동 분말은 산화된 청동인,
    확산 결합된 분말의 제조 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 청동 분말은 X50 < 10 ㎛의 평균 입자 크기 분포를 가지는,
    확산 결합된 분말의 제조 방법.
  16. 제 13 항, 또는 제 14 항, 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 청동 분말과 철 또는 철계 분말의 혼합물을 어닐링하기 이전에 상기 혼합물에 첨가되는 결합제를 가지는,
    확산 결합된 분말의 제조 방법.
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