KR20110059760A - 입자성 재료의 야금학적 화합물, 자기 윤활 소결 제품 및 자기 윤활 소결 제품을 형성하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 야금학적 화합물은, 예를 들면 철 또는 니켈과 같은 주 입자상 금속 재료와, 구조적 매트릭스(10)를 형성하는 주 금속 재료를 경화하는 적어도 하나의 합금 성분과, 흑연, 헥사고널 보론 니트라이드와 이들의 혼합물인 입자상 합금 원소와, 주입 성형에 의해 정합되고 압밀된 화합물을 소결하는 동안에 별개의 입자들을 상기 고체 윤활제(20)를 액상에서 환으로 형성할 수 있는 입자상 합금 원소를 포함한다. 상기 화합물은 상기 흑연 고체 윤활제가 상기 철 내에서 용해되는 것을 방지하기 위하여 소결되는 동안에 알파철 매트릭스상을 안정화시키는 합금 성분을 구비할 수도 있다. 본 발명은 상기 제품을 얻기 위한 방법과 상기 화합물로부터 얻어지는 자기 윤활 소결 제품에 관한 것이다.

Description

입자성 재료의 야금학적 화합물, 자기 윤활 소결 제품 및 자기 윤활 소결 제품을 형성하는 방법{METALLURGICAL COMPOSITION OF PARTICULATE MATERIALS, SELF-LUBRICATING SINTERED PRODUCT AND PROCESS FOR OBTAINING SELF-LUBRICATING SINTERED PRODUCTS}

본 발명은 소결 공정 동안에 형성될 제품의 금속의 구조적 매트릭스의 구성 요소 이외에 높은 기계적 강도 및 높은 경도의 소결 부품 또는 소결 제품에 관련한 낮은 마찰 계수, 소결될 제품에 부여될 수 있고 연속적으로 금속 매트릭스를 가지는 자기 윤활 합성 제품의 미세 구조를 형성하기 위하여 금속 매트릭스 내에 분산되고 입자 형태로 고체 윤활제를 포함하고 소결되도록 설계되고 입자상 재료(금속 또는 비금속 분말 형태의)로부터 정합된 완제품(부품)과 반제품(여러 제품)을 제조하기 위한 특별한 기술에 관한 것이다. 본 발명은 분말 야금에 의한 상기 부품 또는 제품을 얻기 위한 다른 특정한 기술 또는 방법과 함께 상기 화합물로부터 소결되어 자기 윤활 합성 제품(부품)을 형성하기 위한 상기 야금학적 화합물에 관한 것이다.

기계 공학에 있어서, 낮은 마찰 계수에 의한 높은 내마모 강도 및 높은 기계적 강도와 같은 요구되는 특성의 적용을 위한 재료를 획득하는 연구가 증대되었다.

근래, 마모와 부식의 문제점이 세계 GDP의 2% 내지 5%에 달하고; 공장에서 생산되는 전체의 기계적 에너지의 35%가 윤활 부족에 의한 마찰과 열로 변환되어 손실되고 있다. 에너지 손실과는 별개로, 발생되는 열은 가열에 의한 기계적 시스템의 성능을 해한다. 그러므로, 마찰하에서 기계적 부품들의 마찰의 계수를 낮게 유지하는 것은 매우 중요할 뿐만 아니라 에너지 절약에도 도움이 되고, 환경 보전을 제외하고서라도 운전되는 기계적 시스템 및 상기 부품들의 내구성을 향상시켜준다. 상대 운동하는 표면들 사이에서 마모와 마찰을 감소시키기 위한 방법은 이들 표면을 분리하여 그 사이에 윤활층을 유지하는 것이다. 가능한 윤활 방법에 있어서, 하이드로다이내믹법(유체 윤활제)이 가장 많이 사용된다. 하이드로다이내믹법에 있어서, 상대 운동하는 표면을 완전하게 분리하는 오일막이 형성된다. 그러나, 통상적으로 매우 높은 온도나 매우 낮은 온도에서 유체 윤활제를 사용하는데에는 문제가되는 데, 유체 윤활제가 화학적으로 반응하여 유체 윤활제가 오염물로서 작용하게 될것이다. 이 밖에도, 사이클이 정지되어 윤활이 제한되는 상황 또는 연속적인 오일막을 형성하기에 불가능할 상황에서, 부품들 사이에서 접촉이 일어나고 이에 의해 부품들이 마모하게 된다. 건조 윤활, 즉 고체 윤활제의 사용은 윤활층의 존재에 의해 작용하기 때문에 통상적인 윤활에 대신으로 할 수 있으나 이는 형성된 층을 파열시키기지 않고 부품의 표면들 사이의 접촉을 방지한다. 고체 윤활제는 문제가 되는 윤활 영역에 잘 채용된다. 이들은 극단적인 온도, 고부하 조건하에서, 화학적 반응 환경하에서, 종래의 윤활제를 사용할 수 없는 조건하에서 사용될 수 있다. 또한, 건조 윤활(고체 윤활)은 환경적으로 깨끗하다. 고체 윤활은 제 2 상의 입자 형태로 상기 부품들의 재료의 용적에 결합 또는 상기 부품의 표면에 도포 또는 생성되는 막(또는 층)의 형태로 마찰의 쌍의 부품에 적용될 수도 있다. 특정한 막 또는 층이 적용되어 마모가 이루어질 경우에, 금속 대 금속 접촉이 이루어지고 상대적으로 운동하는 부품의 보호되지 않는 표면의 신속한 마모가 일어난다. 유막이나 유층이 적용되는 이들 해결책에서, 산화와 저하와 함께 윤활제를 교환하는 것이 곤란하다고 생각된다. 그러므로, 재료, 즉 부품의 수명을 증가시키는 더욱 적절한 해결책은 낮은 마찰 계수의 합성 재료로 부품의 구조를 형성하도록 부품의 구성 재료의 용적 내에 고체 윤활제를 포함시키는 것이다. 최종 기하 및 치수(최종 제품) 또는 최종 제품에 근접한 기하와 치수를 가진(반제품) 연속적인 합성 재료를 얻기 위하여 분말로부터 압축, 프레싱, 롤링, 압출 등 또는 신터링한 후에 주입 성형에 의한 분말 혼합물을 형성한다. 자기 윤활 기계 부품(분말 야금 제품)은 합성 재료로 분말 야금에 의해 제조되고 부품의 구조 매트릭스를 형성하는 입자 전구체를 구비한 소결 자기 윤활 부싱과 같은 저마찰 계수를 나타내고, 부품의 구조 매트릭스에 결합될 입자 고체 윤활제는 프린터, 전기 면도기, 드릴, 블렌더 등과 같은 가전제품 및 작은 장치에 사용된다. 이들은 몰리브덴 디설파이드(MoS₂), 은(Ag), 폴리테트라프루오르에틸렌(PTFE), 몰리브덴 디셀레나이드(MoSe₂)와 같은 고체 윤활제가 사용된다. 흑연 분말, 셀레늄, 몰리브덴 디설페이드와 저융점 금속과 같은 황동 및 구리 매트릭스를 포함하는 이러한 자기 윤활 부싱이 제조되고 여러 기계 공학에 수 십년에 걸쳐 사용되어 왔다. 그러나, 이들 부품은 고체 윤활 입자의 높은 용적 용량(25% 내지 40%)의 함수로서 높은 기계적 강도를 나타내며, 이는 매트릭스 상에서 정정도의 연속성을 나타내고, 이는 부품의 기계적 강도에 대하여 미세 구조 요소가 된다. 이러한 고체 입자의 높은 용량은 어떤 상황에서 낮은 마찰 계수를 얻기 위하여 필요한 것으로 간주되고 여기에서 금속 매트릭스(강도 및 경도)의 기계적 특성과 매트릭스 내에 분산되어 있는 고체 윤활제 입자의 크기와 형성된 합성 재료 내의 이들 입자 사이의 평균 자유 진로와 같은 미세 구조 변수 모두 최적화되지 않는다. 전단에 대하여 본래 낮은 강도를 가진 고체 윤활제의 높은 용적 퍼센티지는 금속 매트릭스의 기계적인 강도에 기여하지 못한다. 더욱이, 금속 매트릭스의 낮은 강도는 소결 재료 또는 제품의 접촉 표면에서 일어나도록 고체 윤활제 입자의 점차적인 파괴를 허용한다. 그러므로, 충분히 낮은 마찰 계수를 유지하기 위하여, 자기 윤활 합성 재료의 성분의 고체 윤활제의 높은 용적 퍼센티지가 통상적으로 사용된다. 위에서 기술된 것과 비교하여 부분적으로 차별화되고 더욱 개선된 시나리오가 US 6890368 A에 개시되고, 0.3 이하의 마찰 계수와 충분한 견인 저항(σt ≥ 400 MPa)을 가지고 섭씨 300 내지 600도 사이의 온도 범위에서 사용될 자기 윤활 합성 재료를 제공한다.

본 문헌은 0.3 이하의 마찰 계수와 충분한 견인 저항(=400MPa)을 가지고 섭씨 300 내지 600도 사이의 온도 범위에서 사용되기에 적절한 상기 재료를 기술하고 주로 헥사고널 보론 니트라이드, 흑연 또는 이들의 혼합물이 용적으로 고체 윤활제 입자로서 포함하는 금속의 구조적 매트릭스를 형성하는 입자 재료의 혼합물로부터 소결된 낮은 마찰 계수의 부품 또는 제품을 획득할 수 있는 해결책을 제시한다. 그럼에도 불구하고, 분말 혼합물의 통합으로부터 얻어진 부품 또는 제품은 구조적 매트릭스 분말과 헥사고널 보론 니트라이즈, 흑연과 같은 고체 윤활제 분말을 동시에 가지고, 소결된 후에 낮은 기계적 강도와 구조적 취성을 가진다. 상기한 부족한 점들은 제조될 부품 또는 제품을 혼합하고 정합(치밀화)하는 공정 동안에 첨부된 도면의 도 1A에 도시된 조건으로부터 도 1B에 도시된 조건으로 구조적 매트릭스(10)의 분말 입자들 사이에서의 고체 윤활제(20) 상의 전단에 의해 적절한 분산의 결과가 된다. 고체 윤활제(20)는 첨부된 도면의 도 1B에 개략적으로 도시된 바와 같이, 낮은 전단 응력을 능가하는 응력에 대하여 상기 고체 윤활제를 제공하는 단계인 분말 주입 성형에서와 같이 분말 가압, 분말 롤링, 분말 압출에 의해 압축과 같은 압밀 및 정합하는 동안에 상기 입자를 둘러싸는 경향을 가지며, 구조적 매트릭스(10) 상의 입자들 사이에서 전단에 의해 분산된다. 한편, 매트릭스에 용해가능한 고체 윤활제의 경우에 구조적 매트릭스 내의 입자들(분말의) 사이의 고체 윤활유층의 존재는 합성 금속의 구조적 매트릭스의 입자들 사이에서 소결 형성을 해치지 않는다. 그러나, 이 경우에 있어서, 부품을 소결하는 동안에 용해되는 고체 윤활제는 고체 윤활제가 매트릭스 내에 용해되어 사라지기 때문에 윤활 기능을 상실한다. 헥사고널 니트라이드와 같은 구조적 매트릭스에서 용해가능한 고체 윤활제의 경우에 있어서, 전단에 의해 형성된 층(21)은 소결되는 동안에 합성물의 구조적 매트릭스(10)를 형성하는 이들 입자들 사이에서 금속 접촉을 형성을 해치고; 이는 재료를 구조적으로 파편화하고 얻어진 제품의 합성 재료의 구조적 매트릭스(10) 상의 연속성의 정도의 감소에 기여한다. 상기한 한계에 따라서, 구조적 매트릭스 내에서 용해가능할 때, 소결하는 동안에 별개의 입자들이 미립화된 재료 혼합물을 정합(치밀화)하고 기계적으로 균질하게 하는 단계에서 층(21) 형태로 분산되는 비용해성 고체 윤활제를 재그룹화하고 윤활제의 용액화를 방지할 필요가 있다. 상기한 바와 유사한 상황은 합성 재료의 구조적 매트릭스 입자와 비용해성 윤활제 입자를 혼합함으로써 이루어지고, 상기 고체 윤활제(20)는 합성(첨부된 도면 도 2B 참조)의 구조적 매트릭스(10)를 형성하는 재료의 입자보다 훨씬 작은 입자를 가진다. 이 경우에 있어서, 매우 입자의 고체 윤활제(20)는 소결단계 인전의 처리단계 동안에 전단 응력이 없을지라도 구조적 매트릭스(10)의 금속 분말 입자들 사이에서 비교적 연속적인 층(21)을 형성하는 경향이 있다. 고체 윤활제(20)의 미세한 입자 재료의 거의 연속적인 층(21)은 구조적으로 최종 부품을 파편화하는 금속의 구조적 매트릭스(10)의 입자들 사이에서의 소결을 해친다. 불용해 국면의 경우에 있어서, 합성 매트릭스의 입자 재료의 입자와 매트릭스 내에 분산되는 고체 윤활제의 입자의 더 적절한 분배는 같은 크기 정도(도 2A 참조)의 입자 크기를 가진다. 금속의 구조적 매트릭스(10)가 형성될 합성 재료에 기계적 강도를 주는 합성물의 단독의 미세 구조적 성분이고, 상기 합성물의 금속 매트릭스의 연속도와, 상기 재료로 제조될 부품 또는 소결된 물품의 기계적 강도가 높아질 것이다. 건조 자기 윤활 소결 합성 재료의 금속의 구조적 매트릭스의 높은 연속도를 유지하기 위하여, 상기 고체 윤활제가 소결된 제품의 기계적 강도에 기여하지 않고, 따라서 재료의 기계적 강도에 기여하지 않기 때문에 고체 윤활제의 상의 낮은 용적 퍼센티지를 저다공성을 제외하고는 가질 필요가 있다. 그러므로, 합성물의 구조적 매트릭스(10)의 연속도와 소결을 해치는 재료의 용적 내에서 층(21) 형태의 분포가 나타나는 결과가 되고 혼합물의 기계적 균질화와 정합(치밀화)시키는 단계 동안에 전단에 의해 고체 윤활제를 재그룹화하고 매트릭스 내에서 용해가능할 때, 윤활제의 용액화를 방지하는 기술 해결책이 필요하다. 고체 윤활제(20)는 금속의 구조적 매트릭스(10)(도 3 참조)의 입자들 사이에 정상적인 평균의 자유 진로를 가지고 균일하게 분포된 별개의 입자 형태의 합성 재료의 용적 내에 분산되어야만 한다. 이는 도 3에 도시된 바와 같이, 소결되는 동안에 형성된 자기 윤활 합성 재료에 높은 기계적 강도를 보장하는 합성 매트릭스의 높은 연속도와 동시에 매우 좋은 윤활 효율을 가져다준다.

매트릭스를 형성하기 위한 재료로서 존재하는 자기 윤활 합성물을 생성하기 위하여 준비된 합성물은 철 매트릭스에 의해 탄소의 용액화에 따라 원하는 하나에 원하는 마찰 계수를 가지고 과도하게 단단하여 취성을 가진 자기 윤활 소결 합성 재료가 결과물로 되는 고체 윤활제로서 흑연과 함께 금속 원소 철 또는 철합금을 매트릭스 형태로 가진다. 높은 소결 온도(섭씨 723도 이상)에서, 흑연의 화학적 원소 탄소는 오스테나이트 철합금 또는 철(감마철)이 센터링된 면의 입방체 구조로서 용액화된다. 그러므로, 흑연을 포함하는 고체 윤활제는 흑연의 전체 또는 대부분의 탄소가 철 카바이드를 형성하는 고체 윤활제로서 작용이 끝나기 때문에 자기 윤활 특성이 없거나 감소된 부품을 제조하는 섭씨 723도 이상의 온도로 소결되는 동안에 철과 탄소의 원치 않는 반응을 야기한다.

US6890368호는 구조적 철 매트릭스를 가진 코팅된 흑연의 상호 반응의 가능성을 최소화하고 높은 소결 온도 중에 금속을 가진 흑연 입자의 사전 코팅을 제공하고 구조적 철 매트릭스의 입자를 가지고 흑연으로 정련된 고체 윤활제의 상호 반응을 방지하기 위하여 금속 매트릭스 형태의 재료를 위한 해결책을 제공한다.

US6890368호에 제안된 해결책이 흑연을 코팅하여 부품이 소결되는 동안에 흑연 고체 윤활제의 손실 문제점을 해결하나, 상기 코팅은 고체 윤활제의 공급을 감소시켜 덜 효율적인 윤활을 하게 하여 서비스될 때(상대 운동에 마찰이 될 때), 부품의 작업 표면상에서 흑연층이 분산되는 것을 방지한다.

그 밖에도, 단독으로 코팅된 흑연은 연삭하고 정합(치밀화)하여 기계적인 혼합을 하는 단계 동안에 매트릭스 입자들 사이에서 막을 생성하는 전단(shear)에 의해 헥사그널 보론 니트라이드를 고체 윤활제로 포함할 때, 금속 매트릭스의 파열화의 문제점을 해결하지 못했다.

헥사그널 보론 니트라이드의 고체 윤활제의 전단에 따른 소결 부품의 취성 문제는 상기 미국 특허 문서에서 제안되지 않았으나 저전단 응력의 상기 고체 윤활제를 포함하는 소결될 부품의 주조에 가능한 기술의 하나로서 압축 및 사전 소결에 대하여 고려하였다. 상기한 결정과는 별개로, 상기 흑연 코팅 해결책은 이러한 고체 윤활제의 사전 금속화 처리의 필요성과 사용되는 재료의 함수로서 높은 단가를 가진다. 또한, 자기 윤활 합성 재료로 부품 또는 제품을 제조하기 위하여 근래까지 사용된 매트릭스 타입은 부품의 상기 작업 표면에 분산되는 고체 윤활제에 의해 윤활층의 유지를 해치는 부품의 작업 표면에 대하여 기계적인 힘에 의해 야기되는 소성 윤활제의 상의 입자를 방지하기 위하여 필요한 경도를 가지지 않는다.

재료의 금속 매트릭스는 필요한 부하 용량을 기계적으로 지지할 뿐만 아니라 고체 윤활제 입자가 부품들 사이에서 상대 운동이 일어나는 경우에 계면으로부터 고체 윤활제가 분산되는 것을 방지하는 부품의 작동상대 운동으로 마찰됨에 따라 구조적 매트릭스의 소성 변형에 의해 고체 윤활제가 커버되는 것을 방지하도록 소성 변형에 대하여 크게 저항하는 것이 요구된다.

본 발명의 목적은 높은 기계적 강도와 높은 경도에 더하여 낮은 마찰 계수를 나타내는 소결 제품(완제품, 반제품)의 정합(치밀화) 및 소결 작업에 의해 적절하게 제조하기 위한 비철금속의 윤활제와 금속의 구조적 매트릭스에 의해 형성된 합성 재료의 야금학적 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명 다른 목적은 매트릭스가 소결 온도에서 탄소의 용융이 일어날지라도 철 또는 철합금에 기초한 매트릭스에 적용될 때, 흑연으로부터 입자 고체 윤활제 함유 탄소의 사전 처리가 요구되지 않는 상기한 바와 같은 소결 제품의 정합(치밀화) 및 소결 작업에 의해 제조하기 위한 합성 재료의 야금학적 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 하나의 목적은 낮은 단가로 쉽게 얻을 수 있는 상기한 바와 같은 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 흑연, 헥사고널 보론 니트라이드와 이 둘의 혼합물을 구비한 고체 윤활제를 사용하여 높은 기계적 강도와 낮은 마찰 계수의 높은 기계적 강도의 높은 연속도를 가진 상기한 조성물을 소결한 후에 가압, 롤링, 압출과 다른 방법 또는 주입 성형에 의해 정합하여 얻어지는 소결 제품을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 하나의 목적은 원하는 값의 마찰 계수와 얻어진 제품의 기계적인 강도와 구조적 매트릭스의 연속도를 보장하기 위하여 사용되는 조성물의 입자를 사전에 준비할 필요없이 정합(치밀화) 및 소결에 의해 소결된 제품을 얻기 위한 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기한 본 발명의 목적은 금속의 구조적 매트릭스를 형성하는 입자 재료와, 합성 재료의 조성물이 정합됨에 따라 성분들의 혼합물을 기계적으로 균질화시켜서 금속의 구조적 매트릭스를 형성하는 재료의 입자에 층을 형성하여 전단을 받는 고체 윤활제를 형성하는 입자 재료와; 층의 형태로 존재하는 고체 윤활제의 역 분포로 소결되는 동안에 가역이 허용되는 합성 재료의 혼합물과 반응하여 소결되는 동안에 액상을 형성할 수 있는 입자상 합금 원소(화학 원소)를 형성하는 적어도 하나의 입자상 재료를 혼합물을 구비하는 상기 조성물을 가압 및 주입 성형하는 하나의 작업에 의해 사전에 정합되는 자기 윤활 소결 합성 제품을 제조하기 위한 합성 재료의 야금학적 화합물에 의해 이루어진다.

입자상 혼합물의 상기 성분의 상호 확산에 의해 형성되고 형성되는 재료에 존재하는 매트릭스 재료의 입자에 분산되어 형성되는 액상은 소결되는 동안에 매트릭스 재료의 용적 내에 분산되는 별개의 입자 내에서 고체 윤활제를 환으로 하게 하고 상기 고체 윤활제를 제거하는 이들 입자들 사이와 접착된 고체 윤활제 사이를 관통한다.

본 발명의 다른 하나의 양태에 있어서, 상기 입자상 재료의 소결 온도에서 금속의 구조적 매트릭스의 입자상 재료와 반응을 받는 고체 윤활제를 형성하는 입자상 재료와 금속의 구조적 매트릭스(합성 매트릭스)를 형성하는 입자상 재료와; 상기 소결 온도에서 금속의 구조적 매트릭스(합성 재료)의 재료의 알파상을 안정화하는 합금 성분을 형성하는 적어도 하나의 입자상 재료의 혼합물을 구비하고 상기에서 형성된 화합물과 사전에 정합(치밀화)되는 성분으로부터 소결 제품의 제조를 위한 합성 재료의 야금학적 혼합물을 제공한다.

본 발명의 다른 하나의 양태에 있어서, 상기 목적은 금속의 구조적 매트릭스가 연속적으로 제품 형성을 위하여 사용된 고체 윤활제의 양을 나타내고 고체 윤활제의 별개의 입자의 분산을 나타내고 사전에 어떤 화합물에 의해 얻어진 금속의 구조적 매트릭스를 구비한 소결 제품을 통하여 달성된다.

본 발명의 다른 하나의 양태에 있어서, 상기 목적은, (a) 예를 들면, 밀/믹서 내에 기계적으로 균질화를 실시하여 야금학적 조성물을 형성하는 입자상 재료의 소정의 양을 혼합하고, (b) 소결될 제품의 형상을 상기 혼합물에 부여하여 얻어진 혼합물의 정합(치밀화)를 제공하고, (c) 미리 가압된 재료를 소결하는 단계를 구비한 상기 방법에서 고체 윤활유 입자가 분산되고 형성된 야금학적 조성물로부터 소결 제품을 얻는 방법을 통하여 달성된다.

소결하기 이전에 야금학적 화합물을 정합할 때, 압출 또는 주입 성형의 의해 행해지고 이는 정합 국면 동안에 화합물의 유동도를 제공하기 위하여 유기 바인더의 화합물을 포함할 필요가 있다.

본 발명으로 얻어진 자기 윤활 합성 재료는 압축기용 기어, 피니온, 크라운, 포크 및 드라이버, 피스톤과 커넥팅 로드뿐만 아니라 건조 자기 윤활 부싱과 같은 기계 부품을 제조하기 위하여 높은 기계적 강도를 가진 부품을 제조하기 위하여 사용될 수 있다.

높은 기계적 성능과 매트릭스의 기계적인 특성에 대한 일련의 특정 요구 사항으로부터 나오는 마모 성능과 화합물 재료의 미세 구조 변수는: 경도와 매트릭스의 기계적 강도; 매트릭스의 연속도; 구조적 매트릭스 내에 분산된 고체 윤활유 입자의 용적 퍼센티지; 고체 윤활제 상과 매트릭스 사이의 상대 안정도 등이다.

본 발명을 본 발명의 실시예와 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1(A)는 소결되기 전에 부품을 정합(치밀화)하고 입자 재료의 혼합물을 기계적으로 균질화하는 작업에 대하여 제공되기 전에 고체 윤활제 헥사고널 보론 니트라이드 및/또는 흑연과 구조적 매트스를 구비한 입자상 재료의 종래 기술의 화합물의 미세 구조의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1B는 구조적 매트릭스의 입자들 사이에 고체 윤활제층을 형성하여 균질화하고 정합한 후에 입자상 재료의 조성물의 동일한 종래 기술의 미세 구조를 도시한 도 1A와 유사한 도면이다.
도 2A는 연속도가 양호한 금속의 구조적 매트릭스와 유사한 입자 크기(동일한 정도)를 가진 입자상 고체 윤활제의 재료로 금속의 구조적 매트릭스의 입자상 재료의 혼합 또는 화합물의 미세 구조의 일부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2B는 소결되기 이전의 처리 단계 동안에 전단 응력이 없을지라도 금속의 구조적 매트릭스의 입자들 사이에 비교적 연속하는 층을 형성하기 위하여 고체 윤활제의 더욱 고운 입자의 금속의 구조적 매트릭스보다 작은 입자 크기를 가진 고체 윤활제를 가진 구조적 매트릭스의 입자상 재료의 화합물의 미세 구조 부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 입자성 재료의 화합물의 미세 구조의 일부에서 그 사이에 규칙적인 평균 자유 진로를 가지고 균일하게 분포된 별개의 입자 형태의 고체 윤활제를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 소결되는 동안에 구조적 매트릭스의 입자상 재료 내에 분산되어 있는 액체상의 제공 및 흑연과 헥사고널 보론 니트라이드를 나타내는 철합금인 구조적 매트릭스의 자기 윤활 소결 제품의 미세 구조를 나타낸 사진이다.
도 5는 소결될 제품의 두 개의 대향하는 면 내에서 자기 윤활층을 제공하도록 제조된 상기 압축과, 후에 소결되는 부품 또는 제품의 형태로 가압되는 예를 나타낸 단순화된 다이어그램이다.
도 6A, 6B, 6C는 자기 윤활 재료의 외측층에 코팅된 금속 합금 내에 코어를 가진 바아와 자기 윤활 합성 재료 내의 튜브의 자기 윤활 합성 재료로 바아를 압출하여 실시하는 가압에 의해 얻어진 형상의 제품의 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 금속 합금의 판 또는 스트립의 대향하는 면 상에 자기 윤활 합성 재료를 롤링하여 제조된 상기 가압물과 후에 소결되는 부품 또는 제품의 형성에 있어서 가압의 예를 도시한 단순화한 다이어그램이다.

이미 상기한 바와 같이, 본 발명의 목적은 주입 성형 또는 압축(프레싱, 롤링, 압출)에 의해 정합(치밀화)되고 균일하게 혼합될 수 있는 입자상 재료의 야금학적 화합물을 제공하는 데 있고, 이 때문에 종래 기술에 의해 얻어지는 제품에 대하여 감소된 마찰 계수와 높은 강도 및 기계적 강도를 가진 제품을 얻기 위하여 소결 작업을 받아 기하(부품)를 형성한다. 본 발명의 야금학적 화합물은 적어도 하나의 입자상 경화 합금 원소와 화합물의 형성에 우세한 주 입자상 금속 재료를 구비하고 소결될 합성 제품 내에서 구조적 매트릭스(10)를 형성할 수 있다.

본 발명에 따라서, 주 입자상 금속 재료는 구조적 철 매트릭스 또는 니켈 기조 구조적 매트릭스를 형성하는 철 또는 니켈이다. 주 입자상 금속 재료로서 철이 사용되는 화합물에 있어서, 매트릭스를 강화하는 기능을 가진 입자상 강화 합금 원소는, 예를 들면 크롬, 몰리브덴, 카본, 실리콘, 망간, 니켈로부터 선택된 적어도 하나의 원소로 형성되고, 동일한 기능의 구조적 매트릭스(10)로 실시할 수 있는 다른 원소를 이용할 수 있다는 것도 이해하여야 한다.

본 발명은 형성될 구조적 매트릭스(10)를 경화하는 함수로서 실시할 수도 있는 합금 경화 원소의 제공이 요구되나 본원에 개시된 합금원소는 에에 한정되지 않는다는 것을 알아야 한다.

구조적 매트릭스를 형성하는 성분 이외에도, 본 발명의 조성물은 비철금속 고체 윤활제(20)를 구비할 뿐만 아니라 헥사고널 보론 니트라이드, 흑연과 이 둘의 어떤 비율로 혼합된 혼합물을 구비하고, 상기 입자상 고체 윤활제(20)는 형성될 합성 재료 용적의 약 15% 이상의 용량 퍼센티지를 나타내고, 상기 퍼센티지는 얻어질 소결된 제품의 높은 기계적 강도로 구조적 매트릭스(10)의 연속도에 기여하는 종래 기술의 통상 25 내지 40%이하이다.

종래 기술에서 이미 기술되고 도 1A, 도 1B, 도 2A, 도 2B에 도시된 바와 같이, 조성물의 형성에 사용되는 비철금속 입자상 고체 윤활제가 낮은 전단 응력을 가짐에 따라, 조성물의 정합 단계와 조성물의 입자상 재료를 혼합하는 단계 동안에 가압 또는 주입 성형에 의해 화합물이 정합되고, 니켈 기조 구조적 매트릭스(10) 또는 철에 대하여 헥사고널 보론 니트라이드에서 일어나는 것과 같이 구조적 매트릭스(10)의 재료 내에 입자상 고체 윤활제(20)가 용해되는 경우에 구조적 금속의 매트릭스(10)를 형성하는 입자들 사이에서 소결의 형성을 해치는 막 또는 층(21)을 둘러싸는 경향을 가진 구조적 매트릭스(10) 상을 형성하는 입자들 사이에 고체 윤활제(20)에 적용된 스트레스가 분상되게 된다.

상기한 결함을 회피하기 위하여, 본 발명의 화합물이 도 3에 도시된 바와 같이, 구조적 매트릭스(10)의 재료에 균일하게 분산되고 별개의 입자를 환으로 하기 위하여 대향하는 구조적 매트릭스(10)와 입자성 고체 윤활제(20)를 형성하는 입자 액체상의 정합되도록 야금학적 화합물의 소결 온도에서 형성될 수 있는 적어도 하나의 입자상 합금 원소를 더 구비한다.

액체상의 형성과 입자상 고체 윤활제(20)의 작용은 얻어질 소결된 합성 제품 내에서 구조적 매트릭스(10)의 높은 연속도를 얻게 된다.

본 발명의 야금학적 화합물이 가압에 의해 정합되어 구조적 철 매트릭스가 사용될 때, 상기 철의 주 입자상 금속 재료는 약 10 내지 약 90 ㎛ 사이에 있는 평균 입자 사이즈를 가진다. 압밀(치밀화)에 의해 야금학적 화합물의 정합을 소결하는 동안에 입자상 고체 윤활제(20)를 액상으로 환으로 형성하는 함수로서 입자상 합금 성분과 구조적 매트릭스(10)를 경화하는 함수로서 경화되는 원소는 약 45㎛ 이하의 평균 입자 크기를 가진다.

철의 주 입자상 금속 재료의 평균 입자 사이즈는 경화 원소와 합금 원소의 평균 입자 사이즈보다 큰 것이 바람직하다는 것을 이해하여야 한다.

압밀 또는 주입 성형에 의해 상기한 바와 같은 철 기조의 구조적 매트릭스(10)를 가진 야금학적 화합물은 입자상 고체 윤활제(20)가 섭씨 약 1125도 내지 약 1250도의 소결 온도에서 구조적 매트릭스(10)를 형성하는 재료와 반응하지 않기 때문에, 예를 들면 헥사고널 보론 니트라이드와 같은 상기 구조적 철의 매트릭스(10) 내에서 입자상 고체 윤활제(20)가 용해성 타입일 때, 경화되는 원소와 주입 성형에 의해 정합된다. 구조적 매트릭스(10)와 입자상 고체 윤활제(20)의 반응은 입자상 구조적 매트릭스(10)로부터 고체 윤활제가 재료 내에서 부분적으로 또는 완전히 사라지게 하고, 얻어질 소결 제품의 자기 윤활 특성을 제거 또는 해치게 된다.

그러나, 구조적 매트릭스(10)가, 예를 들면 철을 기조로 하고 입자상 고체 윤활제(20)인 경우에, 구조적 매트릭스(10) 내에서 적어도 부분적으로 용해가능하고, 주입 성형 또는 압밀에 의해 정합된 야금학적 화합물이 소결되는 온도에서, 구조적 매트릭스(10)의 철 내에서 입자상 고체 윤활제(20)의 용액화 및 결합이 일어나는 것을 방지하고 야금학적 화합물이 소결되는 동안에 알파철 상을 안정화시킬 수 있는 적어도 하나의 합금 성분을 더 구비하여야만 하고 흑연과 헥사고널 보론 니트라이드로 이루어진 혼합물 또는 흑연에서 발생한다.

본 발명에 따라서, 알파철 상을 안정화시키는 합금 성분은 인, 실리콘, 코발트, 크롬 및 몰리브덴으로부터 선택된 적어도 하나의 원소에 의해 형성된다. 이들 원소가 소결 온도(약 1125도 내지 1250도)에 알파철 상을 안정화하는 데 따로 또는 같이 작용하도록 고려되고, 본 발명은 알파철 상을 안정화시키는 개념에 있지 본원에 사용되는 합금 성분이 있지 않다는 것을 이해하여야만 한다.

바람직하게는, 헥사고널 보론 니트라이드와 흑연으로 이루어진 혼합물 또는 흑연에 의해 구성되는 구조적 매트릭스(10) 내에서 적어도 부분적으로 용해 가능하고, 흑연과 헥사고널 보론 니트라이드로 이루어진 혼합물 또는 흑연으로 구성되고, 구조적 매트릭스(10)를 경화하는 기능을 가지고, 입자상 고체 운활제(20)를 환으로 하고 액상을 형성하는 기능을 가지고, 알파철 상을 안정화시키는 기능을 가진 합금 성분이, 예를 들면 야금학적 화합물 무게의 약 2% 내지 약 8%의 용량으로 실리콘, 망간, 탄소의 혼합물로부터 야금학적 화합물의 중량의 약 2% 내지 약 5%의 용량으로 실리콘으로부터 선택된 원소에 의해 형성된다.

본 발명의 야금학적 화합물이 주입 성형에 의해 정합되고 철의 구조적 매트릭스가 사용될 때, 철의 주 입자상 금속 재료는 약 1 내지 약 45mm의 입자 크기를 가지는 것이 바람직하다. 같은 방법으로, 구조적 매트릭스(10)의 함수로서, 입자상 고체 윤활제와 주입 성형에 의해 정합되는 야금학적 화합물이 소결되는 동안에 입자상 고체 윤활제를 환으로 하고 액상을 형성하는 함수로서 경화되는 성분은 약 1 내지 약 45mm의 입자 크기를 가진다.

상기한 바와 같이, 금속학적 화합물의 구조적 매트릭스(10)는 이 경우에 있어서, 본원에 예를 든 흑연, 헥사고널 보론 니트라이드, 어떤 비율로 이들의 혼합물에 니켈을 기조로 한 야금학적 화합물의 구조적 매트릭스(10)는 알파철 상을 안정화시키는 입자상 합금 성분의 사용을 분배되는 약 1125도 내지 약 1250도의 야금학적 화합물을 소결 온도에서 니켈의 구조적 매트릭스(10) 내에서 용해가능한 특성을 가질 것이다.

니켈의 구조적 매트릭스(10)를 가진 야금학적 화합물에 있어서, 야금학적 화합물을 소결하는 동안에 입자상 고체 윤활제(20)를 환으로 하고 액상을 형성하는 함수로서 요구되는 입자상 합금원소는, 예를 들면 크롬, 인, 실리콘, 철, 탄소, 마그네슘, 코발트와 망간으로부터 선택된 적어도 하나의 원소로 형성된다.

본 발명의 야금학적 화합물이 니켈을 기조로 한 구조적 매트릭스(10)를 사용할 때, 니켈의 주 입자상 금속 재료는 가압에 의해 정합함으로서, 평균 입자 크기는 약 10 내지 약 90㎛이고, 압밀(치밀화)에 의해 정합된 야금학적 화합물을 소결하는 동안에 입자상 고체 윤활제(20)를 환으로 하고 액상을 형성하는 함수로서 입자상 합금 원소와 구조적 매트릭스(10)를 경화하는 함수로서 경화 원소는 평균 이자 크기는 약 45㎛이하이다.

주입 성형에 의해 화합물을 정합할 때, 니켈의 입자상 금속 재료와 구조적 매트릭스(10)를 경화하는 함수로서 경화 원소와 액상을 형성하는 함수로서 입자상 합금 원소는 약 1 내지 약 45mm의 입자 크기를 가진다.

니켈을 기조로 하는 야금학적 화합물을 고려하면, 니켈 매트릭스를 경화하는 함수로서 경화 원소와, 별개의 입자로 입자상 고체 윤활제(20)를 환으로 하고 액상을 형성하는 함수로서 입자상 합금 원소는 약 2 내지 약 5%의 용량의 실리콘, 인, 크롬 또는 야금학적 화합물의 약 2 내지 약 8%의 용량의 실리콘, 인, 크롬으로 이루어진 혼합물로부터 선택된 원소로 형성된다.

소결하기 전에 야금학적 화합물을 정합할 때, 주입 성형 또는 압출을 실행하고, 화합물은 주입 성형에 의해 정합되어 약 40 내지 약 45%로부터 압출에 의해 정합되는 야금학적 화합물의 전체 용적의 약 15 내지 약 45%범위의 비율로 파라핀, 다른 왁스류, EVA, 저융점 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 유기 바인더를 더 구비한다.

유기 바인더는 정합 단계 후에, 예를 들면 증발에 의해 정합된 제품이 소결 단계가 실행되기 전에 화합물로부터 추출된다.

상기한 바와 같은 야금학적 화합물은 적절한 믹서에서 화합물과 자기 윤활 소결 제품을 연속적으로 획득하는 동안에 선택되는 소정량의 입자상 재료를 혼합하여 얻어진다.

다른 입자 재료의 혼합물은 소결에 의해 얻어질 제품의 원하는 형상으로 정합될 수 있도록 균질화되고 압밀, 즉 프레싱, 롤링 또는 압출 또는 주입 성형에 의해 치밀화된다.

주입 성형에 의해 정합하는 경우에 있어서, 유기 바인더를 함유하는 화합물을 혼합물은 유기 바인더를 용해하지 않는 온도에서 균질화되고, 균질화된 혼합물은 취급, 저장, 주입 기계에 공급을 용이하게 하기 위하여 과립화된다.

화합물을 정합한 후에, 정합된 부품은 일반적으로 열처리에 의해 유기 바인더를 추출하는 단계를 행한다. 균질화되고 정합된 야금학적 화합물은 약 1125도 내지 약 1250도의 온도에서 소결이 행해진다.

철을 기조로 하거나 니켈을 기조로 하는 구조적 매트릭스(10)를 가진 두 야금학적 화합물을 고려하면, 액상을 형성하는 함수로서 적어도 하나의 입자상 합금 원소를 구비하고, 이는 소결하고 입자상 합금 원소에 의한 액상 동안에 형성되고, 구조적 매트릭스(10)의 용적에 분산된 별개의 입자로 입자상 고체 윤활제(20)를 환으로 하는 것이 촉진된다.

야금학적 화합물이 흑연과 헥사고널 보론 니트라이드와의 혼합물이 철을 기조로한 구조적 매트릭스에서 적어도 부분적으로 용해가능한 입자상 고체 윤활제를 구비할 때, 균질화되고 정합된 야금학적 화합물은 철의 구조적 매트릭스 내에서 흑연에 의해 형성되고 야금학적 화합물을 소결하는 동안에 고체 윤활제 부분의 일부의 용해를 방지하는 구조적 매트릭스(10)의 알파철 상을 안정화할 수 있도록 이미 사전에 형성된 적어도 하나의 합금 원소를 더 구비한다.

본원에 제안된 야금학적 화합물로서, 비철금속 입자상 고체 윤활제를 사전 처리를 요구하지 않는 입자상 재료로 자기 윤활 소결 부품 또는 제품을 얻을 수 있으며, 상기 부품과 제품은: 철의 구조적 매트릭스(10)를 사용하는 경우에 경도 HV ≥ 230, 마찰계수 μ ≤ 0.15, 기계적 견인 저항 σt ≥ 450MPa, 압밀에 의해 전합되는 제품은 약 10 내지 약 60mm의 평균입자 크기를 가진 고체 윤활제(20)의 별개의 입자가 분산된 것이고 주입 성형에 의해 정합된 제품은 약 2 내지 약 20mm 사이의 평균 입자 크기이고; 니켈을 기조로 한 구조적 매트릭스(10)의 경우에는 경도 HV ≥240, 마찰 계수 μ ≤0.20, 기계적 견인 저항 σt ≥350MPa, 압밀에 의해 정합된 제품은 약 10 내지 약 60㎛ 사이의 평균 입자 크기를 가지고 주입 성형에 의해 정합된 부품은 약 2 내지 약 20㎛ 사이의 입자 크기를 가진 고체 윤활제(20)의 별개의 입자가 분산된다.

도 5, 6A, 6B, 6C, 및 도 7은 원하는 최종 제품에 근접하거나 얻어진 원하는 자기 윤활 소결 최종 부품 또는 제품일 수 있는 어떤 원하는 형상으로 야금학적 화합물의 소정의 양을 압밀하여 본 발명의 야금학적 화합물을 정합할 수 있는 다른 예를 도시한 도면이다.

그러나, 대다수의 적용에 있어서, 자기 윤활 특성은 상대 운동하는 다른 요소와 마찰 접촉하는 기계 요소 또는 부품의 하나 이상의 표면 영역에서만 필요하다.

그러므로, 요구되는 자기 윤활 제품은 본 발명의 야금학적 화합물(40)의 표면층(41)과 하나 또는 둘의 대향면(31)에서 수용되는 입자 재료 내에서 정합되는 구조적 기판(30)에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 구성된다.

도시된 실시예에 있어서, 야금학적 화합물(40)의 구조적 기판(30)과 두 개의 대향 표면층은 소결 단계에서 후에 실행되는 압밀되고 정합된 화합물 제품(1)을 형성하는 두 개의 대향 펀치(P)에 의해 적절한 주형(M)의 내부에서 압밀된다. 본 예에 있어서, 구조적 기판(30)의 두 개의 대향면(31)만이 원하는 자기 윤활 특성을 가질 것이다.

도 6A 및 도 6B는 적절한 압출 매트릭스(도시 안됨) 내에서 야금학적 화합물(40)의 압출에 의해 얻어지는 바아(2), 튜브(3) 형태의 제품의 예를 도시한다. 이 경우에 있어서, 야금학적 화합물(40)의 압밀에 의한 정합은 압출 단계에서 행해진다.

바아(2) 또는 튜브(3)는 도 3 및 도 4에 개략적으로 도시된 입자상 고체 윤활제(20)의 분산되는 별개의 입자와 결합하고 철을 기조로 한 또는 니켈을 기조로 한 구조적 매트릭스(10)의 형성을 위하여 소결 단계를 행할 수 있다.

도 6C는 본 발명의 야금학적 화합물(40)로부터 형성된 표면층(41)에 의해 외부적으로 둘러싸여 있는 입자상 재료로 구조적 코어(35)를 구비하는 합성 바아(4)에 의해 형성된 제품의 다른 예를 도시한다.

본 경우와 마찬가지로, 야금학적 화합물(40) 내의 외부표면층(41)과 구조적 코어(35)의 정합과 압밀(치밀화)은 소결 단계가 행해질 합성 바아(4)의 두 부분을 공통 압출하여 얻어진다.

야금학적 화합물(20)의 압밀이 도 6A, 6B, 6C의 바아(2, 3, 4)의 형성에서 일어날 때, 압출에 의해 실행될 때, 상기 화합물은 공지의 기술로 제거하고 소결 단계 전에 정합 후에 화합물로부터 열이 제거된 유기 바인더를 더 구비할 수 있다.

유기 바인더는, 예를 들면 파라핀, 다른 왁스, EVA, 저융점 중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나이다.

도 7은 자기 윤활 특성을 가진 하나 이상의 표면 영역을 가진 소결된 합성 제품을 얻을 수 있는 다른 예를 도시한다. 본 예에 있어서, 제품(5)은 본 발명의 야금학적 화합물(40)의 표면층(41)이 롤링되어 연속 스트립의 형태로 구조적 기판(30)의 대향 표면들 중 어느 하나에 스트립 형태로 미리 정합되고 입자상 재료로 형성된 구조적 기판(30)을 가진다. 그런 다음에, 합성 제품(5)은 소결 단계가 행해진다.

본 발명이 다른 구조적 기판과 결합되고 야금학적 화합물의 가능한 몇몇 예가 본원에 개시되어 있으나, 이러한 화합물과 관련물은 본 발명에 첨부된 청구범위에서 규정된 바와 같은 소결 단계 동안에 상기 매트릭스에서 상기 고체 윤활제가 용해되고, 구조적 매트릭스 내에서 별개의 입자 내에서 고체 윤활제의 분포를 제어하는 발명의 개념으로부터 벗어남이 없고 당업자에게 명백한 다른 변형예가 있을 수 있다는 것을 이해하여야만 한다.

10 : 매트릭스 20 : 고체 윤활제
30 : 구조적 기판 40 : 야금학적 화합물
41 : 표면층

Claims (33)

1. 정합되고 소결된 자기 윤활 합성 제품을 형성하기 위한 입자상 재료의 야금학적 화합물에 있어서,
   우세한 화학 원소 형태의 주 입자상 금속 재료와, 소결된 합성 제품에서 구조적 매트릭스(10)를 형성하는 적어도 하나의 경화 요소와: 비철금속 입자상 고체 윤활제(20)와: 상기 정합된 야금학적 화합물을 소결하는 동안에 상기 구조적 매트릭스(10)를 형성하는 입자상 재료와 별개의 입자들이 환으로 되는 상기 입자상 고체 윤활제(20) 사이에서 액상을 형성하는 적어도 하나의 입자상 합금 원소를 구비한 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 입자상 고체 윤활제(20)는 형성될 합성 재료 용적의 약 15%이상의 용적을 가진 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 주 입자상 금속 재료는 철, 소결되는 동안에 니켈, 망간, 구리, 실리콘, 인, 탄소로부터 선택된 적어도 하나의 원소에 의해 형성된 상기 입자상 고체 윤활제를 액상에서 환으로 형성하는 기능을 가진 입자상 합금 원소인 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 철 매트릭스를 경화하는 기능을 가진 상기 입자상 합금 재료는 크롬, 몰리브덴, 탄소, 실리콘, 망간과 니켈로부터 선택된 적어도 하나의 원소로 형성된 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
   
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 화합물은 압밀에 의해 정합되고 철의 상기 주 입자상 금속 재료는 약 10 내지 약 90㎛의 평균 입자 크기를 가지고, 상기 구조적 매트릭스(10)를 경화하는 기능을 가진 경화 요소와, 약 45㎛ 이하의 평균 입자 크기를 가진 압밀에 의해 정합되는 야금학적 화합물을 소결하는 동안에 상기 입자상 고체 윤활제를 액상에서 환으로 형성하는 기능을 가진 상기 입자상 합금 원소를 가진 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
   
6. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 화합물은 주입 성형에 의해 정합되고, 유기 바인더와, 철의 상기 주 입자상 금속 재료 내에 경화 요소와, 액상을 형성하는 입자상 합금 원소와, 약 1 내지 약 45㎛의 평균 입자 크기를 가진 상기 입자상 고체 윤활제를 더 구비한 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
   
7. 청구항 3, 4, 5, 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 입자상 고체 윤활제(20)는 헥사고널 보론 니트라이드인 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
   
8. 청구항 3, 4, 5, 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 야금학적 화합물을 소결하는 온도에서 구조적 철 매트릭스 내에서 적어도 부분적으로 용해가능한 입자상 고체 윤활제(20)를 사용하고, 상기 철 내에서 입자상 고체 윤활제를 소결하는 동안에 알파철 상을 안정화할 수 있는 적어도 하나의 합금 성분을 더 구비한 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 입자상 고체 윤활제는 일정 비율로 흑연 또는 흑연과 헥사고널 보론 니트라이드로 이루어진 혼합물이고, 알파철 상을 안정화시키는 상기 합금 성분은 인, 실리콘, 코발트, 크롬, 몰리브덴으로부터 선택된 적어도 하나의 원소로 형성된 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 합성물의 구조적 매트릭스를 경화하는 기능을 가진 합금 원소와, 고체 윤활제를 액상에서 환으로 하는 기능을 가진 입자상 합금과, 알파철 상을 안정화시키는 기능을 가진 합금 원소는 상기 야금학적 화합물의 중량의 약 2 내지 약 5%의 용량의 실리콘과, 야금학적 화합물의 중량의 약 2 내지 약 8%의 용량으로 실리콘, 망간 및 탄소로 이루어진 혼합물로부터 선택된 원소로 형성되는 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
    
11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 우세 주 입자상 금속 재료는 니켈이고, 흑연, 헥사고널 보론 니트라이드 또는 일정 비율의 혼합물로부터 선택된 입자상 고체 윤활제이고 이들 둘의 혼합물이고, 소결되는 동안에 입자상 고체 윤활제를 액상에서 환으로 하는 기능을 가진 입자상 합금 원소는 크롬, 인, 실리콘, 철, 탄소, 마그네슘, 코발트 및 망간으로부터 선택된 적어도 하나의 원소로 형성된 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    압밀에 의해 정합되고 상기 니켈의 주 입자상 금속 재료는 약 10 내지 약 90㎛의 평균입자 크기를 가지고, 매트릭스를 경화하는 기능을 가진 경화 요소와, 약 45㎛이하의 평균 입자 크기를 가진 압밀에 의해 정합된 야금학적 화합물을 소결하는 동안에 상기 입자상 고체 윤활제를 액상에서 환으로 형성하는 기능을 가진 입자상 합금 원소를 가지는 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
    
13. 청구항 11에 있어서,
    주입 성형에 의해 정합되고, 유기 바인더와, 상기 니켈의 주 입자상 금속 재료와, 액상을 형성하는 입자상 합금 원소와, 약 1 내지 약 45㎛의 평균 입자 크기를 가진 입자상 고체 윤활제를 더 구비한 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
    
14. 청구항 11, 12, 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 니켈 매트릭스를 경화하는 기능을 가진 입자상 경화 합금 원소와, 별개의 입자로 상기 고체 윤활제를 액상에서 환으로 형성하는 가능을 가진 입자상 합금 원소는 상기 야금학적 화합물의 중량의 약 2 내지 약 5%의 용량의 실리콘, 인, 크롬과, 상기 야금학적 화합물의 중량의 약 2 내지 약 8% 용량의 실리콘, 인, 크롬으로 이루어진 혼합물로부터 선택된 원소로 형성된 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
    
15. 청구항 6 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 유기 바인더는 상기 야금학적 화합물의 전체 용적의 약 40 내지 약 45% 범위의 비율로 파라핀, 다른 왁스류, EVA, 저융점 중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 야금학적 화합물.
    
16. 소결하기 전에 정합을 행하고 청구항 3 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 따른 입자상 재료의 야금학적 화합물(40)로부터 얻어진 자기 윤활 소결 제품에 있어서,
    경도 HV ≥ 230, 마찰계수 μ ≤ 0.15, 견인 저항 σt ≥ 450MPa을 나타내는 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품.
    
17. 소결하기 전에 정합을 행하고 청구항 11 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 따른 입자상 재료의 야금학적 화합물(40)로부터 얻어진 자기 윤활 소결 제품에 있어서,
    경도 HV ≥ 240, 마찰계수 μ ≤ 0.20, 굽힘 파열강도 σt ≥ 350MPa을 나타내는 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품.
    
18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
    약 10 내지 약 60㎛ 사이의 평균 입자 크기를 가진 고체 윤활제(20)가 분산된 별개의 입자로 된 구조적 매트릭스(10)를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품.
    
19. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
    주입 성형에 의해 정합하고 약 2 내지 약 20㎛ 사이의 평균 입자 크기를 가지고 분산된 고체 윤활제(20)의 별개의 입자를 가진 구조적 매트릭스(10)를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품.
    
20. 청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 야금학적 화합물(40)의 적어도 하나의 표면층(41)은 구조적 기판(30)에 결합되는 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품.
    
21. 청구항 18에 있어서,
    상기 구조적 기판(30)은 상기 야금학적 화합물(40)의 표면층(41)과 함께 소결되는 입자상 재료를 형성하는 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품.
    
22. 청구항 21에 있어서,
    상기 구조적 기판(30)은 상기 야금학적 화합물(40)의 표면층(41)과 결합하는 적어도 하나의 대향면을 가진 판 또는 스트립 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품.
    
23. 청구항 21에 있어서,
    상기 구조적 기판(30)은 상기 야금학적 화합물(40)의 표면층(41)을 외부에서 외주방향을 따라 결합하는 합성 바아(4)의 구조적 코어(35)의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품.
    
24. 청구항 1 내지 청구항 5, 청구항 11 및 청구항 12 중 어느 한 항에 따라 형성된 입자상 재료의 야금학적 화합물로부터 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법에 있어서,
    - 상기 야금학적 화합물을 형성하는 입자상 재료를 일정량 혼합하고,
    - 상기 입자상 재료 혼합물을 균질화하고,
    - 소결될 상기 제품의 형상을 가진 혼합물을 제공하도록 상기 입자상 재료 혼합물을 압밀하고,
    - 소결하는 동안에 상기 입자상 합금 원소를 가진 액상으로 형성하고 상기 구조적 매트릭스의 용적 내에 분산된 별개의 입자 내에서 상기 고체 윤활제를 환으로 형성하는 것을 촉진하기 위하여 섭씨 약 1125도 내지 약 1250도의 온도로 압밀되고 정합된 혼합물을 소결하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법.
    
25. 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 따라 형성된 입자상 재료의 야금학적 화합물로부터 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법에 있어서,
    - 상기 야금학적 화합물을 형성하는 입자상 재료를 일정량 혼합하고,
    - 상기 입자상 재료 혼합물을 균질화하고,
    - 소결될 상기 제품의 형상을 가진 혼합물을 제공하도록 상기 입자상 재료 혼합물을 압밀하고,
    - 소결하는 동안에 상기 입자상 합금 원소를 액상으로 형성하고 상기 구조적 매트릭스의 용적 내에 분산된 별개의 입자 내에서 상기 고체 윤활제를 환으로 형성하는 것을 촉진하기 위하여 섭씨 약 1125도 내지 약 1250도의 온도로 압밀되고 정합된 혼합물을 소결하고, 철의 구조적 매트릭스 내에서 흑연으로 형성된 상기 고체 윤활제의 일부가 용해되는 것을 방지하도록 상기 구조적 매트릭스의 알파철 상을 안정화시키는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법.
    
26. 청구항 24 또는 청구항 25에 있어서,
    상기 야금학적 화합물(40)을 형성하는 상기 입자상 재료 혼합물을 압밀하는 단계가 연속적으로 소결될 판이나 스트립 형태의 상기 야금학적 화합물을 롤링하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법.
    
27. 청구항 24 또는 청구항 25에 있어서,
    상기 야금학적 화합물(40)을 형성하는 상기 입자상 재료 혼합물을 압밀하는 단계가 상기 구조적 매트릭스(10)를 형성하는 주 입자상 금속 재료와 양립할 수 있는 입자상 재료의 판이나 스트립 형태의 구조적 기판(30)의 대향하는 면 중의 적어도 한 면에 상기 야금학적 화합물(40)을 롤링하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법.
    
28. 청구항 26 또는 청구항 27에 있어서,
    상기 입자상 재료를 소결한 후에 잔류하는 공극을 감소시키기 위하여 상기 판 또는 스트립을 냉간 롤링하는 부가적인 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법.
    
29. 청구항 24 또는 청구항 25에 있어서,
    상기 야금학적 화합물(40)을 형성하는 상기 입자상 재료 혼합물을 압밀하는 단계는 바아(2)와 튜브(3) 형상 중의 하나로 압출하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법.
    
30. 청구항 24 또는 청구항 25에 있어서,
    상기 야금학적 화합물(40)을 형성하는 상기 입자상 재료 혼합물을 압밀하는 단계는 합성 바아(4)를 형성하도록 상기 구조적 매트릭스(10)를 형성하는 상기 주 입자상 금속 재료와 양립할 수 있는 바아 형태의 입자상 재료에서 구조적 코어(35) 둘레에 표면층(41)의 형태로 야금학적 화합물을 공통 압출하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법.
    
31. 청구항 29 또는 청구항 30에 있어서,
    상기 야금학적 화합물(40)은 상기 소결 단계 이전에 상기 제품으로부터 가열하여 제거되는 유기 바인더를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법.
    
32. 청구항 6 또는 청구항 13에 따라 형성된 입자상 재료의 야금학적 화합물로부터 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법에 있어서,
    - 상기 야금학적 화합물을 형성하는 입자상 재료를 일정량 혼합하고,
    - 상기 유기 바인더의 용융점 이하의 온도에서 상기 입자상 재료 혼합물을 균질화하고,
    - 취급과 저장이 용이하고 주입 성형 기계 내에 공급하기 편리하도록 상기 화합물을 과립화하고,
    - 소결될 제품의 형상을 가진 상기 혼합물을 제공하도록 상기 입자상 재료 혼합물을 주입 성형하고,
    - 상기 주조된 부품으로부터 상기 유기 바인더를 추출하고,
    - 소결하는 동안에 상기 입자상 합금 원소를 액상으로 형성하고 상기 구조적 매트릭스의 용적 내에 분산된 별개의 입자 내에서 상기 고체 윤활제를 환으로 형성하는 것을 촉진하기 위하여 섭씨 약 1125도 내지 약 1250도의 온도로 압밀되고 정합된 혼합물을 소결하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법.
    
33. 청구항 6에 종속될 경우에 청구항 8에 따라 형성된 입자상 재료의 야금학적 화합물로부터 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법에 있어서,
    - 상기 야금학적 화합물을 형성하는 입자상 재료를 일정량 혼합하고,
    - 상기 유기 바인더의 용융점 이하의 온도에서 상기 입자상 재료 혼합물을 균질화하고,
    - 취급과 저장이 용이하고 주입 성형 기계 내에 공급하기 편리하도록 상기 화합물을 과립화하고,
    - 소결될 제품의 형상을 가진 상기 혼합물을 제공하도록 상기 입자상 재료 혼합물을 주입 성형하고,
    - 상기 주조된 부품으로부터 상기 유기 바인더를 추출하고,
    - 소결하는 동안에 상기 입자상 합금 원소를 액상으로 형성하고 상기 구조적 매트릭스의 용적 내에 분산된 별개의 입자 내에서 상기 고체 윤활제를 환으로 형성하는 것을 촉진하기 위하여 섭씨 약 1125도 내지 약 1250도의 온도로 압밀되고 정합된 혼합물을 소결하는 단계와, 상기 철의 구조적 매트릭스 내의 흑연에 형성된 고체 윤활제의 일부가 용해되는 것을 방지하도록 상기 구조적 매트릭스의 알파철 상을 안정화시키는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 윤활 소결 제품을 형성하기 위한 방법.

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