KR20120011623A - Tow layer solid lubrication ptfe plate and the manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 2중 박막 폴리테트라플루오르에틸렌불소수지(이하 PTFE라 한다 ; Poly Tetra Fluoro Ethylene)계 고체 윤활기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 고온 환원법을 이용하여 금속기판위에 청동망을 강력하게 부착시키거나 또는 무전해 도금법으로 금속기판위에 화학도금법으로 철과 주석금속을 석출시키고 고온환원법으로 주석금속을 증발시켜 미세한 기공이 형성된 환원철 피막을 금속기판에 강력하게 부착시키는 2중 박막 불소수지계 고체 윤활기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a double-layer polytetrafluoroethylene fluorine resin (hereinafter referred to as PTFE; Poly Tetra Fluoro Ethylene) -based solid lubrication substrate and a method for manufacturing the same, and to strongly attach a bronze network on a metal substrate by using a high temperature reduction method. Or a thin film fluorine resin-based solid lubrication substrate for depositing iron and tin metal on the metal substrate by chemical plating or electroless plating method, and evaporating tin metal by high temperature reduction method to strongly attach the reduced iron film having fine pores to the metal substrate; It relates to a manufacturing method.
종래로부터 널리 사용되고 있는 불소계수지는 윤활성 내열성 내화학성이 우수하여 슬라이딩 고체윤활베어링의 자기윤활재료로 이용되고 있다.Fluorine resins, which are widely used in the related art, have excellent lubricity, heat resistance, chemical resistance, and are used as self-lubricating materials for sliding solid lubrication bearings.
그런데 불소수지계 중에서 PTFE수지는 다른 수지에 비하여 용융점이 높아 내열성이 우수하나, 용융온도(melting point ; 327℃)와 분해온도(분해개시온도 ; 387℃)의 영역이 좁아서 용융가공에 의한 사출성형이 불가능하며, 다만 가열 압축성형법만이 적용되므로 제품의 제조에 커다란 제약을 받는다는 문제점이 있었다.However, PTFE resin in the fluorocarbon resin has a higher melting point than other resins, and thus has excellent heat resistance. However, injection molding by melt processing has a narrow melting point (327 ° C) and decomposition temperature (387 ° C). It is not possible, but only a heat compression molding method is applied, there is a problem in that the production of a product is greatly restricted.
또한, 내약품성이 우수하지만 용매 및 접착제가 없으므로 금속기판표면에 고체윤활제인 PTFE 윤활박막을 부착시켜 만든 고체윤활기판제조에 특별한 처리가 필요하는 등 성형공정과 사용면에서 많은 제약이 있고, 또한 고체윤활제로 사용되는 PTFE 수지중합체는 윤활성은 우수하나 탄성이 있는 고무상의 고체이므로 마모성이 크다는 문제점이 있었다.In addition, it is excellent in chemical resistance but has no solvents and adhesives. Therefore, there are many limitations in the molding process and use, such as special processing is required for the manufacture of solid lubrication substrate made by attaching PTFE lubricating thin film to solid metal surface. PTFE resin polymer used as a lubricant has a problem of high lubricity but high abrasion because it is an elastic rubbery solid.
따라서 마모성을 감소시키기 위하여 중합도를 증대시켜 압축강도를 크게 하거나 또는 무기윤활제인 천연흑연분말, 이황화몰리브덴 분말 및 청동금속 분말을 배합하거나, 윤활막의 두께를 증대시키는등 장시간 사용할 수 있도록 여러 가지 방법을 이용하고 있으나 고체윤활기판이 축과의 하중이 크면 금속기판과 고체윤활제층이 탈리되는 현상이 일어나 고체윤활제층의 두께를 증대시키는데도 한계가 있다는 문제점이 있었다.Therefore, in order to reduce abrasion, various methods are used to increase the degree of polymerization to increase compressive strength, to mix natural graphite powder, molybdenum disulfide powder and bronze metal powder as inorganic lubricants, or to increase the thickness of the lubricating film. However, when the solid lubrication substrate has a large load with the shaft, the metal substrate and the solid lubrication layer are detached, and there is a problem in that there is a limit in increasing the thickness of the solid lubrication layer.
종래로부터 불소수지를 이용한 고체윤활기판의 제조법은 금속기판 위에 청동분말을 분말야금법으로 강하게 융착시켜 다공성이 큰 청동소결층을 형성하고 그 위에 불소수지 중합체를 압축 성형한 후에 소성시켜 금속기판 위에 불소수지 윤활층을 부착시켜 고체윤활기판을 제조하였으나 이와 같이 제조한 고체윤활기판은 표면에 균열이 발생하거나 두께가 균일하지 못할 뿐 아니라 제조공정이 복잡하고 제조비용이 매우 비싸진다는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.Conventionally, a method of manufacturing a solid lubrication substrate using fluorine resin is to strongly fuse the bronze powder on the metal substrate by powder metallurgy to form a bronze sintered layer having a high porosity. The solid lubrication substrate was manufactured by attaching a resin lubricating layer. However, the solid lubrication substrate thus prepared has various problems such as cracks on the surface and uneven thickness, complicated manufacturing processes, and very high manufacturing costs. there was.
또한 청동이나 스텐레스강으로 된 직경이 0.18 내지 0.50mm인 금속사를 가로세로 엮은 금속망 사이의 공간에 고체윤활제를 많이 함침시킨 다음 압축성형한 후에, 고온 소성시켜 금속망과 고체윤활제층을 고착시킨 금속망 강화 고체윤활기판이 제조되고 있으나 기판의 인장강도 및 기계적 강도가 약하고 압축성형시 금속망이 변형되어 압축성형에 한계가 있으며 윤활기판이 손상되는 문제점이 있으므로 PTFE 수지에 관능기를 결합시켜 사출성형이 가능한 테트라플르오르에틸렌-핵사플르오르 프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플르오르에틸렌-퍼플르오르알킬 비닐에테르 공중합체(PFA), 테트라플르오르 에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)등을 사용하기도 하지만 고체윤활기판의 특성이 저하되고 구조강도가 약해서 장시간 사용에 한계가 있다는 문제점이 있었다.In addition, a large amount of solid lubricant was impregnated in the space between the metal meshes of 0.18 to 0.50 mm in diameter made of bronze or stainless steel and interwoven with the crosswise length of the metal mesh, followed by compression molding, followed by high temperature baking to fix the metal mesh and the solid lubricant layer. Metal mesh-reinforced solid lubrication substrates are being manufactured, but the tensile strength and mechanical strength of the substrate are weak, and there is a limitation in compression molding due to the deformation of the metal network during compression molding, and the lubrication substrate is damaged. Tetrafluoroethylene-nuclear propylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), etc. may be used. There is a problem that the characteristics of the solid lubrication substrate is lowered and the structural strength is weak, so there is a limit to the use for a long time.
최근에는 상기 금속망강화 고체윤활기판과 금속기판을 서로 부착시키고 고체 윤활제층의 두께를 증대시켜 오랫동안 지속적으로 윤활성 및 내마모성을 유지하여 제품의 수명을 연장시킬 수 있고, 고체윤활베어링이 작동할 때 진동 및 소음을 제거할 수 있는 복합 불소수지계 고체윤활기판이 개발되고 있다.Recently, the metal-reinforced solid lubrication substrate and the metal substrate are attached to each other and the thickness of the solid lubricant layer can be increased to maintain lubrication and abrasion resistance for a long time to extend the life of the product, and the vibration when the solid lubrication bearing is operated And a composite fluorine resin-based solid lubrication substrate that can remove the noise has been developed.
그러나, 금속망강화 고체윤활기판과 금속기판을 부착시키기 위하여 높은 점성 있는 관능기를 가진 함불소중합체인 퍼플르오로 폴리에테르(PEFE), 테트라 플르오르에틸렌과 에틸렌의 공중합체인 ETFE 및 폴리이미드수지, 에폭시 수지등이 사용되고 있으나 윤활기판과 축과의 마찰 열이 높거나 장시간 사용할 때 이들 수지로부터 발진이나 발생기체가 생성되어 금속기판과 금속망강화 고체윤활기판의 부착강도가 약화되고 부착부위가 탈리되는 현상이 나타나며, 내부를 진공으로 사용하는 장치나 가전제품등 청정환경하에서 사용하는데 제한을 받고 있는 실정이다.However, perfluoropolyether (PEFE), a fluorinated polymer having a highly viscous functional group, for bonding metal mesh reinforced solid lubrication substrates and metal substrates, ETFE and polyimide resins, which are copolymers of tetrafluoroethylene and ethylene, and epoxy Resin is used, but when friction heat between lubrication board and shaft is high or when it is used for a long time, oscillation or generating gas is generated from these resins, which weakens the adhesion strength between metal substrate and metal network reinforced solid lubrication substrate and detaches the attachment site. This appears, the situation is limited to use in a clean environment, such as a device that uses a vacuum inside the home appliances.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 금속기판에 강력하게 부착된 금속망 또는 미세한 기공이 형성된 환원철 피막이 부착된 복합 금속기판에 순수한 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)수지를 고온 고압으로 압축성형하여 다공성의 청동금속망 또는 미세한 기공이 형성된 환원철 피막에 PTFE수지를 매몰시키고 고온소성하여 중합도를 증대시키면 금속기판과 PTFE수지가 강력하게 부착되며 이와 같이 금속기판에 강력하게 부착된 2중 박막 PTFE 불소수지계 고체윤활층은 윤활성, 내마모성 및 윤활막의 강도를 증대시키며 높은 하중에서도 금속기판과 고체윤활막이 탈리되지 않고 오랫동안 지속적으로 윤활성, 내마모성을 유지하므로 이를 통하여 제품의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있을 뿐 아니라 PTFE 고체윤활제 층의 두께를 증대시키면 베어링의 구동시 진동 및 소음을 방치할 수 있는 2중 박막 PTFE계 고체윤활기판 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Therefore, the present invention has been made to solve various problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is pure poly to a metal mesh strongly attached to a metal substrate or a composite metal substrate having a reduced iron coating formed with fine pores. When the tetrafluoroethylene (PTFE) resin is compression molded at high temperature and high pressure, the PTFE resin is buried in the porous bronze metal net or the reduced iron film having fine pores, and the high temperature is fired to increase the degree of polymerization. The double thin PTFE fluororesin-based solid lubrication layer strongly adhered to the metal substrate increases the lubricity, wear resistance, and strength of the lubricating film. Significantly extend the life of the product When, as well as to increase the thickness of the PTFE solid lubricant layer to provide a second of the thin film which can stand the vibration and noise during operation of the bearing lubricating PTFE-based solid substrate and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명의 다른 목적은 2중 박막에 의한 고체윤활기판의 제조에 사용되는 윤활성 불소수지는 불소수지 중에서 증기압이 가장 낮고 용융점이 가장 높은 PTFE수지만 사용하고, 희석용매나 금속기판과의 부착보조용 수지를 일체 사용하지 않으므로 장시간 사용하거나 마찰열이 있어도 발진 및 발생기체가 생성되지 않아 내부를 진공으로 사용하는 장치나 청정환경하에서 사용할 수 있는 2중 박막 PTFE계 고체윤활기판 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to use a lubricating fluorine resin used in the manufacture of a solid lubrication substrate using a double thin film using only a PTFE resin having the lowest vapor pressure and the highest melting point among the fluorine resin, and adhering with a dilution solvent or a metal substrate. Since no auxiliary resin is used at all, it does not generate oscillation and generating gas even if it is used for a long time or there is frictional heat.Therefore, it provides a double thin PTFE-based solid lubrication substrate and a method of manufacturing the same, which can be used in a vacuum or a clean environment. It is.
본 발명의 또 다른 목적은 2중 박막법을 이용하여 순수한 PTFE수지를 금속기판에 강력하게 부착하여 윤활성, 내마모성 및 압축강도를 증대시켜 장시간 사용할 수 있고, 구동시에 소음이나 진동을 방지할 수 있는 2중 박막 PTFE계 고체윤활기판 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to use a double thin film method to strongly adhere to a pure PTFE resin to a metal substrate to increase the lubricity, wear resistance and compressive strength can be used for a long time, and to prevent noise or vibration during driving To provide a thin-film PTFE-based solid lubrication substrate and a method of manufacturing the same.
[해결하고자 하는 과제] [ Challenge to be solved ]
본 발명은 상기 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 실시예 1에 따른 2중 박막 불소수지계 고체 윤활기판 및 그 제조방법은 고압 봄베에 들어 있는 액체 암모니아를 서서히 기화시킬 때 나오는 순수한 기체 암모니아를 산화크롬을 주성분으로 하는 분해촉매하에서 900℃ 내지 920℃로 가열분해시켜 이슬점이 -10℃이하인 수분이 거의 없는 수소 75%, 질소 25%의 환원성 기체를 제조하는 환원성 기체 제조단계와, 상기 환원성 기체 제조단계에서 제조한 수분이 거의 없는 환원성 수소기체를 로심관에 주입한 고온환원 분위기로를 사용하여 0.25mm 두께의 금속기판 위에 두께 0.23mm의 청동사(Cu-Sn 6%)를 40메쉬로 엮은 청동망을 올려 놓고 970℃ 내지 1000℃에서 35분 내지 45분간 환원 열처리 하는 환원 열처리단계와, 상기 환원 열처리단계에서 청동망(2)의 형태가 변화되지 않으면서 상기 금속기판에 상기 청동망이 강력하게 융착된 청동망 융착 금속기판을 제조하는 청동망 융착 금속기판 제조단계와, 상기 청동망 융착 금속기판 제조단계 후에 입도가 0.15 내지 0.5㎛의 미세한 고체윤활제의 PTFE수지 분말 58.5중량%에 무기고체윤활제인 입도가 0.15 내지 0.30㎛의 미세한 천연흑연 분말 2.5중량%와 0.25㎛의 유리섬유 분말 8.0중량%를 증류수 30중량% 및 비이온성 분산제 0.8중량%를 유리 용기에 넣고 0.2중량%의 암모니아수를 첨가하여 PH가 9.0인 알카리성의 안정된 수분산액을 제조하는 수분산액 제조단계와, 상기 수분산액 제조단계에서 제조한 수분산액을 80 내지 100℃의 온도로 유지된 수조에서 180 내지 240분 동안 서서히 교반하면서 수분을 증발시켜 가열증발하여 중합도가 증가된 고무상 반고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 제조하는 PTFE 저중합체 제조단계와, 상기 PTFE 저중합체 제조단계에서 제조한 고무상 반 고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 상기 청동망 융착 금속기판 제조단계에서 상기 금속기판에 청동망이 부착된 청동망 융착 금속기판 위에 올려 놓고 100 내지 120℃로 가열된 압축롤러를 이용하여 550 내지 610kg/㎠의 압력을 가하면서 12cm/sec의 속도로 PTFE수지 중합체를 고온 압축중합시키면서 청동망 융착 금속기판과 PTFE중합체가 결합된 반제품의 고체윤활기판을 제조하는 반제품 PTFE 고체윤활기판 제조단계와, 상기 반제품 고체윤활기판 제조단계에서 청동망 융착 금속기판과 PTFE중합체가 결합된 반제품의 고체윤활기판을 2중 박막법에 의하여 부착된 청동망 융착 금속기판과 PTFE 고체윤활층을 강력하게 고착시킨 2중 박막의 반제품 PTFE 고체윤활기판을 360내지 380℃의 온도로 유지된 콘베어 시스템의 소성로에서 20분 내지 25분 동안 가열 소성하여 최종으로 중합도를 더욱 증대시키고 경화시켜서 두께가 0.75mm로 균일한 본 발명의 2중 박막 PTFE계 고체윤활 기판을 제조하는 2중 박막 PTFE계 고체윤활 기판 제조단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention has been made to solve the above various problems, the double-layer thin-film fluorine resin-based solid lubrication substrate according to the first embodiment of the present invention and a method for producing the same is pure gas coming out when the vaporization of the liquid ammonia in the high pressure cylinder slowly A reducing gas production step of heating and decomposing ammonia to 900 ° C. to 920 ° C. under a decomposition catalyst mainly composed of chromium oxide to prepare a reducing gas having a hydrogen content of 75% hydrogen and 25% nitrogen having a dew point of -10 ° C. or less, and 40 mesh of 0.23mm bronze sand (Cu-Sn 6%) on a 0.25mm thick metal substrate using a high-temperature reducing atmosphere in which a reducing hydrogen gas containing little moisture was produced in the reducing gas manufacturing process was injected into a core tube. A reduction heat treatment step of placing a bronze wire woven with a reduction heat treatment at 970 ° C. to 1000 ° C. for 35 to 45 minutes, and the reduction heat treatment step Bronze mesh fusion metal substrate manufacturing step of manufacturing a bronze mesh fusion metal substrate in which the bronze mesh is strongly fused to the metal substrate without changing the shape of the bronze mesh (2) in the bronze network fusion metal substrate manufacturing step After that, 58.5% by weight of the PTFE resin powder of the fine solid lubricant with a particle size of 0.15 to 0.5 μm, 2.5% by weight of the fine natural graphite powder having the particle size of 0.15 to 0.30 μm as the inorganic solid lubricant and 8.0% by weight of the glass fiber powder with 0.25 μm of distilled water 30 An aqueous dispersion preparation step of preparing an alkaline stable aqueous dispersion having a pH of 9.0 by adding 0.2% by weight of ammonia water in a glass container by adding 0.8% by weight and a nonionic dispersant in a glass container, and the aqueous dispersion prepared in the aqueous dispersion preparation step. The rubbery semi-solid which the degree of polymerization was increased by evaporating the heat by evaporating water while stirring slowly for 180 to 240 minutes in a water bath maintained at a temperature of 80 to 100 ℃ The PTFE oligomer manufacturing step of preparing a high molecular viscosity PTFE oligomer, and the rubber-like semi-solid type high viscosity PTFE oligomer prepared in the PTFE oligomer manufacturing step is the bronze network fused metal substrate manufacturing step High temperature compression of PTFE resin polymer at a speed of 12 cm / sec while applying a pressure of 550 to 610 kg / ㎠ using a compression roller heated to 100 to 120 ° C. on a bronze mesh fused metal substrate having a bronze mesh attached to a metal substrate. Semi-finished PTFE solid lubrication substrate for producing semi-finished solid lubrication substrate with the polymerization of bronze mesh fused metal substrate and PTFE polymer, and semi-finished product combined with bronze network fused metal substrate and PTFE polymer in the semi-finished solid lubrication substrate manufacturing step Half of double-layer thin film strongly bonded to bronze mesh fused metal substrate and PTFE solid lubrication layer The PTFE solid lubrication substrate is heated and calcined in a kiln of a conveyor system maintained at a temperature of 360 to 380 ° C. for 20 to 25 minutes to finally increase the degree of polymerization and to cure, thereby achieving a uniform thickness of 0.75 mm. It characterized in that it comprises a double thin film PTFE-based solid lubrication substrate manufacturing step for producing a thin film PTFE-based solid lubrication substrate.
또한, 본 발명의 실시예 2에 따른 2중 박막 불소수지계 고체 윤활기판의 제조방법은 0.5몰 농도의 염화 제2철 수용액 500ml와 0.1몰 농도의 염화 제1주석 수용액 500ml를 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액을 제조단계와, 상기 혼합용액을 제조단계에서 제조한 혼합용액을 환원제인 1.5몰 농도의 차아인산 2수소나트륨수용액 120ml를 조금씩 단계적으로 첨가하면서 표면을 깨끗하게 처리한 금속기판(10)을 80내지 90℃의 혼합용액에 침지하면 활성화 수소가 발생하면서 혼합용액 내의 Fe+3, Sn+2 이온이 환원되면서 무전해 도금법으로 철과 주석 금속을 금속기판 위에 석출시키는 철/주석 금속 석출단계와, 상기 철/주석 금속 석출단계에서 무전해 도금법으로 철과 주석 금속이 석출된 금속기판을 수소 환원 분위기 기류의 고온환원로를 이용하여 1120℃의 온도에서 35분간 환원 열처리하여 금속기판 위에 석출된 주석이 모두 증발되어 미세한 기공이 형성된 환원철 피막이 금속기판 위에 강력하게 부착되는 무전해 도금법을 이용하여 금속기판 위에 20 내지 30%의 미세한 기공이 형성된 환원철 피막이 부착된 복합 금속기판을 제조하는 무전해 도금단계와, 상기 무전해 도금단계에서 금속기판에 강력하게 부착된 다공성 기판을 이용하여 2중 박막의 PTFE 고체윤활기판을 제조하기 위하여 입도가 0.15 내지 0.5㎛의 미세한 고체윤활제인 PTFE수지 분말 67.5중량%와 무기고체윤활제인 입도가 0.15 내지 0.30㎛의 미세한 천연흑연 분말 3.5중량%를 증류수 28중량% 및 비이온성 분산제 0.8중량%를 유리용기에 넣고 교반하면서 PTFE 수지, 천연흑연 분말, 증류수 및 비이온성 분산제를 혼합한 후에 0.2중량%의 암모니아수를 첨가하여 PH가 9.0인 알칼리성의 안정된 수분산액을 제조하는 수분산액 제조단계와, 상기 수분산액 제조단계에서 제조한 수분산액을 80 내지 100℃의 온도로 유지된 수조에서 180 내지 240분 동안 서서히 교반하면서 수분을 증발시켜 중합도가 증가된 고무상 반고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 제조하는 PTFE 저중합체의 제조단계와, 상기 PTFE 저중합체의 제조단계에서 제조한 고무상 반고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 상기 무전해 도금단계에서 제조한 미세한 기공이 형성된 환원철 피막이 부착된 복합 금속기판 위에 올려놓고 100 내지 140℃로 가열된 압축롤를 이용하여 550 내지 610kg/㎠의 압력을 가하면서 12cm/sec의 속도로 PTFE 수지중합체를 고온압축 중합시키면 환원철 피막에 형성된 미세한 기공에 PTFE 수지가 완전히 매립되고 옆으로 밀리지 않아 고온 고압축성형에 의하여 PTFE 중합체의 중합도가 크게 증가되어 일정하고, 균일한 두께로 PTFE 고체윤활기판을 형성하는 반제품 PTFE 고체윤활기판 제조단계와, 상기 반제품 PTFE 고체윤활기판 제조단계에서 2중 박막법에 의하여 미세한 기공이 형성된 환원철 피막이 부착된 복합 금속기판과 PTFE 고체윤활 중합층을 강력하게 고착시킨 2중 박막 고체윤활기판을 360 내지 380℃로 유지된 콘베어 시스템의 소성로에서 20내지 25분동안 가열 소성하여 경화시켜서 중합도가 더욱 증대된 윤활특성이 우수한 2중 박막 PTFE계 고체윤활기판을 제조하는 2중 박막 PTFE계 고체윤활기판 제조단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the second embodiment of the present invention, the method for manufacturing a double-layer thin film fluorine resin-based solid lubrication substrate is prepared by mixing 500 ml of ferric chloride aqueous solution at 0.5 molar concentration with 500 ml of 0.1 mol ferric chloride aqueous solution. To prepare a mixed solution to the step, and the mixed solution prepared in the step of preparing the mixed solution step by step to add a small amount of 1.5 mol sodium hypophosphite aqueous solution as a reducing agent step by step to clean the surface of the metal substrate (10) When immersed in the mixed solution at 80-90 ° C, activated hydrogen is generated and Fe +3 and Sn +2 ions in the mixed solution are reduced, and the iron / tin metal precipitation step of depositing iron and tin metal on the metal substrate by electroless plating is performed. In the iron / tin metal precipitation step, a metal substrate on which iron and tin metals were deposited by electroless plating was heated at a temperature of 1120 ° C. using a high temperature reduction path of a hydrogen reducing atmosphere stream. After the reduction heat treatment for 35 minutes, all the tin precipitated on the metal substrate is evaporated, and the reduced iron film having fine pores is strongly adhered onto the metal substrate. The reduced iron film having 20 to 30% of fine pores is formed on the metal substrate by using an electroless plating method. Particle size of 0.15 to 0.5 μm to produce a double-layer PTFE solid lubrication substrate using an electroless plating step of manufacturing a composite metal substrate, and a porous substrate strongly attached to the metal substrate in the electroless plating step. PTFE resin powder 67.5% by weight of fine solid lubricant and 3.5% by weight of fine natural graphite powder having particle size of 0.15-0.30 μm, which is an inorganic solid lubricant, 28% by weight of distilled water and 0.8% by weight of nonionic dispersant were placed in a glass container and stirred with PTFE resin. , Natural graphite powder, distilled water and nonionic dispersant, followed by adding 0.2% by weight of ammonia The aqueous dispersion preparation step of preparing an alkaline stable aqueous dispersion of 9.0 and the aqueous dispersion prepared in the aqueous dispersion preparation step were evaporated while slowly stirring for 180 to 240 minutes in a water bath maintained at a temperature of 80 to 100 ℃. The step of preparing a PTFE oligomer for producing a rubber semi-solid high viscosity PTFE oligomer with increased degree of polymerization, and the PTFE high polymer of the rubber semi-solid high viscosity prepared in the manufacturing step of the PTFE oligomer PTFE resin polymer at a speed of 12 cm / sec while applying a pressure of 550 to 610 kg /
본 발명의 실시예 1에 따른 2중 박막 불소수지계 고체윤활기판 및 그 제조방법에 의하면, 금속기판위에 청동망을 올려 놓고 이슬점이 매우 낮은(-10℃) 수소환원 분위기의 고온환원로를 사용하여 환원열처리하면 청동망의 형태가 변화되지 않으면서 금속기판위에 융착되어 강력하게 부착된 금속기판 - 청동망의 융착 금속기판을 제조할 수 있고, 이와 같은 청동망 융착 금속기판에 불소수지계 PTFE 중합체를 위에 놓고 가열 압축롤러를 이용하여 고온 고압축성형하면 금속기판에 부착된 청동망의 틈새에 PTFE 중합체가 완전히 매몰되고, 옆으로 밀리지 않아 고온 고압축성형에 의한 PTFE 고중합체와 그 위의 고압력 PTFE 중합체로 형성된 2중 박막에 의한 PTFE 고체윤활기판을 고온으로 소성/경화시켜 중합도와 경도를 더운 증대시켜서 제조한 2중 박막 PTFE 고체윤활기판의 장점은 불소수지 중에서 증기압이 가장 낮고 용융점이 가장 높은 순수한 PTFE 수지를 사용하여 높은 압력으로 압축성형하고 고온으로 소성하여 중합도를 더욱 증대시킴으로써 윤활성, 내마모성, 내열성, 내화학성이 뛰어나고 높은 하중에서도 금속기판과 고체윤활기판이 탈리되지 않으며 기판의 윤활층 두께를 증대시켜 고체윤활베어링의 작동시 소음이나 진동을 크게 감소시키며 오랫동안 지속적으로 윤활성 내마모성을 유지하므로 이를 통하여 제품의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있으며 윤활성, 내마모성, 내소착성을 크게 개선할 수 있다는 효과가 있다.According to the double-layered thin film fluorine resin-based solid lubrication substrate according to the first embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same, a bronze network is placed on a metal substrate and a high temperature reduction furnace having a hydrogen reduction atmosphere having a very low dew point (-10 ° C) is used. Reduction heat treatment allows the metal substrate to be strongly bonded by being fused onto a metal substrate without changing the shape of the bronze network. A fused metal substrate of bronze network can be manufactured, and a fluororesin PTFE polymer is placed on the bronze network fused metal substrate. When high pressure compression molding is performed using a heating compression roller, the PTFE polymer is completely buried in the gap of the bronze mesh attached to the metal substrate, and it is not pushed to the side and formed of the PTFE high polymer by the high temperature compression molding and the high pressure PTFE polymer thereon. Double-layer PTFE solids prepared by sintering / curing PTFE solid lubrication substrate by medium thin film to increase the degree of polymerization and hardness. The advantage of the active board is that it is made of pure PTFE resin with the lowest vapor pressure and the highest melting point among fluorocarbon resins. Metal substrate and solid lubrication substrate are not detached and the thickness of the lubrication layer of the substrate is increased to greatly reduce noise and vibration during operation of the solid lubrication bearing, and the lubrication wear resistance is continuously maintained for a long time, thereby greatly extending the life of the product. And it has the effect that can greatly improve the lubricity, wear resistance, and adhesion resistance.
또 본 발명의 실시예 1에 따른 2중 박막 불소수지계 고체윤활기판 및 그 제조방법은 고체윤활기판의 제조공정에서 희석용매나 부착용 첨가수지를 사용하지 않고 오직 순수한 PTFE 수지만 사용하므로 작동시 고체윤활층과 축의 마찰열이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 장시간 사용할 때 이들 윤활수지로부터 발진이나 발생기체가 생기지 않으므로 일반 기계부품에는 물론 스퍼터링장치, 프라즈마, CVD, PVD, 이온주입장치등 내부를 진공으로 사용하는 장치나 식료품, 염색, 방직기기 및 가전제품의 구동부나 승용차의 실내에 사용되는 고체윤활 베어링 또는 부싱 등 청정환경하에서 사용할 수 있는 PTFE계 고체윤활기판을 제조할 수 있다는 효과가 있다.In addition, the double thin film fluorine resin-based solid lubrication substrate and its manufacturing method according to Example 1 of the present invention use only a pure PTFE resin in the manufacturing process of the solid lubrication substrate, and use only pure PTFE resin, so that the solid lubrication during operation It does not generate heat of friction between layers and shafts, and does not generate oscillation or gas generated from these lubricants when used for a long time, so it is a device that uses not only general mechanical parts but also sputtering device, plasma, CVD, PVD, ion injection device, etc. In addition, there is an effect that a PTFE-based solid lubrication substrate that can be used in a clean environment, such as solid lubrication bearings or bushings used in driving parts of foodstuffs, dyeing, weaving and home appliances, and passenger cars, can be manufactured.
또한, 본 발명의 실시예 2에 따른 2중 박막 불소수지계 고체윤활기판 및 그 제조방법에 의하면, 염화 제2철과 염화 제1주석용액을 환원제인 차아인산 2수소나트륨용액을 이용하여 무전해도금법으로 얻은 철과 주석 금속을 고온환원로에서 고온환원 처리하여 만든 금속기판-다공성 환원철 피막의 복합 금속기판과 PTFE 중합체의 2중 박막을 형성하여 만든 2중 박막 PTFE 고체윤활기판은 상기 윤활특성이 우수할 뿐 아니라 0.3mm정도의 얇은 PTFE 고체윤활기판을 제조할 수 있으므로 소형화 경량화에 사용할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the double-layer thin-film fluorine resin-based solid lubrication substrate according to Example 2 of the present invention and a method for producing the same, the electroless plating method using the ferric chloride and the first tin chloride solution using a sodium hypophosphite solution as a reducing agent The dual-layer PTFE solid lubrication substrate formed by forming a composite metal substrate of a metal substrate-porous reduced iron film and a double polymer of PTFE polymer obtained by high-temperature reduction treatment of iron and tin metal obtained in the high temperature reduction furnace has excellent lubrication characteristics. In addition, since a thin PTFE solid lubrication substrate of about 0.3 mm can be manufactured, it can be used for miniaturization and weight reduction.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 금속기판에 청동망을 융착시켜 제조한 2중 박막 불소수지계 고체윤활기판을 사용하여 제조한 고체윤활 베어링을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 길이방향을 따라 개략적으로 도시한 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 금속기판에 청동망을 융착시켜 제조한 2중 박막 불소수지계 고체윤활기판의 제조순서를 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 금속기판에 미세 기공이 형성된 환원철 피막이 부착된 복합 금속기판을 사용한 2중 박막 불소수지계 고체윤활기판의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 금속기판에 미세 기공이 형성된 환원철 피막이 부착된 복합 금속기판을 사용한 2중 박막 불소수지계 고체윤활기판의 제조순서도이다.1 is a perspective view schematically showing a solid lubrication bearing manufactured using a double thin film fluorine resin-based solid lubrication substrate prepared by fusing a bronze network to a metal substrate according to Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view schematically shown along the longitudinal direction in FIG. 1.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a manufacturing procedure of a double thin film fluorine resin-based solid lubrication substrate manufactured by fusing a bronze network to a metal substrate according to Example 1 of the present invention.
Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view of a double thin film fluorine resin-based solid lubrication substrate using a composite metal substrate having a reduced iron coating film is formed with a fine pores in the metal substrate according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a manufacturing flowchart of a double thin film fluorine resin-based solid lubrication substrate using a composite metal substrate having a reduced iron film having fine pores formed thereon according to a second embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예 1에 따른 금속기판에 청동망을 융착시켜 제조한 2중 박막 불소수지계 고체윤활기판의 제조방법에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a double thin film fluorine resin-based solid lubrication substrate manufactured by fusing a bronze network to a metal substrate according to Example 1 of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 금속기판에 청동망을 융착시켜 제조한 2중 박막 불소수지계 고체윤활기판의 제조방법은 고압 봄베(고압 용기)에 들어 있는 액체 암모니아를 서서히 기화시킬 때 나오는 순수한 기체 암모니아를 산화크롬을 주성분으로 하는 분해촉매하에서 900℃ 내지 920℃로 가열분해시켜 이슬점이 -10℃이하인 수분이 거의 없는 수소 75%, 질소 25%의 환원성 기체를 제조하고(환원성 수소기체 제조단계), 상기 환원성 수소기체 제조단계에서 제조한 수분이 거의 없는 환원성 수소기체를 로심관에 주입한 고온환원 분위기로를 사용하여 0.25mm 두께의 금속기판(1) 위에 두께 0.23mm의 청동사(Cu-Sn 6%)를 40메쉬로 엮은 청동망을 올려 놓고 970℃ 내지 1000℃에서 35분 내지 45분간 환원 열처리하여(환원 열처리단계), 상기 환원 열처리단계에서 청동망(2)의 형태가 변화되지 않으면서 상기 금속기판(1)에 상기 청동망(2)이 강력하게 융착된 청동망 융착 금속기판을 제조하였다(청동망 융착 금속기판 제조단계).As shown in Figures 1 to 3, the manufacturing method of the double thin film fluorine resin-based solid lubrication substrate prepared by fusing a bronze net to the metal substrate according to the first embodiment of the present invention is contained in a high pressure cylinder (high pressure vessel) Pure gaseous ammonia from the slow evaporation of liquid ammonia is thermally decomposed from 900 ° C to 920 ° C under a decomposition catalyst composed mainly of chromium oxide, thereby reducing hydrogen with 75% hydrogen and 25% nitrogen with almost no water dew point below -10 ° C. (Reducing hydrogen gas manufacturing step) and using a high-temperature reducing atmosphere furnace in which the reducing hydrogen gas produced in the reducing hydrogen gas manufacturing step was injected into a core tube, on a 0.25 mm thick metal substrate (1). Place a bronze mesh woven with 40 mesh of bronze yarn (Cu-Sn 6%) having a thickness of 0.23mm and reduced heat treatment at 970 ℃ to 1000 ℃ 35 minutes to 45 minutes (reduction heat treatment step), the A bronze mesh fused metal substrate was manufactured in which the
상기 청동망 융착 금속기판 제조단계 후에 입도(입자 사이즈)가 0.15 내지 0.5㎛의 미세한 고체윤활제의 PTFE수지 분말 58.5중량%에 무기고체윤활제인 입도가 0.15내지 0.30㎛의 미세한 천연흑연 분말 2.5중량%와 0.25㎛의 유리섬유 분말 8.0중량%를 증류수 30중량% 및 비이온성 분산제 0.8중량%를 유리 용기에 넣고 교반하면서 0.2중량%의 암모니아수를 첨가하여 PH가 9.0인 알카리성의 안정된 수분산액(물에 PTFE 수지, 천연흑연 분말, 유리섬유 분말 및 비이온성 분산제 분산시킨 용액)을 제조하였다(수분산액 제조단계).After the bronze mesh fusion metal substrate manufacturing step, 2.5 wt% of fine natural graphite powder having a particle size (particle size) of 0.15 to 0.5 μm of PTFE resin powder of fine solid lubricant and 58.5 wt% of inorganic solid lubricant particle size of 0.15 to 0.30 μm An alkaline stable aqueous dispersion having a pH of 9.0 (8.0% by weight of 0.25 µm glass fiber powder, 30% by weight of distilled water and 0.8% by weight of a nonionic dispersant) was added to a glass vessel while stirring and 0.2% by weight of ammonia water (PTFE resin in water , A natural graphite powder, a glass fiber powder and a solution of a nonionic dispersant) were prepared (water dispersion production step).
상기 수분산액 제조단계에서 제조한 수분산액을 80 내지 100℃의 온도로 유지된 수조에서 180 내지 240분 동안 서서히 교반하면서 수분을 증발시켜 중합도가 증가된 고무상 반고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 제조하고(PTFE 저중합체 제조단계), Evaporating moisture while stirring the aqueous dispersion prepared in the aqueous dispersion manufacturing step in a water bath maintained at a temperature of 80 to 100 ℃ for 180 to 240 minutes to obtain a rubber semi-solid high viscosity PTFE polymer having an increased polymerization degree Manufacturing (PTFE oligomer manufacturing step),
상기 PTFE 저중합체 제조단계에서 제조한 고무상 반 고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 상기 청동망 융착 금속기판 제조단계에서 제조한 상기 금속기판(1)에 청동망(2)이 부착된 청동망 융착 금속기판 위에 올려 놓고 100내지 120℃로 가열된 압축롤러를 이용하여 550 내지 610kg/㎠의 압력을 가하면서 12cm/sec의 속도로 PTFE 수지 중합체를 고온 압축중합시키면서 청동망 융착 금속기판과 PTFE중합체가 결합된 반제품의 고체윤활기판을 제조하였다(반제품 PTFE계 고체윤활기판 제조단계).Bronze net with a bronze net (2) attached to the metal substrate (1) prepared in the bronze net fusion metal substrate manufacturing step of the rubber semi-solid high viscosity PTFE oligomer prepared in the PTFE oligomer manufacturing step Bronze network fusion metal substrate and PTFE polymer while high temperature compression polymerization of PTFE resin polymer at a speed of 12 cm / sec using pressure roller of 550 to 610 kg / ㎠ using a compression roller heated to 100 to 120 ° C. To prepare a solid lubrication substrate of the semi-finished product is bonded (Semifinished PTFE-based solid lubrication substrate manufacturing step).
이때, 상기 PTFE 저중합체 제조단계에서 제조한 상기 PTFE 저중합체 제조단계에서 제조한 고무상 반 고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 100 내지 120℃로 가열된 압축롤러를 이용하여 550 내지 610kg/cm2의 압력으로 고온압축 성형하면 상기 청동망 융착 금속기판 제조단계에서 융착된 청동망 융착 금속기판을 구성하는 청동망(2)의 틈새에 완전히 매몰되며 옆으로 밀리지 않고 일정하고 균일한 두께로 윤활층이 형성되며 청동망(2)의 틈새에 고온-고압축에 의해 성형되는 PTFE 고체윤활층(4)과, 상기 PTFE 고체윤활층(4) 상부에 적층된 고압력으로 중합된 PTFE 고체윤활층(5)으로 구성된 2중 박막에 의한 반제품 PTFE 고체윤활기판이 형성된다.At this time, 550 to 610kg / cm using a compression roller heated to 100 to 120 ℃ a rubber semi-solid solid viscosity of the semi-solid type prepared in the PTFE oligomer manufacturing step prepared in the PTFE oligomer manufacturing step When hot compression molding at a pressure of 2, the lubrication layer is completely buried in the gaps of the
상기 반제품 PTFE계 고체윤활기판 제조단계에서 청동망 융착 금속기판과 PTFE중합체가 결합된 반제품의 고체윤활기판을 2중 박막법에 의하여 부착된 청동망 융착 금속기판과 PTFE 고체윤활층(5)을 강력하게 고착시킨 2중 박막의 반제품 PTFE 고체윤활기판을 360내지 380℃의 온도로 유지된 콘베어 시스템의 소성로에서 20분 내지 25분 동안 가열 소성하여 최종으로 중합도를 더욱 증대시키고 경화시켜서 두께가 0.75mm로 균일한 본 발명의 2중 박막 PTFE계 고체윤활 기판을 제조하였다(2중 박막 PTFE계 고체윤활 기판 제조단계).In the step of manufacturing the semi-finished PTFE-based solid lubrication substrate, the bronze-bonded metal substrate and the PTFE solid lubrication layer (5) having the bronze fused metal substrate and the PTFE polymer bonded to the semi-finished solid lubrication substrate by the double thin film method are strongly reinforced. The semi-finished PTFE solid lubrication substrate of the semi-bonded thin film was heated and calcined for 20 to 25 minutes in the firing furnace of the conveyor system maintained at a temperature of 360 to 380 ° C to finally increase the degree of polymerization and harden to a thickness of 0.75 mm. A uniform double-layer PTFE-based solid lubrication substrate of the present invention was prepared (double-layer PTFE-based solid lubrication substrate manufacturing step).
이에 따라 본 발명의 2중 박막 PTFE계 고체윤활기판은 이슬점이 매우 낮은(-10℃ 이하) 수소환원분위기 기류의 고온 환원로를 사용하여 금속기판(1)위에 청동망(2)을 올려 놓고 970℃ 내지 1000℃에서 35분 내지 40분간 환원열처리하면 청동망의 형태가 변형되지 않으면서 금속기판 위에 융착되어 강력하게 부착된다.Accordingly, the double-layered PTFE-based solid lubrication substrate of the present invention uses a high-temperature reduction furnace of a hydrogen reduction atmosphere airflow having a very low dew point (below -10 ° C) to place a bronze mesh (2) on the metal substrate (1). Reduction heat treatment at 35 ° C. to 40 ° C. at 1000 ° C. to 1000 ° C. causes the bronze mesh to be strongly adhered to the metal substrate without deformation.
상기 금속기판(1) 상에 청동망(2)을 강력하게 융착시킴으로서, 이때 0.25mm의 금속기판(1) 위에 0.23mm의 청동사(Cu-Sn 6%)를 40메쉬(mesh)로 엮은 청동망(2)을 고온환원법으로 부착시킨 다음, PTFE 중합체를 매몰시키고 그 위에 윤활기판을 형성한 2중 박막에 의한 고체 윤활기판의 두께는 0.75 내지 0.80mm로 금속기판(1)의 두께에 비하여 2배정도의 고체 윤활제층을 형성할 수 있으므로, 금속기판(1)의 두께와 청동망(2)의 두께를 조절하면 1.5mm 내지 2,0mm 두께의 고체윤활기판을 제조할 수도 있다.By strongly fusion of the
본 발명의 실시예 1에 의하면, 불소수지 중에서 증기압이 가장 낮고 용융점이 가장 높은 순수한 PTFE수지를 사용하여 높은 압력으로 압축성형하고 고온으로 소성하여 중합도를 증대시킴으로써 윤활성, 내마모성, 내열성, 내화학성이 뛰어나고 높은 하중에서도 금속기판과 고체윤활막이 탈리되지 않으며 오랫동안 지속적으로 윤활성 내마모성을 유지하므로 이를 통하여 제품의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있다.According to Example 1 of the present invention, by using a pure PTFE resin having the lowest vapor pressure and the highest melting point among the fluorine resin, compression molding at a high pressure and firing at a high temperature to increase the degree of polymerization, excellent lubricity, wear resistance, heat resistance, chemical resistance Even under high loads, the metal substrate and the solid lubricating film do not detach and maintain lubricating wear resistance continuously for a long time, thereby greatly extending the life of the product.
또한 제조단계에서 희석용매나 부착용 첨가 수지를 사용하지 않고 순수한 PTFE수지만 사용하므로 작동시 고체윤활막과 축의 마찰열이 있거나 장시간 사용할 때 이들 수지로부터 발진이나 발생기체가 생성되지 않으므로 일반 기계부품에는 물론 스퍼터링장치 프라즈마, CVD, PVD 이온주입장치 등 내부를 진공으로 사용하는 장치나 식료품, 염색, 방직기기, 가전용 구동부품 및 승용차의 실내에 사용되는 고체윤활베어링 및 부싱 등 청정환경하에서 사용할 수 있다.In addition, since only pure PTFE resin is used without using a diluting solvent or adhesion additive in the manufacturing stage, there is no frictional heat between the solid lubrication membrane and the shaft during operation or no oscillation or gas is generated from these resins for long time use. It can be used in a clean environment such as plasma, CVD, PVD ion implanter, etc., which uses the inside as a vacuum, solid lubrication bearings and bushings used in the interior of foodstuffs, dyeing, weaving machines, home appliances and passenger cars.
그리고, 여러 방면의 산업기기의 구동부에 사용되는 슬라이딩 고체윤활베어링 및 부싱은 용도에 따라 크기와 모양이 각각 다르므로 일일이 금형으로 가공하지 않고 대량생산으로 제조한 고체윤활기판을 적당한 크기로 절단하고 유용한 형태를 만들어 사용되므로 매우 값싸게 제조할 수있어서 경제적이다.In addition, sliding solid lubrication bearings and bushings used in driving parts of industrial equipment in various fields are different in size and shape depending on the use, so that the solid lubrication substrates manufactured in mass production without cutting into dies are cut to a suitable size. It is economical because it can be manufactured very cheaply because it is used in the form.
도 1 및 도 2에 있어서, 1은 금속기판이고, 2는 청동망이고, 3은 금속기판(1)과 청동망(2)이 융착된 융착부이며, 4는 고압력-고중합에 의한 PTFE 윤활층이며, 5는 고압력으로 중합된 PTFE 고체윤활층이다.1 and 2, 1 is a metal substrate, 2 is a bronze mesh, 3 is a fusion welded portion of the
이와 같이 제조된 0.75mm 두께의 2중 박막 PTFE 고체윤활층(5)은 금속기판(1)의 두께가 0.25mm이고, 청동망(2)과 그 틈새에 매몰된 PTFE수지의 두께가 약 0.25mm이고, 고압력-고중합에 의한 PTFE 윤활층(4) 위에 PTFE 고체윤활제층(5)의 두께가 약 0.25mm로 금속기판(0.25mm)에 비하여 약 2배(0.50mm)로 형성되었다. The 0.75 mm thick double-layer PTFE
상기 실시예 1의 수소환원 분위기 기류를 로심관에 연결된 고온환원 분위기로에서 0.25mm두께의 금속기판 위에 두께가 0.23mm의 청동사를 40 메쉬로 엮은 청동망을 올려 놓고 열처리하여 융착시킬때 환원분위기로의 온도가 950℃ 이하가 되면 서로 융착이 되지 않았고 1120℃ 이상이면 청동망이 모두 녹아 형태가 없이 금속기판 위에 덩어리 상태로 변화되었다.The reducing atmosphere when the hydrogen-reducing atmosphere air stream of Example 1 was placed on a 0.25 mm-thick metal substrate in a high temperature reducing atmosphere furnace connected to a low-core tube by placing a bronze mesh woven with 40 mesh of 0.23 mm thick bronze yarn on the substrate and heat-treating the same. When the furnace temperature was below 950 ° C., the fusion was not fused to each other. When the furnace temperature was 1120 ° C. or more, all of the bronze mesh melted and changed into a lump state on the metal substrate without a shape.
또한 열처리 시간이 30분 이하이면 완전한 융착이 형성되지 않으며 50분 이상의 온도에서 열처리 하면 금속막의 형태에 변화가 생겼다.In addition, when the heat treatment time is 30 minutes or less, complete fusion is not formed, and when the heat treatment is performed at a temperature of 50 minutes or more, the shape of the metal film is changed.
따라서, 환원분위기로의 온도가 970℃ 내지 1000℃에서 35분 내지 45분간 열처리 할 때의 상태가 가장 양호하였다.Therefore, the state when the temperature to the reducing atmosphere was heat-treated for 35 minutes to 45 minutes at 970 ℃ to 1000 ℃ was the best.
또한 청동망의 합금조성인 Cu-Sn 2%, Cu-Sn 4%, Cu-Sn 6%, Cu-Sn 8%, Cu-Sn 10% 중에서 가장 보편적으로 사용되고 있는 Cu-Sn 6%의 융착 특성이 가장 양호하였다.In addition, the welding properties of Cu-Sn 6%, which is the most commonly used alloy among Cu-
다음에 본 발명의 실시예 2에 따른 금속기판에 미세 기공이 형성된 환원철 피막이 부착된 복합 금속기판을 사용해서 제조한 2중 박막 불소수지계 고체윤활기판의 제조방법에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing a double thin film fluorine resin-based solid lubrication substrate manufactured using a composite metal substrate having a reduced iron film having fine pores formed thereon in a metal substrate according to Example 2 of the present invention will be described in detail. .
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예 2에 따른 금속기판에 미세 기공이 형성된 환원철 피막(12)이 부착된 복합 금속기판을 사용해서 제조한 2중 박막 불소수지계 고체윤활기판의 제조방법은 0.5몰 농도의 염화 제2철 수용액 500ml와 0.1몰 농도의 염화 제1주석 수용액 500ml를 혼합하여 혼합용액을 제조하고(혼합용액 제조단계), 상기 혼합용액을 제조단계에서 제조한 혼합용액을 환원제인 1.5몰 농도의 차아인산 2수소나트륨수용액 120ml를 조금씩 단계적으로 첨가하면서 표면을 깨끗하게 처리한 금속기판(10)을 80내지 90℃의 혼합용액에 침지하면 활성화 수소가 발생하면서 혼합용액 내의 Fe+3, Sn+2 이온이 환원되면서 무전해 도금법으로 철과 주석 금속을 금속기판 위에 석출시키고(철/주석 금속 석출단계), 상기 철/주석 금속 석출단계에서 무전해 도금법으로 철과 주석 금속이 석출된 금속기판(10)을 수소 환원 분위기 기류의 고온환원로를 이용하여 1120℃의 온도에서 35분간 환원 열처리하여 금속기판(10) 위에 석출된 주석이 모두 증발되어 미세한 기공이 형성된 환원철 피막(12)이 금속기판(10) 위에 강력하게 부착되는 무전해 도금법을 이용하여 금속기판(10) 위에 20 내지 30%의 미세한 기공이 형성된 환원철 피막(12)이 부착된 복합 금속기판을 제조하였다(무전해 도금단계).4 and 5, a double thin film fluorine resin-based solid lubrication substrate manufactured using a composite metal substrate having a reduced
상기 무전해 도금단계에서 금속기판(10)에 강력하게 부착된 다공성 기판을 이용하여 2중 박막의 PTFE 고체윤활기판을 제조하기 위하여 입도가 0.15 내지 0.5㎛의 미세한 고체윤활제인 PTFE수지 분말 67.5중량%와 무기고체윤활제인 입도가 0.15 내지 0.30㎛의 미세한 천연흑연 분말 3.5중량%를 증류수 28중량% 및 비이온성 분산제 0.8중량%를 유리용기에 넣고 교반하면서 PTFE 수지, 천연흑연 분말, 증류수 및 비이온성 분산제를 혼합한 후에 0.2중량%의 암모니아수를 첨가하여 PH가 9.0인 알칼리성의 안정된 수분산액을 제조하였다(수분산액 제조단계),67.5% by weight of PTFE resin powder, which is a fine solid lubricant having a particle size of 0.15 to 0.5 μm in order to manufacture a double-layer PTFE solid lubrication substrate using a porous substrate strongly attached to the
상기 수분산액 제조단계에서 제조한 수분산액을 80 내지 100℃의 온도로 유지된 수조에서 180 내지 240분 동안 서서히 교반하면서 수분을 증발시켜 중합도가 증가된 고무상 반고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 제조하였다.(PTFE 저중합체 제조단계).Evaporating moisture while stirring the aqueous dispersion prepared in the aqueous dispersion manufacturing step in a water bath maintained at a temperature of 80 to 100 ℃ for 180 to 240 minutes to obtain a rubber semi-solid high viscosity PTFE polymer having an increased polymerization degree (PTFE oligomer preparation step).
상기 PTFE 저중합체의 제조단계에서 제조한 고무상 반고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 상기 무전해 도금단계에서 제조한 미세한 기공이 형성된 환원철 피막(12)이 부착된 복합 금속기판 위에 올려 놓고 100 내지 140℃로 가열된 압축롤를 이용하여 550내지 610kg/㎠의 압력을 가하면서 12cm/sec의 속도로 PTFE 수지중합체를 고온압축 중합시키면 환원철 피막(12)에 형성된 미세한 기공에 PTFE 수지가 완전히 매립되고 옆으로 밀리지 않아 고온 고압축성형에 의해 PTFE 중합체의 중합도가 크게 증가되어 일정하고 균일한 두께로 PTFE 고체윤활기판이 형성된다(반제품 PTFE계 고체윤활기판 제조단계).The rubber semi-solid high viscosity PTFE oligomer prepared in the step of preparing the PTFE oligomer is placed on the composite metal substrate on which the reduced
상기 반제품 PTFE계 고체윤활기판 제조단계에서 2중 박막법에 의하여 미세한 기공이 형성된 환원철 피막(12)이 부착된 복합 금속기판과 PTFE 고체윤활 중합층을 강력하게 고착시킨 2중 박막 고체윤활기판을 360 내지 380℃로 유지된 콘베어 시스템의 소성로에서 20내지 25분동안 가열 소성하여 경화시켜서 중합도가 더욱 증대된 윤활특성이 우수한 본 발명의 실시예 2에 따른 2중 박막 PTFE계 고체윤활기판을 제조하였다(2중 박막 PTFE계 고체윤활기판 제조단계).In the manufacturing process of the semi-finished PTFE-based solid lubrication substrate, the composite thin metal substrate having the reduced
상기 2중 박막 PTFE계 고체윤활기판 제조단계에서 2중 박막법에 의하여 상기 환원철 피막(12)의 기공에 매립된 고온 고압축중합에 의한 고강도 PTFE 윤활층(14)과, 상기 고강도 PTFE 윤활층(14) 위에 고압으로 중합된 PTFE 윤활층(15)으로 구성된 2중 박막 PTFE 윤활층을 형성한다.High-strength
도 4에 있어서, 10은 금속기판, 12는 무전해도금에 의한 환원철 피막, 13은 고온환원에 의한 금속기판과 환원철 피막(12)이 융착된 융착부이며, 14는 고온 고압축중합에 의한 PTFE 윤활층이며, 15은 고압으로 중합된 PTFE 윤활층이다.In FIG. 4, 10 is a metal substrate, 12 is a reduced iron film by electroless plating, 13 is a fusion welded metal plate and a reduced
이와 같이 본 발명의 실시예 2에 의해 제조한 2중 박막 PTFE 고체윤활기판의 두께는 0.3mm였으며, 2중 박막 PTFE 고체윤활 기판의 두께 0.3mm 중에서 0.25mm의 금속기판(10)에 강하게 부착된 환원철 피막(12)의 기공 내에 PTFE수지가 매몰된 두께가 0.01 내지 0.02mm이며 0.03mm의 PTFE 윤활층(14)가 부착된 상태로 두께가 얇아 소형의 경량화된 고체윤활베어링 및 부싱을 용이하게 제조할 수 있다.As described above, the thickness of the double-layer PTFE solid lubrication substrate manufactured by Example 2 of the present invention was 0.3 mm, and is strongly attached to the
본 발명의 실시예 2에 의해 제조한 2중 박막 PTFE계 고체윤활 기판은 염화 제2철과 염화 제1주석의 혼합용액을 환원제인 차아인산 2수소나트륨 용액을 첨가하고 80℃ 내지 90℃의 혼합액에 금속기판을 10분내지 15분간 담그면 무전해도금법에 의한 철과 주석금속이 금속기판위(10)에 환원침전되며 이와같이 환원침전된 금속기판을 상기 수소환원 분위기 기류의 고온환원로에서 1120℃ 내지 1150℃에서 35분내지 45분 동안 환원 열처리 하면 금속망 위에 석출된 용융점이 낮은 주석(용융점 ; 232℃)은 모두 증발되고 미세한 기공이 형성된 환원철 피막(12)이 금속기판 위에 부착된다.In the double-layered PTFE-based solid lubrication substrate prepared in Example 2 of the present invention, a mixed solution of ferric chloride and stannous chloride was added with sodium dihydrogen hypophosphite solution as a reducing agent, and the mixed solution at 80 ° C to 90 ° C. When the metal substrate is immersed in 10 minutes to 15 minutes, the iron and tin metal by electroless plating method is reduced and precipitated on the
이와 같이 무전해 도금법에 의하여 기공이 많은 환원철 피막(12)을 부착시킨 금속기판(10)에 고무상의 PTFE 중합체를 롤러를 이용하여 고온-고압축 성형하면 무전해도금법과 고온환원에 의한 다공성 환원철 피막(12)의 기공에 불소수지가 완전히 매몰되며 옆으로 밀리지 않고 일정하고 균일한 두께로 2중 박막에 의한 불소수지계 고체윤활막이 형성되며 고온/소성하여 중합도를 증대시키면 부착력이 매우 큰 PTFE계 고체윤활기판을 제조할 수 있다.Thus, when the high-pressure-compression molding of rubber-like PTFE polymer on the
또한 0.25mm 금속기판에 무전해 도금법으로 0.01내지 0.02mm의 다공성 환원철 피막(12)을 형성하고 PTFE계 고체윤활제를 미세한 다공부위에 매립하고 고체윤활기판을 형성하면 0.30mm의 매우 얇은 2중 박막 PTFE계 고체윤활 기판을 제조할 수 있으며 소형 경량화된 고체윤활 베어링 및 부싱을 제조하는데 기여할 수 있다.In addition, when forming a porous reduced
본 발명의 실시예 2에 따른 제조방법은 불소수지 중에서 증기압이 가장 낮고 용융점이 가장 높은 순수한 PTFE수지를 사용하여 높은 압력으로 압축성형하고 고온으로 소성하여 중합도를 증대시킴으로써 윤활성, 내마모성, 내열성, 내화학성이 뛰어나고 높은 하중에서도 금속기판과 고체윤활층이 탈리되지 않으며 오랫동안 지속적으로 윤활성, 내마모성을 유지하므로 이를 통하여 제품의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있으며, 또한 제조단계에서 희석용매나 부착용 첨가 수지를 사용하지 않고 순수한 PTFE수지만 사용하므로, 작동시 고체윤활층과 축의 마찰에 의해 마찰열이 발생하지도 않을 뿐만 아니라, 장시간 사용할 때 이들 수지로부터 발진이나 발생기체가 생성되지 않으므로 일반 기계부품에는 물론 스퍼터링장치, 프라즈마, CVD, PVD, 이온주입장치 등 내부를 진공으로 사용하는 장치나 식료품, 염색, 방직기기, 가전용 구동부품 및 승용차의 실내에 사용되는 고체윤활베어링 및 부싱 등 청정환경하에서도 사용할 수 있다.In the manufacturing method according to Example 2 of the present invention, by using a pure PTFE resin having the lowest vapor pressure and the highest melting point among the fluorine resin, it is compression molded at high pressure and calcined at a high temperature to increase the degree of polymerization, thereby improving lubricity, wear resistance, heat resistance, and chemical resistance. The metal substrate and the solid lubrication layer are not detached even under this excellent and high load, and the lubrication and abrasion resistance are continuously maintained for a long time, thereby greatly extending the life of the product. Also, no diluting solvent or additive additive is used at the manufacturing stage. Because only pure PTFE resin is used, it does not generate frictional heat due to friction between the solid lubrication layer and the shaft during operation, and does not generate oscillation or gas generated from these resins during long-term use. CVD, PVD, ion implanter It can also be used in clean environment, such as solid lubrication bearings and bushings that are used in the interior of vacuum equipment, foodstuffs, dyeing, weaving machines, driving parts for home appliances, and passenger cars.
그리고 여러 방면의 산업기기의 구동부에 사용되는 슬라이딩 고체윤활베어링 및 부싱은 용도에 따라 크기와 모양이 각각 다르므로 일일이 금형으로 가공하지 않고 대량생산으로 제조한 고체윤활기판을 적당한 크기로 절단하여 유용한 형태로 제조하여 사용되므로 매우 경제적이다.In addition, sliding solid lubrication bearings and bushings used in driving parts of industrial equipment in various fields are different in size and shape depending on the use. Therefore, the solid lubrication substrate manufactured by mass production without cutting into dies is cut into a suitable size. It is very economical because it is manufactured and used.
본 발명의 실시예 2에 의해 제조한 2중 박막 PTFE계 고체윤활 기판의 제조에 있어서, 염화 제2철과 염화 제1주석용액을 환원제인 차아인산 2수소나트륨용액을 조금씩 단계적으로 첨가하면서 무전해도금법으로 철과 주석금속을 석출시킬 때, 염화 제2철의 농도가 0.3몰 이하이면 반응속도가 느려서 바람직하지 못하고, 염화 제2철의 농도가 0.5몰 이상이면 반응속도가 빠르면서 석출되는 철과 주석금속의 표면상태가 거칠었다.In the preparation of the double-layered PTFE-based solid lubrication substrate prepared in Example 2 of the present invention, the electroless solution was prepared by gradually adding a ferric chloride and a tin tin chloride solution gradually as a reducing agent. When the iron and tin metals are precipitated by the plating method, the reaction rate is not preferable when the concentration of ferric chloride is 0.3 mol or less, and the reaction rate is fast when the concentration of ferric chloride is 0.5 mol or more. The surface state of the tin metal was rough.
상기 무전해도금법으로 석출되는 철과 주석금속의 비율은 반응시킬 때의 0.5몰의 염화 제2철용액과 0.1몰의 염화 제1주석의 몰비로 석출되었으며 석출되는 철금속은 28g(0.5몰)이었고, 주석금속은 11.8g(0.1몰)의 비율이었다.The ratio of iron and tin metal precipitated by the electroless plating method was precipitated in a molar ratio of 0.5 mol of ferric chloride solution and 0.1 mol of stannous chloride when reacted, and the precipitated iron metal was 28 g (0.5 mol). And tin metal were in the ratio of 11.8 g (0.1 mol).
또한, 고온환원로를 이용하여 1120℃에서 35분 정도 환원열처리하면 석출된 주석은 모두 증발되고, 부피비로 20 내지 30%의 미세한 기공이 형성된 환원철 피막(12)이 부착된 복합 금속기판을 제조하였으며, 이와 같은 현상으로 미루어 보아 염화 제2철용액과 염화 제1주석의 몰농도를 조절하면 환원철 피막(12)에 존재하는 미세 기공의 부피를 조절할 수 있었다.In addition, when the reduction heat treatment for about 35 minutes at 1120 ℃ using a high-temperature reduction furnace, all the precipitated tin is evaporated, to produce a composite metal substrate with a reduced iron film (12) formed with a fine pores of 20 to 30% by volume, In view of such a phenomenon, by adjusting the molar concentration of the ferric chloride solution and the tin tin chloride, it was possible to control the volume of the micropores present in the reduced
또한 본 발명의 실시예 1, 2에 있어서, 상기 비이온성 분산제 0.8중량%를 초과하여 함유하면 PTFE 수지, 천연흑연 분말, 유리섬유 분말을 균일하게 분산시킬 수 있으나 기포가 많이 발생하여 바람직하지 못하며, 비이온성 분산제 0.8중량% 미만 함유하면 기포는 발생하지 않으나 균일하게 분산시킬 수 없었다.In addition, in Examples 1 and 2 of the present invention, containing more than 0.8% by weight of the nonionic dispersant may uniformly disperse the PTFE resin, natural graphite powder, glass fiber powder, but a lot of bubbles are not preferable, If it contained less than 0.8 weight% of nonionic dispersing agents, foam | bubble did not generate but it was not able to disperse | distribute uniformly.
상기 설명에 있어서, 특정 실시예를 들어서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 발명의 개념을 이탈하지 않는 범위내에서 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러가지로 설계변경할 수 있음은 물론이고, 이와 같이 설계변경하는 것도 본 발명의 권리범위에 포함된다.In the above description, the specific embodiments have been shown and described, but the present invention is not limited thereto, for example, by those skilled in the art without departing from the concept of the present invention. Not only can the design be changed in various ways, but the design change is included in the scope of the present invention.
1:금속기판 2:청동망
3:융착부 4:고압력-고압축중합에 의한 PTFE 윤활층
5:고압력으로 중합된 PTFE 고체윤활층
10:금속기판 12:환원철 피막
13:융착부 14:고온 고압축중합에 의한 PTFE 윤활층
15:고압으로 중합된 PTFE 윤활층1: metal substrate 2: bronze network
3: Fusion part 4: PTFE lubrication layer by high pressure-high compression polymerization
5: PTFE solid lubrication layer polymerized at high pressure
10: metal substrate 12: reduced iron film
13: Fusion part 14: PTFE lubrication layer by high temperature high pressure polymerization
15: high pressure polymerized PTFE lubrication layer
Claims (4)
상기 환원성 수소기체 제조단계에서 제조한 상기 환원성 수소기체 제조단계에서 제조한 수분이 거의 없는 환원성 수소기체를 로심관에 주입한 고온환원 분위기로를 사용하여 0.25mm 두께의 금속기판(1) 위에 두께 0.23mm의 청동사(Cu-Sn 6%)를 40메쉬로 엮은 청동망을 올려 놓고 970℃ 내지 1000℃에서 35분 내지 45분간 환원 열처리 하는 환원 열처리단계와,
상기 환원 열처리단계에서 청동망(2)의 형태가 변화되지 않으면서 상기 금속기판(1)에 상기 청동망(2)이 강력하게 융착된 청동망 융착 금속기판을 제조하는 청동망 융착 금속기판 제조단계와,
상기 청동망 융착 금속기판 제조단계 후에 입도가 0.15 내지 0.5㎛의 미세한 고체윤활제의 PTFE수지 분말 58.5중량%에 무기고체윤활제인 입도가 0.15 내지 0.30㎛의 미세한 천연흑연 분말 2.5중량%와 0.25㎛의 유리섬유 분말 8.0중량%를 증류수 30중량% 및 비이온성 분산제 0.8중량%를 유리 용기에 넣고 교반하면서 0.2중량%의 암모니아수를 첨가하여 PH가 9.0인 알카리성의 안정된 수분산액을 제조하는 수분산액 제조단계와,
상기 수분산액 제조단계에서 제조한 수분산액을 80 내지 100℃의 온도로 유지된 수조에서 180 내지 240분 동안 서서히 교반하면서 수분을 증발시켜 가열증발하여 중합도가 증가된 고무상 반고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 제조하는 PTFE 저중합체 제조단계와,
상기 PTFE 저중합체 제조단계에서 제조한 고무상 반 고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 상기 청동망 융착 금속기판 제조단계에서 상기 금속기판(1)에 청동망(2)이 부착된 청동망 융착 금속기판 위에 올려 놓고 100 내지 120℃로 가열된 압축롤러를 이용하여 550 내지 610kg/㎠의 압력을 가하면서 12cm/sec의 속도로 PTFE수지 중합체를 고온 압축중합시키면서 청동망 융착 금속기판과 PTFE중합체가 결합된 반제품의 고체윤활기판을 제조하는 반제품 PTFE계 고체윤활기판 제조단계와,
상기 반제품 PTFE계 고체윤활기판 제조단계에서 청동망 융착 금속기판과 PTFE중합체가 결합된 반제품의 고체윤활기판을 2중 박막법에 의하여 부착된 청동망 융착 금속기판과 PTFE 고체윤활층(5)을 강력하게 고착시킨 2중 박막의 반제품 PTFE 고체윤활기판을 360내지 380℃의 온도로 유지된 콘베어 시스템의 소성로에서 20분 내지 25분 동안 가열 소성하여 최종으로 중합도를 더욱 증대시키고 경화시켜서 두께가 0.75mm로 균일한 본 발명의 2중 박막 PTFE계 고체윤활 기판을 제조하는 2중 박막 PTFE계 고체윤활 기판 제조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2중 박막 불소수지계 고체윤활기판의 제조방법.Pure gaseous ammonia from the slow evaporation of liquid ammonia in high pressure cylinders was thermally decomposed from 900 ° C to 920 ° C under a decomposition catalyst composed mainly of chromium oxide. Reducing hydrogen gas to produce a reducing gas of 25%,
0.23 thick on a 0.25 mm thick metal substrate (1) using a high temperature reducing atmosphere furnace in which a reducing hydrogen gas produced in the reducing hydrogen gas manufacturing step prepared in the reducing hydrogen gas manufacturing step was injected into a core tube. a reduction heat treatment step of putting a bronze mesh woven of 40 mm bronze yarn (Cu-Sn 6%) on a mesh of 40 and reducing heat treatment at 970 ° C. to 1000 ° C. for 35 to 45 minutes;
Bronze mesh fusion metal substrate manufacturing step of manufacturing a bronze mesh fusion metal substrate in which the bronze mesh 2 is strongly fused to the metal substrate 1 without changing the shape of the bronze mesh (2) in the reduction heat treatment step Wow,
After the bronze network fused metal substrate manufacturing step, 2.5wt% of fine natural graphite powder and 0.25μm glass having particle size of 0.15 to 0.30μm as inorganic solid lubricant to 58.5 wt% of PTFE resin powder of fine solid lubricant having a particle size of 0.15 to 0.5㎛ An aqueous dispersion preparation step of preparing an alkaline stable aqueous dispersion having a pH of 9.0 by adding 8.0 wt% of fiber powder to 30 wt% of distilled water and 0.8 wt% of a nonionic dispersant into a glass container and adding 0.2 wt% of ammonia water while stirring;
Evaporated water by evaporating the water while gradually stirring the aqueous dispersion prepared in the aqueous dispersion manufacturing step in a water bath maintained at a temperature of 80 to 100 ℃ for 180 to 240 minutes to increase the degree of polymerization rubber-like semi-solid viscosity PTFE PTFE oligomer manufacturing step of preparing the oligomer,
Bronze mesh fusion metal in which the rubber semi-solid type high viscosity PTFE oligomer prepared in the PTFE oligomer manufacturing step is attached to the metal substrate 1 in the bronze mesh fusion metal substrate in the manufacturing step of the bronze mesh fusion metal substrate. Bronze network fused metal substrate and PTFE polymer are bonded while high temperature compression polymerization of PTFE resin polymer at a speed of 12 cm / sec while applying pressure of 550 to 610 kg / ㎠ using a compression roller heated to 100 to 120 ° C. on a substrate. A semi-finished PTFE-based solid lubrication substrate manufacturing step of manufacturing a solid lubrication substrate of the semi-finished product,
In the step of manufacturing the semi-finished PTFE-based solid lubrication substrate, the bronze-bonded metal substrate and the PTFE solid lubrication layer (5) having the bronze fused metal substrate and the PTFE polymer bonded to the semi-finished solid lubrication substrate by the double thin film method are strongly reinforced. The semi-finished PTFE solid lubrication substrate of the semi-bonded thin film was heated and calcined for 20 to 25 minutes in the firing furnace of the conveyor system maintained at a temperature of 360 to 380 ° C. A method of manufacturing a double thin-film fluororesin-based solid lubrication substrate, comprising the step of preparing a double-thin PTFE-based solid lubrication substrate to produce a double-layered PTFE-based solid lubrication substrate of the present invention.
상기 혼합용액을 제조단계에서 제조한 혼합용액을 환원제인 1.5몰 농도의 차아인산 2수소나트륨수용액 120ml를 조금씩 단계적으로 첨가하면서 표면을 깨끗하게 처리한 금속기판(10)을 80내지 90℃의 혼합용액에 침지하면 활성화 수소가 발생하면서 혼합용액 내의 Fe+3, Sn+2 이온이 환원되면서 무전해 도금법으로 철과 주석 금속을 금속기판 위에 석출시키는 철/주석 금속 석출단계와,
상기 철/주석 금속 석출단계에서 무전해 도금법으로 철과 주석 금속이 석출된 금속기판(10)을 수소 환원 분위기 기류의 고온환원로를 이용하여 1120℃의 온도에서 35분간 환원 열처리하여 금속기판(10) 위에 석출된 주석이 모두 증발되어 미세한 기공이 형성된 환원철 피막(12)을 금속기판(10) 위에 강력하게 부착되는 무전해 도금법을 이용하여 금속기판(10) 위에 20 내지 30%의 미세한 기공이 형성된 환원철 피막(12)이 부착된 복합 금속기판을 제조하는 무전해 도금단계와,
상기 무전해 도금단계에서 금속기판(10)에 강력하게 부착된 다공성 기판을 이용하여 2중 박막의 PTFE 고체윤활기판을 제조하기 위하여 입도가 0.15 내지 0.5㎛의 미세한 고체윤활제인 PTFE수지 분말 67.5중량%와 무기고체윤활제인 입도가 0.15 내지 0.30㎛의 미세한 천연흑연 분말 3.5중량%를 증류수 28중량% 및 비이온성 분산제 0.8중량%를 유리용기에 넣고 교반하면서 PTFE 수지, 천연흑연 분말, 환원철 피막(12)이 부착된 복합 금속기판, 증류수 및 비이온성 분산제를 혼합한 후에 0.2중량%의 암모니아수를 첨가하여 PH가 9.0인 알칼리성의 안정된 수분산액을 제조하는 수분산액 제조단계와,
상기 수분산액 제조단계에서 제조한 수분산액을 80 내지 100℃의 온도로 유지된 수조에서 180 내지 240분 동안 서서히 교반하면서 수분을 증발시켜 중합도가 증가된 고무상 반고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 제조하는 PTFE 저중합체 제조단계와,
상기 PTFE 저중합체의 제조단계에서 제조한 고무상 반고체형의 점도가 높은 PTFE 저중합체를 상기 무전해 도금단계에서 제조한 미세한 기공이 형성된 환원철 피막(12)이 부착된 복합 금속기판 위에 올려놓고 100내지 140℃로 가열된 압축롤러를 이용하여 550 내지 610kg/㎠의 압력을 가하면서 12cm/sec의 속도로 PTFE 수지중합체를 고온압축 중합시키면 환원철 피막(12)에 형성된 미세한 기공에 PTFE 수지가 완전히 매립되고 옆으로 밀리지 않아 고온 고압축에 의해 PTFE 중합체의 중합도가 크게 증가되고, 일정하고 균일한 두께로 PTFE 고체윤활기판을 형성하는 반제품 PTFE계 고체윤활기판 제조단계와,
상기 반제품 PTFE계 고체윤활기판 제조단계에서 2중 박막법에 의하여 다공성 환원철 피막(12)이 부착된 복합 금속기판과 PTFE 고체윤활 중합층을 강력하게 고착시킨 2중 박막 고체윤활기판을 360 내지 380℃로 유지된 콘베어 시스템의 소성로에서 20내지 25분동안 가열 소성하여 경화시켜서 중합도가 더욱 증대된 윤활특성이 우수한 2중 박막 PTFE계 고체윤활기판을 제조하는 2중 박막 PTFE계 고체윤활기판 제조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2중 박막 PTFE계 고체윤활 기판의 제조방법. A mixed solution preparation step of preparing a mixed solution by mixing 500 ml of a 0.5 mol ferric chloride aqueous solution and 500 ml of a 0.1 mol tin ferric chloride aqueous solution;
The mixed solution prepared in the step of preparing the mixed solution was prepared by gradually adding 120 ml of an aqueous 1.5% sodium hypophosphite solution as a reducing agent step by step to the mixed solution at 80 to 90 ° C. When immersed, activating hydrogen is generated and Fe + 3 and Sn + 2 ions in the mixed solution are reduced, and the iron / tin metal precipitation step of depositing iron and tin metal on the metal substrate by an electroless plating method,
In the iron / tin metal precipitation step, the metal substrate 10 in which iron and tin metal were precipitated by electroless plating was subjected to reduction heat treatment for 35 minutes at a temperature of 1120 ° C. using a high-temperature reduction furnace of a hydrogen reducing atmosphere stream. 20% to 30% of fine pores are formed on the metal substrate 10 by using an electroless plating method in which the reduced iron film 12 having fine pores formed by evaporation of all the tin deposited on the metal substrate 10 is strongly attached onto the metal substrate 10. An electroless plating step of manufacturing a composite metal substrate having the reduced iron film 12;
67.5% by weight of PTFE resin powder, which is a fine solid lubricant having a particle size of 0.15 to 0.5 μm in order to manufacture a double-layer PTFE solid lubrication substrate using a porous substrate strongly attached to the metal substrate 10 in the electroless plating step. PTFE resin, natural graphite powder, reduced iron film (12) with 3.5% by weight of fine natural graphite powder having a particle size of 0.15 to 0.30 µm as an inorganic solid lubricant and 28% by weight of distilled water and 0.8% by weight of nonionic dispersant in a glass container. A step of preparing an aqueous dispersion to prepare an alkaline stable aqueous dispersion having a pH of 9.0 by mixing the attached composite metal substrate, distilled water and a nonionic dispersant, and then adding 0.2% by weight of ammonia water;
Evaporating moisture while stirring the aqueous dispersion prepared in the aqueous dispersion manufacturing step in a water bath maintained at a temperature of 80 to 100 ℃ for 180 to 240 minutes to obtain a rubber semi-solid high viscosity PTFE polymer having an increased polymerization degree PTFE polymer manufacturing step
The rubber semi-solid high viscosity PTFE oligomer prepared in the step of preparing the PTFE oligomer is placed on the composite metal substrate on which the reduced iron film 12 having the fine pores formed in the electroless plating step is attached. When the PTFE resin polymer is subjected to high temperature compression polymerization at a speed of 12 cm / sec while applying a pressure of 550 to 610 kg / cm 2 using a compression roller heated to 140 ° C., the PTFE resin is completely embedded in the fine pores formed in the reduced iron film 12. A step of manufacturing a semi-finished PTFE-based solid lubrication substrate, which does not push sideways, thereby greatly increasing the degree of polymerization of PTFE polymer by high temperature and high compression, and forms a PTFE solid lubrication substrate with a constant and uniform thickness;
In the manufacturing step of the semi-finished PTFE-based solid lubrication substrate, the double-layered thin solid lubrication substrate strongly bonded to the composite metal substrate having the porous reduced iron coating film 12 and the PTFE solid lubrication polymerization layer by the double thin film method was 360 to 380 ° C. Step of manufacturing a double-layer PTFE-based solid lubrication substrate for producing a double-layer PTFE-based solid lubrication substrate with excellent lubrication properties by further curing by heating and baking for 20 to 25 minutes in the kiln of the conveyor system maintained in the furnace Method for producing a double-layer PTFE-based solid lubrication substrate, characterized in that.
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