KR20140024050A - 개질 폴리이미드 마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링 및 그 제조 방법 - Google Patents

개질 폴리이미드 마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링 및 그 제조 방법 Download PDF

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제지앙 창쉥 슬라이딩 베어링스 코., 엘티디.
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Abstract

개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링 및 그 제조 방법이 개시된다. 다공성 구체형 청동 분말층이 강철판의 표면 위에 소결되고, 개질 폴리이미드 내마모 재료층이 다공성 구체형 청동 분말층 위에 코팅되어 자체 윤활 활주 베어링의 박판 재료를 제조하며, 자체 윤활 활주 베어링의 박판 재료는 방추 슬리브 형태를 갖는 활주 베어링, 부싱(bushing), 스러스트 와셔(thrust washer), 활주판, 마찰 디스크 박판 또는 볼 시트(ball seat) 구조 부재의 제품으로 만들어진다. 생산 공정은 개질 폴리이미드 매시(mash)의 제조, 구체형 청동 분말의 소결, 개질 폴리이미드의 제조, 코팅 및 소결, 재료의 마감 압연, 절단 및 성형의 단계를 포함한다. 본 발명은 중부하, 가변 부하 또는 높은 PV 값의 활주 베어링에 적용된다.

Description

개질 폴리이미드 마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링 및 그 제조 방법{THREE-LAYER COMPOSITE SELF-LUBRICATING SLIDING BEARING WITH MODIFIED POLYIMIDE WEAR LAYER AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 출원은 2011년 6월 17일자로 중국 특허청에 출원된 "THREE-LAYER COMPOSITE SELF-LUBRICATING SLIDING BEARING WITH MODIFIED POLYIMIDE WEAR LAYER AND PREPARATION METHOD THEREOF"라는 명칭의 중국 특허 출원 제201110166149.3호에 대한 우선권을 주장하고, 상기 출원의 전체 내용은 본 명세서에 전체적으로 포함된다.
본 발명은 활주 베어링과 관련되며, 특히 그 활주면 상에 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링 및 그 제작 방법과 관련된다.
1970년대에 영국의 글레이셔(Glacier) 사는 DU 베어링을 발명하였는데, 이는 3층의 복합 재료를 압연(roll)함으로써 형성되는 활주 베어링으로서, 마찰층의 라이닝은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 납(Pb)의 소결 혼합물을 이용하며, 이는 저마찰, 내마모성 및 자체 윤활을 특징으로 한다. 종래의 활주 베어링은 기름에 의한 윤활에 의존해아 한다는 사실을 바꾸어 놓은 DU 베어링의 출현은 활주 베어링 분야에 있어서 파격적인 혁명이었으며, 재료 비용, 체적, 노동 비용 및 환경 오염에 있어서 큰 감소를 초래하였다. DU 제품은 오늘날까지 여전히 사용되어 왔으나, DU 제품에는 다수의 단점이 존재하는데, 그 중 하나는 이것이 납을 함유한다는 점이고, 다른 하나는 그 마찰 성능 및 환경 적용성(고온 저항성)이 PTFE 자체의 물리적 특성에 의해 제한되므로 고온 및 고부하 조건에 적용되기 어렵다는 점이다. 수년에 걸쳐, 본 기술 분야에서는 이러한 3층 복합 활주 베어링의 혁신에 대한 많은 조사가 있었고, 무연(lead-free)과 마찰 및 내마모 성능, 고부하 용량 및 고온 저항성의 향상에 연구의 초점이 맞춰졌다. 특허가 허여된 중국 특허 ZL 200910153447호는 PEEK 막으로 코팅된 고성능 활주 베어링 및 그 제작 방법을 개시하는데, 이 활주 베어링은 높은 PV 값, 탁월한 피로 방지 특성, 고온 저항성 및 우수한 내마모 성능을 갖는다. 그 기술적 해결책은 다음과 같다. 즉, 강철판을 기재(substrate)로서 사용하여, 종래 기술에 따라 구체형 청동 분말층을 기재의 작업면 위에 소결시켜 다공성 구리 분말을 갖는 복합 박판(composite sheet)을 제작하는데, 이것의 특징은 개질 폴리에테르 에테르 케톤막의 층을 구체형 청동 분말층 위에 씌우고, 용융 상태의 접촉면을 가열 압착(hot pressing)에 의해 상호 침투 및 매립시켜 개질 PEEK 복합 박판을 형성한 후, 상기 박판을 종래의 공정 및 가공될 활주 베어링의 사양에 따라 활주 베어링으로 절단 및 압연한다는 점이다. 그러나, 이러한 베어링은 여전히 많은 결점을 갖는다. (1) 제작 공정이 지나치게 복잡한데, 여기서 고성능 활주 베어링을 얻기 위한 첫 번째 단계는 그 성능이 설계 요건에 부합하도록 보장하기 위해 개질 PEEK 막의 제작 공정 및 품질을 제어하는 것이고, 두 번째 단계는 온도 및 압력을 제어함으로써 PEEK 막과 다공성 구리 분말의 복합 박판 사이의 결합 강도를 보장하는 것인데, 이는 높은 생산 비용, 적은 생산량, 낮은 생산 수율 및 제품의 불충분한 일관성 및 안정성을 초래하며, (2) 그 성능을 향상시킬 여지가 존재하는데, 특히 143 ℃의 유리 전이 온도로 인해 300 ℃가 넘는 고온의 경우에 그 적용이 불가능하다.
본 발명의 주목적은 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링 및 그 제작 방법을 제공하는 것이다. 이러한 제품의 성공적인 등장은 전통적인 DU 제품에 대한 현저한 향상 및 기술적인 개선이며, DU 베어링으로부터 해로운 물질 - 납 - 을 제거할 뿐만 아니라 또한 베어링의 마찰 및 내마모 성능, 부하 용량 및 고온 저항성을 현저히 향상시킨다. PEEK 막으로 코팅된 고성능 활주 베어링과 달리, 본 베어링은 저비용 및 고생산량, 제품 품질의 일관성 및 안정성, 성능의 추가적인 향상 및 응용의 추가적인 확장이라는 장점을 제공한다.
본 발명의 내마모층의 주재료는 폴리이미드(PI)이며, 이는 100,000 이상의 분자량, 388 ℃의 용융점 및 337 ℃의 유리 전이 온도를 갖는 우수한 내열 중합체 재료이며, 충진 개질(filling modification) 후에 -269 ℃ 내지 +400 ℃의 넓은 온도 범위에서 양호한 기계적 특성을 유지하고 탁월한 전기 절연성, 내마모성 및 고온 복사 저항성을 갖는 것이 여전히 가능하다. 폴리이미드(PI) 수지가 흑연 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 재료로 충진되는 경우, 이것은 고성능 자체 윤활 재료가 된다.
본 발명의 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링은 다음의 기술적 해결책을 통해 달성된다. 즉, 강철판의 일 표면 위에 다공성 구체형 청동 분말층을 소결하고, 개질 폴리이미드 내마모 재료층을 다공성 구체형 청동 분말층 위에 코팅하여 자체 윤활 활주 베어링 박판을 형성한 후, 종래의 공정에 따라 자체 윤활 활주 베어링 박판을 슬리브 형태의 활주 베어링 또는 베어링 부시(bearing bush) 또는 스러스트 와셔(thrust washer) 또는 활주 보드(sliding-board) 또는 마찰 디스크 또는 볼 시트(ball seat) 구조 부품의 물품으로 제작한다.
상기 개질 폴리이미드 내마모 재료의 원재료는 중량비 10 내지 30%의 폴리테트라플루오로에틸렌, 5 내지 12%의 이황화 몰리브덴, 5 내지 12%의 흑연 및 나머지로서 폴리이미드를 포함한다.
상술한 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링을 제작하기 위한 공정은 아래의 단계를 포함한다.
(1) 개질 폴리이미드 페이스트의 제조:
A. 성분(중량비): 3 내지 6 ㎛의 입경을 갖는 10 내지 30%의 폴리테트라플루오로에틸렌, 5 내지 10 ㎛의 입경을 갖는 5 내지 12%의 이황화 몰리브덴, 5 내지 10 ㎛의 입경을 갖는 5 내지 12%의 흑연 및 나머지로서 15 내지 30%의 고체 함유량을 갖는 폴리이미드 용액(나머지의 값은 용액 내의 고체 함유량에 기초함).
B. 혼합: 상술한 성분의 PTFE, 이황화 몰리브덴 및 흑연을 혼합물로 혼합한다.
C. 페이스트의 제조: 폴리이미드 용액을 교반하면서 상기 혼합물에 첨가하여 개질 폴리이미드 페이스트를 형성한다.
(2) 구체형 구리 분말의 소결: 구체형 청동 분말을 강철 박판 위에 고르게 펼친 후 종래 기술에 따라 다공성 구리 분말 복합 박판으로 소결한다.
(3) 제조: 제조된 개질 폴리이미드 페이스트를 사용 전에 10분간 다시 교반한다.
(4) 코팅: 결과로 얻어진 개질 폴리이미드 페이스트를 미리 가열된 다공성 구리 분말 복합 박판의 구리 분말 표면 위에 연삭 코팅(scraping-coat), 브러시 코팅 또는 분무 코팅 공정을 사용하여 코팅한다(페이스트의 전형적인 두께는 0.08 내지 0.15 mm임). 페이스트 두께가 0.30 내지 0.60 mm일 필요가 있는 경우, 결과로 얻어진 개질 폴리이미드 페이스트를 이축 압출기에 의해 압출하고 다공성 구리 분말 복합 박판 위에 연속적으로 코팅한 후 평미레질(strickle)한다.
(5) 개질 폴리이미드의 소결: 코팅된 다공성 구리 분말 복합 박판을 산소 없이 질소의 보호 하에 25 내지 30분의 기간 동안 370 내지 385 ℃에서 더 소결하여 개질 폴리이미드 복합 박판을 형성한다.
(6) 마감 압연: 건조 및 소결된 개질 폴리이미드 복합 박판을 필요한 두께로 압연기(rolling mill) 위에서 마감 압연하여 자체 윤활 활주 베어링 박판을 형성한다.
(7) 절단: 베어링의 사양에 따라 자체 윤활 활주 베어링 박판을 절단한다.
(8) 성형: 이를 압인(stamp), 압연, 성형하여 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링으로 만든다.
폴리이미드는 내열성 면에서 최고의 엔지니어링 플라스틱 중 하나이며, 상이한 등급, 분자량 및 개질 충진제를 갖는데, 예컨대 1.8 MPa에서 열 변형 온도가 360 ℃이며, 그 중 일부는 긴 시간 동안 290 ℃를 견딜 수 있고 짧은 시간 동안 490 ℃의 고온을 견딜 수 있다. 또한, 이는 양호한 기계적 특성, 내피로성, 내염성, 치수 안정성 및 전기적 특성을 갖고, 성형 수축량이 적다. 이는 또한 탁월한 내마멸(anti-abrasion) 및 내마모 성능을 갖는데, 특히 폴리이미드가 폴리테트라플루오로에틸렌, 이황화 몰리브덴 및 흑연과 같은 고체 윤활제에 의해 충진 개질되는 경우에 그 내마멸 및 내마모 성능이 또한 향상되며, 한편으로 강철 박판은 베어링 기재의 기계적 강도를 제공하고, 중앙의 소결된 구체형 청동 분말층은 개질 폴리이미드 내마모 재료와 강철 박판 사이의 결합을 위한 매체를 제공한다. 한편, 구리 합금층은 비교적 높은 열 전도성을 가지므로 활주 베어링의 동작시에 발생하는 마찰열이 크게 이송될 수 있고, 활주 베어링은 다공성 구체형 청동 분말층과 폴리이미드 기반 마찰층의 성분이 무연인 것을 특징으로 한다.
상기 구조 및 공정에 의해 제작되는 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링은 높은 강성, 높은 강도, 고온 저항성, 내마멸성 및 무연과 같은 탁월한 성능을 가지며, 특히 고압 플런저(plunger) 펌프, 대형 변위 고압 기어 펌프, 베인(vane) 펌프, 유압 모터, 압축기, 터빈, 자동차 엔진 장력 휠과 같은 중부하, 가변 부하 및 높은 PV 값의 활주 베어링뿐만 아니라 항공 우주, 군용 및 다른 응용예에 적용되는 자제 윤활 활주 베어링에 적합하다. 그 성능은 종래의 DU 제품에 비해 훨씬 우수하고, 압축 강도 등과 같은 기술적 지표가 PEEK로 코팅된 고성능 활주 베어링에 비해 현저히 향상되는데, 특히 그 효율과 제작 비용은 PEEK로 코팅된 짧은 스트립 박판의 생산과 비교할 때 압연 스트립 자동화 생산 라인의 측면에서 상당히 유리하다.
도 1은 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링의 단면도이다.
도 2는 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링을 제작하는 흐름도이다.
<도면의 부호에 대한 설명>
1: 강철 박판
2: 다공성 구체형 청동 분말층
3: 개질 폴리이미드 내마모층
이하에서는, 본 기술 분야의 당업자가 본 발명을 더 이해하도록 하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예가 예시와 관련하여 상세히 설명될 것이다. 그러나, 이러한 모든 설명은 본 발명의 청구범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 특징 및 장점을 더 예시하기 위해서만 사용된다는 점을 이해해야 한다.
이하에서는, 도면 및 특정한 실시예에 의해 본 발명이 더 설명될 것이다.
도 1은 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링의 단면도이다. 도면에서 볼 수 있는 바처럼, 다공성 구체형 청동 분말층(2)이 강철 박판(1)의 표면 위에 소결되고, 개질 폴리이미드 내마모 재료층(3)이 다공성 구체형 청동 분말층(2) 위에 덮여 자체 윤활 활주 베어링 박판을 형성한 후, 자체 윤활 활주 베어링 박판은 종래의 공정에 따라 슬리브 형태의 활주 베어링 또는 베어링 부시 또는 스러스트 와셔 또는 활주 보드 또는 마찰 디스크 또는 볼 시트 구조 부품의 물품으로 제작된다.
상기 개질 폴리이미드 내마모 재료의 원재료는 중량비 10 내지 30%의 폴리테트라플루오로에틸렌, 5 내지 12%의 이황화 몰리브덴, 5 내지 12%의 흑연 및 나머지로서 폴리이미드를 포함한다.
상술한 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링을 생산하기 위한 공정은 도 2에 도시된 흐름도에 의해 예시되는데, 이는 아래의 단계를 포함한다.
(1) 개질 폴리이미드 페이스트의 제조:
A. 성분(중량비): 3 내지 6 ㎛의 입경을 갖는 10 내지 30%의 폴리테트라플루오로에틸렌, 5 내지 10 ㎛의 입경을 갖는 5 내지 12%의 이황화 몰리브덴, 5 내지 10 ㎛의 입경을 갖는 5 내지 12%의 흑연 및 나머지로서 15%의 고체 함유량을 갖는 폴리이미드 용액. 여기서 나머지는 용액 내의 고체 함유량에 기초하며, 폴리이미드 용액은 상업적으로 입수 가능한 것이다.
원재료의 특정한 중량부는 아래의 표에 열거된다(단위: 킬로그램).
원재료의 명칭 예시 1 예시 2 예시 3 예시 4 예시 5
PTFE 10 20 15 18 30
이황화 몰리브덴 12 5 8 10 11
흑연 6 5 5 12 6
폴리이미드 용액
내의 고체 함유량		 72 70 72 60 53
후속 절차는 아래의 단계에 따라 수행되는데, 예외적으로 성분은 위의 표에 따라 채택된다.
B. 혼합: 상술한 성분의 PTFE, 이황화 몰리브덴 및 흑연을 혼합물로 혼합한다.
C. 페이스트의 제조: 폴리이미드 용액을 교반하면서 상기 혼합물에 첨가하여 개질 폴리이미드 페이스트를 형성한다.
(2) 구체형 구리 분말의 소결: 구체형 청동 분말을 강철 박판 위에 고르게 펼친 후 종래 기술에 따라 다공성 구리 분말 복합 박판으로 소결한다.
(3) 제조: 제조된 개질 폴리이미드 페이스트를 사용 전에 10분간 다시 교반한다.
(4) 코팅: 결과로 얻어진 개질 폴리이미드 페이스트를 미리 가열된 다공성 구리 분말 복합 박판의 구리 분말 표면 위에 연삭 코팅, 브러시 코팅 및 분무 코팅 공정을 사용하여 코팅한다(페이스트의 전형적인 두께는 0.08 내지 0.15 mm임). 페이스트 두께가 0.30 내지 0.60 mm일 필요가 있는 경우, 결과로 얻어진 개질 폴리이미드 페이스트를 이축 압출기에 의해 압출하고 다공성 구리 분말 복합 박판 위에 연속적으로 코팅한 후 평미레질한다.
(5) 개질 폴리이미드의 소결: 코팅된 다공성 구리 분말 복합 박판을 산소 없이 질소의 보호 하에 25 내지 30분의 시간 동안 370 내지 385 ℃에서 더 소결하여 개질 폴리이미드 복합 박판을 형성한다.
(6) 마감 압연: 건조 및 소결된 개질 폴리이미드 복합 박판을 필요한 두께로 압연기 위에서 마감 압연하여 자체 윤활 활주 베어링 박판을 형성한다.
(7) 절단: 베어링의 사양에 따라 자체 윤활 활주 베어링 박판을 절단한다.
(8) 성형: 이를 압인, 압연, 성형하여 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링으로 가공한다.
개질 폴리이미드 및 종래의 개질 PEEK 및 PTFE로 코팅된 베어링의 작업면의 마찰 및 마모 특성을 이해하기 위해, 세 개의 상이한 활주 베어링, 즉 예시 1, 비교예 1 및 2를 각각 생산하여 마찰 및 마모 특성에 관한 두 가지 상이한 유형 시험을 수행하였다.
(I) 건조 마찰 시험
시험 장치: 마찰 및 마모 시험 기계 MPV-20
샘플의 크기: Φ39×Φ35×20
시험 조건:
건조 마찰
마찰축: 45# 강철, 경도: HRC 42 내지 47
시험 환경 온도: 23 ℃
속도 V: 0.5 m/s
부하(P): 최초 1 MPa, 이후 10분당 0.8 MPa의 부하
최종 온도 상승: 150 ℃
시험 지속 기간: 100분
예시 1의 샘플이 아래의 표에 열거된다(개질 PI).
지표
시간(분)		 부하(P)
MPa		 속도(V)
m/s		 PV 값 온도 상승
℃		 마찰 계수
(μ)
10.00 0.997 0.51 0.5 32.5 0.202
20.00 1.785 0.51 0.9 45.2 0.146
30.00 2.612 0.51 1.3 58.1 0.115
40.00 3.417 0.51 1.7 69.6 0.098
50.00 4.155 0.51 2.1 79.6 0.089
60.00 5.044 0.51 2.6 89.7 0.086
70.00 5.792 0.51 2.9 101.2 0.086
80.00 6.515 0.50 3.3 111.6 0.078
90.00 7.449 0.50 3.8 120.6 0.077
100.00 8.226 0.50 4.1 130.0 0.074
PV의 최종값: 4.07
최종 온도: 130 ℃
최종 마멸량: 0.014 mm
평균 마찰 계수: 0.105
비교예 1(PEEK)
지표
시간(분)		 부하(P)
MPa		 속도(V)
m/s		 PV 값 온도 상승
℃		 마찰 계수
(μ)
10.00 1.074 0.50 0.5 25.1 0.206
20.00 1.843 0.50 0.9 42.6 0.284
30.00 2.516 0.51 1.3 69.5 0.195
40.00 3.399 0.50 1.7 89.1 0.184
50.00 4.278 0.50 2.1 111.9 0.177
60.00 5.033 0.49 2.5 132.6 0.180
70.00 5.996 0.49 2.9 152.0 0.181
PV의 최종값: 3.05
최종 온도: 152 ℃
최종 마멸량: 0.050 mm
평균 마찰 계수: 0.202
시험 지속 기간: 70분(온도가 한계값을 초과하여 시험 종료)
요약: 건조 마찰 시험의 예시 1과 비교예 1 간의 비교로부터 확인되는 바처럼, 동일한 시험 조건 하에서 예시 1은 100분 시험을 성공적으로 넘긴 반면, 비교예 1은 시험의 70분에 종료되었는데 온도 상승이 150 ℃의 한계값을 초과하여 152 ℃에 달했기 때문이다. 최종 결과로부터 확인되는 바처럼, 예시 1은 최종 PV 값, 최종 온도, 최종 마멸량 및 평균 마찰 계수 면에서 비교예 1보다 훨씬 우수하다.
(II) 기름 윤활 시험
시험 장치: 마찰 및 마모 시험 기계 MPV-20
샘플의 크기: Φ39×Φ35×20
시험 조건:
침유 윤활: 32# 엔진 오일
마찰축: 45# 강철, 경도: HRC 42 내지 47
시험 환경 온도: 23 ℃
속도 V: 5 m/s
부하(P): 23 MPa
시험 지속 기간: 8시간
시험 결과가 아래의 표에 열거된다.
3개 활주 베어링의 비교 마찰 계수 온도 상승(℃) 지속 기간(h) 마멸량(mm)
예시 1(개질 PI) 0.0137 130.6 8 0.015
비교예 1(PEEK) 0.0247 185.6 8 0.024
비교예 2(PTFE) 확인 불가 180.0 0.2 마찰면이 폐색에 의해 벗겨짐
요약: 침유 윤활 하에서 상기 활주 베어링 간의 마찰 및 마모 특성의 비교로부터 확인되는 바처럼, 본 발명의 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링(예시 1)을 PEEK로 코팅된 고성능 활주 베어링(비교예 1)과 비교할 때, 상술한 조건 하에서 예시 1이 마멸량 및 온도 상승 면에서 비교예 1보다 현저히 우수하다는 결과를 얻을 수 있다. 종래의 PTFE 기반 DU 제품(비교예 2)의 경우, 시험 지속 기간이 12분에 달했을 때 부하단에서의 부하가 단지 15 MPa이었고, 온도 상승은 180 ℃에 이르렀으며, 마찰면이 폐색에 의해 벗겨져서 시험이 실패하였다. 따라서, 시험 결과로부터 예시 1과 비교예 2 간의 비교가 수행될 수 없었다.
상술한 건조 마찰 및 침유 윤활의 마찰 및 마모 특성 시험에 따르면, PEEK로 코팅된 고성능 활주 베어링 및 PTFE 기반 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링에 비해, 본 발명의 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링은 전례 없는 탁월한 내마모 성능을 갖는 것으로 나타났다.
본 발명의 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링 및 이를 제작하는 공정이 예시를 통해 설명되었으며, 본 기술 분야의 당업자는 본 발명의 내용, 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 본 명세서에 개시된 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링을 변경하거나 적절히 개변 및 조합하여 본 발명을 달성할 수 있음이 명백하다. 본 기술 분야의 당업자는 유사한 대치 및 개변을 설계할 수 있으며, 이는 모두 본 발명의 사상, 범위 및 내용에 속하는 것으로 간주되어야 한다는 점에 특히 주목한다.

Claims (5)

  1. 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링으로서,
    다공성 구체형 청동 분말층이 강철판의 표면 위에 소결되고,
    상기 다공성 구체형 청동 분말층을 개질 폴리이미드 내마모 재료층으로 덮음으로써 자체 윤활 활주 베어링 박판이 형성되고, 이어서 종래의 공정에 따라 상기 자체 윤활 활주 베어링 박판이 슬리브 형태의 활주 베어링 또는 베어링 부시(bearing bush) 또는 스러스트 와셔(thrust washer) 또는 활주 보드(sliding-board) 또는 마찰 디스크 또는 볼 시트(ball seat) 구조 부품의 물품으로 제작되는 것을 특징으로 하는 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개질 폴리이미드 내마모 재료의 원재료는 중량비 10 내지 30%의 폴리테트라플루오로에틸렌, 5 내지 12%의 이황화 몰리브덴, 5 내지 12%의 흑연 및 나머지로서 폴리이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폴리테트라플루오로에틸렌은 3 내지 6 ㎛의 입경을 갖고, 상기 이황화 몰리브덴은 5 내지 10 ㎛의 입경을 가지며, 상기 흑연은 5 내지 10 ㎛의 입경을 갖고, 상기 폴리이미드는 15 내지 30%의 고체 함유량을 갖는 폴리이미드 용액인 것을 특징으로 하는 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링.
  4. 제1항 또는 제2항 또는 제3항에 따른 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링을 제작하기 위한 공정으로서,
    상기 공정은 아래의 단계, 즉
    (1) 개질 폴리이미드 페이스트의 제조:
    A. 성분(중량비): 3 내지 6 ㎛의 입경을 갖는 10 내지 30%의 폴리테트라플루오로에틸렌, 5 내지 10 ㎛의 입경을 갖는 5 내지 12%의 이황화 몰리브덴, 5 내지 10 ㎛의 입경을 갖는 5 내지 12%의 흑연 및 나머지로서 폴리이미드(상기 나머지의 값은 용액 내의 고체 함유량에 기초함).
    B. 혼합: 상술한 성분의 폴리테트라플루오로에틸렌, 이황화 몰리브덴 및 흑연을 혼합물로 혼합한다.
    C. 페이스트의 제조: 상기 폴리이미드 용액을 교반하면서 상기 혼합물에 첨가하여 상기 개질 폴리이미드 페이스트를 형성한다.
    (2) 구체형 구리 분말의 소결: 상기 구체형 청동 분말을 강철 박판 위에 고르게 펼친 후 종래 기술에 따라 다공성 구리 분말 복합 박판으로 소결한다.
    (3) 제조: 제조된 상기 개질 폴리이미드 페이스트를 사용 전에 10분간 다시 교반한다.
    (4) 코팅: 결과로 얻어진 상기 개질 폴리이미드 페이스트를 미리 가열된 상기 다공성 구리 분말 복합 박판의 구리 분말 표면 위에 연삭 코팅(scraping-coat), 브러시 코팅 및 분무 코팅 공정을 사용하여 코팅한다(상기 페이스트의 전형적인 두께는 0.08 내지 0.15 mm임). 상기 페이스트 두께가 0.30 내지 0.60 mm일 필요가 있는 경우, 결과로 얻어진 상기 개질 폴리이미드 페이스트를 이축 압출기에 의해 압출하고 상기 다공성 구리 분말 복합 박판 위에 연속적으로 코팅한 후 평미레질한다.
    (5) 개질 폴리이미드의 소결: 코팅된 상기 다공성 구리 분말 복합 박판을 산소 없이 질소의 보호 하에 25 내지 30분의 기간 동안 370 내지 385 ℃에서 더 소결하여 개질 폴리이미드 복합 박판을 형성한다.
    (6) 마감 압연: 건조 및 소결된 상기 개질 폴리이미드 복합 박판을 필요한 두께로 압연기 위에서 마감 압연하여 자체 윤활 활주 베어링 박판을 형성한다.
    (7) 절단: 상기 베어링의 사양에 따라 상기 자체 윤활 활주 베어링 박판을 절단한다.
    (8) 성형: 이를 압인(stamp), 압연, 성형하여 개질 폴리이미드 내마모층을 갖는 3층 복합 자체 윤활 활주 베어링으로 만든다.
    을 순서대로 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  5. 제4항에 있어서,
    단계 (1)에서, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌은 3 내지 6 ㎛의 입경을 갖고, 상기 이황화 몰리브덴은 5 내지 10 ㎛의 입경을 가지며, 상기 흑연은 5 내지 10 ㎛의 입경을 갖고, 상기 폴리이미드는 15 내지 30%의 고체 함유량을 갖는 폴리이미드 용액인 것을 특징으로 하는 공정.
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