KR20140070562A - 압연기 부싱용 백색 금속 배빗 - Google Patents

Abstract

중량당 대략 5.0%-9.0%의 안티모니, 대략 3.0%-8.0%의 구리, 대략 0.1%-0.7%의 코발트, 그리고 나머지는 주석을 유효성분으로 구성하는 주석계 백색 금속 합금에 관한 것이다.

Description

압연기 부싱용 백색 금속 배빗{WHITE METAL BABBITT FOR ROLLING MILL BUSHING}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 35 U.S.C. § 119(e) 하에 전문 및 요지가 본 출원에 참조로서 통합된 2011년 9월 30일에 출원된 미국 특허 가출원 제 61/541,395호의 이익을 주장한다.

배경

1. 분야

본원 발명의 실시예 및 양태는 압연기 오일 필름 베어링의 부싱을 포함하는 다양한 산업 적용에 유용한 주석계 백색 금속 합금에 관한 것이다.

2. 관련 기술의 설명

압연기 분야에서 오일 필름 베어링에 사용되는 가장 현저한 백색 금속 합금은 ASTM B23 #2(본원에서 ASTM #2로 지칭됨)로 설명되며, 이는 주로 주석으로 구성되고 안티모니 및 구리가 합금 원소로써 구비된다. ASTM #2은 잘 알려져 있으며 원심 주조, 분무 증착, 또는 용접을 통해 부싱 쉘 상에 쉽게 증착된다. 그러나, 유감스럽게도 ASTM #2은 이러한 재료로 제작된 베어링의 부하 용량을 제한하는 상대적으로 낮은 피로 저항을 갖는다.

니켈 강화 백색 금속 합금의 다양한 유형이 사용되어 왔으며, 흔한 유형이 투프틴(Tuftin)으로 지칭된다. 이러한 합금은 주조되고 용접될 수 있으나, 환경적 이유로 바람직하지 않은 중금속인 니켈을 함유할 수 있다.

미국 특허 제 6,589,372 Bl호(뢰잉(Roeingh) 외.)는 공지된 안티모니, 구리, 아연, 은, 및 주석을 유효성분으로 구성하는 주석계 백색 금속 합금의 사용을 개시한다. 뢰잉의 합금은 원심 주조 적용에 적합하다. 그러나, 아연 구성요소의 취성으로 인하여, 이러한 합금은 분무 및 용접 적용에 사용되도록 와이어 내로 쉽게 끌어들여질 수 없다.

미국 특허 제 4,140,835호(고더드(Goddard)) 및 영국 특허 제 2146354 A호는 카드뮴을 또한 포함하는 주석계 백색 금속 합금의 구성요소로서 코발트를 개시한다. 카드뮴은 대부분의 작업장에서 금지되어 온 알려진 발암 물질이며, 따라서 바람직하지 않다.

미국 특허 제 4,150,983호(모리(Mori)) 및 제 5,512,242호(타나케(Tanake) 외.)는 코발트가 크롬과 함께 사용되는 합금을 개시한다. 크롬을 포함하는 것은 정상 합금 조건 하에서 쉽게 용해 가능하지 않기 때문에 비실용적이다.

미국 특허 제 4,795,682호(터너(Turner) 외.)는 미립자를 흡수하도록 설계된 희생 코팅으로서 유용한 주석/코발트 합금을 개시한다. 이러한 코팅은 고부하 오일 필름 베어링 적용에 요구되는 인성이 부족하며, 개시된 높은 비율 레벨의 코발트 사용은 주조 또는 용접 공정에 필요한 유동 특성을 방해할 것이다.

요약

간략히 설명하면, 본원 발명의 양태는 원심 주조, 분무, 및 용접 적용에 광범위하게 유용한 주석계 백색 금속 합금에 관한 것이다.

또한, 본원 발명의 양태는 금속 산업에서 흔히 보이는 유형의 중금속 오일 필름 베어링에 사용되는 데 요구되는 높은 강도 및 피로 저항을 갖는 주석계 백색 금속 합금에 관한 것이다.

추가로, 본원 발명의 양태는 독성이 낮고 대체로 카드뮴 및 그 유사물질을 포함하는 발암물질 구성요소가 없는 주석계 백색 금속 합금에 관한 것이다.

일 실시예에서, 본원 발명의 양태는 상기된 미국 특허 제 6,589,372 Bl호에서 개시된 합금의 아연 및 은 구성요소를 약 0.1 내지 0.7 중량% 사이의 범위, 0.2%와 0.5% 사이 범위의 양이 최적으로 고려되는 코발트로 대체함으로써 성취될 수 있다.

상세한 설명

본원 발명의 실시예, 원리, 및 특징의 이해가 용이하도록, 이들은 예시적인 실시예의 구현을 참조하여 후술될 것이다. 특히, 이는 신규성 및 비자명성 주석계 백색 금속 합금으로써의 문맥으로 설명된다.

그러나, 본원 발명의 실시예는 설명된 시스템에서의 사용에 제한되지 않는다.

다양한 실시예를 구성하는 후술되는 구성요소 및 재료는 예시적인 것으로 의도되며 제한적이지 않다. 본원에서 설명되는 재료와 동일한 또는 유사한 기능을 수행하는 많은 적합한 구성요소 및 재료는 본원 발명의 실시예의 범주 내에서 받아들여지는 것으로 의도된다.

본원 발명을 따른 주석계 백색 금속은 주석, 안티모니, 및 구리를 주요 구성 요소로서 포함하고, 코발트가 첨가된다. 대략 0.7 중량%을 초과하는 양의 코발트의 첨가는 생성되는 합금에 있어 바람직하지 못한 낮은 유동성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 따라서, 중량당 약 0.1%-0.7% 사이의 코발트 첨가가 상기된 목적을 성취하는 데 효과적이며, 중량당 약 0.2%-0.5% 사이의 첨가가 최적인 것으로 알려져 있다.

본원 발명의 주석계 백색 금속 합금은 하기 실시예에 리스트된 구성요소를 유효성분으로 구성한다:

예 Ⅰ

안티모니 중량당 5.0-9.0%

구리 중량당 3.0-8.0%

코발트 중량당 0.1-0.7%

주석 나머지(Balance)

예 Ⅱ

안티모니 중량당 6.0-8.0%

구리 중량당 3.0-8.0%

코발트 중량당 0.1-0.7%

주석 나머지

예 Ⅲ

안티모니 중량당 6.0-8.0%

구리 중량당 6.0-7.0%

코발트 중량당 0.1-0.7%

주석 나머지

예 Ⅳ

안티모니 중량당 6.0-8.0%

구리 중량당 6.0-7.0%

코발트 중량당 0.2-0.5%

주석 나머지

예 Ⅴ

안티모니 중량당 6.0-8.0%

구리 중량당 6.0-7.0%

코발트 중량당 0.2-0.5%

주석 나머지

본원 발명의 생성된 합금은 원심 주조될 수 있고, 또한 분사 또는 용접 적용에서 사용되도록 와이어 내로 끌여들여 질 수 있다. 또한, 본원 발명의 합금은 강철 제조 산업 적용을 포함하는 고부하 베어링 적용에 사용되는 데 요구되는 강도 및 피로 저항을 가지며, 금지되거나 달리 유해한 구성요소가 없다.

백색 금속 합금의 피로 저항은 파손될 때까지 순환되는 인장/압축 시편의 사용을 통하여 실험적으로 결정될 수 있다. 본원 발명의 합금을 분야에서 흔히 사용되는 합금과 비교하는 실험 테스트 데이터는 표 1에서 설명된다. 테스트 데이터에 기초하여 0.3% 내지 0.5% 코발트를 함유하는 합금의 피로 강도는 압연기 적용에서 흔히 사용되는 다른 합금의 피로 저항을 초과하며 우수한 피로 저항을 갖는다. 도시된 테스트 데이터는 7,500psi(51.7MPa)의 적용 부하 및 10Hz의 테스트 진동수로 ASTM E 466에 따라서 결정되었다.

본원 발명의 실시예는 예시적인 형태로 개시되었지만, 이하 청구항에서 설명되는 바와 같이, 본원 발명의 개념 및 범주와 그 등가물을 벗어나지 않고 많은 변형, 첨가, 및 생략이 행해질 수 있다는 점은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (10)

1. 중량당 약 5.0% 내지 9.0% 안티모니를, 약 3.0% 내지 약 8.0% 구리를, 약 0.1% 내지 약 0.7% 코발트, 그리고 나머지(balance)는 주석을 유효성분으로 구성하는 주석계 백색 금속 합금.
2. 제1항에 있어서, 안티모니의 함유량은 중량당 약 6.0% 내지 약 8.0%인 합금.
3. 제1항에 있어서, 구리의 함유량은 중량당 약 6.0% 내지 약 7.0%인 합금.
4. 제1항에 있어서, 코발트의 함유량은 중량당 약 0.2% 내지 약 0.5%인 합금.
5. 제1항에 있어서, 강철 제조 산업용 고부하 베어링에서 사용되도록 적용된 합금.
6. 제1항에 있어서, 발전 기구에 사용되기 위한 고부하 베어링에 사용되도록 적용된 합금.
7. 제1항에 있어서, 분사 및 용접 형성된 베어링에 사용되도록 적용된 합금.
8. 제1항에 있어서, 주조 형성된 배빗 유형 베어링에 사용되도록 적용된 합금.
9. 중량당 약 6.0% 내지 약 8.0% 안티모니를, 약 6.0% 내지 약 7.0% 구리를, 약 0.2% 내지 약 0.5% 코발트를, 그리고 나머지는 주석을 유효성분으로 구성하는 주석계 백색 금속 합금.
10. 제9항에 있어서, 강철 제조 산업용 고부하 베어링, 발전 기구에 사용되기 위한 고부하 베어링, 분사 및 용접 형성된 베어링, 또는 주조 형성된 배빗 유형 베어링 중 적어도 하나에 사용되도록 적용된 합금.