KR20150121033A - 슬라이딩 부재 및 그 제조 방법, 및 슬라이딩 부재를 이용한 컴프레서용 경사판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기재와 수지의 밀착력을 향상시킴과 함께, 가혹한 부하 조건하에서도 장시간의 슬라이딩에 대하여 기재로부터 수지막이 박리되지 않는 우수한 내구성을 가지는 슬라이딩 부재 및 그 제조 방법, 및 슬라이딩 부재를 이용한 컴프레서용 경사판을 제공하는 것을 목적으로 한다.　본 발명의 슬라이딩 부재는, 단위 면적당 에너지 강도가 0.053J/㎟ 이상의 레이저광이 조사되어, 조사된 상기 레이저광에 의해 수직 방향으로 형성되는 요철부(13) 및 요철부(13)상에 용해되어 응고된 일부가 형성된 기재(11); 및 기재(11) 상에 형성되는 고체 윤활제 및 바인더 수지를 포함하는 수지막(12);을 구비한다.

Description

슬라이딩 부재 및 그 제조 방법, 및 슬라이딩 부재를 이용한 컴프레서용 경사판{SLIDING MEMBER, METHOD FOR MANUFACTURING SAME, AND COMPRESSOR SWASH PLATE USING SLIDING MEMBER}
본 발명은 슬라이딩 부재 및 그 제조 방법, 및 슬라이딩 부재를 이용한 컴프레서용 경사판에 관한 것이다.
종래의 슬라이딩 부재에서는, 알루미늄, 철 또는 구리 등의 금속으로 이루어지는 기재에 숏 블라스트나 레이저광을 조사하여 기재 표면을 조면화하고, 조면화된 기판상에 수지 등을 형성하였다.
그러나, 종래의 슬라이딩 부재에서는 기재 표면에 숏 블라스트나 레이저광을 조사하여 조면화하고, 조면화된 기재상에 수지 등을 형성하여도, 조면화된 기재와 기재상에 형성한 수지의 밀착력이 충분하지 않아 기재로부터 수지가 박리되는 경우가 있었다.
기재에 레이저광을 조사함으로써 기재 표면을 조면화하여 수지가 박리되지 않도록 하는 방법으로서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 특허문헌 1에 기재된 모재 표면을 레이저 조사로 조면화하여 수지가 박리되지 않도록 하는 방법에서는, 모재 표면에 조사하는 레이저광의 조사율을 44% 이상으로 하여 모재 표면을 조면화하고, 조면화된 모재 표면에 수지를 코팅하여 수지가 박리되지 않도록 하였다.
일본 특허 공개 제2007-289963호 공보
종래의 모재 표면에 레이저를 조사하여 모재 표면을 조면화하는 방법으로는, 모재의 수직 방향에 대한 패임이 충분하지 않아, 모재에 코팅하는 수지와의 앵커 효과가 얻어지지 않기 때문에 모재로부터 코팅된 수지가 박리되어 모재와 수지의 밀착력이 불충분해짐과 함께, 가혹한 부하 조건하에서는 모재와 수지의 밀착에 대한 내구성이 충분하지 않았다.
본 발명은 상기 과제를 감안한 것으로, 기재에 단위 면적당 에너지 강도를 최적화한 레이저광을 조사함으로써, 기재의 수직 방향에 대한 오목부를 기재상에 형성하는 수지막이 박리되지 않는 최적의 깊이로 설정함에 따라, 기재와 수지의 밀착력을 향상시킴과 함께, 가혹한 부하 조건하에서도 장시간의 슬라이딩에 대하여 기재로부터 수지막이 박리되지 않는 우수한 내구성을 가지는 슬라이딩 부재 및 그 제조 방법, 및 슬라이딩 부재를 이용한 컴프레서용 경사판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬라이딩 부재는, 단위 면적당 에너지 강도가 0.053J/㎟ 이상의 레이저광이 조사되어, 조사된 상기 레이저광에 의해 수직 방향으로 형성되는 요철부 및 상기 요철부상에 용해되어 응고된 일부가 형성된 기재; 및 상기 기재상에 형성되는 고체 윤활제 및 바인더 수지를 포함한 수지막;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시의 형태에 따른 슬라이딩 부재의 제조 방법은, 단위 면적당 에너지 강도가 0.053J/㎟ 이상인 레이저광을 연속적으로 조사하여 수직 방향으로 요철부를 기재에 형성하고, 상기 기재의 상기 요철부상에 용해되어 응고된 일부를 형성하고, 상기 기재상에 고체 윤활제 및 바인더 수지를 포함하는 수지막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기재에 단위 면적당 에너지 강도를 최적화한 레이저광을 조사함으로써, 기재의 수직 방향에 대한 오목부를, 기재상에 형성하는 수지막이 박리되지 않는 최적의 깊이로 설정함에 따라 기재와 수지의 밀착력을 향상시킴과 함께, 가혹한 부하 조건하에서도 장시간의 슬라이딩에 대하여 기재로부터 수지막이 박리되지 않는 우수한 내구성을 가지는 슬라이딩 부재 및 그 제조 방법, 및 슬라이딩 부재를 이용한 컴프레서용 경사판을 제공할 수 있다.
도 1의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 실시의 형태에 따른 슬라이딩 부재의 제조 방법을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 도 1의 (b)에 나타낸 기재의 수직 방향에 대한 형상을 나타내는 개략 단면도이다.
도 3의 (a) 내지 (d)는 도 1의 (b)에 나타낸 기재의 요철부의 형상을 나타내는 개략 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 슬라이딩 부재를 이용한 컴프레서용 경사판을 나타내는 개략 단면도이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 실시예 1에 따른 슬라이딩 부재를 이용한 컴프레서용 경사판을 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 비교예 1에 따른 기재의 요철부상에 형성되는 기재의 일부를 나타내는 개략 표면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1의 (a) 내지 (c)는, 본 발명의 실시 형태에 따른 슬라이딩 부재(10)의 제조 방법을 나타내는 개략 단면도이다. 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 슬라이딩 부재(10)는 레이저광의 조사에 의해 요철부(13)가 형성된 기재(11) 및 기재(11)상에 형성된 수지막(12)을 구비한다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 슬라이딩 부재(10)의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 우선 기재(11)를 준비한다. 기재(11)는 유지 등의 불순물을 제거하기 위하여 세정해도 되나, 그 후의 공정에서 기재(11)의 전면(全面)에 레이저광을 조사하기 때문에 세정하지 않아도 된다. 레이저광이 조사되는 기재(11)의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 철계, 알루미늄계, 구리계의 금속 재료나 알루미늄, 구리 등을 고착 및 접합시킨 복합 재료 등을 이용해도 된다. 또한, 기재(11)는 특별히 평판에 한정되지 않으며, 원통의 것이나 특수 곡면을 가지는 것이어도 된다. 기재(11)의 두께는 0.5mm 이상인 것이 바람직하다. 이 두께를 가지는 기재(11)를 사용함으로써, 레이저광을 조사했을 때 관통되지 않으며, 기재(11) 상에 형성되는 수지막(12)을 틈새없이 용이하게 형성할 수 있다.
다음으로, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기재(11)에 단위 면적당 원하는 에너지 강도를 가지는 레이저광을 조사함으로써, 예를 들면 정현파형의 요철부(13)가 형성된다. 정현파의 요철부(13)는 기재(11)에 레이저광을 연속적으로 조사함으로써 오목부(131)가 형성되며, 레이저광을 조사하지 않는 범위를 원하는 거리로 마련함으로써 볼록부(132)가 형성된다. 볼록부(132)는 조사하는 레이저광을 원하는 거리로 이격함으로써, 레이저광을 조사했을 때 레이저광의 기재(11)의 일부가 적층되어 형성된다. 요철부(13)는 후술하는 바와 같이 기재(11)에 대해서 조사되는 레이저광의 위치를 변경함으로써 다양한 형상의 요철부(13)가 형성된다.
여기서, 기재(11)에 조사하는 레이저광에 대하여 설명한다. 레이저광을 이용한 레이저 가공은 피가공물에 공구 등을 접촉시키지 않고, 미세한 가공을 양호한 정밀도로 행할 수 있다. 기재(11)에 조사하는 레이저광은, 예를 들면 YAG 레이저, 반도체 레이저, 액체 레이저, 기체 레이저 중 어느 것을 선택하여 이용해도 무방하나, 그 중에서도 특히 가공성에서 YAG 레이저를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 형태에 따른 기재(11)의 요철부(13)는 레이저광의 단위 면적당 에너지 강도를 최적화하여 기재(11)에 조사함으로써, 요철부(13) 상에 용해 및 응고된 기재의 일부(14)가 형성된다. 여기서, 요철부(13)상에 기재의 일부(14)가 형성된다는 것은, 기재(11)에 레이저광을 원하는 에너지 강도로 조사함으로써, 기재(11)가 용해 및 응고되어 부착된 것이나, 기재(11)에 부착되지 않고 기재(11)로부터 연장되어 응고된 것을 말한다. 레이저광의 단위 면적당 에너지 강도는 기재(11)의 수직 방향에 대해서 후술하는 깊이를 가지는 요철부(13)를 형성하며, 그 요철부(13) 상에 기재(11)의 일부(14)가 형성되는 강도인 것이 바람직하다. 레이저광의 단위 면적당 에너지 강도는 0.053J/㎟ 이상인 것이 바람직하다. 레이저광의 강도가 단위 면적당 0.053J/㎟ 미만이면, 기재(11)에 요철부(13)가 형성되지 않을뿐 아니라, 기재(11)의 요철부(13) 상에 기재의 일부(14)가 형성되지 않게 된다. 레이저광의 단위 면적당 에너지 강도를 0.053J/㎟ 이상으로 함으로써 기재(11)에 요철부(13)를 형성함과 함께, 기재(11)의 요철부(13)상에 기재의 일부(14)가 형성되고, 이 기재의 일부(14)에 수지막(12)(후술함)이 들어가 앵커 효과가 발휘되어 기재(11)와 수지막(12)의 밀착력을 향상시킨다. 한편, 도 1 내지 도 3에서는 설명의 편의상, 기재의 일부(14)는 입상(粒狀)으로 나타내고 있으나, 기재의 일부(14)는 입상이 아니어도 된다.
기재(11)의 전면에 단위 면적당 에너지 강도가 0.053J/㎟ 이상인 레이저광을 조사하여 형성되는 요철부(13)의 오목부(131)는, 기재(11)의 수직 방향으로 45㎛ 이하의 깊이를 가지는 것이 바람직하다. 기재(11)의 수직 방향의 깊이가 45㎛를 넘으면, 기재(11)의 요철부(13)의 전면에 수지막(12)이 충전되지 않게 되어, 요철부(13)상의 기재의 일부(14)에 의한 수지막(12)과의 앵커 효과가 얻어지지 않아 밀착력이 저하된다.
레이저광은 요철부(13)의 오목부(131)를 형성할 때, 레이저광의 스팟 지름을 1/4 정도 겹치도록 연속하여 조사한다. 레이저광의 스팟 지름을 겹치도록 조사함으로써, 요철부(13)의 오목부(131) 및 요철부(13)상에 형성되는 기재의 일부(14)를 제어할 수 있다. 또한, 요철부(13)의 볼록부(132)는 레이저광을 조사하지 않는 범위를 예를 들면, 레이저광의 스팟 지름 중심에서부터 1㎛ 이상 80㎛ 이하로 이격하여 형성하는 것이 바람직하다. 레이저광을 조사하지 않는 범위를 1㎛ 이상 80㎛ 이하로 설정함으로써, 기재(11)에 형성되는 요철부(13) 및 기재(11) 상에 형성되는 기재의 일부(14)를 제어할 수 있어, 기재(11)와 수지막(12)의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 한편, 기재(11)와 수지막(12)의 밀착력이 저하되지 않으면, 레이저광을 조사하지 않는 범위를 마련하지 않고 레이저 광을 겹쳐서 조사해도 된다.
여기서, 기재(11)에 단위 면적당 원하는 에너지 강도를 가지는 레이저광을 조사함으로써 형성되는 수직 방향에 대한 요철부(13)의 형상에 대해 설명한다. 도 2의 (a) 및 (b)는, 도 1의 (b)에 나타낸 기재(11)의 요철부(13)의 다른 형상을 나타내는 개략 단면도이다. 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기재(11)의 요철부(13)는 구형파형으로 형성해도 된다. 또한, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 톱니파형으로 형성해도 된다. 기재(11)의 요철부(13)의 형상은, 단위 면적당 원하는 에너지 강도를 가지는 레이저광을 제어함으로써 원하는 형상으로 형성할 수 있으며, 이러한 형상은 요철부(13)를 가지는 기재(11)상에 수지막(12)를 형성할 때, 기재(11)의 전면에 수지막을 충전할 수 있으면 특별히 한정되는 것은 아니다.
단위 면적당 에너지 강도가 0.053J/㎟ 이상인 레이저광을 조사하여 기재(11)의 요철부(13)상에 부착되는 기재의 일부(14)는, 입상, 직방체, 마름모형을 포함하는 불균일한 형상인 것이 바람직하다. 기재의 일부(14)가 입상, 직방체, 마름모형을 포함하는 불균일인 형상을 가짐으로써, 기재(11)상에 형성하는 수지막(12)이 기재(11)의 요철부(13)상에 형성되는 기재의 일부(14)에 들어가 앵커 효과를 발휘하여, 가혹한 조건하에서도 충분한 밀착력을 얻을 수 있다. 또한, 이 기재(11)의 요철부(13)상에 형성되는 기재의 일부(14)는, 레이저광의 강도를 단위 면적당 0.053J/㎟ 이상으로 함으로써, 기재의 일부(14)의 크기 및 개수를 제어할 수 있다. 이 기재의 일부(14)의 크기는 15㎛ 이하이며, 기재의 일부(14)의 개수는 단위 면적당 75개/㎟ 이상인 것이 바람직하다. 이 범위에서 벗어나면, 앵커 효과가 얻어지지 않아 기재(11)와 수지막(12)의 밀착력이 저하된다.
도 3의 (a) 내지 (d)는 도 1의 (b)에 나타낸 요철부(13)를 나타내는 평면도이다. 도 3의 (a) 내지 (d)에 나타낸 바와 같이, 레이저광의 조사는 기재(11)에 요철부(13)를 형성할 수 있으면 어떠한 형상이어도 무방하다. 요철부(13)의 형상은 예를 들면, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이 스트라이프 형상, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 지그재그 형상, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이 파형, 도 3의 (d)에 나타낸 바와 같이 소용돌이 형상이어도 되고, 수지막(13)과의 밀착력을 확보할 수 있으면 기재(11)에 레이저광을 조사하여 형성되는 요철부(13)의 형상은 특별히 한정되지 않는다.
다음으로, 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 요철부(13)를 형성한 기재(11)상에 수지막(12)를 형성한다. 수지막(12)은, 고체 윤활제와 바인더 수지로 이루어지는 피막이다. 본 발명의 실시 형태에 이용할 수 있는 고체 윤활제로서는 특별히 한정되지 않으나, 이황화몰리브덴(MoS2), 그라파이트, h-BN, 이황화텅스텐(WS2), 폴리사불화에틸렌(이하, PTFE라고 칭함), 불소계 수지, Pb, CF 등을 들 수 있다. 이러한 고체 윤활제는 마찰 계수를 낮추고 안정시키는 작용과 함께, 늘어붙음을 방지하는 작용을 한다. 이러한 작용을 충분히 발휘시키기 위하여, 고체 윤활제의 평균 입경은 15㎛ 이하인 것이 바람직하고, 특히 0.2㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하다.
고체 윤활제는 1종 또한 복수종을 함께 사용해도 된다. 이러한 고체 윤활제는 마찰 계수를 낮추고 안정시키는 작용과 함께, 늘어붙음을 방지하는 작용을 한다. 또한 수지막(12)의 재료중에 포함되는 고체 윤활제의 함유량은 바람직하게는 10질량% 내지 80질량%, 보다 바람직하게는 40질량% 내지 60 질량%이며, 함유량이 그 범위에 있음으로 인해 마찰 특성이나 내마모성이 우수한 고체 윤활제의 막이 된다.
바인더 수지는 특별히 한정되지 않지만 내열성이 높은 것이 바람직하며, 예를 들면 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리아미드(나일론), 불소 수지(PTFE, FEP 등), 엘라스토머 등을 들 수 있다. 이러한 바인더 수지는 고체 윤활제를 지지하며 내마모성을 부여한다. 바인더 수지의 수지막(12)에 대한 함유량은 10질량% 내지 80질량%인 것이 바람직하다. 함유량이 이 범위에 있음으로 인해 수지막중의 고체 윤활제의 지지성이 유지되어, 고체 윤활제를 지지하고 내마모성을 부여할 수 있다.
또한, 수지막(12)의 재료는 상기 이외에도 첨가제를 포함해도 된다. 예를 들면, Al2O3, Si2N4, TiO2 및 SiO2 등의 경질 입자나 극압제를 들 수 있다.
수지막(12)을 기재(11) 표면에 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 요철부(13)를 가지는 기재(11) 표면에 수지막(12)의 재료를 혼합하여 스프레이로 도포 후, 150℃ 내지 300℃에서 건조 및 소성함으로써 형성해도 된다. 스프레이 도장법(예를 들면, 에어 스프레이, 에어 정전 도장 등) 외에, 텀블링법, 침지법, 브러시 코팅법, 롤 코팅법 등을 이용해도 된다. 수지막(12)의 두께는 1㎛ 내지 50㎛인 것이 바람직하다.
기재(11)상에 형성된 수지막(12)은 그 슬라이딩면에 개구되는 오일 고임부가 되는 복수의 홀을 가져도 된다. 홀의 개구면의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 원형, 타원형, 다각형 등이어도 된다. 이 홀은, 상술한 YAG 레이저를 이용하여 형성해도 된다. 또한, 홀의 깊이는 5㎛ 이상 40㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이 범위의 깊이를 가짐으로써 윤활유 등의 유출을 억제하고, 윤활유, 이물질 등을 보관할 수 있다. 또한, 상기 홀의 깊이는 수지막(12)의 두께보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 홀은 반드시 슬라이딩면 전체에 형성되어 있을 필요는 없으며, 슬라이딩시에 힘이 가해지는 특정 부위에 형성되어 있어도 된다.
또한, 기재(11) 상에 형성된 수지막(12)은 초기 순응성을 향상시켜, 가혹한 슬라이딩 조건하에서도 우수한 슬라이딩 특성을 가지게 하기 때문에, 인접하는 홈이 산을 형성해도 된다. 이 경우, 인접하는 홈이 산을 형성하고 있으면 되며 홈의 골 형상에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 윤활유를 확보할 수 있으면 되며, 예를 들면 반원 형상, 삼각형 형상, 사다리꼴 형상 등을 들 수 있다. 산의 형성율이 높고 초기의 접촉면압이 높아지기 때문에 마모 및 변형이 생기기 쉽고, 초기 순응성이 양호하게 달성될 수 있는 점에서, 반원 형상, 삼각형 형상이 바람직하다. 특히 반원 형상은, 윤활유를 많이 확보할 수 있기 때문에 바람직하다.
둘레 홈의 깊이 및 피치는 특별히 한정되지 않으며, 기재의 형상이나 크기 및 필요로 하는 슬라이딩 특성 등에 의해 적절하게 설정한다. 둘레 홈의 깊이는, 통상 1㎛ 내지 20㎛, 특히 1㎛ 내지 7㎛가 바람직하다. 둘레 홈의 피치는 통상 0.05㎛ 내지 1mm, 특히 0.1㎛ 내지 0.5mm가 바람직하다. 또한, 슬라이딩 표면에서, 둘레 홈의 깊이 또는 피치가 모두 균등할 필요는 없으며, 주속차(周速差)나 슬라이딩 특성의 차이 등에 따라서, 슬라이딩 표면상에서 일부 변화시켜도 된다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태에 따른 슬라이딩 부재(10)를 컴프레서(40)용 경사판(17)으로서 이용한 예에 대하여 설명한다. 도 5는, 본 발명의 실시 형태에 따른 슬라이딩 부재(10)를 경사판으로 이용한 컴프레서(40)를 나타내는 개략 단면도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 슬라이딩 부재(10)를 경사판으로 이용한 컴프레서(40)는, 회전축의 외주부에 경사지게 마련된 슬라이딩 부재(10)로서의 경사판(17), 경사판(17)의 외주부를 감싸며 회전축을 따라 배치된 일단의 노치부, 일단의 노치부 내에 형성된 한 쌍의 반구형의 오목부를 가지는 피스톤(20) 및 피스톤(20)의 한 쌍의 반구상의 오목부에 배치된 한쌍의 반구형의 슈(30, 31)를 구비한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 슬라이딩 부재(10)를 이용한 컴프레서용 경사판은, 슬라이딩 부재(10)에 부착되어 있던 윤활유가 유통 가스에 의해 씻겨지는 경우, 즉 윤활이 부족한 상태나 윤활원이 없는 등의 가혹한 상태에서도, 수지막(12)이 기재(11)로부터 박리되지 않고 이용할 수 있다. 또한, 운전 초기의 표면에 윤활유 등이 없는 상태에서도 오일 고임부가 되는 홀 내에 보관된 윤활유 등이 스며나옴에 따라 고체 접촉을 저감시켜, 내소부성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 슬라이딩 부재(10)는, 가혹한 상태에서 이용한 경우에도 기재(11)와 수지막(12)의 밀착력을 충분히 확보할 수 있음과 함께, 초기 순응성과 수지막의 내마모성을 겸비할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 슬라이딩 부재(10)는, 예를 들면 컴프레서(40)용 경사판(17)으로 이용하는 것에 대하여 설명했지만, 기재(11)가 예를 들면 철계, 알루미늄계, 구리계의 금속 재료인 경우뿐 아니라, 밀착력을 향상시킬 필요가 있는 것이면 전술한 레이저광을 이용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시 형태에 따른 슬라이딩 부재(10)는, 피스톤(20), 슈(30, 31)로 이용해도 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 우선, 도 1의 (a) 내지 (c)를 참조하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 슬라이딩 부재(10)에 대해 설명하고, 다음으로 슬라이딩 부재(10)를 이용한 컴프레서용 경사판에 대하여 설명한다.
[실시예 1］
본 실시예 1에 따른 슬라이딩 부재(10)는, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 두께 6mm의 철계의 기재(11)를 준비하고 연마 가공하여, 유지 등의 불순물 등을 제거하기 위하여 세정하였다.
다음으로, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기재(11)에 단위 면적당 에너지 강도가 0.05J/㎟인 레이저광을 연속적으로 조사하여, 기재(11)의 수직 방향으로 깊이 2㎛의 오목부(131)를 형성한다. 또한, 레이저광의 스팟 중심으로부터 레이저광을 조사하고 있지 않은 볼록부(132)의 정점까지의 거리는 60㎛이다. 레이저광을 조사하지 않는 범위는 볼록부(132)의 정점을 중심으로 형성하고, 기재(11)에 요철부(13) 및 요철부상에 기재의 일부(14)를 형성하였다. 여기서, 본 실시예에 있어서 기재(11)에 조사되는 레이저광은 YAG 레이저광이다.
기재(11)에 형성된 요철부(13) 및 기재(11)의 요철부(13)상에 형성된 기재의 일부(14)에 대해 설명한다. 도 5의 (a)는, 본 발명의 실시예 1에 따른 기재(11)의 요철부(13) 상에 형성되는 기재의 일부(14)를 나타내는 개략 표면도이며, (b)는 본 발명의 실시예 1에 따른 기재(11)의 요철부(13) 상에 형성되는 기재의 일부(14)를 나타내는 개략 표면도이다. 도 5의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 기재(11)의 요철부(13)상의 기재의 일부(14)는 레이저광을 단위 면적당 에너지 강도 0.05J/㎟로 기재(11)에 조사함으로써, 기재(11)의 오목부(131)상에 부착된 것이나, 기재(11)의 오목부(131) 상에 액체가 튀어 응고된 것이다. 이때의 기재의 일부(14)는 요철부(13)상에 단위 면적당 75개/㎟ 형성되었다. 이 결과를 표 1에 나타낸다.
다음으로, 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 요철부(13)을 형성한 기재(11)상에 수지막(12)를 형성하였다. 수지막(12)은 고체 윤활 피막 조성물로서 이황화몰리브덴 25질량%, 그라파이트 30질량%, 시판하는 폴리아미드이미드 수지 잔부가 되도록 원료를 준비하였다. 수지의 용제로서 N-메틸-2-피롤리돈을 원료에 첨가하여 전체를 혼합하고, 롤 인쇄법으로, 레이저광을 조사하여 기재의 일부(14)를 포함하는 요철부(13)의 기재(11)상에 피착하여, 60㎛의 두께의 수지막(12)를 형성하였다. 그 후, 220℃로 1시간의 소성을 행하고, 계속해서 선반에서 노즈 R0.8의 다이아몬드칩을 이용하여 전송 속도 0.16mm로 절삭 가공하여, 둘레 홈의 깊이 4㎛, 피치 0.16mm의 둘레 홈을 형성하였다. 이에 따라, 본 실시예 1에 따른 슬라이딩 부재(10)를 형성했다.
[실시예 2］
본 실시예 2에 따른 슬라이딩 부재(10)는, 단위 면적당 에너지 강도가 0.10J/㎟인 레이저광을 기재(11)에 조사한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 형성하였다. 이때의 슬라이딩 부재(10)는, 요철부(13)의 수직 방향의 깊이가 5㎛이며 단위 면적당 기재의 일부(14)는 100개/㎟ 형성되었다. 이 결과를 표 1에 나타낸다.
［실시예 3］
본 실시예 3에 따른 슬라이딩 부재(10)는, 단위 면적당 에너지 강도가 0.24J/㎟인 레이저광을 기재(11)에 조사한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 슬라이딩 부재(10)를 형성하였다. 이때의 슬라이딩 부재(10)는 요철부(13)의 수직 방향의 깊이가 10㎛이며, 단위 면적당 기재의 일부(14)는 7000개/㎟ 형성되었다. 이 결과를 표 1에 나타낸다.
［실시예 4］
본 실시예 4에 따른 슬라이딩 부재(10)는, 단위 면적당 에너지 강도가 0.34J/㎟인 레이저광을 기재(11)에 조사한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 슬라이딩 부재(10)를 형성하였다. 이때의 슬라이딩 부재(10)는 요철부(13)의 수직 방향의 깊이가 15㎛이며, 단위 면적당 기재의 일부(14)는 8000개/㎟ 형성되었다. 이 결과를 표 1에 나타낸다.
［비교예 1］
단위 면적당 에너지 강도가 0.04J/㎟인 레이저광을 기재(11)에 조사한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 슬라이딩 부재(10)를 형성하였다. 여기서, 도 6은 비교예 1에 따른 기재(11)의 요철부(13)상에 형성되는 기재의 일부(14)를 나타내는 개략 표면도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 기재(11)의 요철부(13)상의 기재의 일부(14)는 레이저광을 단위 면적당 에너지 강도 0.04J/㎟로 기재(11)에 조사함으로써, 기재(11)의 오목부(131)상에 액체가 고리와 같이 응고된다. 이때의 슬라이딩 부재(10)는 요철부(13)의 수직 방향의 깊이가 1㎛이며, 단위 면적당 기재의 일부(14)는 0개/㎟ 형성되었다. 이 결과를 표 1에 나타낸다.
단위 면적당
에너지 강도(J/㎟)		 요철부의 수직 방향의
깊이(㎛)		 단위 면적당 기재 일부의
개수(개/㎟)
실시예 1 0.05 2 75
실시예 2 0.10 5 100
실시예 3 0.24 10 7000
실시예 4 0.34 15 8000
비교예 1 0.04 1 0
본 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에 따른 슬라이딩 부재(10)를 컴프레서용 경사판으로서 이용하여, 이하와 같은 조건으로 박리 시험 및 마모 시험을 실시하였다. 그때의 결과를 표 2에 나타낸다.
시험 형태： 3슈/평판
회전수：7200rpm
하중：1735N
윤활：냉매/냉동기유 혼합, 컴프레서 흡입 분위기
상대재：슈(SUJ2 담금질)
하중[N] 마찰계수 마모[㎛] 비고
실시예 1 1735 또는 1735 이상 0.007 3 수지층의 박리없음
실시예 2 1735 또는 1735 이상 0.006 1 수지층의 박리없음
실시예 3 1735 또는 1735 이상 0.005 2 수지층의 박리없음
실시예 4 1735 또는 1735 이상 0.006 2 수지층의 박리없음
비교예 1 1183 0.012 20(박리부분) 수지층 박리
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예 1 내지 4는 기재(11)에 조사되는 레이저광의 단위 면적당 에너지 강도를 조정함으로써, 기재(11)의 요철부(13)상에 기재의 일부(14)가 형성됨에 따라 밀착력이 향상됨과 함께 초기 순응성이 향상되고, 마찰 특성이 양호하며 내마모성이 우수한 것을 알 수 있다. 한편, 비교예 1은 밀착력이 얻어지지 않아 수지층의 박리가 발생한 것을 알 수 있다.
본 발명은, 슬라이딩 부재 및 그 제조 방법 및 슬라이딩 부재를 이용한 컴프레서용 경사판으로 이용 가능하다.
10: 슬라이딩 부재 11:기재
12: 수지막 13: 요철부
14: 기재의 일부

Claims (9)

  1. 단위 면적당 에너지 강도가 0.053J/㎟ 이상의 레이저광이 조사되어, 조사된 상기 레이저광에 의해 수직 방향으로 형성되는 요철부 및 상기 요철부상에 용해되어 응고된 일부가 형성된 기재; 및
    상기 기재상에 형성되는 고체 윤활제 및 바인더 수지를 포함하는 수지막;을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요철부의 오목부는 상기 기재의 수직 방향으로 깊이가 45㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기재의 일부는 입상, 직방체, 마름모형 중 어느 하나를 포함하는 불균일한 형상인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 윤활제는 이황화몰리브덴(MoS2), 그라파이트, h-BN, 이황화텅스텐(WS2), Pb, CF 중 어느 1종으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 슬라이딩 부재를 이용한 것을 특징으로 하는 컴프레서용 경사판.
  6. 단위 면적당 에너지 강도가 0.053J/㎟ 이상인 레이저광을 연속적으로 조사하여 수직 방향으로 요철부를 기재에 형성하고,
    상기 기재의 상기 요철부상에 용해되어 응고된 일부를 형성하고,
    상기 기재상에 고체 윤활제 및 바인더 수지를 포함하는 수지막을 형성하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 요철부의 오목부는 상기 기재의 수직 방향으로 깊이가 45㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재의 제조 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 기재의 일부는 입상, 직방체, 마름모형 중 어느 것을 포함하는 불균일한 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재의 제조 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 윤활제는 이황화몰리브덴(MoS2), 그라파이트, h-BN, 이황화텅스텐(WS2), Pb, CF 중 어느 1종으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재의 제조 방법.
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