KR20160053121A - 자동차용 쉬프트포크 코팅방법 및 이를 이용한 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크 - Google Patents

자동차용 쉬프트포크 코팅방법 및 이를 이용한 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크 Download PDF

Info

Publication number
KR20160053121A
KR20160053121A KR1020140149688A KR20140149688A KR20160053121A KR 20160053121 A KR20160053121 A KR 20160053121A KR 1020140149688 A KR1020140149688 A KR 1020140149688A KR 20140149688 A KR20140149688 A KR 20140149688A KR 20160053121 A KR20160053121 A KR 20160053121A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coating layer
shift fork
amorphous
pad portion
powder
Prior art date
Application number
KR1020140149688A
Other languages
English (en)
Inventor
정민균
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020140149688A priority Critical patent/KR20160053121A/ko
Priority to US14/677,116 priority patent/US9933070B2/en
Priority to CN201510202045.1A priority patent/CN106148877A/zh
Priority to DE102015207557.5A priority patent/DE102015207557A1/de
Publication of KR20160053121A publication Critical patent/KR20160053121A/ko
Priority to US15/906,941 priority patent/US10969010B2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/32—Gear shift yokes, e.g. shift forks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/129—Flame spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/32—Gear shift yokes, e.g. shift forks
    • F16H2063/324—Gear shift yokes, e.g. shift forks characterised by slide shoes, or similar means to transfer shift force to sleeve

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Gear-Shifting Mechanisms (AREA)

Abstract

본 발명은 초고속 화염 용사법(HVOF)을 이용하여 자동차용 쉬프트포크의 패드부에 비정질 코팅층을 형성하는 자동차용 쉬프트포크 코팅방법 및 이를 이용한 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 쉬프트포크 코팅방법은 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 준비하는 단계; 쉬프트포크의 패드부를 세척하여 불순물을 제거하는 쉬프트포크 전처리 단계; 상기 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 이용하여 불순물이 제거된 상기 패드부에 초고속 화염 용사법(HVOF)으로 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 코팅층이 비정질이 되도록, 106 ~ 108 K/s의 속도로 냉각시키는 냉각 단계;를 포함한다.

Description

자동차용 쉬프트포크 코팅방법 및 이를 이용한 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크{COATING METHOD FOR SHIFT FORK AND SHIFT FORK WITH AMORPHOUS COATING LAYER BY USING THE SAME}
본 발명은 자동차용 쉬프트포크 코팅방법 및 이를 이용한 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고속 화염 용사법(HVOF)을 이용하여 자동차용 쉬프트포크의 패드부에 비정질 코팅층을 형성하는 자동차용 쉬프트포크 코팅방법 및 이를 이용한 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크를 제공한다.
일반적으로 변속기는 주행상태에 따라 적절히 차량의 구동력을 변화시킬 수 있도록 되어 있으며, 엔진이 역회전될 수 없으므로 차량을 후진시키기 위한 기어장치도 갖추고 있다.
도 1은 일반적인 수동변속기의 내부구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 일반적인 수동변속기에는 변속상태를 조작하기 위해서 변속기 조작기구가 구비되는 바, 운전자가 직접 변속기를 조작하는 변속레버와, 상기 변속레버의 조작력을 변속기어에 전달하는 쉬프트레일(20)과, 상기 쉬프트레일(20)에 연결되어 싱크로나이저 슬리브(30)를 작동하는 쉬프트포크(10)를 포함하여 이루어지며, 특히 상기 쉬프트포크(10)는 상기 쉬프트레일(20)에 고정되어 상기 싱크로나이저 슬리브(30)의 외주면에 가공되어 있는 그루브(groove)에 끼워져 있는 상태에서 싱크로나이저 슬리브(30)를 축방향으로 밀어 이동시키는 구조로 이루어진다.
상기 싱크로나이저 슬리브(30)는 변속기어가 맞물리기 더욱 쉽게 만든 싱크로메쉬기구의 구성요소로써, 운전자가 상기 변속레버를 조작하면 상기 쉬프트레일(20)을 통해 상기 쉬프트포크(10)가 작동되고, 상기 쉬프트포크(10)에 의해 상기 싱크로나이저 슬리브(30)가 전후로 움직이게 된다.
이와 같이 상기 상크로나이저 슬리브(30)가 상기 변속레버의 작동으로 전후이동됨에 따라 싱크로 메쉬기구가 클러치작용을 하면서 마찰력에 의해 주축과 변속되는 기어를 같은 속도로 만드는 동기작용을 한 뒤, 구동기어(40)측과 주축(50)측을 연결하여 변속을 완료하게 된다.
여기서, 상기 쉬프트포크(10)는 암이 반원형으로 형성되어 상기 싱크로나이저 슬리브(30)의 외주면에 결착되어 있으며, 내면 양단측에는 변속레버의 작동에 따라 전후 이동시 상기 싱크로나이저 슬리브(30)와의 접촉이 용이하도록 패드부가 설치되어 있는 구조로 이루어진다.
이러한, 수동변속기용 쉬프트포크(10)의 패드부는 수천 rpm으로 회전하는 싱크로나이저 슬리브(30)를 밀어 변속시키는 과정에서 패드부에 하중이 집중되기 때문에 쉬프트포크(10)와 같은 구동부품의 수명을 향상시키면서, 자동차의 연비향상 및 배기가스 규제 측면의 경쟁력을 확보하기 위해서는 구동부품의 내마모성 및 저마찰 윤활특성을 향상이 필수적이다.
종래, 쉬프트포크의 슬리브 접촉부위에 알루미늄/알루미나 후막(코팅층)을 형성하여 내모성을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있는 쉬프트포크 제조방법에 대해서는 "자동차용 쉬프트포크의 제조방법 (등록특허공보 제10-0666773호)등에서 구체적으로 공지되어 있다.
그러나, 저온분사코팅법을 이용하여 코팅층을 형성하는 경우, 비정질 코팅층을 형성할 수 없으며, 내마모성 및 저마찰 윤활특성이 기준치에 미치지 못하는 문제점을 가지고 있었다.
등록특허공보 제10-0666773호 ( 2007. 01. 03.)
본 발명은 자동차용 쉬프트포크의 패드부에 비정질 코팅층을 형성하여 패드부의 내마모성을 향상시키고 저마찰 특성을 극대화할 수 있는 자동차용 쉬프트포크 코팅방법 및 이를 이용한 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 자동차용 쉬프트포크 코팅방법은 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 준비하는 단계; 쉬프트포크의 패드부를 세척하여 불순물을 제거하는 쉬프트포크 전처리 단계; 상기 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 이용하여 불순물이 제거된 상기 패드부에 초고속 화염 용사법(HVOF)으로 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 코팅층이 비정질이 되도록, 106~108 K/s의 속도로 냉각시키는 냉각 단계;를 포함한다.
상기 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 준비하는 단계는, Fe, Cr 및 Mo를 포함하는 각 재료를 평량하는 과정; 평량된 각각의 재료를 용해시키는 과정; 및 용해된 각각의 재료를 냉각시켜, 직경이 15 ~ 45㎛가 되도록, 미분화하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 쉬프트포크 전처리 단계는, 쉬프트포크의 불순물 제거 이전에, 상기 패드부 표면의 10점 평균 조도(Rz)가 10 ~ 15㎛가 되도록, 알루미나 분말을 이용하여 쇼트 블라스트처리하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 코팅층은 50 ~ 125㎛ 두께로 형성되며, 상기 코팅층 표면의 10점 평균 조도(Rz)는 45㎛이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크는 상단이 쉬프트레일에 고정되며, 슬리브의 외측을 감싸도록 반원형으로 형성된 암이 일체로 형성된 바디부; 상기 암의 중심부 및 양 단부 내측에 각각 결합된 패드부;를 포함하며, 상기 패드부는 초고속 화염 용사법(HVOF)으로 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 용사하여 형성된 비정질 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 비정질 코팅층의 기공률은 4 ~ 6%이고, 비커스 경도(HV 300gf)는 600 ~ 700인 것이 바람직하다.
상기 Fe-Cr-Mo계 용사분말은 직경이 15 ~ 45㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 비정질 코팅층의 두께는 상기 코팅층은 50 ~ 125㎛ 두께로 형성되며, 상기 코팅층 표면의 10점 평균 조도(Rz)는 45㎛이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 쉬프트포크의 패드부에 비정질 코팅층을 형성함으로써, 내마모성 및 저마찰 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 이에 따라 쉬프트포크의 수명을 향상시키고, 자동차의 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 코팅층의 기공률이 4 ~ 6%가 되도록 형성하여, 기공이 오일 함유(Oil Reservoir)역할을 함으로써, 윤활특성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 수동변속기의 내부구조를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 쉬프트포크를 개략적으로 보여주는 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른, 비정질 코팅층 경도와 마찰계수와의 상관관계를 나타낸 그래프이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 비정질 코팅층의 두께와 마찰계수와의 관계를 나타낸 그래프이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 코팅층과 플라즈마 용사법 및 화염 용사법으로 형성된 코팅층을 비교한 도면이고,
도 6은 일 실시예에 따라 제조된 코팅층과 플라즈마 용사법 및 화염 용사법으로 형성된 코팅층의 XRD 분석한 결과를 도시한 그래프이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 쉬프트포크를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 쉬프트포크(10)는 상단이 쉬프트레일(20)에 고정되며, 일측에 슬리브(30)의 외측을 감싸는 암(110)이 반원형상으로 형성된 바디부(100)와, 암(110)의 중심부 및 양 단부 내측에 결합된 패드부(200)를 포함한다.
이때, 각각의 패드부(200)의 표면에는 초고속 화염 용사법으로 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 이용하여 비정질 코팅층이 형성된다.
비정질 코팅층은 그레인 바운더리(Grain boundary)와 같은 결함이 없는 균질 합금으로서 쉬프트포크(10)의 저마찰 특성 및 내마모 특성과 같은 기계적 성질뿐만 아니라, 내부식 특성이 우수하여 쉬프트포크(10)의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른, 비정질 코팅층 경도와 마찰계수와의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명에서 경도는 마이크로 비커스 경도계를 이용하여 300gf로 7회 측정하여 최대, 최소값을 제외한 나머지 값의 평균으로 나타내었다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 코팅층의 경도 측정시 압입 하중이 커지면 압입 면적이 커지고 비정질 코팅층 내 존재하는 기공 및 미세 크랙 등이 다수 포함되어 측정되는데, 그렇게 측정된 경도 값은 낮은 압입 하중으로 측정한 경도값 보다 코팅층의 기계적 특성을 더 잘 나타낼 수 있기 때문에 본 연구에서는 본 재질의 측정 가능 최대 하중인 300gf으로 측정하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 경도 값이 낮아질수록 마찰 계수가 감소되는 경향을 보이는데, 그 이유는 코팅층 표면에 적절한 양의 기공이 존재하여 오일 함유 (oil reservoir)역할을 하여 윤활특성이 향상되기 때문이이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층 표면의 기공률은 4 ~ 6%으로 형성되고, 이때 비커스 경도(HV 300gf)는 600 ~ 700인 것이 바람직하다.
왜냐하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 코팅층의 기공률이 4% 미만인 경우 오일 함유가 미미하여 윤활특성 향상을 기대할 수 없고, 기공률이 6%를 초과하는 경우 비정질 코팅층의 강도가 저하되기 때문이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 코팅층은 직경이 15 ~ 45㎛인 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 사용하여 코팅하는 것이 바람직하다.
왜냐하면, Fe-Cr-Mo계 용사분말의 입도는 비정질 코팅층의 물성 및 수율에 영향을 미치는 인자로, 15㎛ 미만의 직경을 갖는 입자가 포함되는 경우, Fe-Cr-Mo계 용사분말이 모재에 달라붙지 못하고 튕겨져 나오는 바운스 백(Bounce back) 현상이 발생되어 코팅 수율이 저하되며, 밀착력이 떨어지는 문제점이 있었으며, 45㎛를 초과하는 입자가 포함되는 경우 비정질 코팅층의 표면 조도를 상승시켜 윤활특성이 저하되기 때문이다.
한편, 비정질 코팅층의 두께는 50 ~ 125㎛로 형성되고, 그 표면의 10점 평균 조도(Rz)는 45㎛ 이하인 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비정질 코팅층의 두께와 마찰계수와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 코팅층의 두께가 50㎛ 미만인 경우 코팅층의 내구성이 낮으며, 코팅층의 두께가 125㎛를 초과하면서 마찰계수가 급격히 상승하며, 200㎛를 초과하는 경우 비정질 코팅층의 표면 개질 변화에 따라, 취성 특성이 나타나기 때문이다.
한편, 비정질 코팅층 표면의 10점 평균 조도(Rz)는 45㎛ 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는 10점 평균 조도(Rz)가 45㎛를 초과하는 경우, 비정질 코팅층의 윤활 특성이 저하되기 때문이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 쉬프트포크 코팅방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 쉬프트포크 코팅방법은 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 준비하는 단계와 코팅하고자하는 쉬프트포크(10)의 패드부(200)를 세척하는 쉬프트포크(10) 전처리 단계와 코팅층을 형성하는 단계 및 냉각 단계를 포함한다.
Fe-Cr-Mo계 용사분말을 준비하는 단계는 Fe, Cr 및 Mo를 포함하는 재료를 평량하는 과정과 평량된 각각의 재료를 용해시키는 과정 및 용해된 재료를 냉각시켜 미분화하는 과정을 포함하며, 본 발명에서 사용된 Fe-Cr-Mo계 용사분말의 성분은 아래와 같다.
성분 Fe Cr Mo Si Others
wt% 57.42 28.31 11.33 < 2 < 1
미분화하는 과정은 용해된 재료를 냉각시켜 각 입자의 직경이 15 ~ 45㎛가 되도록 미분화하는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 초고속 화염 용사법으로 코팅층을 형성하는 과정에서 Fe-Cr-Mo계 용사분말 중에 15㎛ 미만의 직경을 갖는 입자가 포함되는 경우, 패드부에 달라붙지 못하고 튕겨져 나오는 바운스 백(Bounce back) 현상이 발생되어 수율이 저하되며, 밀착력이 떨어지는 문제점이 있었으며, 45㎛를 초과하는 입자가 포함되는 경우 비정질 코팅층의 표면 조도를 상승시켜 윤활특성이 저하되기 때문이다.
쉬프트포크(10) 전처리 단계는 패드부 표면을 알루미나 분말을 이용하여 쇼트블라스트 처리하는 과정과 패드부(200)를 세척하여 표면에 부착된 먼지 등 불순물을 제거하는 과정을 포함한다.
이때, 쇼트 블라스트처리하는 과정은 패드부(200) 표면의 10점 평균 조도(Rz)가 10 ~ 15㎛ 수준으로 유지되어야 비정질 코팅층의 밀착력이 향상되어 탈락 또는 박리 등 결함이 발생되지 않는다.
이때, 불순물을 제거하는 과정은 패드부(200) 표면의 이물질뿐만 아니라 쇼트블라스트처리하는 과정에서 패드부(200) 표면에 부착된 알루미나 등 불순물을 제거함으로써, 비정질 코팅층의 밀착력을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
코팅층을 형성하는 단계는 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 이용하여 초고속 화염 용사법으로 표면처리된 패드부(200)의 표면에 비정질 코팅층을 형성시키는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 코팅층 형성시 분사되는 입자의 분사속도는 코팅층의 결정화도에 영향을 미치는 요인으로 일반적으로, 초고속 화염 용사법, 플라즈마 용사법, 화염 용사법 순으로 입자의 분사속도가 빨라져 비정질 코팅층 형성에 용이할 수 있기 때문이다.
즉, 입자의 분사속도가 빠를수록 냉각속도가 빨라지고 이는 비정질 분율에 영향을 주기 때문이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 코팅층(C)과 플라즈마 용사법(b) 및 화염 용사법(a)으로 형성된 코팅층을 비교한 도면이고, 도 6은 일 실시예에 따라 제조된 코팅층과 플라즈마 용사법 및 화염 용사법으로 형성된 코팅층의 XRD 분석한 결과를 도시한 그래프이다.
도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 초고속 화염 용사법으로 제조된 코팅층은 XRD 분석시 넓은 피크형상이 관찰됨에 따라, 코팅 후에도 비정질을 유지하고 있음을 알수 있는 반면, 플라즈마 용사법 및 화염 용사법으로 제조된 코팅층 모두 결정질상 피크가 관찰되어 결정질상 코팅층이 형성되었음을 알 수 있다.
또한, 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층을 형성하는 단계는 코팅층의 두께가 50 ~ 125㎛로 형성되고, 그 표면의 10점 평균 조도(Rz)는 45㎛ 이하인 것이 바람직하다.
그 이유는 앞서 설명한 바와 같이 50㎛는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 코팅층이 필요로 하는 최소한의 내구성을 확보하기 위한 두께이며, 코팅층이 125㎛를 초과하는 경우 마찰계수가 급증하기 때문이며, 이때 10점 평균 조도(Rz)가 45㎛를 초과하는 경우, 비정질 코팅층의 윤활 특성이 저하되기 때문이다.
또한, 냉각 단계는 패드부(200)의 표면에 형성된 코팅층이 비정질 코팅층이 되도록, 106 ~ 108K/s 속도로 냉각시킨다.
앞서 설명한 바와 같이, 코팅층 형성 후 냉각속도는 비정질 분율에 영향을 미치는 요인으로 본 발명에서는 106 ~ 108K/s 속도로 냉각시킴으로써, 코팅 후에도 비정질을 유지하도록 함으로써, 내마모성 및 저마찰 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 이에 따라 쉬프트포크(10)의 수명을 향상시키고, 자동차의 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 쉬프트포크 20: 쉬프트레일
30: 슬리브 40: 구동기어
50: 주축 100: 바디부
110: 암 200: 패드부

Claims (8)

  1. Fe-Cr-Mo계 용사분말을 준비하는 단계;
    쉬프트포크의 패드부를 세척하여 불순물을 제거하는 쉬프트포크 전처리 단계;
    상기 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 이용하여 불순물이 제거된 상기 패드부에 초고속 화염 용사법(HVOF)으로 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 코팅층이 비정질이 되도록, 106 ~ 108 K/s의 속도로 냉각시키는 냉각 단계;를 포함하는, 자동차용 쉬프트포크 코팅방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 준비하는 단계는,
    Fe, Cr 및 Mo를 포함하는 각 재료를 평량하는 과정;
    평량된 각각의 재료를 용해시키는 과정; 및
    용해된 각각의 재료를 냉각시켜, 직경이 15 ~ 45㎛가 되도록, 미분화하는 과정;을 포함하는, 자동차용 쉬프트포크 코팅방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 쉬프트포크 전처리 단계는,
    쉬프트포크의 불순물 제거 이전에, 상기 패드부 표면의 10점 평균 조도(Rz)가 10 ~ 15㎛가 되도록, 알루미나 분말을 이용하여 쇼트 블라스트처리하는 과정을 더 포함하는, 자동차용 쉬프트포크 코팅방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 50 ~ 125㎛ 두께로 형성되며, 상기 코팅층 표면의 10점 평균 조도(Rz)는 45㎛이하인 것을 특징으로 하는, 자동차용 쉬프트포크 코팅방법.
  5. 상단이 쉬프트레일에 고정되며, 슬리브의 외측을 감싸도록 반원형으로 형성된 암이 일체로 형성된 바디부;
    상기 암의 중심부 및 양 단부 내측에 각각 결합된 패드부;를 포함하며,
    상기 패드부는 초고속 화염 용사법(HVOF)으로 Fe-Cr-Mo계 용사분말을 용사하여 형성된 비정질 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 비정질 코팅층의 기공률은 4 ~ 6%이고, 비커스 경도(HV 300gf)는 600 ~ 700인 것을 특징으로 하는, 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 Fe-Cr-Mo계 용사분말은 직경이 15 ~ 45㎛인 것을 특징으로 하는, 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 비정질 코팅층의 두께는 상기 코팅층은 50 ~ 125㎛ 두께로 형성되며, 상기 코팅층 표면의 10점 평균 조도(Rz)는 45㎛이하인 것을 특징으로 하는, 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크.
KR1020140149688A 2014-10-31 2014-10-31 자동차용 쉬프트포크 코팅방법 및 이를 이용한 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크 KR20160053121A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140149688A KR20160053121A (ko) 2014-10-31 2014-10-31 자동차용 쉬프트포크 코팅방법 및 이를 이용한 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크
US14/677,116 US9933070B2 (en) 2014-10-31 2015-04-02 Coating method for vehicle shift fork and shift fork with amorphous coating layer formed by same
CN201510202045.1A CN106148877A (zh) 2014-10-31 2015-04-24 用于车辆拨叉的涂覆方法和具有通过此方法形成的无定形涂层的拨叉
DE102015207557.5A DE102015207557A1 (de) 2014-10-31 2015-04-24 Beschichtungsverfahren für Fahrzeugschaltgabel und durch dasselbe hergestellte Schaltgabel mit amorpher Beschichtungsschicht
US15/906,941 US10969010B2 (en) 2014-10-31 2018-02-27 Coating method for vehicle shift fork and shift fork with amorphous coating layer formed by the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140149688A KR20160053121A (ko) 2014-10-31 2014-10-31 자동차용 쉬프트포크 코팅방법 및 이를 이용한 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160053121A true KR20160053121A (ko) 2016-05-13

Family

ID=55753915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140149688A KR20160053121A (ko) 2014-10-31 2014-10-31 자동차용 쉬프트포크 코팅방법 및 이를 이용한 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9933070B2 (ko)
KR (1) KR20160053121A (ko)
CN (1) CN106148877A (ko)
DE (1) DE102015207557A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2665647C2 (ru) * 2017-01-30 2018-09-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) Способ плазменного напыления износостойких покрытий толщиной более 2мм
JP2022088929A (ja) * 2020-12-03 2022-06-15 トヨタ自動車株式会社 シフト装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2904449A (en) * 1955-07-26 1959-09-15 Armour Res Found Method and compositions for flame spraying
FR2466049A1 (fr) * 1979-09-20 1981-03-27 Renault Fourchette de commande pour coulisseau de boite de vitesses
CH678067A5 (ko) * 1989-01-26 1991-07-31 Asea Brown Boveri
US5201237A (en) * 1990-09-26 1993-04-13 Saturn Corporation Shift fork for a vehicular transmission
CA2129874C (en) * 1993-09-03 1999-07-20 Richard M. Douglas Powder for use in thermal spraying
DE10151605A1 (de) * 2001-10-18 2003-05-08 Euroflamm Gmbh Gleitelement
JP4281368B2 (ja) 2003-01-30 2009-06-17 川崎重工業株式会社 耐摩耗溶射皮膜
KR100666773B1 (ko) 2005-07-21 2007-01-09 현대자동차주식회사 자동차용 시프트포크의 제조방법
US20090246398A1 (en) 2006-08-14 2009-10-01 Nakayama Steel Works ,Ltd. Method and apparatus for forming amorphous coating film
US20080178700A1 (en) * 2007-01-31 2008-07-31 Melinda Harmos Three pad plastic shifter fork
CN101323951A (zh) * 2007-06-13 2008-12-17 中国科学院金属研究所 一种无磁高耐蚀耐磨非晶钢涂层的制备方法
KR101076759B1 (ko) 2008-12-24 2011-10-26 재단법인 포항산업과학연구원 용사코팅방법
DE102009035210B3 (de) 2009-07-29 2010-11-25 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Gleitelement mit thermisch gespritzter Beschichtung und Herstellungsverfahren dafür
JP5638809B2 (ja) 2010-01-12 2014-12-10 株式会社中山アモルファス アモルファス皮膜付き金属材およびアモルファス皮膜形成方法
KR101414185B1 (ko) 2014-02-21 2014-07-01 (주)에이에스티아이엔씨 우수한 내식성을 갖는 코팅 조성물 및 그 코팅 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20160122857A1 (en) 2016-05-05
CN106148877A (zh) 2016-11-23
US10969010B2 (en) 2021-04-06
US20180187779A1 (en) 2018-07-05
DE102015207557A1 (de) 2016-05-04
US9933070B2 (en) 2018-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7497783B2 (en) Propeller shaft
US8919319B2 (en) Piston for internal combustion engine
KR101628477B1 (ko) 내마모성이 향상된 시프트 포크
JP2009542902A (ja) 耐摩耗性コーティングならびにこのための製造法
JPWO2007043637A1 (ja) スプラインシャフト
KR20160060668A (ko) 실린더 보어와 피스톤 링의 조합
JP2010261473A (ja) 内燃機関用摺動部品、内燃機関、輸送機器および内燃機関用摺動部品の製造方法
KR20160053121A (ko) 자동차용 쉬프트포크 코팅방법 및 이를 이용한 비정질 코팅층이 형성된 쉬프트포크
JP2007205564A (ja) 摺動部材及びクラッチ
JP5878061B2 (ja) すべり軸受
JP2006258149A (ja) 組合せ摺動部材
US9650585B2 (en) Nanocomposite solid lubricant coating
US20130022493A1 (en) Aluminum alloy bearing
US9677613B2 (en) Slide member
CN206738019U (zh) 一种锥面活塞环
JP2016038048A (ja) 等速ジョイント及びその製造方法
CN107061536B (zh) 一种采用电控换挡的变速器总成
JP5850777B2 (ja) 摺動部材
KR101849650B1 (ko) 선택 산화공정을 이용한 이중구조의 마찰 기계 부재의 제조방법
JP2008095745A (ja) 摺動部材及び摺動部材の製造方法
CN105156465A (zh) 一种具有复合不同弹性模量轴承内圈和外圈的滚动轴承
JP4736684B2 (ja) 組合せ摺動部材
KR20160145084A (ko) 감소된 카운터 본체 마모를 갖는 마찰공학적 시스템
KR102463833B1 (ko) 내마모 코팅된 마찰부품 및 그 코팅방법
JP2013061075A (ja) 内燃機関用摺動部品、内燃機関、輸送機器および内燃機関用摺動部品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application