KR20190063472A - 우수한 열 전도도를 위한 구리 함침된 몰리브데늄 및/또는 텅스텐 베이스 분말 금속 합금 - Google Patents

우수한 열 전도도를 위한 구리 함침된 몰리브데늄 및/또는 텅스텐 베이스 분말 금속 합금 Download PDF

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필리프 불리
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Abstract

밸브 시트 인서트와 같은 내연 엔진에서 사용하기 위한 소결 재료가 제공된다. 이 재료는 프레스된 베이스 분말 금속 혼합물과 베이스 분말 금속 혼합물의 기공에 함침된 Cu-구리 상을 포함한다. 베이스 분말 금속 혼합물은 Mo 및 W 중 적어도 하나, 및 B, N 및/또는 C와 같은 적어도 하나의 첨가제를 포함한다. Mo 및/또는 W의 양은 재료의 총 중량을 기준으로 50 wt. % 내지 85 wt. %이다. 적어도 하나의 첨가제는 재료의 총 중량을 기준으로 0.2 내지 25 wt. %의 총량으로 존재하고, Cu-부화 상은 재료의 총 중량을 기준으로 15 wt. % 내지 50 wt. %의 양으로 존재한다. 이 재료는 또한 적어도 70 W/mK의 열 전도도를 가진다.

Description

우수한 열 전도도를 위한 구리 함침된 몰리브데늄 및/또는 텅스텐 베이스 분말 금속 합금
관련 출원의 상호 참조
이 미국 실용 특허출원은 2016년 9월 28일자 제출된 미국 가 특허출원 제62/400,867호, 및 2017년 8월 3일자 제출된 미국 실용 특허출원 제15/668,368호에 대한 우선권을 주장하며, 이들의 내용은 그 전체가 여기 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 분말 금속 재료, 및 분말 금속 재료의 형성 방법, 예를 들어 밸브 가이드(valve guide) 및 밸브 시트 인서트(valve seat insert)를 위한 분말 금속 재료에 관한 것이다.
분말 금속 재료는 밸브 가이드 및 밸브 시트 인서트와 같은 자동차 차량 용도를 위한 개선된 내마모성 및/또는 열 전도도를 가진 부품을 형성하는데 주로 사용된다. 전형적인 배기관 밸브 시트 인서트는 엔진 작동 동안 400℃ 내지 500℃의 온도에 도달할 수 있다. 가혹한 엔진 환경으로 인해 밸브 가이드 및 밸브 시트 인서트를 형성하는데 사용된 재료는 바람직하게 높은 고온 경도와 윤활성(lubricity)의 조합을 가진다. 최근, 높은 열 전도도를 가진 밸브 시트 인서트와 가이드를 또한 제공하는 것이 더 바람직하게 되었다. 재료는 또한 엔진 시동시와 같은 저온에서부터 엔진이 고성능 작동하며 완전 정격 출력(full rated power)에서 운행되는 때와 같은 고온까지 충분한 내마모성을 제공해야 한다. 가혹한 내연 엔진 용도에, 특히 밸브 시트 인서트에 사용하기 위한 분말 금속-기반 재료와 같은, 고온 및 저온에서 뛰어난 경도, 열 전도도 및 내마모성을 가진 재료에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 한 양태는 베이스 분말 금속 혼합물과 Cu-부화 상을 포함하는 재료를 포함하는, 밸브 시트 인서트를 제공한다. 베이스 분말 금속 혼합물은 Mo 및 W 중 적어도 하나를 포함한다. 베이스 분말 금속 혼합물은 또한 복수의 기공을 포함하고, Cu-부화 상은 베이스 분말 금속 혼합물의 기공에 배치된다.
본 발명의 다른 양태는 베이스 분말 금속 혼합물과 Cu-부화 상을 포함하는, 내연 엔진에서 사용하기 위한 재료를 제공한다. 베이스 분말 금속 혼합물은 Mo 및 W 중 적어도 하나를 포함한다. 베이스 분말 금속 혼합물은 또한 적어도 하나의 첨가제를 포함하고, 적어도 하나의 첨가제는 B, N 및 C 중 적어도 하나를 포함한다. 베이스 분말 금속 혼합물은 복수의 기공을 포함하고, Cu-부화 상은 베이스 분말 금속 혼합물의 기공에 배치된다.
본 발명의 다른 양태는 밸브 시트 인서트의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 Mo 및 W 중 적어도 하나를 포함하는 베이스 분말 금속 혼합물을 프레싱하는 단계; 베이스 분말 금속 혼합물을 Cu-부화 상으로 함침시키는 단계; 및 함침된 베이스 분말 금속 혼합물을 소결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태는 내연 엔진에서 사용하기 위한 재료의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 Mo 및 W 중 적어도 하나를 포함하는 베이스 분말 금속 혼합물을 Cu-부화 상으로 함침시키는 단계; 및 함침된 베이스 분말 금속 혼합물을 소결하는 단계를 포함한다.
재료는 고온 및 저온 모두에서 뛰어난 경도, 열 전도도 및 내마모성을 제공할 수 있다. 따라서, 재료는 바람직하게 내연 엔진의 밸브 가이드 및 밸브 시트 인서트에 사용된다. 더 구체적으로, 재료는 저온에서부터, 예컨대 엔진 시동시의 0℃ 내지 100℃에서부터 고온까지, 예컨대 엔진이 고성능 작동하며 완전 정격 출력에서 운행되는 때의 300℃ 내지 500℃까지 내마모성과 열 전도도의 우수한 균형을 제공한다.
본 발명의 다른 이점들이 첨부한 도면과 함께 이후의 상세한 설명을 참고하여 더 잘 이해되며 쉽게 인정될 것이다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 재료로 형성된 밸브 시트 인서트를 포함하는 내연 엔진의 일부분의 예이다.
도 2는 비교 재료에 대한 본 발명의 구체예에 따른 실시예 재료의 내마모성을 도시한 그래프이다.
도 3은 비교 재료에 대한 본 발명의 구체예에 따른 재료의 열 전도도를 도시한 그래프이다.
도 4는 비교 재료에 대한 본 발명의 구체예에 따른 재료의 고온 경도를 도시한 차트이다.
도 5는 비교 재료에 대한 본 발명의 구체예에 따른 재료의 고온 경도를 도시한 그래프이다.
도 6은 비교 재료에 대한 본 발명의 구체예에 따른 재료의 경도(HV10)를 도시한 차트이다.
도 7은 알루미나 대응물에 대한 본 발명의 구체예에 따른 실시예 재료(합금 C)와 비교된 두 비교 재료(합금 A 및 B)의 마모 시험 결과를 도시한 표 및 그래프를 포함한다.
도 8은 합금 C와 비교된 스텔라이트(Stellite) 6 대응물에 대한 합금 A 및 B의 마모 시험 결과를 도시한 4개의 그래프를 포함한다.
도 9는 합금 C로 형성된 밸브 시트에 대한 동력계 오토 엔진 시험의 결과를 도시한 그래프이다.
본 발명의 한 양태는 내연 엔진에서 직면하는 온도 범위에서 열 전도도와 내마모성의 뛰어난 균형을 갖는 베이스 분말 금속 혼합물 및 함침된 구리 상 또는 망구조로 형성된 재료를 제공한다. 이 재료는 바람직하게 밸브 시트 인서트 용도에서, 예를 들어 도 1에 도시된 것과 같은 밸브 시트 인서트를 형성하기 위해 사용된다. 이 재료는 또한 밸브 가이드, 또는 내연 엔진의 가혹한 조건과 만나는 다른 구성요소를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
베이스 분말 금속 혼합물은 몰리브데늄(Mo) 및 텅스텐(W) 중 적어도 하나를 포함한다. 한 구체예에서, 베이스 분말 금속 혼합물은 Mo와 W를 둘 다 포함한다. Mo 및/또는 W는 전형적으로 베이스 분말 금속 혼합물의 총 중량을 기준으로 75.0 wt. % 내지 99.8 wt. %의 양으로 존재한다.
베이스 분말 금속 혼합물은 또한, 추가적인 요소라고도 하는, 적어도 하나의 첨가제 또는 화합물, 경질 입자, 경질 상, 또는 마찰학적 성분을 포함한다. 적어도 하나의 첨가제는 최종 재료에서 상대적으로 높은 열 전도도를 달성하면서 베이스 분말 금속 혼합물의 내마모성을 개선하기 위해 선택된다. 베이스 분말 금속 혼합물에 사용된 첨가제의 양은 엔진이 운행되는 동안의 용도와 같은, 고온에서 재료 상에 형성되는 Mo 및/또는 W 윤활성 산화물의 형성을 방해하지 않는다. 예를 들어, 형성된 산화물은 매우 낮은 마찰 계수를 가지며 따라서 개선된 내마모성에 기여하는 화합물인 MoO3을 포함할 수 있다. 내마모성은 온도의 함수이며 인수들의 조합이다. 예를 들어, 적어도 하나의 첨가제는 저온에서 내마모성을 개선하기 위해 선택될 수 있고, 윤활성 산화물은 더 높은 온도에서 마모 성능을 개선한다. 첨가제의 양은 또한 열 전도도가 최종 재료 및 구리 상에 대해 적어도 70 W/mK, 바람직하게 최종 재료 및 구리 상에 대해 적어도 90 W/mK, 및 더욱 바람직하게 최종 재료에 대해 적어도 100 W/mK 및 구리 상에 대해 110 W/mK이 되도록 조정될 수 있다. 첨가제는 또한 최종 재료의 경도가 실온에서부터 최대 500℃까지 55 HRA를 넘도록 선택될 수 있다.
한 구체예에 따라서, 적어도 하나의 첨가제는 붕소(B), 질소(N) 및 탄소(C) 중 적어도 하나; 및 선택적으로 은(Ag), 코발트(Co), 크로뮴(Cr), 철(Fe), 망간(Mn), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 인(P), 황(S), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 바나듐(V) 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나를 포함한다. 베이스 분말 금속 혼합물에서, 모든 첨가제의 총 합계는 0.2 내지 25 wt. %이고, 임의의 B, N 및 C의 총 합계는 베이스 분말 금속 혼합물의 총 중량을 기준으로 0.2 내지 5.0 wt. %이다. B, N 및 C 중 적어도 하나의 고용체 중 용해도는 바람직하게 Cu, W 및/또는 Mo에서 낮으며, 예를 들어 베이스 분말 금속 혼합물의 총 중량을 기준으로 0.1 wt. % 미만이다. 바람직한 구체예에 따라서, 흑연이 Mo를 포함하는 베이스 분말 금속 재료에 사용되었을 때 300℃ 및 450℃에서 내마모성을 유의하게 개선하기 위해 선택된 첨가제이다. 베이스 금속 혼합물을 형성하기 위해 사용될 수 있는 예시의 조성은 Mo, V, 및 N; Mo 및 C; W 및 C; Mo, W, 및 B; Mo 및 MoC; 및 Mo, V, 및 N을 포함한다.
베이스 분말 금속 혼합물은 전형적인 과정에 따라서 원하는 모양으로 프레스된다. 예시의 구체예에서, 베이스 분말 금속 혼합물은 밸브 시트 인서트 모양으로 프레스된다. 베이스 분말 금속 혼합물의 프레싱 후 베이스 분말 금속 혼합물은 복수의 기공을 포함한다. 예시의 구체예에서, 베이스 분말 금속 혼합물은 스펀지 형태를 가진다. 그러나, 베이스 분말 금속 혼합물은 스펀지 형상에 제한되지 않는다. 다른 구조들도 가능하다. 전형적으로, 베이스 분말 금속 혼합물은 베이스 분말 금속 혼합물의 총 체적을 기준으로 10 체적 퍼센트(vol. %) 내지 50 vol. %의 기공도를 가진다.
베이스 분말 금속 혼합물의 골격의 기공은 전형적으로 소결 동안 함침 과정에 의해 구리 상으로 충전된다. 구리 상은 순수 구리, 구리 합금, 또는 구리-기반 재료일 수 있다. 구리 상은 21℃(실온)에서 적어도 70 W/mK, 더 바람직하게 적어도 90 W/mK, 및 가장 바람직하게 적어도 110 W/mK인 열 전도도를 가져야 한다. 예를 들어, 구리 상이 순수 구리이면 구리 상은 실온에서 약 390 W/mK의 열 전도도를 가진다. 구리 상은 전형적으로 기공의 체적을 충전한다.
최종 재료는 프레스된 베이스 분말 금속 혼합물의 기공에 함침된 구리 상을 포함하는 소결된 재료이다. 상기 논의된 대로, 베이스 분말 금속 혼합물은 Mo 및/또는 W를 포함하고, Mo 및/또는 W의 양은 전형적으로 최종 재료의 총 중량을 기준으로 50 wt. % 내지 85 wt. %의 양으로 존재한다.
최종 재료의 베이스 분말 금속 혼합물은 또한 상대적으로 높은 열 전도도를 유지하면서 내마모성을 개선하기 위해 적어도 하나의 첨가제 또는 화합물을 포함한다. 상기 논의된 대로, 적어도 하나의 첨가제는 전형적으로 붕소(B), 질소(N), 및 탄소(C) 중 적어도 하나; 및 선택적으로 은(Ag), 코발트(Co), 크로뮴(Cr), 철(Fe), 망간(Mn), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 인(P), 황(S), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나를 포함한다. 적어도 하나의 첨가제는 재료의 총 중량을 기준으로 적어도 0.2 wt. % 및 25.0 wt. % 이하의 양으로 존재한다. 또한, 임의의 B, N 및 C의 총 합계는 재료의 총 중량을 기준으로 0.2 wt. % 내지 5.0 wt. %여야 한다.
최종 재료는 또한 베이스 분말 금속 혼합물의 기공에 배치된 구리 상을 포함한다. 전형적으로, 구리 상은 재료의 총 중량을 기준으로 15 wt. % 내지 50 wt. %의 양으로 존재한다.
최종 재료는 내마모성과 열 전도도의 훌륭한 조합을 제공한다. 내마모성은 MoO3 및/또는 WO3과 같은, 고온 작동 동안 재료에 또는 재료 상에 존재하는 윤활성 산화물의 형성에 의해 개선된다. 예를 들어, 재료의 마찰 계수는 전형적으로 0.2 내지 0.5이고 최대 0.8일 수 있다. 최종 재료는 전형적으로 또한 적어도 70 W/mK, 바람직하게 적어도 90 W/mK, 및 더욱 바람직하게 적어도 100 W/mK의 열 전도도를 가진다.
재료의 경도는 전형적으로 실온에서 최대 500℃까지 55HRA를 넘는다. 이 호의적인 특성으로 인해 재료는 밸브 시트 인서트와 같은 내연 엔진의 구성요소를 형성하는데 사용되었을 때 잘 작동한다.
상기 논의된 대로, Mo 및/또는 W의 존재는 고온 및 원소 산소 또는 산소 화합물의 존재를 포함하는 특정한 연소 엔진 조건에서 재료에 또는 재료 상에 윤활성 산화물, MoO3 및/또는 WO3을 형성한다. 윤활성 산화물의 형성은 온도와 함께 증가한다. 그러나, 400℃를 넘으면 이들 산화물은 안정한 산화물 층을 형성하지 않고 재료가 과도한 산화를 발생시킬 수 있다. 윤활성 산화물은 재료의 마찰계수를 개선한다.
전형적인 배기관 밸브 시트 인서트는 400℃ 내지 500℃의 온도에 도달할 수 있다. 그러나, 배기관 용도에서 사용된 구리 함침된 고 합금강/공구강의 전형적인 열 전도도는 단지 대략 30 W/mK 내지 50 W/mK이다. 본 발명에 따른 재료의 높은 열 전도도는 전형적으로 적어도 70 W/mK이며, 따라서 허용가능한 내마모성을 유지하면서 밸브 시트 인서트의 온도를 거의 400℃ 또는 그 아래로 감소시키는데 도움이 될 수 있다. 이 중간 온도에서 과도한 산화물 발생을 야기하지 않고 윤활성 산화물이 생성될 수 있다.
또한, 윤활성 산화물의 형성은 중간 온도 내지 내연 엔진에서 직면하는 고온에서 마모를 감소시키는데 상당히 도움이 될 수 있다. 그러나, 재료는 밸브에 의해 야기된 높은 충격을 지지할 수 있어야 한다. 첨가제와 조합된 가벼운 원소(B, C 및 N)의 존재는 고온 경도를 포함하여 경도를 개선하고, 따라서 저온 내지 중간 온도에서 내마모성을 개선하기 위해 사용된다. 실온에서부터 최대 500℃까지 상대적으로 높은 경도는 경질 침전물, 예컨대 MoC, W2C, MoB, 또는 Cu 중 Ni와 같은 고용체 강화제에 의해 달성된다. 또한, 조성물에 존재하는 N은 질화물 또는 탄소질소화합물(carbonitrides)을 형성한다.
상기 논의된 대로, 재료는 종래의 분말 금속 과정을 사용하여 제조될 수 있다. Mo 및/또는 W 바탕질의 구리 함침은 종래의 분말 금속 기술을 사용하여 고 체적 제조능을 또한 허용한다. 그러나, 고온 경도, 윤활성 산화물, 및 열 전도도의 독특한 조합은 밸브 시트 인서트로서 요구하는 바와 같은 용도에서 사용된 재료에 대해서 독특하며, 이 경우 내마모성은 저온(엔진 시동)에서부터 고온(완전 정격 출력에서 고성능 엔진 운행)까지 우수해야 할 필요가 있다. 저온에서 경도는 내마모성에 도움을 준다. 온도가 증가함에 따라 고온 경도는 약간 감소하지만, 생성된 윤활성 산화물이 내마모성을 개선할 수 있는 지배적인 메커니즘이 된다. 높은 열 전도도는 산화물의 생성이 너무 과도하게 되는 경우 고온에 도달하지 못하도록 밸브 시트 인서트의 온도를 제한하는데 도움이 된다.
도 2는 비교 분말 금속 재료에 대한 본 발명의 구체예에 따른 실시예 재료의 내마모성을 도시한 그래프이다. 더 구체적으로, 이 그래프는 300℃ 및 450℃에서 시간당 마이크로미터 단위로 측정된 각 재료의 마모를 포함한다. Tribaloy T400과 FM-3010은 헤비 듀티(heavy duty) 밸브 시트 인서트 용도에 사용될 수 있는 두 비교예 재료이다. 본 발명 구체예의 실시예인 MoCu 재료는 예상치 못했던 뛰어난 내마모성을 나타낸다. 분말 금속 재료의 공칭 조성은 도 10에 제공된다. 또한, 본 개시에서 논의된 모든 마모 시험은, 도 9의 동력계 시험 외에, 동일한 시험 과정으로 행해졌다. 시험 과정은 40N의 인가힘, 50 mm/s의 공칭 슬라이딩 속도, 및 720m의 총 슬라이딩 거리를 사용한 슬라이딩 볼 테스트이다.
도 3은 비교 재료에 대한 본 발명의 구체예에 따른 재료의 열 전도도를 도시한 그래프이다. 분말 금속 재료의 공칭 조성은 도 10에 제공된다. 본 발명 실시예 재료의 열 전도도는 VSI 용도를 위한 고 열 전도도 Cu 합금에 가깝다.
도 4는 비교 재료에 대한 본 발명의 구체예에 따른 재료의 다양한 온도에서의 고온 경도(HRA)를 도시한 차트이다. 분말 금속 재료의 공칭 조성은 도 10에 제공된다. 겉보기 경도 시험은 ISO4498, MPIF 43 & ASTM E18을 참조하여 수행된다.
도 5는 비교 재료에 대한 본 발명의 구체예에 따른 재료의 600℃에 노출 전 및 노출 후 25℃에서의 고온 경도(HRA)를 도시한 그래프이다. 분말 금속 재료의 공칭 조성은 도 10에 제공된다. 겉보기 경도 시험은 ISO4498, MPIF 43 & ASTM E18을 참조하여 수행된다. 시험된 샘플은 25-30분 동안 공기 중에서 600℃에 노출되었다. 공칭 가열 속도는 약 3.5℃/min이었고, 공칭 냉각 속도는 약 9.5℃/min이었다. 도 5는 본 발명의 구체예의 실시예 재료가 고 열 전도도 Cu-기반 재료와 비교하여 고온에 노출되었을 때 연화를 나타내지 않는 것을 보여준다.
도 6은 비교 재료에 대한 본 발명의 구체예에 따른 재료의 다양한 온도에서의 경도(HV10)를 도시한 차트이다. 제1 곡선(연청색)은 응력-완화된 순수한 몰리브데늄이다. 제2, 제3, 제4 및 제5 포인트(적, 녹, 보라 및 진청색 도트)는 전자장치에서 열 관리를 위해 사용된 MoCu 타입 재료이다. 제2 포인트(적색)의 재료는 50 wt. % 몰리브데늄과 50 wt. % 구리이다. 제3 포인트(녹색)의 재료는 70 wt. % 몰리브데늄과 30 wt. % 구리이다. 제4 도트(보라색)의 재료는 50 wt. % 텅스텐과 50 wt. % 구리이다. 제5 도트(진청색)의 재료는 70 wt. % 텅스텐과 30 wt. % 구리이다. 제6 곡선(오렌지색)은 Mix 5B로서 언급된, 밸브 시트 용도에 사용될 수 있는 본 발명의 구체예에 따른 실시예 재료이다.
도 7은 알루미나 대응물에 대한 본 발명의 구체예에 따른 실시예 재료(합금 C)와 비교된 두 비교 재료(합금 A 및 B)의 마모 시험 결과를 도시한다. 합금 A 및 B는 전형적인 고 합금 Cu 함침 밸브 시트 인서트 강이다. 합금 C의 윤활성으로 인해 내마모성이 300℃에서 상당히 개선된다. 합금 A 및 B의 상대적으로 낮은 열 전도도로 인해 적용시 400-500℃의 온도에 도달될 수 있다. 합금 C는 높은 열 전도도로 인해 엔진에 사용되었을 때 상당히 더 냉각될 것으로 예상된다. 합금 C는 또한 450℃와 같은 고온에서도 매우 잘 작동한다.
도 8은 강 대응물에 대한 합금 C와 비교된 합금 A 및 B의 추가적인 마모 시험 결과를 도시한다. 분말 금속 재료의 공칭 조성은 도 10에 제공된다. 합금 C의 윤활성 산화물은 짝 재료와 무관하게 생성된다. 강에 대해, 측정가능한 강 마모는 없었고, 합금 C는 매우 소량의 마모를 가진다. 합금 A 및 B의 경우, 마모량이 상당하며, 특히 강 마모가 있다. 코발트 합금에 대해, 코발트 대응물 상의 마모량은 합금 C에 대해 무시할 수 있는 정도지만 합금 A 및 B에 대해서는 상당하다.
도 9는 합금 C로 형성된 밸브 시트 인서트에 대한 동력계 오토 엔진 시험의 결과를 도시한다. 이 시험은 레이싱 용도에 사용된 재료에 대해 수행된다. 시험 동안 밸브 시트 인서트는 티타늄 코팅된 밸브와 충돌한다. 시험 결과는 합금 C가 시험 후에 매우 낮은 마모량을 가진다는 것을 보여준다. 시험된 실시예 밸브 시트 인서트에 대한 최대 마모는 약 25μm였고, 허용 마모 최대 한계는 50μm였다.
밸브 시트 인서트를 형성하기 위해 재료가 사용되었을 때, 높은 열 전도도는 밸브 헤드로부터 수냉된 엔진 헤드로의 열 흐름 및 전달을 개선할 수 있다. 이것은 연소 역학을 변경하고, 엔진 성능을 개선하고, 마모를 감소시키고, 및/또는 다른 구성요소 비용을 저하시킴으로써 엔진 설계자들에게 도움이 될 수 있다. 본 재료의 열 전도도는 제1철(ferrous) 기재 재료보다 더 높다. 또한, 베이스 분말 금속 혼합물의 첨가제, 경질 입자, 또는 마찰학적 성분은 성능을 개선하며, 예를 들어 이로써 내마모성, 열 전도도, 또는 다른 이점들을 얻을 수 있다. 또한, Mo 및/또는 W 함유 베이스 분말 금속 혼합물이 스펀지 형태를 포함할 때, 이 스펀지 타입 구조는 개선된 제조능 및 구리 함침을 허용한다.
상기 교시에 비추어 본 발명의 많은 변형 및 변화가 가능하며, 청구항의 범위 내에서 구체적으로 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다. 또한, 모든 청구항 및 모든 구체예의 모든 특징은 서로 조합될 수 있으며, 이러한 조합은 서로 상충되지 않아야 한다.

Claims (21)

  1. 베이스 분말 금속 혼합물 및 Cu-부화 상을 포함하는 재료를 포함하는 밸브 시트 인서트로서,
    상기 베이스 분말 금속 혼합물은 Mo 및 W 중 적어도 하나를 포함하고;
    상기 베이스 분말 금속 혼합물은 복수의 기공을 포함하며;
    상기 Cu-부화 상이 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 상기 기공에 배치된, 밸브 시트 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 분말 금속 혼합물은 적어도 하나의 첨가제를 포함하고, 상기 적어도 하나의 첨가제는 B, N 및 C 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 첨가제는 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 총 중량을 기준으로 0.2 내지 5.0 wt. %의 양으로 존재하는 B, N 및 C 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 재료는 적어도 70 W/mK의 열 전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  5. 제 2 항에 있어서, B, N 및 C 중 상기 적어도 하나는 상기 베이스 분말 금속 혼합물 중에서 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 총 중량을 기준으로 0.1 wt. % 미만의 용해도를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 첨가제는 선택적으로 규소(Si), 은(Ag), 코발트(Co), 크로뮴(Cr), 철(Fe), 망간(Mn), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 인(P), 황(S), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나를 포함하고; 상기 적어도 하나의 첨가제는 상기 재료의 총 중량을 기준으로 0.2 내지 25 wt. %의 총량으로 존재하는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 분말 금속 혼합물은 Mo, V, 및 N; Mo 및 C; W 및 C; Mo, W, 및 B; Mo 및 MoC; 및 Mo, V, 및 N으로 구성되는 군으로부터 선택된 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 분말 금속 혼합물은 Mo를 포함하고; 상기 적어도 하나의 첨가제는 C 및 N을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 분말 혼합물은 Mo를 포함하고; 상기 적어도 하나의 첨가제는 Si, C, 및 N을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 Mo 및 W 중 상기 적어도 하나는 상기 재료의 총 중량을 기준으로 50 wt. % 내지 85 wt. %의 양으로 존재하고; 상기 Cu-부화 상은 상기 재료의 총 중량을 기준으로 15 wt. % 내지 50 wt. %의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 Cu-부화 상은 순수 구리, 구리 합금, 또는 구리-기반 재료이고; 상기 Cu-부화 상은 21℃에서 적어도 70 W/mK의 열 전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 분말 금속 혼합물은 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 총 체적을 기준으로 10 체적 퍼센트(vol. %) 내지 50 vol. %의 기공도를 가지고; 상기 Cu-부화 상은 상기 기공의 체적을 충전하는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 재료는 최대 0.8의 마찰 계수를 가지고, 상기 재료는 21℃에서부터 최대 500℃까지 55 HRA를 초과하는 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  14. 제 1 항에 있어서, Mo 및 W 중 적어도 하나는 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 총 중량을 기준으로 75.0 wt. % 내지 99.8 wt. %의 양으로 존재하고;
    상기 베이스 분말 금속 혼합물의 Mo 및 W 중 상기 적어도 하나는 상기 재료의 총 중량을 기준으로 50 wt. % 내지 85 wt. %의 양으로 존재하며;
    상기 베이스 분말 금속 혼합물은 적어도 하나의 첨가제를 포함하고;
    상기 적어도 하나의 첨가제는 붕소(B), 질소(N), 및 탄소(C) 중 적어도 하나를 포함하고;
    B, N, 및 C 중 상기 적어도 하나는 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 총 중량을 기준으로 0.2 내지 5.0 wt. %의 양으로 존재하고;
    B, N, 및 C 중 상기 적어도 하나는 상기 베이스 분말 금속 혼합물 중에서 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 총 중량을 기준으로 0.1 wt. % 미만의 용해도를 가지며;
    상기 적어도 하나의 첨가제는 선택적으로 규소(Si), 은(Ag), 코발트(Co), 크로뮴(Cr), 철(Fe), 망간(Mn), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 인(P), 황(S), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나를 포함하고;
    상기 적어도 하나의 첨가제는 상기 재료의 총 중량을 기준으로 0.2 내지 25 wt. %의 총량으로 존재하고;
    상기 베이스 분말 금속 혼합물은 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 총 체적을 기준으로 10 체적 퍼센트(vol. %) 내지 50 vol. %의 기공도를 가지며;
    상기 베이스 분말 금속 혼합물은 프레스되고;
    상기 Cu-부화 상은 순수 구리, 구리 합금, 또는 구리-기반 재료이고;
    상기 Cu-부화 상은 21℃에서 적어도 70 W/mK의 열 전도도를 가지며;
    상기 Cu-부화 상은 상기 기공의 체적을 충전하고;
    상기 Cu-부화 상은 상기 재료의 총 중량을 기준으로 15 wt. % 내지 50 wt. %의 양으로 존재하고;
    상기 재료는 적어도 70 W/mK의 열 전도도를 가지며;
    상기 재료는 최대 0.8의 마찰 계수를 가지고;
    상기 재료는 21℃에서부터 최대 500℃까지 55 HRA를 초과하는 경도를 가지며;
    상기 재료는 소결되는 것을 특징으로 하는 밸브 시트 인서트.
  15. 베이스 분말 금속 혼합물 및 Cu-부화 상을 포함하는, 내연 엔진에서 사용하기 위한 재료로서, 상기 베이스 분말 금속 혼합물은 Mo 및 W 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 베이스 분말 금속 혼합물은 적어도 하나의 첨가제를 포함하며, 상기 적어도 하나의 첨가제는 B, N, 및 C 중 적어도 하나를 포함하고; 상기 베이스 분말 금속 혼합물은 복수의 기공을 포함하며; 상기 Cu-부화 상이 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 상기 기공에 배치된, 재료.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 재료는 적어도 70 W/mK의 열 전도도를 가지며, 상기 Cu-부화 상은 적어도 70 W/mK의 열 전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 재료.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 재료는 적어도 90 W/mK의 열 전도도를 가지며, 상기 Cu-부화 상은 적어도 90 W/mK의 열 전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 재료.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 재료는 적어도 100 W/mK의 열 전도도를 가지며, 상기 Cu-부화 상은 적어도 110 W/mK의 열 전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 재료.
  19. 제 16 항에 있어서, Mo 및 W 중 적어도 하나는 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 총 중량을 기준으로 75.0 wt. % 내지 99.8 wt. %의 양으로 존재하고;
    상기 베이스 분말 금속 혼합물의 Mo 및 W 중 상기 적어도 하나는 상기 재료의 총 중량을 기준으로 50 wt. % 내지 85 wt. %의 양으로 존재하며;
    상기 적어도 하나의 첨가제는 붕소(B), 질소(N), 및 탄소(C) 중 적어도 하나를 포함하고;
    B, N, 및 C 중 상기 적어도 하나는 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 총 중량을 기준으로 0.2 내지 5.0 wt. %의 양으로 존재하고;
    B, N, 및 C 중 상기 적어도 하나는 상기 베이스 분말 금속 혼합물 중에서 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 총 중량을 기준으로 0.1 wt. % 미만의 용해도를 가지며;
    상기 적어도 하나의 첨가제는 선택적으로 규소(Si), 은(Ag), 코발트(Co), 크로뮴(Cr), 철(Fe), 망간(Mn), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 인(P), 황(S), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나를 포함하고;
    상기 적어도 하나의 첨가제는 상기 재료의 총 중량을 기준으로 0.2 내지 25 wt. %의 총량으로 존재하고;
    상기 베이스 분말 금속 혼합물은 상기 베이스 분말 금속 혼합물의 총 체적을 기준으로 10 체적 퍼센트(vol. %) 내지 50 vol. %의 기공도를 가지며;
    상기 베이스 분말 금속 혼합물은 프레스되고;
    상기 Cu-부화 상은 순수 구리, 구리 합금, 또는 구리-기반 재료이고;
    상기 Cu-부화 상은 21℃에서 적어도 70 W/mK의 열 전도도를 가지며;
    상기 Cu-부화 상은 상기 기공의 체적을 충전하고;
    상기 Cu-부화 상은 상기 재료의 총 중량을 기준으로 15 wt. % 내지 50 wt. %의 양으로 존재하고;
    상기 재료는 적어도 70 W/mK의 열 전도도를 가지며;
    상기 재료는 최대 0.8의 마찰 계수를 가지고;
    상기 재료는 21℃에서부터 최대 500℃까지 55 HRA를 초과하는 경도를 가지며;
    상기 재료는 소결되는 것을 특징으로 하는 재료.
  20. 밸브 시트 인서트의 제조 방법으로서,
    Mo 및 W 중 적어도 하나를 포함하는 베이스 분말 금속 혼합물을 프레스하는 단계;
    베이스 분말 금속 혼합물을 Cu-부화 상으로 함침시키는 단계; 및
    함침된 베이스 분말 금속 혼합물을 소결하는 단계
    를 포함하는 방법.
  21. 내연 엔진에서 사용하기 위한 재료의 제조 방법으로서,
    Mo 및 W 중 적어도 하나를 포함하는 베이스 분말 금속 혼합물을 Cu-부화 상으로 함침시키는 단계; 및
    함침된 베이스 분말 금속 혼합물을 소결하는 단계
    를 포함하는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210119910A (ko) 2020-03-25 2021-10-06 아오메탈주식회사 몰리브덴-동 소결 합금의 제조방법

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101825220B1 (ko) * 2017-08-07 2018-02-02 (주)케이에스티플랜트 마이크로합금화 층이 형성된 메탈시트 볼밸브 장치 및 그 제작 방법
CN112080661B (zh) * 2020-09-02 2021-04-02 四川大学 一种超细硬质合金制备方法
CN112481539A (zh) * 2020-11-12 2021-03-12 苏州欧美克合金工具有限公司 一种高比重钨合金材料及其制备方法
CN113107633B (zh) * 2021-04-14 2022-11-29 潍柴动力股份有限公司 一种气门及其制备方法
US11988294B2 (en) 2021-04-29 2024-05-21 L.E. Jones Company Sintered valve seat insert and method of manufacture thereof
CN114346238B (zh) * 2022-01-14 2022-08-26 中国科学院兰州化学物理研究所 一种超高温自润滑抗磨复合材料及其制备方法和应用
CN115138852B (zh) * 2022-07-01 2024-05-10 安庆帝伯粉末冶金有限公司 高导热高耐磨渗铜气门导管

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1633258A (en) 1925-10-08 1927-06-21 Clemens A Laise Refractory metal alloy of high density and high melting point and method of making the same
US2131994A (en) 1935-08-13 1938-10-04 Mallory & Co Inc P R Refractory metal composition
JPS5341082B1 (ko) * 1971-06-28 1978-10-31
GB8723818D0 (en) * 1987-10-10 1987-11-11 Brico Eng Sintered materials
JP2670099B2 (ja) * 1988-08-12 1997-10-29 株式会社リケン 耐摩耗性圧縮焼結体及びその製造方法
JP3246574B2 (ja) * 1993-05-19 2002-01-15 日立粉末冶金株式会社 焼結複合機械部品の製造方法
JPH08134608A (ja) * 1994-11-08 1996-05-28 Sumitomo Electric Ind Ltd バルブシート用鉄系焼結合金
JP3358685B2 (ja) * 1995-01-10 2002-12-24 日立粉末冶金株式会社 低熱膨張焼結合金の製造方法
JP3784926B2 (ja) 1996-08-14 2006-06-14 日本ピストンリング株式会社 バルブシート用鉄系焼結合金
EP0882806B1 (en) 1997-05-21 2002-01-02 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Hard molybdenum alloy, wear resistant alloy and method for manufacturing the same
JP4058807B2 (ja) * 1997-05-21 2008-03-12 株式会社豊田中央研究所 硬質モリブデン合金、耐摩耗性合金、耐摩耗性焼結合金およびその製造方法
US6271585B1 (en) 1997-07-08 2001-08-07 Tokyo Tungsten Co., Ltd. Heat sink substrate consisting essentially of copper and molybdenum and method of manufacturing the same
JP3312585B2 (ja) * 1997-11-14 2002-08-12 三菱マテリアル株式会社 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブシート
EP1160860B1 (en) 1999-12-24 2010-10-27 NGK Insulators, Ltd. Heat sink material and manufacturing method thereof
US7083759B2 (en) 2000-01-26 2006-08-01 A.L.M.T. Corp. Method of producing a heat dissipation substrate of molybdenum powder impregnated with copper with rolling in primary and secondary directions
JP3856640B2 (ja) 2000-01-26 2006-12-13 株式会社アライドマテリアル 半導体搭載用放熱基板材料、その製造方法、及びそれを用いたセラミックパッケージ
JP3841633B2 (ja) 2000-10-16 2006-11-01 ヤマハ株式会社 半導体レーザモジュール
KR20030021916A (ko) * 2001-09-10 2003-03-15 현대자동차주식회사 내마모성이 강화된 밸브 시이트용 소결합금재 조성물 및그의 제조방법
JP2003201528A (ja) 2001-10-26 2003-07-18 Ngk Insulators Ltd ヒートシンク材
JP2003155575A (ja) 2001-11-16 2003-05-30 Ngk Insulators Ltd 複合材料及びその製造方法
JP3928782B2 (ja) * 2002-03-15 2007-06-13 帝国ピストンリング株式会社 バルブシート用焼結合金の製造方法
JP3786267B2 (ja) * 2002-10-02 2006-06-14 三菱マテリアルＰｍｇ株式会社 高面圧付加条件下ですぐれた耐摩耗性を発揮するＦｅ基焼結合金製バルブシートの製造方法
WO2005024076A1 (ja) * 2003-09-03 2005-03-17 Komatsu Ltd. 焼結摺動材料、摺動部材、連結装置および摺動部材が適用される装置
CN100564563C (zh) 2003-09-03 2009-12-02 株式会社小松制作所 烧结滑动材料、滑动构件以及适用该滑动构件的装置
US7294167B2 (en) 2003-11-21 2007-11-13 Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. Alloy powder for forming hard phase and ferriferous mixed powder using the same, and manufacturing method for wear resistant sintered alloy and wear resistant sintered alloy
CN102172775B (zh) 2005-10-12 2013-08-28 日立粉末冶金株式会社 烧结阀座的制造方法
JP4582587B2 (ja) 2005-10-12 2010-11-17 日立粉末冶金株式会社 耐摩耗性焼結部材の製造方法
US20080298024A1 (en) 2007-05-31 2008-12-04 A.L.M.T. Corp. Heat spreader and method for manufacturing the same, and semiconductor device
JP2011105979A (ja) 2009-11-13 2011-06-02 Toyota Motor Corp Ｍｏ−Ｃｏ基合金
DE102012013226A1 (de) * 2012-07-04 2014-01-09 Bleistahl-Produktions Gmbh & Co Kg Hochwärmeleitender Ventilsitzring
US20160003563A1 (en) 2014-06-22 2016-01-07 Thermal Management Solutions, LLC d/b/a SANTIER Composite Structure of Tungsten Copper and Molybdenum Copper with Embedded Diamond for Higher Thermal Conductivity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210119910A (ko) 2020-03-25 2021-10-06 아오메탈주식회사 몰리브덴-동 소결 합금의 제조방법

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US10837087B2 (en) 2020-11-17
CN109996897A (zh) 2019-07-09
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