KR20190069943A - Method of manufacturing a layered friction machine parts made of ductile-phase dispersed copper alloy - Google Patents

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Abstract

Provided is a method for manufacturing a friction machinery member of a soft phase dispersed and layered structure. The manufacturing method of the present invention comprises: a process of preparing a main metal material; a process of preparing metal powder by mixing hard copper alloy powder and soft pure metal powder; a process of stacking the mixed metal powder on the surface of the main metal material; a process of forming a coating layer by maintaining the main metal material stacked with the metal powder at 700-900°C in a reducing atmospheric furnace for 10-40 minutes, uniformly dispersing a soft pure metal phase on a hard alloy phase, and thus making the main metal material integrated with the metal powder; and a process of manufacturing machinery parts in predetermined shapes by shaping the main metal material integrated with the coating layer. The mixed metal powder consists of hard alloy powder based on 85-95 wt% of brass powder and 5-12 wt% of bronze powder; and soft pure metal powder based on at least one pure metal powder selected from among 0.01-5 wt% of copper (Cu) powder, 0.01-5 wt% of aluminum (Al) powder, 0.01-5 wt% of silicon (Si) powder, 0.01-5 wt% of titanium (Ti) powder, 0.01-5 wt% of iron (Fe) powder, 0.01-5 wt% of nickel (Ni) powder, 0.01-5 wt% of manganese (Mn) powder, and 0.01-5 wt% cobalt (Co) powder.

Description

연성상 분산 층상 구조의 마찰 기계 부재의 제조방법{Method of manufacturing a layered friction machine parts made of ductile-phase dispersed copper alloy}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a friction machine member having a soft phase dispersed layer structure,

본 발명은 기지에 연성상(Ductile phase)을 분산시켜 동력전달 또는 동력제어 시에 순간 접합성이 우수한 이중구조 또는 다중구조의 마찰 기계 부재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 모재 금속 표면에 분말이 피복된 이중 또는 다중구조를 갖는 기계 부재를 제조함에 있어서, 표면 층상 조직에서 합금 분말의 경질상 내에 순금속 연성상을 균일하게 분산시켜 우수한 마찰특성과 순간 접합성을 갖는 복합구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a friction material having a double structure or a multi structure in which a duct phase is dispersed in a base to provide excellent momentary bonding properties during power transmission or power control. More particularly, In producing a mechanical member having a dual or multiple structure in which powder is coated, it is possible to produce a mechanical member having a composite structure having a composite structure having excellent friction characteristics and instantaneous bonding properties by uniformly dispersing a pure metal flux phase in the hard phase of the alloy powder in the surface layer structure And a manufacturing method thereof.

일반적으로 비철합금 중에 기계부재 또는 구조재료로 널리 사용되는 고강도 동합금은 Cu-Zn 합금을 기본으로 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 실리콘(Si), 망간(Mn) 등과 같은 합금원소를 첨가하여 용해 주조하여 제조된 합금으로서, 단일구조 또는 분말 소결구조를 나타내며 경도, 강도, 내마모성 및 인성 등의 기계적 특성이 우수하다. 특히, 이러한 동합금은 자동차용 싱크로라이저 링이나 일반 기계용으로 워엄 휘일과 베어링, 압축기용 슬리퍼 및 기타 고속 운동용 부품을 만드는데 많이 사용되고 있으며 연관 부품으로 사용량도 꾸준히 증가하고 있으나, 표면경도가 높아지는 경우 마찰계수의 감소로 순간 동력전달이나 동력제어 능력이 감소한다. Generally, a high strength copper alloy widely used as a mechanical member or a structural material in a non-ferrous alloy is formed by adding an alloy element such as aluminum (Al), nickel (Ni), silicon (Si), manganese (Mn) As an alloy produced by melt casting, it represents a single structure or powder sintered structure and has excellent mechanical properties such as hardness, strength, abrasion resistance and toughness. Particularly, these copper alloys are widely used for automobile synchronizer rings and general machines, and are used for manufacturing worm wheels, bearings, slippers for compressors, and other high-speed components. The use of these alloys is also increasing as related parts. However, Decreasing the coefficients reduces momentary power transfer or power control capability.

이러한 기술의 일예로 특허문헌 1에 기술된 발명을 들 수 있다. 상기 특허문헌 1에는, 55 내지 75 중량%의 구리, 0.1 내지 8 중량%의 알루미늄, 0.3 내지 3.5 중량%의 철, 0.5 내지 8 중량%의 망간, 0 내지 5 중량% 미만의 니켈, 0 내지 0.1 중량% 미만의 납, 0 내지 3 중량%의 주석, 0.3 내지 5 중량%의 실리콘, 0 내지 0.1 중량% 미만의 코발트, 0 내지 0.05 중량% 미만의 티타늄, 0 내지 0.02 중량% 미만의 인, 불가피한 불순물 및 잔량의 아연을 포함하는 구리-아연계 합금을 이용하여 용해 주조하는 방법으로 고강도 동합금이 제조되는 방식을 제시하고 있다. An example of such a technique is the invention described in Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a copper alloy containing 55 to 75 wt% of copper, 0.1 to 8 wt% of aluminum, 0.3 to 3.5 wt% of iron, 0.5 to 8 wt% of manganese, 0 to less than 5 wt% of nickel, From 0 to less than 0 wt.% Lead, from 0 to 3 wt.% Tin, from 0.3 to 5 wt.% Silicon, from 0 to less than 0.1 wt.% Cobalt, from 0 to less than 0.05 wt. And a method of melting and casting using a copper-zinc alloy containing impurities and a residual amount of zinc to produce a high strength copper alloy.

그런데 합금으로 구성되는 고강도 동합금으로 제조된 부품들은 단일 구조 또는 분말 소결된 구조로 경도는 높으나 마찰력은 낮으며, 장시간 사용할 때 회전운동에 의한 마모와 충격으로 인해 이들 부품들로 구성 되는 기구의 작동이 원활하지 않으며, 이들 부품 또는 상대 접촉재의 수명이 단축되거나 때로는 이들 부품이 파손되는 문제점이 나타난다. 최근 자동차용 변속기의 동력전달 메커니즘이 순간적으로 강력한 접합력과 효과적인 동력의 전달 및 제어를 요구하는 경향으로 변함에 따라, 변속기용 부품소재로 마찰계수가 크고 내마모성이 우수한 성질의 소재가 요구되고 있으나 단일구조의 고강도 동합금 소재로는 그 특성을 충족시키는데 어려움이 수반되고 있다. 따라서 동력 전달 및 제어의 효율성을 향상시키기 위하여 마찰특성 및 내마모 특성이 우수하며, 에너지 효율성을 향상시킬 수 있는 부품들이 요구되고 있다.      However, parts made of high-strength copper alloys made of alloys have a single structure or a powder sintered structure with high hardness but low frictional force, and the operation of these parts composed of these parts due to wear and shock due to rotational motion during long- There is a problem that the life of these parts or the relative contact material is shortened or sometimes these parts are broken. Recently, since the power transmission mechanism of an automobile transmission has a tendency to require a strong bonding force and an effective power transmission and control momentarily, a material having a high coefficient of friction and excellent abrasion resistance is required as a material for a transmission, The high strength copper alloy material is accompanied by difficulties in meeting the characteristics. Accordingly, there is a demand for components that are excellent in friction characteristics and wear resistance characteristics and can improve energy efficiency in order to improve efficiency of power transmission and control.

자동차용 변속기 분야에 사용되는 부품은 일반적으로 기계적 강도가 높고 상대 부재와 접촉하는 내주면의 마찰특성이 우수함과 동시에 충분한 내마모성이 요구되는바, 이를 구현하기 위한 다양한 제조방법들이 알려져 있다. 기존의 자동차용 변속기 분야에 사용되는 Cu-Zn, Cu-Sn계 합금분말 부품보다 내마모성이 향상된 층 제조방법으로는 금속과 이종금속으로 높은 융점과 경도를 갖는 세라믹스 산화물(Mo계 산화물)을 균일하게 혼합하여 플라즈마를 이용하여 제조하는 방법과, 금속 분말과 비금속 분말을 혼합하고 성형하여 고온에서 소결하여 얻은 소결체로부터 화염 분사법으로 내주면을 부착시키는 제조 방법 등이 사용되어 오고 있다. 그러나 이러한 제조 방법으로 제조된 자동차용 변속기 분야에 사용되는 부품의 경우, 경도 향상 및 내마모 특성을 개선하기 위해 첨가된 산화물, 탄화물, 질화물 등의 비금속 분말을 첨가하는 경우, 오히려 금속성분의 확산부족 또는 계면 젖음성의 저하에 의ㅎ하여 비금속 첨가물이 사용 중에 분리되는 현상이 나타나 강도가 저하하거나 피막의 재질 불균일로 인해 품질 불균형이 나타나 마찰특성 및 내마모성이 떨어지며 궁극적으로 수명저하의 문제점이 나타난다. 특히, 플라즈마 용사 코팅법으로 자동차용 변속기 분야에 사용되는 부품을 제조하는 경우, 기어 변속시 발생하는 마찰열에 의해 모재와 표면층의 열팽창 계수의 차이에 따른 표면 박리 현상이 나타나며, 표면층이나 프레임에 불완전한 용해 입자들이 부착되어 표면 결함을 발생시킴으로써 마찰특성이 저하되거나 부착된 입자의 탈락에 의해 미션계 각부의 마모를 야기하는 원인이 되는 등의 문제점이 발생한다. Components used in the automotive transmission industry generally have high mechanical strength, excellent friction characteristics on the inner circumferential surface in contact with the mating member, and sufficient abrasion resistance, and various manufacturing methods are known for achieving this. As a method of manufacturing a layer having improved abrasion resistance compared to Cu-Zn and Cu-Sn alloy powder parts used in the automotive transmission industry, a ceramic and oxide (Mo-based oxide) having a high melting point and hardness as a metal and a dissimilar metal are uniformly And a manufacturing method in which an inner circumferential surface is adhered by a flame spraying method from a sintered body obtained by mixing and forming a metal powder and a non-metal powder and sintering at a high temperature has been used. However, when a non-metallic powder such as an oxide, a carbide, or a nitride is added to improve the hardness and the abrasion resistance of the parts used in the automotive transmission manufactured by such a manufacturing method, Or the nonmetal additive is separated during use due to the deterioration of the interfacial wettability. As a result, the strength of the nonmetal additive deteriorates, or quality irregularity occurs due to unevenness of the coating film, resulting in poor friction characteristics and abrasion resistance. Particularly, when plasma spray coating is used to manufacture parts used in the automotive transmission, there is a surface peeling phenomenon due to a difference in thermal expansion coefficient between the base material and the surface layer due to the frictional heat generated during gear shifting, and incomplete melting The particles are adhered to each other to cause surface defects, which causes the frictional characteristics to deteriorate or cause the abrasion of the mission-related parts due to the drop of the attached particles.

이러한 기술의 일 예로 특허문헌 2에 기재된 발명을 들 수 있으며, 특허문헌 2에는 황동분말 80%, 실리콘산화물(SiO2) 4-6%, 알루미늄산화물(Al2O3) 0.5-1.5%, 탄소(C) 4-6%, 주석(Sn) 3.5-6.5%, 철(Fe) 18-22% 이하인 것을 특징으로 하는 마찰재료로 금속합금 분말과 산화물 분말을 혼합하여 소결하는 방법으로 제조되는 것을 제시하고 있다. As an example of this technique may be made of the invention described in Patent Document 2, Patent Document 2 to 80% brass powder, silicon oxide (SiO 2) 4-6%, aluminum oxide (Al 2 O 3) 0.5-1.5% , carbon (C) 4-6%, tin (Sn) 3.5-6.5%, iron (Fe) 18-22% or less, and the metal alloy powder and the oxide powder are mixed and sintered .

한편 높은 강도와 열전도도를 갖는 동합금 분말을 이용하는 소결 합금의 경우 싱크로나이저 링 이외에도 다양한 기계부품(터보차지의 베어링, 엔진의 벨브 가이드, 기어 펌프의 thrust 받이 부재 및 열쇠 부품) 등에 이용되고 있다. 하지만, 동합금 소결체의 조성 유지가 어려우며 모재와 이종금속 간 결합력이 충분히 확보되지 못해 동합금 소결체로부터 제조되는 제품의 표면에 결함을 일으키거나 소결체의 표면과 중심부의 기계적 특성 및 조성이 불균일하여 품질이 저하되는 문제점이 동반된다. 이러한 기술의 일예로 특허문헌 3에 기재된 발명을 들 수 있으며, 상기 특허문헌 3에는 아연(Zn)의 비율이 10-15%이고 주석(Sn)의 비율이 4-7%이고 인(P)의 비율이 0.3% 이하인 것을 특징으로 하는 마찰링 제조방법을 제시하고 있다. On the other hand, in the case of a sintered alloy using a copper alloy powder having high strength and thermal conductivity, it is used for various mechanical parts (turbocharged bearings, valve guides for engines, thrust receiving members and key parts for gear pumps) in addition to synchronizer rings. However, it is difficult to maintain the composition of the copper alloy sintered body, the bonding force between the base metal and the dissimilar metal is not sufficiently secured, defects are caused on the surface of the product manufactured from the copper alloy sintered body, or the mechanical characteristics and composition of the surface and the center of the sintered body are uneven, Problems accompany. As an example of such a technique, the invention disclosed in Patent Document 3 can be cited. In Patent Document 3, the ratio of zinc (Zn) is 10-15% and the ratio of tin (Sn) is 4-7% And the ratio is 0.3% or less.

최근에는 접착제를 이용하여 스틸면에 탄소섬유를 부착시키는 부품이 개발되어 우수한 내마모성 및 마찰계수를 제공하나, 마찰 저항열에 의한 탄소섬유 탈착의 문제점이 또한 야기 되고 있다. In recent years, parts for adhering carbon fibers to a steel surface by using an adhesive have been developed to provide excellent wear resistance and friction coefficient, but also problems of carbon fiber desorption due to friction resistance heat are also caused.

상술한 바와 같이, 수송기기용 변속기 등의 기계 부품 제조를 위해, 순 금속을 이용하여 용해 주조하는 합금방식(특허문헌 1), 분말과 산화물을 혼합하여 제조하는 방법(특허문헌 2), 그리고 분말을 이용하는 소결방식(특허문헌 3)으로 분류할 수 있으며, 동합금계 싱크로라이저 링의 구성성분들은 제조 유형에 무관하게 아연(Zn) 10-40%, 주석(Sn) 10%이하의 성분을 기본으로 철계 또는 비철계 금속 또는 분말을 이용하여 제조하거나 또는 산화물을 복합첨가하는 방식으로 제조된다. 그리고 용해 주조(특허문헌 1) 또는 분말소결법으로 제조되는 싱크로라이저 링은 마찰계수 및 조직, 그리고 수명의 신뢰성이 저하하는 문제점이 있다. 특히, 산화물을 복합첨가하는 방식으로 제조되는 경우(특허문헌 2), 고융점 금속(Fe) 또는 산화물(SiO2, Al2O3)들은 소결시 소결성을 저하시켜, 분말 간 계면강도 감소, 기공분포 증가와 접합력 저하를 초래하여 기계적 특성 및 수명을 저하시킴은 물론 동력전달 및 제어의 비효율성으로 에너지 효율의 감소의 원인으로 작용한다는 점에서 한계가 있다 As described above, in order to manufacture machine parts such as a transmission for a transmission machine, an alloy system (Patent Document 1) for melting and casting using pure metals (Patent Document 1), a method for producing a mixture of powders and oxides (Patent Document 2) (Zn) and 10% or less of tin (Sn) based on the components of the copper alloy synchronizer ring, regardless of the manufacturing type. Or a non-ferrous metal or powder, or by a combination of oxides. In addition, the syngas ring manufactured by the melt casting (patent document 1) or the powder sintering method has a problem that the friction coefficient, the texture, and the reliability of life are deteriorated. Particularly, when it is produced by a method in which oxides are added in combination (Patent Document 2), the refractory metal (Fe) or the oxides (SiO 2, Al 2 O 3 ) decrease in sintering property during sintering, It has a limitation in that it causes a decrease in the mechanical properties and the service life due to the increase of the distribution and the decrease of the bonding force, and also causes the energy efficiency to be reduced due to the inefficiency of the power transmission and control

한국공개특허 10-2008-0080156Korean Patent Publication No. 10-2008-0080156 미국공개특허 US 5324592US Patent 5324592 한국공개특허 10-2013-0002584Korean Patent Publication No. 10-2013-0002584

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 한계를 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 높은 마찰계수와 내마모 특성을 나타내는 이중 또는 다중구조의 마찰 기계 부재를 제조함에 있어서, 강도가 높은 합금분말에 연성 분말을 첨가하여 주기지(Matrix) 내에 연성상(Ductile phase)을 균일하게 분포시킴으로써 고강도와 내마모성, 마찰계수 특성 및 순간 접합력이 우수한 이중구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법을 제공함을 그 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to overcome the above-mentioned problems of the prior art and it is an object of the present invention to provide a friction machine member having a high friction coefficient and a high wear resistance, Which is excellent in strength, abrasion resistance, friction coefficient characteristics, and instantaneous bonding force by uniformly distributing a ductile phase in a matrix, thereby providing a friction member having a double structure.

또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.  Further, the technical problems to be solved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems which are not mentioned can be understood from the following description in order to clearly understand those skilled in the art to which the present invention belongs .

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

금속 모재를 준비하는 공정;Preparing a metal base material;

경질의 동 합금 분말과 연질의 순금속 분말을 혼합하여 금속 분말을 마련하는 공정;Mixing a hard copper alloy powder and soft pure metal powder to prepare a metal powder;

상기 금속 모재의 표면에 상기 혼합된 금속 분말을 적층하는 공정;Laminating the mixed metal powder on the surface of the metal base material;

상기 금속 분말이 적층된 금속 모재를 700~900℃, 환원성 분위기로에서 10~40분 유지시켜줌으로써 경질의 합금상에 연질의 순금속상을 균일하게 분포시키며 금속 모재에 상기 금속 분말을 일체화하여 피복층을 형성하는 공정; 및The metal base material in which the metal powder is laminated is maintained at 700 to 900 DEG C for 10 to 40 minutes in a reducing atmosphere to uniformly distribute the soft pure metal phase on the hard alloy and integrate the metal powder into the metal base material, ; And

상기 피복층이 일체화된 금속 모재를 성형함으로써 소정 형상의 기계 부품을 제조하는 공정;을 포함하고,And a step of forming a mechanical part of a predetermined shape by molding the metal base material in which the coating layer is integrated,

상기 혼합된 금속 분말에 대한 중량%로, By weight based on the mixed metal powder,

상기 경질의 합금 분말은 황동 분말 85~95%와 청동 분말 5~12%를 포함하여 조성되고,The hard alloy powder is composed of 85 to 95% of brass powder and 5 to 12% of bronze powder,

상기 연질의 순금속 분말은, 구리(Cu) 분말: 0.01~5%, 알루미늄(Al) 분말: 0.01~5%, 실리콘(Si) 분말: 0.01~5%, 티타늄(Ti) 분말: 0.01~5%, 철(Fe) 분말: 0.01~5%, 니켈(Ni) 분말: 0.01~5%, 망간(Mn) 분말: 0.01~5% 및 코발트(Co) 분말: 0.01~5% 중 선택된 1종 이상의 순금속 분말로 이루어진 것을 특징으로 하는 높은 마찰계수와 내마모성 우수한 층상 구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법에 관한 것이다. The soft pure metal powder may contain 0.01 to 5% of copper (Cu) powder, 0.01 to 5% of aluminum powder, 0.01 to 5% of silicon powder, 0.01 to 5% of titanium powder, At least one selected from the group consisting of: 0.01 to 5% of iron (Fe) powder, 0.01 to 5% of nickel (Ni) powder, 0.01 to 5% of manganese (Mn) powder and 0.01 to 5% of cobalt The present invention relates to a method of manufacturing a friction material having a layered structure having a high coefficient of friction and a high wear resistance.

상기 황동 분말은 아연(Zn)을 15~20% 범위로 포함할 수 있다. The brass powder may contain zinc (Zn) in a range of 15 to 20%.

상기 청동 분말은 주석(Sn)을 7~12% 범위로 포함할 수 있다. The bronze powder may contain tin (Sn) in the range of 7 to 12%.

상기 청동 분말은 인청동분말일 수가 있다. The bronze powder may be phosphor bronze powder.

상기 인청동 분말에 포함된 P 함량이 0.1% 이하, 바람직하게는 0.05%이하인 것이 바람직하다. It is preferable that the P content in the phosphor bronze powder is 0.1% or less, preferably 0.05% or less.

상기 연질의 순금속 분말은 그 평균입경이 0.5~50㎛ 일 수가 있다. The soft, pure metal powder may have an average particle diameter of 0.5 to 50 탆.

상기 기지 금속 모재에 상기 피복층을 일체화한 후, 환원성 분위기하에서 300~600℃에서 10~40분 동안 이를 유지시키는 공정을 추가로 포함할 수 있다. The step of integrating the coating layer into the base metal preform and then maintaining the coating layer at 300 to 600 ° C for 10 to 40 minutes in a reducing atmosphere may be further included.

상기 연질 순금속 분말은 은(Ag)을 0.01~5.0% 범위로 추가로 포함함이 바람직하다.Preferably, the soft pure metal powder further comprises silver (Ag) in the range of 0.01 to 5.0%.

본 발명에서 상기 성형공정으로 다단계 점진 성형공정을 이용함이 바람직하다. In the present invention, it is preferable to use a multi-step gradual molding process in the molding process.

상술한 구성의 본 발명은, 이중구조의 마찰 기계 부재를 제조함에 있어서, 강도가 높은 합금분말에 연성상을 형성하는 구리(Cu)분말, 알루미늄(Al) 분말, 티타늄(Ti)분말, 실리콘(Si)분말, 철(Fe)분말, 니켈(Ni)분말, 망간(Mn)분말, 코발트(Co)분말, 은(Ag)분말 등의 연성 분말을 첨가하여 주기지(Matrix)에 연성상(Ductile phase)을 균일하게 분포시켜 우수한 접합강도를 보유하고, 마찰 기계부재의 순간 접합력을 향상시켜 동역전달 및 제어를 원활하게 하여, 에너지 효율성을 향상시키는 높은 마찰계수와 우수한 내마모 특성을 부여할 수 있다.The present invention having the above-mentioned constitution is characterized in that, in manufacturing a friction mechanism member having a dual structure, copper (Cu) powder, aluminum powder, titanium powder, silicon (Ductile) is added to the periodic matrix by adding soft powders such as Si powder, Fe powder, Ni powder, Mn powder, Co powder and Ag powder. phase) uniformly distributed, and has excellent bonding strength, improves the instantaneous bonding force of the friction machine member, facilitates co-axial transmission and control, can provide a high friction coefficient for improving energy efficiency and excellent wear resistance property .

또한 기지 모재와 이종금속 피복층 계면에 결함이 없고, 나아가, 피복층이 균일하게 형성되어 성형 가공능을 향상시킬 뿐만 아니라 공정 효율을 개선할 수 있으므로 고강도와 내마모성, 마찰계수 특성 및 순간 접합력이 우수한 이중구조 또는 다중구조의 마찰 기계 부재를 효과적으로 제공할 수 있다. In addition, since there is no defect in the interface between the base material and the dissimilar metal coating layer, the coating layer can be uniformly formed to improve the processability, and the process efficiency can be improved. Therefore, a double structure having high strength, abrasion resistance, Or multi-structure friction machine members.

도 1은 본 발명의 환원공정법을 이용하여 경질의 합금 분말을 이용한 주기지(Matrix) 조직 내에 순금속의 연성상이 균일하게 분포된 피복층을 갖는 이중 또는 다중구조의 마찰 기계 부재의 제조 과정을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 2(a-b)는 본 발명의 경질의 합금 분말을 이용한 주기지(Matrix) 조직 내에 순금속의 연성상이 균일하게 분포된 피복층이 피복된 이중 또는 다중구조 고강도 내마모성 합금의 미세조직 단면을 보이는 모식도이다.
1 illustrates a manufacturing process of a double or multi-structure frictional mechanical member having a coating layer uniformly distributing a soft phase of a pure metal in a matrix structure using a hard alloy powder using the reduction process of the present invention Fig.
FIG. 2 (a) is a schematic view showing a microstructure of a double or multi-structure high-strength wear-resistant alloy coated with a coating layer in which a soft phase of a pure metal is uniformly distributed in a matrix structure using the hard alloy powder of the present invention.

이하, 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.

본 발명은 이중 또는 다중구조의 마찰 기계 부재를 제조함에 있어서, 강도가 높은 합금 분말에 연성 분말을 첨가하여 경질상인 주기지(Matrix) 내에 연성상(Ductile phase)이 균일하게 분포된 피복층을 제공함으로써 고강도와 내마모성, 마찰계수 특성 및 순간 접합력이 우수한 이중구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법을 제공함을 특징으로 한다. The present invention provides a friction machine member having a dual or multiple structure by providing a coating layer in which a ductile phase is uniformly distributed in a matrix, which is a hard phase, by adding a soft powder to an alloy powder having a high strength The present invention provides a method of manufacturing a friction material having a double structure having high strength, abrasion resistance, friction coefficient, and instantaneous bonding strength.

이러한 본 발명의 마찰 기계 부재의 제조 방법은, 금속 모재를 준비하는 공정; 경질의 동 합금 분말과 연질의 순금속 분말을 혼합하여 금속 분말을 마련하는 공정; 상기 금속 모재의 표면에 상기 혼합된 금속 분말을 적층하는 공정; 상기 금속 분말이 적층된 금속 모재를 700~900℃, 환원성 분위기에서 10~40분 유지시켜줌으로써 경질의 합금상에 연질의 순금속상을 균일하게 분포시키며 금속 모재에 상기 금속 분말을 일체화하여 피복층을 형성하는 공정; 및 상기 피복층이 일체화된 금속 모재를 성형함으로써 소정 형상의 기계 부품을 제조하는 공정;을 포함한다. The method for manufacturing a friction material member of the present invention comprises the steps of preparing a metal base material; Mixing a hard copper alloy powder and soft pure metal powder to prepare a metal powder; Laminating the mixed metal powder on the surface of the metal base material; The metal base material in which the metal powder is laminated is maintained at 700 to 900 DEG C for 10 to 40 minutes in a reducing atmosphere to uniformly distribute the soft pure metal phase on the hard alloy and integrate the metal powder into the metal base material to form a coating layer ; And a step of manufacturing a mechanical part of a predetermined shape by molding the metal base material in which the coating layer is integrated.

도 1은 본 발명의 환원공정법을 이용하여 경질의 합금 분말을 이용한 주기지(Matrix) 조직 내에 순금속의 연성상이 균일하게 분포된 피복층을 갖는 이중 또는 다중구조의 마찰 기계 부재의 제조 과정을 설명하기 위한 공정 순서도이다.1 illustrates a manufacturing process of a double or multi-structure frictional mechanical member having a coating layer uniformly distributing a soft phase of a pure metal in a matrix structure using a hard alloy powder using the reduction process of the present invention Fig.

먼저, 금속 모재를 준비한다. 판상의 스틸 디스크(disc) 형태의 모재를 구준비하고, 구비된 스틸 모재의 표면에 존재하는 오염물질을 세척한다. 모재의 세척은 모재 표면의 각종 유기물과 이물질, 먼지 등 소결 시 모재와 이종 금속 간 결합을 방해하는 물질을 제거하는 단계로서, 세척제에 담그거나 스팀 브러쉬 등으로 닦아내도록 한다. 한편, 모재의 재질로는 철계 합금을 사용함이 바람직하다. First, a metal base material is prepared. A plate-shaped base material in the form of a disc is prepared and the contaminants present on the surface of the steel base material are cleaned. Cleaning of the base material is a step of removing substances that interfere with the bonding between the base material and the dissimilar metals during sintering such as various organic substances, foreign matter and dust on the surface of the base material, and it is wiped with a cleaning agent or wiped with a steam brush or the like. On the other hand, it is preferable to use an iron-based alloy as the base material.

이어, 본 발명에서는 경질의 동 합금 분말과 연질의 순금속 분말을 혼합하여 금속 분말을 마련한다. In the present invention, a hard metal alloy powder and a soft pure metal powder are mixed to prepare a metal powder.

본 발명에서 상기 경질의 동 합금분말은, 혼합된 금속 분말에 대한 중량%로, 황동(Cu-Zn) 분말 85~95%와 청동(Cu-Sn) 분말 5~12%를 포함하여 조성된다. In the present invention, the hard copper alloy powder is composed of 85 to 95% of brass (Cu-Zn) powder and 5 to 12% of bronze (Cu-Sn) powder in terms of% by weight based on the mixed metal powder.

상기 합금 분말의 조성성분 중 황동 분말은 중량%로 85~95% 범위, 보다 바람직하게는 90~92%가 되도록 함유하는 것이 바람직하다. 상기 황동분말은 주기지를 형성하여 피복층의 기계적 특성을 향상시키는 역할을 하며, 함량이 너무 많으면 경도가 높아 접촉하는 상대부품의 마모를 촉진시켜 성능을 저하시키는 반면에, 함량이 너무 적게 첨가되면 피복층의 경도가 낮아 동합금 피복층이 쉽게 마모되는 문제가 야기될 수 있다. 상기 황동 분말은 아연(Zn)을 15~20% 범위로 포함하는 것이 바람직하다. It is preferable that the composition of the alloy powder contains the brass powder in the range of 85 to 95% by weight, more preferably 90 to 92% by weight. When the content of the brass powder is increased, the mechanical strength of the coating layer is improved. When the content is too high, the hardness of the brass powder accelerates the wear of the contact parts to be contacted, The hardness is so low that the copper alloy coating layer is easily worn. The brass powder preferably contains zinc (Zn) in a range of 15 to 20%.

한편 상기 청동분말은 피복층의 강도를 증가시키는 역할을 하며, 그 함량을 5~12%, 보다 바람직하게는 5~5.8% 범위로 포함하는 것이다. On the other hand, the bronze powder serves to increase the strength of the coating layer, and the content thereof is in the range of 5 to 12%, more preferably 5 to 5.8%.

또한 본 발명에서 상기 청동 분말은 주석(Sn)을 7~12% 범위로 함유하는 것이 바람직하다. In the present invention, the bronze powder preferably contains tin (Sn) in a range of 7 to 12%.

나아가, 상기 청동 분말은 인청동(Cu-Sn-P) 분말인 것이 바람직하다. 이때, 상기 인(P)의 함량 비는 0.1% 이하가 되도록 함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.05%이하가 되도록 하는 것이다. 이러한 인(P)은 소결 시 소결로 내의 산소를 감소시킴으로써 소결 분위기를 개선하며, 소결 과정에서 비등점이 낮은 합금원소의 증발을 감소시킴으로써 아연 성분의 조절이 용이하게 하고, 아울러, 구리(Cu) 기지 내에 주석(Sn)의 고용도를 증가시켜 기계적 성질을 증가시키므로 소결 피복층이 높은 마찰특성 및 내마모성을 나타낼 수 있다. 그러나 인은 과량을 첨가할 경우 피복층의 물성을 약화시키고 피복층의 강도를 떨어뜨리므로 극소량을 첨가하도록 한다.Further, the bronze powder is preferably phosphor bronze (Cu-Sn-P) powder. At this time, the content of phosphorus (P) is preferably 0.1% or less, more preferably 0.05% or less. This phosphorus (P) improves the sintering atmosphere by reducing the oxygen in the sintering furnace during sintering and reduces the evaporation of the alloying element having a low boiling point during the sintering process, thereby facilitating the control of the zinc component, The sintered coating layer can exhibit high friction characteristics and wear resistance because the solubility of tin (Sn) is increased and the mechanical properties are increased. However, when phosphorus is added in an excessive amount, the physical properties of the coating layer are weakened and the strength of the coating layer is lowered.

한편 본 발명에서 상기 연질의 순금속분말은, 구리(Cu) 분말: 0.01~5%, 알루미늄(Al) 분말: 0.01~5%, 실리콘(Si) 분말: 0.01~5%, 티타늄(Ti) 분말: 0.01~5%, 철(Fe) 분말: 0.01~5%, 니켈(Ni) 분말: 0.01~5%, 망간(Mn) 분말: 0.01~5% 및 코발트(Co) 분말: 0.01~5% 중 선택된 1종 이상의 순금속 분말로 이루어질 수 있다. In the present invention, the soft pure metal powder may include 0.01 to 5% of copper powder, 0.01 to 5% of aluminum powder, 0.01 to 5% of silicon powder, titanium powder, 0.01 to 5% iron powder, 0.01 to 5% nickel powder, 0.01 to 5% nickel powder, 0.01 to 5% manganese powder and 0.01 to 5% cobalt powder And may be made of at least one kind of pure metal powder.

즉, 본 발명에서는 상기 연질의 금속 분말인 구리(Cu), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 철(Fe), 니켈(Ni), 망간(Mn), 코발트(Co) 분말은 경질의 합금 분말과 혼합되어, 강도가 높은 주기지 내에 연성상을 형성시켜 주기지와 순간 결합력을 높여 마찰계수와 내마모 특성을 향상시키는 역할을 하며 그 함량이 각각 0.01~5%가 되도록 함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.1~2.0%가 되도록 하는 것이다. 만일 연질의 순금속 분말의 함량이 0.01% 미만이면 연성상 형성에 의한 마찰계수 보정 효과가 나타나지 않으며, 5%를 초과하면 주기지 내에 연성상이 과다하게 형성하여 경도 감소의 원인으로 작용하여 마찰계수의 감소를 유발할 수 있다. That is, in the present invention, the soft metal powder such as Cu, Al, Si, Ti, Fe, Ni, Mn, Powder is mixed with hard alloy powder to form a soft phase in a high strength core to increase friction force and instantaneous bonding force to improve friction coefficient and abrasion resistance and to have a content of 0.01 to 5% , And more preferably from 0.1 to 2.0%. If the content of the soft pure metal powder is less than 0.01%, the effect of correcting the friction coefficient by the formation of the soft phase is not exhibited. If it exceeds 5%, the soft phase is formed excessively in the periodic paper, ≪ / RTI >

또한 상기 연질의 순금속 분말의 평균 입경은 0.5~50㎛가 바람직하다, 만일 그 평균입경이 0.5㎛ 미만으로 될 경우 마찰계수 제어가 어려우며, 50㎛를 초과하면 계면에서 결함에 의한 파손 및 국부적 연화에 의한 내마모성의 감소를 야기할 수 있다. If the average particle diameter is less than 0.5 탆, it is difficult to control the friction coefficient. If the average particle diameter is more than 50 탆, it may cause breakage due to defects at the interface and local softening It is possible to cause a reduction in abrasion resistance caused by the abrasion resistance.

한편 본 발명에서 은(Ag)분말을 추가로 포함함이 바람직하다.In the present invention, it is preferable to further include a silver (Ag) powder.

본 발명에서 은(Ag)분말은 강도를 향상시키고 열전도도를 증가시켜 자동차용 변속기 부품이나 일반 기계용으로 워엄 휘일과 베어링, 압축기용 슬리퍼 및 기타 고속 운동용 부품의 냉각능을 높여 내마모성을 향상시키는 역할을 한다. 본 발명에서 이러한 은(Ag)분말 비율이 0.01~5%가 되도록 함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.1~0.5%가 되도록 하는 것이다.In the present invention, the silver (Ag) powder improves the strength and increases the thermal conductivity, thereby enhancing the cooling ability of the worm wheel, the bearing, the slipper for the compressor, and other high-speed motion parts for automobile transmission parts and general machines, It plays a role. In the present invention, the ratio of the silver (Ag) powder is preferably 0.01 to 5%, more preferably 0.1 to 0.5%.

후속하여, 본 발명에서는 상기 금속 모재의 표면에 상기 혼합된 금속 분말을 적층한다. Subsequently, in the present invention, the mixed metal powder is laminated on the surface of the metal base material.

즉, 이중 또는 다중구조 피복재로 사용할 경질의 합금 분말과 연질의 순금속 분말을 균일한 조성이 되도록 정량하고 혼합하여 금속 분말을 마련하고, 이어, 세척이 완료된 금속 모재 표면에 피복층을 형성할 금속 분말을 균일한 두께로 적층한다.That is, the hard alloy powder and the soft pure metal powder to be used as a double or multi-structure covering material are quantitatively and mixed so as to have a uniform composition to prepare a metal powder, and then a metal powder to form a coating layer on the surface of the washed metal base material And laminated to a uniform thickness.

이어, 본 발명에서는 상기 금속 분말이 적층된 금속 모재를 700~900℃에서 10~40분 유지시켜줌으로써 경질의 합금상에 연질의 순금속상을 균일하게 분포시키며 금속 모재에 상기 금속 분말을 일체화하여 피복층을 형성한다. In the present invention, the metal base material in which the metal powder is laminated is maintained at 700 to 900 ° C for 10 to 40 minutes to uniformly distribute the soft pure metal phase on the hard alloy, integrate the metal powder into the metal base material, .

즉, 금속 모재의 표면에 합금 분말과 연성상을 형성하는 금속분말을 균일하게 적층한 후, 연속식 소결로 또는 일반 로에 투입한 후 일정시간 유지시켜 소결한다. 이러하 소결 단계에서는 분말이 산화되지 않도록 보호 분위기에서 합금분말과 연성상의 형성하는 금속분말이 적층된 모재에 고온의 열을 가함으로써 금속 모재와 금속 분말을 접합시켜 일체화시킨다. That is, the alloy powder and the metal powder forming the soft phase are uniformly stacked on the surface of the metal base material, and then the mixture is put into a continuous sintering furnace or a general furnace, and is sintered for a predetermined time. In this sintering step, the metal base material and the metal powder are bonded to each other by applying high temperature heat to the base material in which the alloy powder and the metal powder formed in the soft phase are laminated in a protective atmosphere so that the powder is not oxidized.

이러한 소결 공정을 진행함에 있어서 바람직한 조건은, 소결 온도: 700~900℃, 소결 시간: 10~40분, 분위기: 환원성 분위기로 제어하는 것이다. Preferable conditions for carrying out such a sintering process are sintering temperature: 700 to 900 占 폚, sintering time: 10 to 40 minutes, atmosphere: reducing atmosphere.

이때, 본 발명에서 합금 분말 및 연성상을 형성하는 금속 분말이 균일하게 적층된 모재를 이용하여 상기 보호 가스분위기하에서 소결 시, 소결 과정에서 비등점이 낮은 금속원소(Zn)가 증발하여 그 함량이 감소하는 것을 방지할 수 있으며, 소결 후에도 합금분말 및 연성의 금속분말 조성 성분의 조성 비율을 유지할 수 있다. 또한 금속 분말 피복층을 균일하게 형성할 뿐만 아니라 우수한 계면 접합력을 만들어 소결 피복층의 기계적 특성을 높여 자동차용 변속기 부품이나 일반 기계용으로 워엄 휘일과 베어링, 압축기용 슬리퍼 및 기타 고속 운동용 부품의 마찰특성 및 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.At this time, in the present invention, when sintering under the protective gas atmosphere using the base material in which the alloy powder and the metal powder forming the soft phase are uniformly laminated, the metal element (Zn) having a low boiling point during the sintering process is evaporated, It is possible to maintain the composition ratio of the alloy powder and the soft metal powder composition even after sintering. In addition to uniformly forming the metal powder coating layer, it also improves the mechanical properties of the sintered coating layer by creating a good interfacial bonding force, thereby improving the friction characteristics of worm wheels and bearings, slippers for compressors and other high- The durability can be greatly improved.

한편 도 2(a-b)는 전술한 소결과정을 거친, 본 발명의 경질의 합금 분말을 이용한 주기지(Matrix) 조직 내에 순금속 분말의 연성상이 균일하게 분포된 피복층이 피복된 이중 또는 다중구조 고강도 내마모성 합금에 대한 미세조직 단면을 보이는 모식도이다.On the other hand, FIG. 2 (a) shows a double or multi-structure high-strength wear-resistant alloy having a coating layer uniformly distributed in a soft phase of a pure metal powder in a matrix structure using the hard alloy powder of the present invention, Fig. 2 is a schematic view showing a cross section of a microstructure.

상기 기지 금속 모재에 상기 피복층을 일체화한 후, 환원성 분위기하에서 300~600℃에서 10~40분 동안 이를 유지시키는 공정을 추가로 포함할 수 있으며, 이에 의해, 피복층의 고강도와 내마모성, 마찰계수 특성 및 순간 접합력을 효과적으로 조절할 수 있다. The method may further include a step of integrating the coating layer into the base metal preform and then maintaining the coating layer at 300 to 600 DEG C for 10 to 40 minutes in a reducing atmosphere. As a result, the coating layer may have high strength, abrasion resistance, The instantaneous bonding force can be effectively controlled.

그리고 본 발명에서는 상기 피복층이 일체화된 금속 모재를 성형함으로써 소정 형상의 기계 부품을 제조한다. 상술한 소결 공정에서 소결이 완료되면, 소결로에서 소결체를 꺼낸 후 성형용 금형에 투입하고, 다단계 점진성형 공정을 적용하여 자동차용 변속기 부품이나 일반 기계용으로 워엄 휘일과 베어링, 압축기용 슬리퍼 및 기타 고속 운동용 부품을 완성한다. 즉, 다단계 점진 성형공정을 이용하여 성형하면 부품 성형 시 소결 피복층의 손상을 방지할 수 있으므로 소결 피복층 손상으로 인한 특성저하를 방지할 수 있다.In the present invention, a mechanical part of a predetermined shape is manufactured by molding the metal base material in which the coating layer is integrated. When sintering is completed in the above-described sintering process, the sintered body is taken out from the sintering furnace and put into a molding die. By applying a multi-step gradual molding process, worm wheels and bearings for slippage and bearings for compressors, Completes high-speed motion parts. That is, since the sintered coating layer can be prevented from being damaged during the molding of the component by molding using the multi-step gradual molding process, it is possible to prevent the deterioration of the characteristics due to the sintered coating layer damage.

본 발명에서는 이중 구조 또는 다중 구조을 갖는 자동차용 변속기 부품이나 일반 기계용으로 워엄 휘일과 베어링, 압축기용 슬리퍼 및 기타 고속 운동용 부품의 제조 공정 시 동반되는 동합금 소결층의 손상을 방지하는 방법으로서 다단계 점진성형 공정을 사용하여 성형하는 방법을 제안한다. 이중 구조 또는 다중 구조를 갖는 소결체에 각각의 성형 단계마다 소결층 보호처리 후, 성형하면 공정 완료 후에도 소결층을 원형 그대로 보존할 수 있게 된다. 즉, 공정완료 후 소결층이 손상을 입지 않고 원형 그대로 보존되는 경우, 높은 기계적 특성과 물성이 유지되어 고품질과 고성능의 이중구조 또는 다중 구조 자동차용 변속기 부품이나, 워엄 휘일과 베어링, 압축기용 슬리퍼 및 기타 고속 운동용 부품과 같은 일반 기계용 부품의 제조가 가능하다.  In the present invention, as a method for preventing the damage of the sintered copper alloy layer in the manufacturing process of the worm wheel and bearing, the slipper for the compressor, and other high-speed moving parts for automobile transmission parts or general machinery having double structure or multiple structure, And a molding method using a molding process is proposed. If the sintered body having a dual structure or multiple structures is molded after the sintered layer protection treatment in each molding step, the sintered layer can be preserved in its original state even after the completion of the process. That is, when the sintered layer is preserved in a circular shape without damage after completion of the process, high mechanical properties and physical properties are maintained, so that a high-quality and high-performance double-structure or multi-structure transmission parts for automobiles, worm wheels and bearings, It is possible to manufacture general machine parts such as other high-speed motion parts.

본 발명에서는 상술한 성형 공정 이후, 제조된 부품의 기계적 특성을 부여하는 열처리하는 공정을 추가적으로 부가할 수 있다. In the present invention, after the above-described molding step, a heat-treating step for imparting mechanical properties of the manufactured parts can be additionally provided.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

(실시예)(Example)


금속 모재 조성(중량%)Metal base material composition (% by weight)
CC SiSi MnMn PP SS FeFe 금속 모재Metal base material 0.32~0.380.32 to 0.38 0.15~0.350.15-0.35 0.60~0.900.60 to 0.90 0.03이하0.03 or less 0.035이하0.035 or less 잔부Remainder

구분
division
금속 분말(경질 합금분말 + 연질 금속분말)의 조성(중량%) Composition (% by weight) of metal powder (hard alloy powder + soft metal powder) 중량손실(10000rpm)
Weight loss (10000 rpm)
Cu-ZnCu-Zn Cu-SnCu-Sn AlAl SiSi Al2O3 Al 2 O 3 AgAg MnMn FeFe PbPb NiNi CoCo TiTi CuCu ZnZn SnSn SiO2 SiO 2 발명예1Inventory 1 92.092.0 5.05.0 3.03.0 25mg25 mg 발명예2Inventory 2 93.093.0 5.05.0 2.02.0 28mg28 mg 발명예3Inventory 3 93.093.0 5.05.0 2.02.0 37mg37 mg 발명예4Honorable 4 94.094.0 5.05.0 1.01.0 32mg32 mg 발명예5Inventory 5 92.092.0 5.05.0 3.03.0 27mg27 mg 발명예6Inventory 6 93.093.0 5.05.0 2.02.0 28mg28 mg 발명예7Honorable 7 93.093.0 5.05.0 2.02.0 3.03.0 40mg40 mg 발명예8Honors 8 91.091.0 5.05.0 1.01.0 3.03.0 33mg33 mg 발명예9Proposition 9 90.090.0 5.05.0 3.03.0 2.02.0 34mg34 mg 발명예10Inventory 10 91.091.0 5.05.0 2.02.0 2.02.0 39mg39 mg 비교예1Comparative Example 1 잔부Remainder 15.015.0 5.05.0 52mg52 mg 비교예2Comparative Example 2 8.08.0 5.05.0 8.08.0 3.53.5 0.10.1 5.05.0 0.10.1 0.050.05 33.033.0 잔부Remainder 3.03.0 48mg48 mg 비교예3Comparative Example 3 6.06.0 1.51.5 2222 6.06.0 잔부Remainder 3030 5.55.5 1.51.5 42mg42 mg

상기 표 1과 같은 조성성분을 갖는 철계 금속 모재의 표면에 존재하는 오염물질을 세척하였다. 이어, 상기 표 2와 같은 조성성분을 갖는 합금 분말과 연성상을 형성하는 금속 분말을 균일한 조성이 되도록 정량하고 혼합한 후, 이를 상기 금속 모재의 표면에 균일한 두께로 적층하였다. 이후, 상기 합금분말과 연성상 형성 금속분말이 적층된 금속 모재를 소결로에 장입하여 소결을 진행하였으며, 이때 소결 조건은 소결 온도: 870℃, 소결 시간: 20분, 분위기: 75%N2+25%H2 환원성 분위기로 제어하였다. 상기 소결이 완료된 후, 소결로에서 소결체를 꺼내고, 이어, 성형용 금형에 투입한 후, 다단계 점진성형 공정을 적용하여 자동차용 변속기 부품을 제조하였다. 제조된 자동차용 변속기 부품의 상대 부재와 접촉시 마찰특성을 평가하기 위하여 마찰계수 측정장비를 이용하여 모터 1500rpm, 75kgf의 조건에서 10,000rpm 후 마찰계수와 중량 감소량을 측정하였다. The contaminants existing on the surface of the iron-based metal base material having the composition components shown in Table 1 were washed. Next, the alloy powder having the composition as shown in Table 2 and the metal powder forming the soft phase were quantified and mixed so as to have a uniform composition, and then they were laminated on the surface of the metal base material to have a uniform thickness. The sintering was carried out at a sintering temperature of 870 ° C., a sintering time of 20 minutes, and an atmosphere of 75% N 2 +. The sintering was carried out by sintering the metal base material, It was controlled by 25% H 2 reducing atmosphere. After the sintering was completed, the sintered body was taken out from the sintering furnace, and then put into a molding die, and then a multi-step gradual molding step was applied to manufacture an automotive transmission part. The frictional coefficient and the weight loss were measured after 10,000 rpm at 1500 rpm and 75 kgf of the motor using the friction coefficient measuring equipment to evaluate the frictional characteristics of the manufactured automobile transmission parts in contact with the relative member.

본 발명예 1-10의 자동차용 변속기 부품의 경우, 마찰계수는 초기에 0.12수준에서 만 회전 후 대략 0.09 수준을 나타내어 자동차용 변속기 부품에서 요구되는 마찰계수 0.08~0.12 범위를 만족하였다. In the case of the automotive transmission components of the present invention 1-10, the coefficient of friction was about 0.09 level after rotation at the initial 0.12 level, satisfying the friction coefficient range of 0.08 to 0.12 required for the automotive transmission parts.

또한 합금상으로 이루어진 주기지 내에 연성상을 형성하는 연성상 분말을 첨가한 본 발명예 1-10에 대하여 마모시험 후 중량 감소량을 측정하였으며, 그 결과를 상기 표 2에 나타내었다.      In addition, the weight loss after the abrasion test of the present invention 1-10 in which the soft phase powder forming the soft phase was added in the periodic structure made of the alloy phase was measured, and the results are shown in Table 2 above.

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 합금 분말상 내에 연성상 형성 금속 구리(Cu) 분말을 주기지에 균일하게 분포한 발명예 1은 중량 감소량이 25mg으로 측정되었으며, 연성상 형성 금속 분말로 실리콘(Si)을 첨가한 발명예 2는 28mg로 측정되었다. 연성상을 형성하는 금속 분말로 알루미늄(Al)이 첨가한 발명예 3은 37mg로 측정되었으며, 그리고 은(Ag)이 첨가된 발며예 4는 32mg, 철(Fe)이 첨가된 발명예 5의 중량 감소량은 27mg, 니켈(Ni)이 첨가된 발명예 6은 28mg의 중량 감소량이 측정되었다. As shown in Table 2, Example 1 in which copper powder (Cu powder) uniformly distributed in the phase of the alloy powder was uniformly distributed in the phase of the alloy powder had a weight loss of 25 mg, and silicon (Si) was used as the soft phase forming metal powder. The added Example 2 was measured to be 28 mg. Example 3 in which aluminum (Al) was added as a metal powder forming a ductile phase was measured to be 37 mg, and 32 mg of powder 4 in which silver (Ag) was added, weight of Inventive Example 5 added with iron (Fe) A reduction amount of 27 mg, and a weight loss of 28 mg of Example 6 in which nickel (Ni) was added was measured.

한편 2종 이상의 연성상 형성 금속분말 알루미늄(Al)과 망간(Mn)이 첨가한 발명예 7은 37mg로 측정되었으며, 그리고 은(Ag)와 티타늄(Ti)이 첨가된 발명예 8는 32mg, 철(Fe)와 구리(Cu)가 첨가된 발명예 9의 중량 감소량은 34mg, 니켈(Ni)과 코발트(Co)가 첨가된 발명예 10은 39mg의 중량 감소량이 측정되었다Meanwhile, Inventive Example 7 in which two or more kinds of soft phase forming metal powders of aluminum (Al) and manganese (Mn) were added was measured to be 37 mg, Inventive Example 8 to which silver (Ag) and titanium (Ti) Weight reduction amount of Example 9 in which Fe and Cu were added was 34 mg and weight loss of 39 mg in Inventive Example 10 to which nickel (Ni) and cobalt (Co) were added was measured

즉, 강도가 높은 합금 분말이 주기지(Matrix)를 형성하고 주기지 내에 연성상을 형성하는 금속 분말을 혼합하여 소결하는 경우 주기지에 연성상이 균일하게 분포하여 상대 부품과 접촉시 주기지와 순간 접합력을 향상시켜 중량 감소량을 현저히 감소시켜 높은 마찰특성 및 내마모성을 제공할 수 있음을 알 수 있다. That is, when a high-strength alloy powder forms a matrix and a metal powder forming a soft phase is mixed and sintered in a cycle, the soft phase is uniformly distributed in the cycle, and the periodic bond and the momentary bond strength It is possible to provide a high friction property and wear resistance by significantly reducing the weight loss.

이에 반하여, 비교예 1은 아연(Zn) 함량이 낮아 내마모 특성이 낮은 문제점을 나타내었으며, 비교예 1의 중량 감소량은 52mg으로 측정되었으며, 비교예 2는 48mg, 비교예 3은 42mg의 중량 감소량을 보여 본 발명예 1-10의 중량 감소량 25~40mg 보다 높은 중량 감소량을 나타냄을 확인할 수 있다. On the contrary, Comparative Example 1 showed a problem of low wear resistance due to a low zinc (Zn) content. The weight loss of Comparative Example 1 was 52 mg, that of Comparative Example 2 was 48 mg, that of Comparative Example 3 was 42 mg Which shows a weight reduction amount higher than the weight reduction amount of the present invention 1-10 of 25 to 40 mg.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구 범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of course, this is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments but should be defined by the following claims as well as equivalents thereof.

Claims (9)

금속 모재를 준비하는 공정;
경질의 동 합금 분말과 연질의 순금속 분말을 혼합하여 금속 분말을 마련하는 공정;
상기 금속 모재의 표면에 상기 혼합된 금속 분말을 적층하는 공정;
상기 금속 분말이 적층된 금속 모재를 700~900℃, 환원성 분위기로에서 10~40분 유지시켜줌으로써 경질의 합금상에 연질의 순금속상을 균일하게 분포시키며 금속 모재에 상기 금속 분말을 일체화하여 피복층을 형성하는 공정; 및
상기 피복층이 일체화된 금속 모재를 성형함으로써 소정 형상의 기계 부품을 제조하는 공정;을 포함하고,
상기 혼합된 금속 분말에 대한 중량%로,
상기 경질의 합금 분말은 황동 분말 85~95%와 청동 분말 5~12%를 포함하여 조성되고,
상기 연질의 순금속 분말은, 구리(Cu) 분말: 0.01~5%, 알루미늄(Al) 분말: 0.01~5%, 실리콘(Si) 분말: 0.01~5%, 티타늄(Ti) 분말: 0.01~5%, 철(Fe) 분말: 0.01~5%, 니켈(Ni) 분말: 0.01~5%, 망간(Mn) 분말: 0.01~5% 및 코발트(Co) 분말: 0.01~5% 중 선택된 1종 이상의 순금속 분말로 이루어진 것을 특징으로 하는 높은 마찰계수와 내마모성 우수한 층상 구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법.
Preparing a metal base material;
Mixing a hard copper alloy powder and soft pure metal powder to prepare a metal powder;
Laminating the mixed metal powder on the surface of the metal base material;
The metal base material in which the metal powder is laminated is maintained at 700 to 900 DEG C for 10 to 40 minutes in a reducing atmosphere to uniformly distribute the soft pure metal phase on the hard alloy and integrate the metal powder into the metal base material, ; And
And a step of forming a mechanical part of a predetermined shape by molding the metal base material in which the coating layer is integrated,
By weight based on the mixed metal powder,
The hard alloy powder is composed of 85 to 95% of brass powder and 5 to 12% of bronze powder,
The soft pure metal powder may contain 0.01 to 5% of copper (Cu) powder, 0.01 to 5% of aluminum powder, 0.01 to 5% of silicon powder, 0.01 to 5% of titanium powder, At least one selected from the group consisting of: 0.01 to 5% of iron (Fe) powder, 0.01 to 5% of nickel (Ni) powder, 0.01 to 5% of manganese (Mn) powder and 0.01 to 5% of cobalt Wherein the friction material has a high friction coefficient and a high abrasion resistance.
제 1항에 있어서, 상기 황동 분말은 아연(Zn)을 15~20% 범위로 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 마찰계수와 내마모성 우수한 층상 구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the brass powder comprises zinc (Zn) in a range of 15 to 20%.
제 1항에 있어서, 상기 청동 분말은 주석(Sn)을 7~12% 범위로 포함하는 것을 특징으로 하는 높은 마찰계수와 내마모성 우수한 층상 구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the bronze powder comprises tin (Sn) in a range of 7 to 12%.
제 1항에 있어서, 상기 청동 분말은 인청동분말(Cu-Sn-P) 분말인 것을 특징으로 하는 높은 마찰계수와 내마모성 우수한 층상 구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the bronze powder is phosphor bronze powder (Cu-Sn-P) powder.
제 4항에 있어서, 상기 인청동 분말에 포함된 P 함량이 0.1% 이하인 것을 특징으로 하는 높은 마찰계수와 내마모성 우수한 층상 구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법.
5. The method according to claim 4, wherein the phosphorus contained in the phosphor bronze powder has a P content of 0.1% or less.
제 1항에 있어서, 상기 연질의 순금속 분말은 그 평균입경이 0.5~50㎛인 것을 특징으로 하는 높은 마찰계수와 내마모성 우수한 층상 구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법.
The method according to claim 1, wherein the soft, pure metal powder has an average particle diameter of 0.5 to 50 탆.
제 1항에 있어서, 상기 연질 순금속 분말은 은(Ag)을 0.01~5.0% 범위로 추가로 포함함을 특징으로 하는 높은 마찰계수와 내마모성 우수한 층상 구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법.
The method according to claim 1, wherein the soft pure metal powder further comprises silver (Ag) in a range of 0.01 to 5.0%.
제 1항에 있어서, 상기 기지 금속 모재에 상기 피복층을 일체화한 후, 환원성 분위기하에서 300~600℃에서 10~40분 동안 이를 유지시키는 공정을 추가로 포함하는 높은 마찰계수와 내마모성 우수한 층상 구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법.
The method according to claim 1, further comprising a step of integrating the coating layer on the base metal preform and then maintaining the coating layer at 300 to 600 DEG C for 10 to 40 minutes in a reducing atmosphere, A method of manufacturing a mechanical member.
제 1항에 있어서, 상기 성형공정으로 다단계 점진 성형공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 높은 마찰계수와 내마모성 우수한 층상 구조의 마찰 기계 부재의 제조 방법.
The method according to claim 1, wherein a multi-step gradual molding process is used in the forming step. A method for manufacturing a friction material having a layered structure excellent in high friction coefficient and abrasion resistance.
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