KR20230077883A - Manufacturing method of aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and conformability - Google Patents
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Abstract
본 발명은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 홀이 형성되어 있는 알루미늄 다공판을 주석이 용융되어 있는 주석 용탕에 침지하여 알루미늄 다공판에 주석이 골고루 분포되도록 함으로써 알루미늄-주석의 합금으로 제조함으로써 소재의 기지를 강화하는 한편, 다량의 주석이 함유된 알루미늄-주석계 합금소재의 일반적인 용해 및 주조를 할 때 알루미늄 주위에 연속적인 필름형태로 생성되는 주석의 형태거동을 억제하고 소재의 용도에 따른 특별한 기계적 성질을 부여하기 위해 다양한 계열의 알루미늄 사용 및 주석의 함량을 조절할 수 있는 것이 특징인 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석계 복합재료의 제조 방법에 관한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법은 알루미늄을 직조하는 단계를 대신하여 주조를 통한 타공판 형태의 알루미늄을 제작하여 사용함으로써 공정의 단순함과 생산성을 향상시킬 수 있으며, 이로 인한 경제적으로 생산비용의 절감효과를 기대할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.The present invention relates to a method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings, and more particularly, by immersing an aluminum perforated plate having a plurality of holes in a tin melt in which tin is molten, so that tin is evenly distributed on the aluminum perforated plate. Tin is produced in the form of a continuous film around aluminum during general melting and casting of aluminum-tin alloy materials containing a large amount of tin, while strengthening the matrix of the material by manufacturing it as an aluminum-tin alloy by making it distributed. An aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and adaptability, characterized by the use of various types of aluminum and the ability to adjust the content of tin to suppress the shape behavior of the material and to impart special mechanical properties according to the use of the material. It's about manufacturing methods.
As described above, the manufacturing method of the aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and conformability of the present invention improves the simplicity and productivity of the process by manufacturing and using aluminum in the form of a perforated plate through casting instead of weaving aluminum. It can be improved, and there is a remarkable effect such as the possibility of economically reducing the production cost.
Description
본 발명은 메탈베어링용으로 사용되는 알루미늄과 주석의 합금제조시 알루미늄에 주석이 골고루 분포되도록 함으로써 알루미늄과 주석의 합금에 의한 기계적 성질을 향상시킬 수 있도록 한 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법 제조방법에 관한 것이다.The present invention is aluminum for metal bearings with high strength and adaptability to improve the mechanical properties of the alloy of aluminum and tin by distributing tin evenly in aluminum when manufacturing an alloy of aluminum and tin used for metal bearings. Method for manufacturing a tin composite material It relates to a manufacturing method.
일반적으로 메탈베어링의 소재로서 알루미늄-주석 합금계는 다른 베어링 소재 보다 내피로성, 내식성, 내마모성이 우수하므로 대형엔진 등에 많이 사용 되고 있다.In general, as a material for metal bearings, aluminum-tin alloys have excellent fatigue resistance, corrosion resistance, and wear resistance compared to other bearing materials, so they are widely used in large engines.
이러한 알루미늄-주석 합금에서 알루미늄은 강도를 지탱하는 역할을 하게 되고, 주석은 베어링의 순응성과 마찰계수를 감소시키는 역할을 하게 된다.In this aluminum-tin alloy, aluminum plays a role in supporting strength, and tin plays a role in reducing the compliance and friction coefficient of the bearing.
종래기술로서 대한민국 등록특허공보 제0148501호에 피로강도와 순응성이 좋은 알루미늄-주석 합금층을 갖는 다층 미끄럼 베어링에 관한 기술이 알려져 있지만 상기와 같은 기술들은 알루미늄-주석계 베어링을 제조하기 위해서는 우선 알루미늄-주석계 합금판을 제작한 후, 압연과정 및 배면금속(back steel)과의 접합을 위한 클래딩(cladding)과정을 거쳐야 한다. 상기 과정 중에서도 특히, 알루미늄-주석계 합금판의 제작과정에 있어서, 종래에는 알루미늄 및 주석을 함께 도가니에서 용해및 주조하는 방법을 사용하여 알루미늄-주석계 합금판을 제작하는 방법이 등록공개되어 있다.As a prior art, Korean Patent Registration No. 0148501 discloses a technology related to a multi-layer sliding bearing having an aluminum-tin alloy layer having good fatigue strength and adaptability. After manufacturing the tin-based alloy sheet, it is necessary to go through a rolling process and a cladding process for bonding with a back steel. Among the above processes, in particular, in the process of manufacturing an aluminum-tin-based alloy plate, conventionally, a method of manufacturing an aluminum-tin-based alloy plate using a method of melting and casting aluminum and tin together in a crucible has been registered and published.
그러나 주석의 함량이 많은 알루미늄-주석계 합금판을 종래의 용해법으로 제작할 경우, 응고 시 알루미늄 주위에 연속적인 필름형태로 주석이 생성되며, 이는 소재의 내피로성 등의 기계적 성질을 저하시켜 우수한 알루미늄-주석계 합금판의 제조를 극히 까다롭게 하는 문제점이 있었다.However, when an aluminum-tin alloy sheet with a high content of tin is produced by the conventional melting method, tin is generated in the form of a continuous film around aluminum during solidification, which lowers the mechanical properties such as fatigue resistance of the material, thereby reducing the excellent aluminum-tin alloy sheet. There was a problem that makes the production of the tin-based alloy sheet extremely difficult.
이에, 본 출원인은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 2004년 09월 07일자로 출원하여 2006년 09월 25일자 대한민국 등록특허공보 제0630499호에 메탈베어링용 알루미늄-주석계 복합재료의 제조방법에 있어서, ⅰ) 알루미늄 소재를 우선 와이어 형태로 직조한 알루미늄, 발포형태의 알루미늄 또는 분말야금법으로 소결시킨 다공질 알루미늄 소결체의 형상으로 형상화 시키는 단계(알루미늄 형상화 단계); ⅱ) 상기 ⅰ)단계에서 형상화시킨 알루미늄 소재는 통상의 주조기 내에서 상기 알루미늄 형상의 외부에 표출된 기공통로를 통하여 300~800℃의 온도에서 1분~3시간 동안 주석용탕을 주입시키는 단계(주석용탕 주입단계); ⅲ) 주석용탕이 상기 ⅰ)단계에서 형상화시킨 알루미늄 소재의 기공 내부까지 도달하게 되고 알루미늄 소재는 300~800℃의 온도에서 1분~3시간 동안 기공주위에 있는 주석용탕에 의해 용해가 진행되기 시작하는 단계(알루미늄 용해단계);를 거쳐 제조되어지고, 상기 메탈베어링용 알루미늄-주석계 복합재료는 주석의 함량이 3~70중량%인 것을 특징으로 하는 메탈베어링용 알루미늄-주석계 복합재료의 제조방법으로 등록공개되어 있다.Accordingly, in order to solve this problem, the present applicant filed an application on September 7, 2004 and filed on September 25, 2006 Korean Patent Registration No. 0630499 for a method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings, i. ) Step of first shaping the aluminum material into the shape of woven aluminum in wire form, aluminum in foam form, or porous aluminum sintered body sintered by powder metallurgy (aluminum shaping step); ii) Injecting molten tin for 1 minute to 3 hours at a temperature of 300 ~ 800 ℃ through the pore passage exposed on the outside of the aluminum shape in a conventional casting machine for the aluminum material shaped in step i) (tin molten metal injection step); iii) The molten tin reaches the inside of the pores of the aluminum material formed in step i), and the aluminum material begins to be dissolved by the molten tin around the pores at a temperature of 300 to 800 ° C for 1 minute to 3 hours. Manufacturing of an aluminum-tin composite material for a metal bearing, characterized in that the aluminum-tin composite material for a metal bearing has a tin content of 3 to 70% by weight; Registered in a public way.
그러나 상기의 방법 또한 알루미늄을 직조하는 단계에서 공정의 복잡함과 생산의 비효율성 및 알루미늄 플레이트에 형성되는 홀의 간격과 홀의 크기 조정 및 홀의 형상을 균일하게 형성하는 것이 어렵다는 등의 단점이 지적되고 있다.However, the above method also has disadvantages such as complexity of the process and inefficiency of production in the step of weaving aluminum, and difficulty in adjusting the spacing and size of the holes formed in the aluminum plate and forming the shape of the holes uniformly.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 프레스 금형의 타공을 통한 알루미늄 다공판을 제작하여 사용함으로써 생산성을 향상시킴은 물론, 주조에 의한 알루미늄-주석 베어링 제조 시에 큰 문제점인 주석 함량을 증가 시킬 경우 망상 형태로 정출된 주석이 알루미늄 기지의 강도를 감소시키는 문제를 해결할 수 있는 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다. The present invention was made to solve the above problems, and productivity is improved by manufacturing and using an aluminum perforated plate through a perforation of a press mold, as well as tin content, which is a major problem in manufacturing aluminum-tin bearings by casting. The purpose is to provide a method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and conformability, which can solve the problem that tin crystallized in a network form reduces the strength of an aluminum matrix when .
본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법은 다수의 홀이 형성되어 있는 알루미늄 다공판을 주석이 용융되어 있는 주석 용탕에 침지하여 알루미늄 다공판에 주석이 골고루 분포되도록 함으로써 알루미늄-주석의 합금으로 제조되는 것이 특징이다.In the method of manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings having high strength and conformability of the present invention, an aluminum perforated plate having a large number of holes is immersed in a molten tin bath so that tin is evenly distributed on the aluminum perforated plate. It is characterized by being made of an aluminum-tin alloy.
상술한 바와 같이 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법은 주조에 의한 알루미늄-주석 베어링 제조 시에 문제점인 주석 함량을 증가 시킬 경우 망상 형태로 정출된 주석이 알루미늄 기지의 강도를 감소시키는 문제를 해결할 수 있으며, 특히 알루미늄을 직조하여 다수의 홀을 형성하는 종래의 방법에 비해 프레스 금형의 타공에 의해 다수의 홀을 형성함으로써 알루미늄 플레이트에 형성되는 홀의 간격과 홀의 크기 조정 및 홀의 형상을 보다 균일하게 형성할 수 있으며, 또한 기지에 해당하는 알루미늄 다공판의 재질을 다양한 합금계로 변화시키는 것이 자유롭게 되므로 베어링의 상온 및 고온강도를 자유롭게 설계할 수가 있다는 등의 현저한 효과가 있다.As described above, in the method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and conformability of the present invention, when the tin content, which is a problem in manufacturing aluminum-tin bearings by casting, is increased, tin crystallized in a network form is an aluminum base. It is possible to solve the problem of reducing the strength of the aluminum plate by forming a plurality of holes by perforation of a press mold compared to the conventional method of forming a plurality of holes by weaving aluminum, thereby adjusting the spacing and size of the holes formed in the aluminum plate. And the shape of the hole can be formed more uniformly, and since it is free to change the material of the perforated aluminum plate corresponding to the base into various alloy systems, it is possible to freely design the room temperature and high temperature strength of the bearing. There are remarkable effects.
도 1은 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법의 공정 개요도.
도 2는 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법에 의해 제조되는 알루미늄-주석의 합금의 평면개요도.
도 3은 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법에 의해 400℃에서 제조된 알루미늄-주석 합금의 시편 사진.
도 4는 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법에 의해 450℃에서 제조된 알루미늄-주석 합금의 시편 사진.
도 5는 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법에 의해 400℃에서 제조된 알루미늄-주석 합금의 시편의 표면을 확대한 표면사진.
도 6은 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법에 의해 450℃에서 제조된 알루미늄-주석 합금의 시편의 표면을 확대한 표면사진.1 is a process schematic diagram of a method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and malleability according to the present invention.
Figure 2 is a plane schematic diagram of an aluminum-tin alloy produced by the method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and malleability according to the present invention.
3 is a photograph of a specimen of an aluminum-tin alloy prepared at 400 ° C. by the method of manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and conformability of the present invention.
4 is a photograph of a specimen of an aluminum-tin alloy prepared at 450 ° C. by the method of manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and malleability according to the present invention.
5 is an enlarged surface photograph of the surface of a specimen of an aluminum-tin alloy prepared at 400 ° C. by the method of manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and conformability according to the present invention.
6 is an enlarged surface photograph of the surface of a specimen of an aluminum-tin alloy prepared at 450 ° C. by the method of manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and conformability according to the present invention.
본 발명은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법에 있어서, 다수의 홀(11)이 형성되어 있는 알루미늄 다공판(10)을 주석이 용융되어 있는 주석 용탕(20)에 침지하여 알루미늄 다공판(10)에 주석이 골고루 분포되도록 함으로써 알루미늄-주석의 합금으로 제조되는 것이 특징이다.In the present invention, in a method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings, an aluminum perforated
상기 알루미늄 다공판(10)의 홀(11)은 알루미늄 플레이트에 프레스 금형으로 타공하여 형성하는 것이 특징인 강도이다.The
그리고 상기 알루미늄 다공판(10)에 형성되는 홀(11)의 수를 조절함으로써 알루미늄 다공판(10)에 분포되는 주석의 함량을 조절할 수 있는 것이 특징이다.And it is characterized in that the content of tin distributed in the aluminum perforated
또한, 상기 알루미늄 다공판(10)은 표면에 플럭스(Flux)를 도포한 후, 주석 용탕(20)에 침지시키는 것이 특징이다.In addition, the
또한, 상기 플럭스(Flux)는 염화아연(ZnCl2)과 물(H20)로 이루어진 것이 특징이다.In addition, the flux is characterized by being composed of zinc chloride (ZnCl 2 ) and water (H 2 O).
또한, 상기 플럭스(Flux)는 염화아연(ZnCl2)과 물(H20)이 3:1∼0.5:1의 비율로 이루어진 것이 특징이다.In addition, the flux is characterized in that zinc chloride (ZnCl 2 ) and water (H 2 O) are composed of a ratio of 3:1 to 0.5:1.
또한, 상기 주석 용탕(20)의 온도는 220℃ 이상 500℃미만인 것이 특징이다.In addition, the temperature of the tin
또한, 상기 주석 용탕(20)에 알루미늄 다공판(10)을 침지하는 횟수는 1∼5회로 하는 것이 특징이다.In addition, it is characterized in that the number of times of immersing the
또한, 상기 주석 용탕(20)의 온도가 1회 침지시 400℃ 미만이면 2회 침지시의 주석 용탕(20)의 온도는 1회 침지시 주석 용탕(20)의 온도와 동일한 온도에서 실시하고, 1회 침지시 주석 용탕(20)의 온도가 400℃ 이상이면 2회 침지시의 주석 용탕(20)의 온도는 350℃ 정도에서 침지하는 것이 특징이다.In addition, if the temperature of the
이하, 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings having high strength and conformability of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법의 공정 개요도, 도 2는 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법에 의해 제조되는 알루미늄-주석의 합금의 평면개요도이다.1 is a process schematic diagram of a method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings having high strength and conformability according to the present invention, and FIG. It is a plan schematic diagram of an aluminum-tin alloy produced by
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법에 관한 것으로 다공판 형태의 알루미늄 플레이트(10)를 주석 용탕(20)에 침지시키는 것이 특징으로 하고 있다.As shown in FIGS. 1 to 3, the present invention relates to a method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings having high strength and flexibility, by dipping an
상기 알루미늄 다공판(10)의 홀(11)은 화학적인 엣칭법, 분말야금법, 금형에 의한 타공법 등의 다양한 방법으로 형성할 수 있으나, 본 발명에서는 홀(11)의 간격과 홀(11)의 크기 조정 및 홀(11)의 형상을 보다 균일하게 형성할 수 있도록 알루미늄 플레이트에 프레스 금형으로 타공하여 형성하였다.The
즉, 상기 알루미늄 다공판(10)에 형성되는 홀(11)의 수를 조절함으로써 알루미늄 다공판(10)에 분포되는 주석의 함량을 조절할 수 있게 된다.That is, by adjusting the number of
프레스 금형공정은 공정의 단순함과 생산성을 향상시킬 수 있으며, 이로 인한 경제적으로 생산비용의 절감효과를 기대할 수도 있다.The press mold process can improve the simplicity and productivity of the process, and it can be economically expected to reduce the production cost.
주석 용탕(20)의 온도는 220℃이상 500℃미만으로 하여 침지하도록 한다.The temperature of the tin
주석 용탕(20)의 온도가 500℃를 넘게 되면 알루미늄 플레이트(10)의 일부가 용융될 수 있으며, 220℃가 되지 않으면 주석의 용융성이 낮아 알루미늄과 주석의 접합성이 좋치 않을 수 있기 때문이다.This is because when the temperature of the
주석 용탕(20)에 알루미늄 다공판(10)을 침지하는 횟수는 1∼5회로 할 수 있다.The number of times the
특히, 상기 주석 용탕(20)의 온도가 1회 침지시 400℃ 미만이면 즉, 220℃ ∼ 400℃ 사이이면 2회 이후 침지시의 주석 용탕(20)의 온도는 1회 침지시 주석 용탕(20)의 온도와 동일한 온도에서 실시하고, 1회 침지시 주석 용탕(20)의 온도가 400℃ 이상이면 즉, 400℃ ∼ 500℃ 사이이면 2회 이후 침지시의 주석 용탕(20)의 온도는 350℃ 정도에서 침지하도록 한다.In particular, if the temperature of the tin
이때, 침지공정의 횟수가 5회를 초과하게 되면 주석 코팅층의 두께가 너무 두껍게 되며, 또한 침지공정의 횟수에 비해 획득되는 알루미늄-주석 합금의 기계적 성질의 향상이 덜되기 때문이다.At this time, when the number of dipping processes exceeds 5 times, the thickness of the tin coating layer becomes too thick, and also, the mechanical properties of the obtained aluminum-tin alloy are less improved compared to the number of dipping processes.
본 발명에서는 후술한 바와 같이 400℃와 450℃의 주석 용탕(20)에서 실험을 진행하였다.In the present invention, as described later, the experiment was conducted in the tin
2회 침지시의 주석 용탕(20)의 온도가 1회 침지시의 온도보다 높을 때에는 알루미늄 다공판(10)에 응고된 주석이 용융될 수 있기 때문이다.This is because tin solidified in the perforated
침지시간은 10∼30초 사이로 진행하도록 한다.The immersion time should be between 10 and 30 seconds.
침지시간인 10초 미만이면 충분한 침지가 이루어지기 어렵고 30초를 초과하게 되면 알루미늄 다공판(10)의 일부가 용용될 우려가 있기 때문이다.This is because if the immersion time is less than 10 seconds, sufficient immersion is difficult to achieve, and if the immersion time exceeds 30 seconds, there is a concern that part of the
상기 알루미늄 다공판(10)은 표면에 플럭스(Flux)를 도포한 후, 주석 용탕(20)에 침지시키도록 한다.After applying flux to the surface of the perforated
플럭스(Flux)는 알루미늄 다공판(10) 표면의 불순물을 제거 및 보호작용을 위하여 도포하는 것으로 플럭스(Flux)는 염화아연(ZnCl2)과 물(H20)로 이루어진 것을 사용하도록 한다.Flux is applied to remove and protect impurities on the surface of the aluminum perforated
바람직하게는 상기 플럭스(Flux)는 염화아연(ZnCl2)과 물(H20)이 3:1∼0.5:1의 비율로 이루어진 것을 사용하며, 더욱 바람직하게는 플럭스를 도포하기 전 알루미늄 다공판(10)의 표면을 그라인딩하는 공정을 진행하도록 한다.Preferably, the flux is made of zinc chloride (ZnCl 2 ) and water (H 2 O) in a ratio of 3: 1 to 0.5: 1, and more preferably, an aluminum perforated plate before applying the flux. Let the process of grinding the surface of (10) proceed.
본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법으로 제작되는 알루미늄-주석합금의 결과를 확인하기 위하여 400℃와 450℃의 주석 용탕(20)에서 알루미늄 플레이트(10)를 침지시켰다.In order to confirm the results of the aluminum-tin alloy produced by the method of manufacturing the aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and conformability of the present invention, the
도 3은 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법에 의해 400℃에서 제조된 알루미늄-주석 합금의 시편 사진, 도 4는 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법에 의해 450℃에서 제조된 알루미늄-주석 합금의 시편 사진, 도 5는 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법에 의해 400℃에서 제조된 알루미늄-주석 합금의 시편의 표면을 확대한 표면사진, 도 6은 본 발명 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법에 의해 450℃에서 제조된 알루미늄-주석 합금의 시편의 표면을 확대한 표면사진이다.3 is a photograph of a specimen of an aluminum-tin alloy prepared at 400 ° C. by the manufacturing method of an aluminum-tin composite material for metal bearings having high strength and malleability according to the present invention, and FIG. 4 is a metal bearing having high strength and malleability of the present invention A photograph of a specimen of an aluminum-tin alloy prepared at 450 ° C by the manufacturing method of an aluminum-tin composite material for metal bearings, Figure 5 is a photograph of a specimen of aluminum-tin alloy produced at 400 ° C 6 is an enlarged surface photograph of the surface of a specimen of an aluminum-tin alloy prepared in , Figure 6 is an aluminum-tin alloy prepared at 450 ° C. by the method of manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and conformability of the present invention This is an enlarged surface photograph of the specimen of
참고로 배율은 실물현미경 기준 ×16으로 확대하였다.For reference, the magnification was enlarged to ×16 based on a real microscope.
도 3에 도시된 바와 같이 400℃의 주석 용탕(20)에서 침지시킨 알루미늄 다공판(10)에는 코팅층 표면이 다소 불균일한 상태인 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 3 , it can be seen that the surface of the coating layer is somewhat non-uniform in the perforated
그러나 도 4에 도시된 바와 같이 450℃의 주석 용탕(20)에서 침지시킨 알루미늄 플레이트(10)는 주석코팅층이 전체적으로 얇고 고르게 코팅되었음을 확인할 수 있다.However, as shown in FIG. 4 , it can be confirmed that the
이에, 주석 용탕(20)의 온도는 450℃ 내외로 이루어지는 것이 바람직한 일 예가 될 것이다.Accordingly, it would be a preferable example that the temperature of the tin
또한, 앞서 설명한 바와 같이 1회 침지공정을 거친 것보다는 2회 침지 공정을 거치게 되면 주석 코팅층이 더욱 균일한 상태로 고르게 코팅될 것이다.In addition, as described above, the tin coating layer will be evenly coated in a more uniform state when the immersion process is performed twice rather than through the immersion process once.
상술한 바와 같이 기존의 방법 즉, 주조법으로 알루미늄-주석계 베어링을 제조할 경우에는 주석의 함량을 40% 이상으로 올리기가 불가능하였으나 (알루미늄 결정입계인 최종응고부를 망상의 형태로 주석이 모두 둘러 싸기 때문에, 알루미늄은 강도에 기여하지 못하고 주석이 베어링의 강도를 지탱하기 때문에 강도가 매우 저하됨), 본 발명에 의해 적용할 경우에는 주석의 함량을 70% 이상 까지 함유된 알루미늄-주석계 베어링의 제조도 가능하게 된다.As described above, in the case of manufacturing aluminum-tin-based bearings by the existing method, that is, the casting method, it was impossible to raise the content of tin to more than 40% (the final solidification part, which is the aluminum grain boundary, was completely surrounded by tin in the form of a mesh). Therefore, aluminum does not contribute to the strength and the strength is greatly reduced because tin supports the strength of the bearing). When applied according to the present invention, the production of aluminum-tin bearings containing up to 70% or more of tin It becomes possible.
또한, 베어링의 상온 및 고온 강도를 높여야 할 경우에는 기지에 해당하는 알루미늄 다공판의 재질을 다양한 합금계로 변화시키는 것이 자유롭게 되므로 베어링의 상온 및 고온강도를 자유롭게 설계할 수가 있게 된다.In addition, when it is necessary to increase the room temperature and high temperature strength of the bearing, it is possible to freely design the room temperature and high temperature strength of the bearing because it is free to change the material of the aluminum perforated plate corresponding to the base to various alloy systems.
즉, 본 발명은 주석의 함량을 높이면서도 베어링의 강도를 떨어뜨리지 않는 것이 특징으로서, 베어링의 순응성과 같은 베어링 특성을 감소시키지 않으면서 베어링 강도의 설계에 대한 자유도가 높다는 것이다.That is, the present invention is characterized in that the strength of the bearing is not reduced while increasing the content of tin, and the degree of freedom in designing the strength of the bearing is high without reducing bearing characteristics such as conformability of the bearing.
10. 알루미늄 다공판 11. 홀
20. 주석 용탕10. Aluminum perforated
20. Tin molten metal
Claims (9)
상기 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료의 제조방법은 다수의 홀(11)이 형성되어 있는 알루미늄 다공판(10)을 주석이 용융되어 있는 주석 용탕(20)에 침지하여 알루미늄 다공판(10)에 주석이 골고루 분포되도록 함으로써 알루미늄-주석의 합금으로 제조되는 것이 특징인 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법.
In the method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings,
In the manufacturing method of the aluminum-tin composite material for metal bearings, an aluminum perforated plate 10 having a plurality of holes 11 is immersed in a tin molten metal 20 in which tin is melted, and the aluminum perforated plate 10 is formed. A method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and malleability, characterized in that it is made of an aluminum-tin alloy by allowing tin to be evenly distributed.
상기 알루미늄 다공판(10)의 홀(11)은 알루미늄 플레이트에 프레스 금형으로 타공하여 형성하는 것이 특징인 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법.
According to claim 1,
The hole 11 of the aluminum perforated plate 10 is formed by punching a press mold in an aluminum plate.
상기 알루미늄 다공판(10)에 형성되는 홀(11)의 수를 조절함으로써 알루미늄 다공판(10)에 분포되는 주석의 함량을 조절할 수 있는 것이 특징인 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법.
According to claim 1,
By controlling the number of holes 11 formed in the aluminum perforated plate 10, the content of tin distributed in the aluminum perforated plate 10 can be adjusted. Composite material manufacturing method.
상기 알루미늄 다공판(10)은 표면에 플럭스(Flux)를 도포한 후, 주석 용탕(20)에 침지시키는 것이 특징인 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법.
According to claim 1,
The aluminum perforated plate 10 is immersed in the tin molten metal 20 after applying flux to the surface.
상기 플럭스(Flux)는 염화아연(ZnCl2)과 물(H20)이로 이루어진 것이 특징인 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법.
According to claim 4,
The flux is made of zinc chloride (ZnCl 2 ) and water (H 2 0 ).
상기 플럭스(Flux)는 염화아연(ZnCl2)과 물(H20)이 3:1∼0.5:1의 비율로 이루어진 것이 특징인 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법.
According to claim 5,
The flux is made of zinc chloride (ZnCl 2 ) and water (H 2 0) in a ratio of 3: 1 to 0.5: 1. A method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and conformability. .
상기 주석 용탕(20)의 온도는 220℃ 이상 500℃미만인 것이 특징인 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법.
According to claim 1,
A method for manufacturing an aluminum-tin composite material for a metal bearing having high strength and conformability, characterized in that the temperature of the tin molten metal 20 is 220 ° C or more and less than 500 ° C.
상기 주석 용탕(20)에 알루미늄 다공판(10)을 침지하는 횟수는 1∼5회로 하는 것이 특징인 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법.
According to claim 7,
A method for manufacturing an aluminum-tin composite material for metal bearings with high conformability, characterized in that the number of times of immersing the aluminum perforated plate 10 in the tin molten metal 20 is 1 to 5 times.
상기 주석 용탕(20)의 온도가 1회 침지시 400℃ 미만이면 2회 침지시의 주석 용탕(20)의 온도는 1회 침지시 주석 용탕(20)의 온도와 동일한 온도에서 실시하고, 1회 침지시 주석 용탕(20)의 온도가 400℃ 이상이면 2회 침지시의 주석 용탕(20)의 온도는 350℃ 정도에서 침지하는 것이 특징인 강도와 순응성이 함께 높은 메탈베어링용 알루미늄-주석 복합재료 제조방법.
According to claim 8,
If the temperature of the molten tin 20 is less than 400° C. during the first immersion, the temperature of the molten tin 20 during the second immersion is the same as the temperature of the molten tin 20 during the first immersion, and If the temperature of the molten tin 20 during immersion is 400 ° C or higher, the temperature of the molten tin 20 during immersion twice is immersed at about 350 ° C. Aluminum-tin composite material for metal bearings with high strength and adaptability manufacturing method.
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