KR920006923B1

KR920006923B1 - 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR920006923B1
Application number: KR1019890007430A
Authority: KR
Inventors: 사나에 모리; 마사아끼 사까모또; 히데오 이시가와; 요지 나가이
Original assignee: 다이도 메탈 고오교오 가부시기가이샤; 이이지마 요시오
Priority date: 1980-06-02
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1992-08-22
Also published as: GB2220993B; JPH0814287B2; DE3917694A1; KR900000608A; US5116692A; DE3917694C2; JPH01307512A; GB2220993A; GB8912734D0

Abstract

내용 없음.

Description

다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링 및 그 제조방법

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 슬라이딩 베어링의 단면조직의 모형도.

제2a도는 중간층이 있는 피복층을 가지는 종래의 슬라이딩 베어링의 단면 현미경 조직의 모형도.

제2a-1도는 제2a도의 경우의 전자탐침 미량분석기(이하 "EPMA"라 함)에 의한 중간층의 표면분석을 나타낸 모형도.

제2b도는 중간층이 없는 피복층을 직접 부여한 종래 슬라이딩 베어링의 단면 현미경 조직의 모형도.

제2b-1도는 제2b도의 경우의 EPMA에 의한 각 단면층의 표면분석을 나타낸 모형도.

제2c도는 제1도에 나타낸 본 발명의 슬라이딩 베어링의 단면 현미경조직의 모형도.

제2c-1도 제2c도의 경우의 EPMA에 의해 혼재층의 표면 분석을 나타낸 모형도.

제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 슬라이딩 베어링의 단면조직의 모형도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 피복층 3 : 혼재층

4 : 베어링층 5 : 지지층

6 : 배면도금층

본 발명은 자동차, 선박, 농업기계등의 베어링에 관한 것으로, 특히 내연기관류의 베어링으로서 비소손성(ani-seizure property), 내피로성(anti-fatigue property) 및 내마손부식특성(anti-fretting property)에 뛰어난 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링에 관한 것이다.

종래 알루미늄합금 슬라이딩 베어링으로서 가솔린 엔진 또는 소형 승용차용 엔진등에 사용되는 슬라이딩 베어링 표면에 피복을 실시하지 않는 상태에서 사용하는 것이 일반적이었다. 단, 극히 일부의 고부하 엔진 또는 중속 디젤엔진용으로서 사용되는 상기 슬라이딩 베어링에는 Ni도금중간층을 가지고 또 Pb합금을 주체로 하는 피복층을 가지는 알루미늄합금 베어링이 사용되고 있다. 또 피복층으로서의 Sn 또는 Sn합금은 일부의 저속 또는 종속 선반용엔진의 베어링으로서 Cu-Pb합금 또는 Pb합금에 비교하여 내부식성, 내마모성에 뛰어난 Sn합금의 특성을 이용한 것이다. 알루미늄 합금위에 Sn피복층이 있는 기술은 일본국 특허공개 제61-153286호에 개시되어 있고, 이 공보에서는 알루미늄 합금 베어링 위에 Ni중간층 없이 직접 Sn를 도금한 베어링부재가 개시되어 있다.

최근들어 승용차등과 같은 소형차에 고속회전영역에서 사용되는 가솔린 또는 디젤엔진이 사용되는 기회가 증가하고 있고, 이를 위하여 엔진 베어링은 한층 비소손특성, 내마모특성, 내피로특성, 내부식성 및 내마손부식 특성의 향상이 필요하게 되었다.

잘 알려진 바와 같이 종래 Pb-합금 피복층이 있는 Cu-Pb합금베어링 또는 Pb-청동 합금 베어링은 내부식성에 문제가 있었다. 최근 특히 엔진 베어링의 고수명화 및 엔진의 고회전에 따른 높은 오일온도화에 의하여 윤활유의 열화가 심해져 그 결과 발생하는 유기산이 Cu-Pb합금 또는 Pb-청동 합금을 현저하게 부식시키는 경우가 있다. 또한 엔진의 제조 비용을 절감하기 위하여 크랭크 샤프트에 구성흑연 주철을 사용하는 경우가 많았으나, 상기 기술한 종래의 3층형 베어링은 구상흑연 주철의 사용으로 인해 피복층의 조기 마모 또는 조기소손을 야기시켰다.

이상의 문제 때문에 최근에는 Cu-Pb계 3층 베어링 대신에 알루미늄합금 베어링이 사용되고 있다. 알루미늄합금은 구상흑연 주철축과 조화도 잘되고, 내부식성에 대해서도 충분히 만족할 수 있는 특성을 가진다. 그러나 이 알루미늄합금을 피복층 없이 베어링으로 사용하면 부분접촉(Partial striking)이나 어긋남이 생긴다. 더욱이 먼지나 알루미늄합금으로부터 쉽게 떨어지지 않기 때문에 그 적용조건이 나쁘면 소손현상을 발생하는 경우가 있었다. 그러나 이 알루미늄합금 베어링에 일본국 특허 공개 제62-110021호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 종래의 Pb합금을 주성분으로 하는 피복을 실시하면 다시 내부식성 및 내마모성에 문제가 생긴다.

이러한 문제를 해소하기 위하여, 일본국 특허 공개 소60-36641호에는 Pb합금 대신에 Sn합금을 이용하는 기술이 개시되어 있다. 또, 일본국 특허공개 소61-153286호에는 알루미늄합금의 베어링층이 Ni의 중간층 없이 직접 Sn을 도금한 베어링부재가 개시되어 있다.

그러나 피복을 이용하는 종래의 방법은 다음과 같은 문제점을 가지고 있었다. 일반적으로 알루미늄합금상에 전기도금에 의하여 피복을 실시하는 경우, 그 접착력을 확보하기 위하여 Ni, Co, Fe 등의 중간층을 설치하는 것이 통상적이었다. 그러나 이들의 중간층은 대단히 딱딱하기 때문에 피복층이 마멸하여 중간층의 표면이 노출되면, 샤프트와 접촉하여 소손이나 흠집이 발생하고, 특히 최근들어 이 중간층을 설치함으로써 생기는 여러가지 결점이 지적되고 있었다. 이 중간층을 설치하지 않고 직접 피복을 실시하는 방법도 있으나, 이 경우에 피복의 접착강도는 중간층(종래 기술에서는 통상 0.5∼0.3㎛의 두께)을 가지는 피복의 접착강도와 비교하여 대단히 뒤떨어져 있고, 직접 설치된 이 피복은 초기 친숙성이 양호하나 내구성이 뛰떨어져서 층상 마모 또는 피복층의 박리를 발생하는 결정을 지니고 있었다. 이 때문에 피복층은 단지 소모층으로서 설치되어 있는 것에 불과하였다.

한편 최근 엔진의 소형화 및 경량화가 엔진의 하우징 강성을 저하시키기 때문에, 베어링 배면에 발생하는 마손부식현상(즉 미소진폭의 상대운동을 받는 접촉면 사이에 생기는 마모현상)이 큰 문제점으로 제기되고 있다.

본 발명의 제1목적은 종래 기술의 상기 결점이 해소된 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링과 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2목적은 종래기술의 상기 결점을 해소함과 동시에 베어링배면의 마손부식 현상을 최소화한 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링과 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1목적을 달성하기 위한 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링은 금속베이스층(5), 상기 베이스층에 접착된 알루미늄합금 베어링층(4), 피복층(1), 상기 피복층(1)과 상기 베어링층(4) 사이에서 상기 피복층과 상기 베어링층에 접착된 중간층(3)을 구비한다.

여기에서 중간층은 피복층(1)의 조성물과 Ni, Co 및 Fe로 구성된 군에서 선택된 소자로 구성되어 0.5㎛ 이하의 두께를 갖는 혼재층이고, 상기 소자는 혼재층에 불연속적으로 분포한다.

또한 피복층은 중량 0∼15%의 Cu, 중량 0∼20%의 Sb, Sn의 잔부 및 부수적인 불순물로 구성된다.

본 발명의 제2목적을 달성하기 위한 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링은 금속베이스층(5), 상기 베이스층(5)에 접착된 알루미늄합금 베어링층(4), 피복층(1), 상기 피복층(1)과 상기 베어링층(4) 사이에서 상기 피복층과 상기 베어링층에 접착된 중간층(3) 및 상기 베이스층(5)의 배면에 있는 도금층(6)을 구비한다.

여기에서 중간층은 피복층(1)의 조성 혼합물과, Ni, Co 및 Fe로 구성된 군에서 선택된 소자로 구성되어 0.5㎛ 이하의 두께를 갖는 혼재층이고, 상기 소자는 혼재층에 불연속적으로 분포한다.

또한 피복층(1)은 중량 0∼15%의 Cu, 중량 0∼20%의 Sb, Sn이 잔부 및 부수적인 불순물로 구성된다.

여기에서 배면 도금층은 0.1∼5㎛ 범위의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 그 두께가 0.1㎛ 이하이면 배면 도금층을 설치하더라도 마손부식 현상을 방지하는 효과가 없고, 반면에 그 두께가 5㎛이상이면 마이그레이션 현상(즉 접촉면 사이의 미소운동에 의하여 그 사이에 이물, 열화물 또는 마모분이 집퇴적하는 현상)이 발생하기 쉬워진다. 그 혼재층의 두께는 0.05∼0.3㎛이 바람직하다. 피복층은 바람직하게는 5%이하의 Cu, 0.5∼10%의 Sb 및 잔부 Sn으로 이루어진다.

본 발명에 따른 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링의 제조방법은

(a) 알루미늄합금으로 구성된 금속베이스층(5)의 일측에 접착된 반원 또는 원통형의 베어링층(4)을 제공하고;

(b) 아연처리의 사용, 아연막의 부분적인 제거와 소자의 사용에 의한 아연막을 사용함으로써 알루미늄합금 베어링층(4)의 타측에 중간층을 형성하고;

(c) 중간층위에 전기도금으로 피복층(1)을 형성하는 단계를 구비한다.

혼재층은 (1) 알키리에칭, 산처리 및 아연산염처리에 의해 알루미늄합금 베어링층(4)상에 상기 아연막을 제공하는 단계와, (2) 소자의 불연속층을 형성하는 방법으로서 무전해도금액으로 아연막을 침지하여 Ni, Co 및 Fe로 구성된 군에서 선택된 소자로 상기 아연막을 부분적으로 대체하는 단계와, (3) 불연속층이 피복층(1)에 매립되어 혼재층(3)을 형성함으로써 소자의 불연속층이 피복층(1)에 존재하는 방식으로 불연속층위에 상기 피복층(1)을 형성하는 단계로 형성되어 중간층으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명자들은 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링의 피복층과, 알루미늄합금 베어링층 사이에 0.5㎛이하의 두께로, 또 Ni, Co 및 Fe로 이루어진 군에서부터 선택된 1종과 피복층의 조성물이 혼재하는 혼재층을 설치함으로써, 종래 기술의 결점 즉, 피복층을 설치하지 않는 알루미늄 합금에서 발생하는 결점과, 중간층없이 피복층을 설치함으로써 발생하는 결점과, 중간층을 개재시켜 피복층을 설치함으로서 생기는 결점 어떤 결점도 해소할 수 있다는 것을 발견했다. 바꿔말하면 0.5㎛ 이하의 두께를 갖는 혼재층이 알루미늄 합금 베어링층과 피복층 사이의 접착력을 향상함으로써, 피복층의 층상 마모 혹은 박리가 방지됨과 동시에 피복층의 마모에 의하여 소멸후에도 샤프트와 베어링 사이의 마모를 완전히 방지할 수가 있다.

혼재층의 두께가 0.5㎛을 초과하는 경우, 피복층의 마모에 의한 소모시에 베어링과 샤프트와의 소손 및 마모가 발생하게 된다.

Cu 및 Sb는 피복층의 주성분인 Sn이 가지는 친화성을 손상하지 않고 피복의 내구성을 향상시키는데 유효하나, Cu가 10%를 초과하거나 Sb가 20%를 초과하면, 피복층형성 합금이 부서지기 쉽게 되어, 충격하중에 의하여 피로크랙(fatigue cracks)이 발생하기 쉽고, 또 피복 합금의 경도도 커져 피복의 본래의 특성인 친화성을 손상시킨다.

본 발명가들은 베어링층의 내면측에 설치되어 있는 피복층과 동일 성분의 도금층을 베어링측의 배면에 있는 베이스층의 표면에 설치함으로써 마손부식 현상의 발생이 개선될 수 있는 것을 발견했다. 베어링 배면측에 설치한 도금층의 두께는 0.1∼5㎛이고, 바람직하게는 0.5∼5㎛이다. 이 두께가 0.1㎛ 보다 작으면 도금층을 설치한 효과가 적고, 또 베이스층의 방청효과도 적으며, 이 두께가 5㎛보다 크면, 마이그레이션 현상이 발생하기 쉬어져 베어링의 성능저하를 일으킬 염려가 생기고, 또한 제조상 도금층의 두께의 불균일을 발생하기 쉬워지므로 적합하지 않다. 베이스층의 베어링 배면측에 설치한 이 도금층은 내면측의 피복층을 설치할 때에 동시에 전해 도금에 의하여 설치하는 것이 공정의 간략화를 위하여 바람직하다. 단 피복층과 다른 조성의 배면도금층을 설치할 수도 있고, 또 피복층과 별개의 공정으로 할 수도 있다. 또한 내마손부식 특성이 필요없는 용도에 사용하는 베어링에 있어서는, 베이스층의 베어링 배면측에 도금층을 설치할 필요는 없다.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부도면을 참고하여 이하에서 상세히 설명한다.

제1도는 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링의 한 실시예이다. 도시된 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링은 피복층(1), 혼재층(3), 알루미늄합금 베어링층(4) 그리고 금속베이스층(5)을 구비한다. 피복층(1)은 혼재층(3)과 함께 알루미늄합금 베어링층(4)의 일측에 결합된다. 알루미늄합금 베어링층(4)의 타측은 베이스층(5)에 결합된다. 피복층(1)은 중량 0∼15% Cu, 0∼20% Sb, 잔부 Sn으로 사실상 구성된다. 0.5㎛이하의 두께를 갖는 혼재층(3)은 피복층(1)과 베어링층(4)에 접착되는 방식으로 알루미늄합금 베어링층(4)과 피복층(1) 사이에 형성된다. 혼재층(3)은 Ni, Co 및 Fe로 구성되는 군으로부터 선택된 한요소와 피복층(1)의 성분들의 혼합물에 의해 구성된다.

제3도는 본 발명에 따른 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링의 제2실시예이다. 도시된 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링은 제1도에 도시된 피복층(1), 혼재층(3), 알루미늄합금 베어링층(4), 금속베이스층(5)에 더하여 배면도금층(6)을 구비한다. 알루미늄합금 베어링층(4)은 베이스층(5)의 내면(제3도에 도시된 바와 같이 상부측)에 접착되고, 피복층(1)은 제1도에 도시된 것과 동일한 방식으로 그들 사이에 게재된 혼재층(3)과 함께 알루미늄합금 베어링층(4)에 접착된다. 배면 도금층(6)은 금속베이스층(5)의 외측면(제3도에 도시된 바와 같이 하부측)에 접착되고, 피복층(1)과 같은 성분으로 구성된다. 피복층(1)은 중량 0∼15% Cu, 0∼20% Sb, 잔부 Sn으로 사실상 구성된다. 0.1㎛ 이하의 두께를 갖는 혼재층(3)은 피복층(1)과 베어링층(4)에 접착되는 방식으로 피복층(1)과 알루미늄합금 베어링층(4) 사이에 형성된다. 혼재층(3)은 Ni, Co, Fe로 구성되는 군으로부터 선택되는 한 요소와 피복층의 성분의 조성물로 구성되고, 배면 도금층(6)은 바람직하게 0.1∼5㎛의 두께를 갖는다.

제1 및 제2실시예를 참고하여 이하에서 상세히 설명된다.

알루미늄합금 베어링층용으로서 12% Sn, 2.5% Si, 1.7% Pb, 1% Cu, 0.3% Sb 및 잔부 Al로 이루어진 알루미늄합금판을 두께 1.20㎜로 상기 알루미늄합금판과 같은 형상의 금속베이스층에 로울압연법에 의해 압착했다. 그런다음 슬라이딩 베어링의 소재로서의 바이메탈 스트립(두께 1.65㎜ 및 폭 110㎜)으로 제조하기 위해 이 금속판은 350℃에서 4시간 동안 열처리된다. 이 바이메탈은 베어링 성능시험용 치수의 반원통형 베어링부재로 압축 가공하고, 또 소정의 치수(의경 56㎜, 길이 17㎜ 및 두께 1.5㎜)로 기계 가공한 후, 용제에 의해 탈지된다. 그 후 무수탄산소다와 인산소다와 가성소다의 수용액속에 온도 50℃로 약 60초간 알칼리에칭, 산처리, 아연산염(가성소다를 주로 한 수용액속에 산성아연을 용해하고 섭씨 20도에서 약 20초간 침지하여 표면에 아연을 석출시키는 처리), Ni무전해도금 처리(황산니켈을 주로 한 수용액속에서 섭씨 50도, 약 15∼60초간 침지하고 바람직하게는 30초간에서 0.05∼0.2㎛의 두께가 되도록 액농도를 조정했다) 및 피복층부여의 전해도금과 베어링배면 도금층 부여의 전해도금(통전시간 60초 전후에서 0.8㎛정도의 두께가 되도록 전류와 액농도를 정했다)을 동시에 행하여 베어링 완성품을 얻었다. 이 베어링 완성품의 내면 피복층의 두께는 8㎛이고, Ni피복혼재층의 두께는 0.1㎛이며, 알루미늄합금 베어링층의 두께는 0.3㎜이고, 금속베이스층의 두께는 1.2㎜이며, 배면도금층의 두께는 1.5㎛이었다.

본 발명의 실시예인 이 베어링 완성품과 종래제품과의 비교를 행하기 위해 상기 실시예와 같은 재료, 칫수 및 공정을 사용하여 피복층이 없는 베어링, 피복을 직접 알루미늄합금 베어링에 가한 베어링 및 알루미늄합금 베어링에 Ni중간층(2㎛의 두께)을 만들어 이 중간층에 피복을 가한 베어링의 3종류의 종래기술에 의한 비교품을 제작했다. 또 본 발명의 실시예에서, 상기 베어링의 피복층의 관해서는 피복층을 구성하는 주석기합금속의 동 및 안티몬의 함유량을 변화시켜 그것에 의해 발생하는 특성의 변화를 조사했다. 또 마손부식현상의 개선효과를 확인하기 위해 본 발명 실시예의 상기 베어링 완성품과 비교하여 배면도금층의 두께가 8㎛인 것 이외는 같은 베어링을 만들고 이것을 비교 시험했다.

제1표에 각 베어링에 관한 시험에 의하여 판명된 피복과 알루미늄합금 베어링과의 접착력, 최대 피로하중 및 최대 소부(타서 눌러 붙음)하중을 나타냈다.

[제1표]

이 제1표에서 최대 피로하중은 100℃로 예열한 SAE20의 윤활유를 사용하여 회전수 3250rpm의 상태에서의 각 하중에서 20시간 운전하여 피로가 생기지 않았던 최대하중을 최대 피로하중으로 하였다. 최대 소부하중은 100℃로 예열한 SAE20의 윤활유를 사용하여 회전수 3600rpm에서 1시간 무부하로 평균 운전후, 윤활유의 공급을 12.5㏄/min으로 짜내고 100㎏f/㎠의 부하를 주어 그 후 10분경과 마다 50㎏f/㎠씩 누적적으로 하중을 증가시키고 베어링 배면온도가 220℃를 넘든가 또는 시험시의 축동기의 전류치가 20암페어를 넘은 시점을 소부로 판정했다. 제1표로부터 명백한 바와 같이 피복층의 알루미늄합금 베어링층에 접착력은 접착층을 사용하지 않고 직접 피복층을 알루미늄합금 베어링에 부여한 경우 접착테이프에 의한 박리테스트에 의하여 피복층은 쉽게 박리되었다. 본 발명에 따른 베어링에서 혼재층을 가지는 경우 및 종래 기술에서의 두께 2㎛의 Ni중간층을 가지는 경우는 모두 양호한 접착력의 피복층을 가지고 있었다. 최대 피로하중에 있어서, 피복층이 없는 베어링 및 접착력이 떨어진 피복층을 가지는 베어링은 최대 피로하중이 낮은 값이었다. Ni로 이루어진 두께 2㎛의 중간층을 가지는 베어링은 최대 피로하중에 도달하기 이전에 소부를 발생시켰다. 이 베어링에서는 피복의 부분적인 마멸에 의하여 Ni가 노출되고 있고, 이 Ni노출부에 의하여 소부가 발생되었던 것으로 생각된다. Ni와 피복층의 혼재하고 있는 혼재층을 가지는 베어링은 본 발명에 따른 베어링 및 비교용 베어링의 어느것도 양호한 최대 피로하중을 가지고 있었다.

최대 소부하중에 있어서 피복층이 없는 베어링에서는 최대 소부하중의 값이 낮고, 직접 피복층을 알루미늄합금 베어링층에 부여한 베어링에서는 950㎏f/㎠에서 베어링 배면온도가 220℃를 넘어 그때의 베어링의 피복층에는 박리가 생기고 있었다. 중간층으로서 두께 2㎛의 Ni도금층을 가지는 베어링에서는 950㎏f/㎠에서 소부가 생기고, 이때의 베어링표면에는 Ni도금층의 노출을 볼 수 있었다. Ni와 피복층이 혼재한 혼재층을 가지는 베어링에서는 Sb 및 Cu의 양이 많은 경우에 최대 소부하중이 비교적 낮은 값이 되었다. 이것은 피복층의 경우가 다량의 Sb 또는 Cu에 의하여 지나치게 커지는 것으로 친밀성이 열화한 결과라고 생각할 수 있다.

다음에, 알루미늄합금 베어링의 합금으로서 Al-17%, Sn-1.7%, Pb-0.9%, Cu-0.3%, Sn(Al-Sn계 합금), Al-12%, Pb-5%, Sn-4%, Si-1% Cu(Al-Pb계 합금) 및 Al-3.5% Zn-3% Si-1% Pb-1% Cu(Al-Zn계 합금)를 사용한 이외에는 제1표에 도시된 본 발명의 실시예와 같은 재료 및 제조 조건으로 기타 베어링을 만들고, 이것을 제1표에서의 경우와 같은 시험으로 제공하였다. 이 경우에 있어서도 제1표의 결과와 같은 경향의 시험결과를 얻을 수 있었다. 상기 기술한 시험용 베어링의 경우에 마손부식이 쉽게 발생하지 않기 때문에, 제1 및 제2베어링을 엔진에 장착하였으며, 여기에서 제1베어링은 그의 배면도금층이 두께 0.5㎛인 것을 제외하고는 제1표에 도시된 Sn-2% Cu-6% Sb를 갖는 베어링과 동일하고, 반면에 제2베어링은 그의 배면도금층이 두께 0.8㎛인 것을 제외하고는 제1베어링과 동일하다.

실제로 상기 제1베어링 및 제2베어링은 1500㏄ 터보챠저 부착 디젤직렬 4기통 엔진에 장착하여 마손부식 현상이 유무를 가식적으로 조사하였다. 결과로서 제1 및 제2베어링에는 마손부식 현상이 발생되지 않았다. 그러나 목시에 의하면 제2베어링에는 마이그레이션 현상이 발생되었다.

다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링에 있어서, 피복층과 알루미늄합금 베어링층과의 사이에 Ni, Co, Fe로 이루어진 군으로부터 선택된 1종과 피복층과 혼재된 혼재층을 가지는 본 발명의 제1다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링은 종래 기술에 의한 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링 보다도 최대 피로하중 및 최대 소부하중에 관해 뛰어나기 때문에 상기 종래 베어링의 결점이 개량되고, 특히 고속고하중을 받는 고속 디젤엔진용 베어링 및 터보챠저 부착엔진용 베어링에 적합하다.

상기 본 발명의 제1다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링의 구성에 덧붙여 배면도금층을 가지는 본 발명의 제2다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링은 종래기술에 의한 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링 보다도 최대 피로하중 및 최대 소부하중에 관해 뛰어난 동시에 마손부식 현상을 방지하는 것이 가능해짐으로써 종래 베어링의 상기 결점이 개선되었다.

Claims

금속베이스층, 이 금속베이스층에 접착된 알루미늄합금 베어링층 및 피복층으로 이루어진 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링에 있어서, 상기 베어링층과 상기 피복층 사이에 피복층의 조성물과 Ni, Co 및 Fe로 구성된 군에서 선택된 하니의 요소로 구성되어 0.5㎛ 이하의 두께를 갖는 혼재층이 형성되고; 상기 피복층이 중량 0∼15%의 Cu, 중량 0∼20%의 Sb, Sn의 잔부 및 부수적인 불순물로 구성되는 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링.
배면도금층이 일측의 배면에 제공된 금속베이스층, 이 금속베이스층의 타측에 접착된 알루미늄합금 베어링층, 피복층 및 상기 베어링층과 상기 피복층 사이에 0.5㎛ 이하의 두께로 접착된 혼재층으로 이루어지고, 상기 혼재층이 본질적으로 피복층의 조성물과 Ni, Co 및 Fe로 구성된 군에서 선택된 하나의 요소로 구성되고; 상기 피복층이 중량 0∼15%의 Cu, 중량 0∼20%의 Sb, Sn의 잔부 및 부수적인 불순물로 구성되는 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링.
제2항에 있어서, 상기 배면도금층은 피복층과 동일성분이고, 그 두께가 0.1∼0.5㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링.
금속베이스층에 접착되는 알루미늄합금으로 된 반원 또는 원통형의 베어링부재를 제공하는 단계와; 베어링부재의 내면상에 중량 0∼15% Cu, 0∼20%의 Sb, Sn의 잔부 및 부수적인 불순물로 구성된 피복층을 전착하는 단계와; 전해도금법과 무전해침전으로 상기 알루미늄합금 베어링층과 상기 피복층 사이에 상기 피복층의 조성물과 Ni, Co 및 Fe로 구성된 군에서 선택된 하나의 요소로 구성되어 0.5㎛이하의 두께를 갖는 혼재층을 형성하는 단계로 이루어진 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링의 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 베어링부재의 내면상에 상기 피복층을 전착하는 단계는 상기 피복층과 동일성분이고 0.1∼5㎛의 두께를 갖는 도금층을 상기 베어링부재의 배면상에 전착하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링의 제조방법.
금속베이스층(5), 상기 베이스층(5)에 접착된 알루미늄합금 베어링층(4), 피복층(1), 상기 피복층(1)과 상기 베어링층(4) 사이에서 상기 피복층과 상기 베어링층에 접착된 중간층(3)으로 이루어진 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링에 있어서, 상기 중간층이 피복층(1)의 조성물과 Ni, Co 및 Fe로 구성된 군에서 선택된 하나의 요소로 구성되어 0.5㎛ 이하의 두께를 갖는 혼재층이고, 상기 소자는 혼재층에 불연속적으로 분포하며; 상기 피복층의 중량 0∼15%의 Cu, 중량 0∼20%의 Sb, Sn의 잔부 및 부수적인 불순물로 구성되는 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링.
금속베이스층(5), 상기 베이스층(5)에 접착된 알루미늄합금 베어링층(4), 피복층(1), 상기 피복층(1)과 상기 베어링층(4)사이에서 상기 피복층과 상기 베어링층에 접착된 중간층(3) 및 상기 베이스층(5)의 배면에 있는 배면도금층(6)으로 이루어진 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링에 있어서, 상기 중간층이 피복층(1)의 조성물과 Ni, Co 및 Fe로 구성된 군에서 선택된 하나의 요소로 구성되어 0.5㎛ 이하의 두께를 갖는 혼재층이고, 상기 소자는 혼재층에 불연속적으로 분포하며; 상기 피복층(1)의 중량 0∼15%의 Cu, 중량 0∼20%의 Sb, Sn의 잔부 및 부수적인 불순물로 구성되는 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링.
제7항에 있어서, 상기 배면도금층(6)이 피복층과 동일 성분이고, 그 두께가 0.1∼5㎛의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링.
(a) 알루미늄합금으로 구성된 금속베이스층(5)의 일측에 접착된 반원 또는 원통형의 베어링층(4)을 제공하고; (b) 아연처리의 이용, 아연막의 부분적인 제거 및 소자의 사용에 의한 아연막을 사용함으로써 알루미늄합금 베어링층(4)의 타측에 중간층을 형성하고; (c) 중간층위에 전기도금으로 피복층(1)을 형성하는 단계로 이루어지고, 상기 혼재층(3)은, (1) 알카리에칭, 산처리 및 아연산염처리에 의해 알루미늄합금 베어링층(4) 상에 아연막을 제공하는 단계와, (2) 소자의 불연속층을 형성하는 방법으로서 무전해도금액으로 아연막을 침지하여 Ni, Co 및 Fe로 구성된 군에서 선택된 하나의 요소로 상기 아연막을 부분적으로 대체하는 단계와, (3) 불연속층이 피복층(1)에 매립되어 혼재층(3)을 형성함으로써 소자의 불연속층이 피복층(1)에 존재하는 방식으로 불연속층 위에 상기 피복층(1)을 형성하는 단계로 형성되어 중간층으로 사용되는 것을 특징으로 하는 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링의 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 피복층(1)의 전기도금 공정에서 슬라이딩 베어링의 배면에도 피복층과 동일성분의 도금층을 동시에 0.1∼5㎛ 두께의 범위로 전착시키는 것을 특징으로 하는 다층형 알루미늄합금 슬라이딩 베어링의 제조방법.