KR930011673B1

KR930011673B1 - 우수한 내피로성과 비소부성을 가진 알루미늄계 축수 합금

Info

Publication number: KR930011673B1
Application number: KR1019910015072A
Authority: KR
Inventors: 다다시 다나까; 마사아끼 사까모또; 고이찌 야마모또; 요시아끼 사또; 도오루 가또
Original assignee: 다이도메탈 고교 가부시기가이샤; 이이지마 요시오
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 1993-12-16
Also published as: GB2247467B; DE4128941C2; JPH0672278B2; DE4128941A1; JPH04110438A; US5162100A; GB9118636D0; KR920004593A; GB2247467A

Abstract

내용 없음.

Description

우수한 내피로성과 비소부성을 가진 알루미늄계 축수 합금

제1도는 복합 축수에 실시된 피로 시험의 결과를 보여주는 그래프.

제2도는 미끄럼 축수 축으로서 강철제를 사용한 경우의 복합 축수에 대한 소부시험결과를 보여주는 그래프.

제3도는 미끄럼 축수 축으로서 주철제를 사용한 경우의 복합 축수에 대한 소부시험 결과를 보여주는 그래프.

제4도는 반원통 축수의 한 실시예의 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 축수 2 : 미끄럼 표면층

3 : 중간층 4 : 지지금속층

본 발명은 Sn, Pb, Cu, Sb을 함유하는 알루미늄계 축수 합금의 개량에 관한 것이다.

종래의 알루미늄계 축수 합금으로서, 예를들면 일본국 특공소62-14024호에 공개된 것이 있다. 이 합금은 Sn 3∼40%, Pb 0.1∼10%, Cu 0.2∼5%, Sb 0.1∼3%, Si 0.1∼3% 외에 Mn, V, Mg 그리고 Ni로 되는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 0.01∼3% 함유하고 있다.

이들 공지의 합금은 미끄럼 축수에 있어 중요한 특성인 내피로성과 비소부성에 있어서 우수한 성질을 가지고 있으나, 최근의 내연기관의 고속화, 고출력화의 진전에 수반해, 보다 우수한 미끄럼 축수가 요구되게 되었다.

본 발명의 목적은 종래의 동종의 축수 합금 보다 일층 뛰어난 내피로성과 비소부성을 가지는 알루미늄계 축수 합금을 제공함에 있다.

이 목적은 내피로성과 비소부성이 뛰어난 이하의 알루미늄계 축수 합금을 제공하는 것에 의해 달성된다.

(가) 중량%로, Sn 3∼40%, Pb 0.1∼10%, Cu 0.1∼5%, Sn 0.1∼3%, 이외에 그 총량이 0.05∼1%이고, 다음식

를 만족시키는 Ti 및 B가 공존하고, 잔부가 실질적으로 Al로부터 되는 내피로성과 비소부성이 뛰어난 알루미늄계 축수합금.

(나) 상기 (가)의 합금에 다시 0.1∼5%의 Si가 첨가되어 되는 내피로성과 비소부성이 뛰어난 알루미늄계 축수합금.

(다) 상기 (가)의 합금에 Mg, Ni, V, Mn, Zr, Cr, Fe중에서 1종 또는 2종 이상이 합계량으로 0.01∼3% 첨가되어 되는 내피로성과 비소부성이 뛰어난 알루미늄계 축수합금.

(라) 상기 (가)의 합금에 0.1∼5%의 Si와, 그 합계가 0.01∼3%인 Mg, Ni, V, Mn, Zr, Fe중에서 1종 또는 2종 이상이 첨가되어서 되는 내피로성과 비소부성이 뛰어난 알루미늄계 축수합금.

다음에는 본 발명의 알루미늄계 축수 합금의 각 성분 조성을 상기와 같이 한정하는 이유, 즉 상하한치의 한정이유와 그 작용, 효과에 관해서 열거한다.

(1) Sn : 3∼40%

축수로서의 비소부성, 일치성, 매수성 등의 표면 성능을 개선한다. Sn의 첨가량이 3% 미만에서는 상술한 효과가 적고, 또 50%를 넘으면 합금의 기계적 성질이 현저히 저하한다.

(2) Pb : 0.1∼10중량%

비소부성, 절삭성 및 친유성을 개선한다. Pb의 첨가량이 0.1% 미만에서는 상기의 효과는 기대할 수 없고, 10%를 넘으면, Al 매트릭스중에 미세한 그리고 균일하게 Pb를 분산시키는 것이 매우 곤란하게 된다.

(3) Cu : 0.1∼5중량%

Al 매트릭스의 기계적 강도를 향상시켜 축수의 내하중성, 내피로성 등의 기계적 성질을 개선한다. Cu의 첨가량이 0.1% 미만에서는 합금의 내하중성, 내피로성의 향상은 기대할 수 없고, 5%를 넘으면 현저하게 전연성이 나쁘게 되어 소성가공성이 저하한다.

(4) Sb : 0.1∼3중량%

Al중에 Pb를 미세하게 그리고 균일히 분산하는 효과가 있고, 그 위에 Al매트트릭스의 기계적 성질을 개선한다. Sb의 첨가량이 0.1% 미만에서는 상술한 효과는 적고, 그리고 3%를 넘으면 기계적 성질, 특히 늘림을 감소시킴으로 바람직하지 않다.

(5) Ti 및 B : 총량으로 0.05∼1중량%

식으로가 만족되지 않으면 안된다.

경질 금속간 화합물(Hv 2500∼3500) TiB₂을 생성하고, 이것이 균일하게 분산하는 것에 의해 합금의 강도가 향상한다. 또한, TiB₂는 마이크로조성을 미세화 함으로 경도의 상승은 있어도 늘림은 저하시키는 적은 없다. Ti 및 B의 총량이 0.05% 이하에서는 상기의 효과는 적고, 한편 1%를 넘으면 취약하게 되고, 소성가공성이 나쁘게 된다. 첨가원소가 본 합금계에 있어서는에서는 효과가 없고, 0.35를 넘으면 TiB₂의 형의 화합물이 생성하지 않는다.

(6) Si : 0.1∼5중량%

Al매트릭스에 고용하는 범위에 있어서는, 매트릭스의 강도향상, 특히 내크리프성의 개선에 기여한다.

또, Si 입자로서 정출하는 경우에는 이 입자가 점재하는 것에 의해 표면이 연한 Al매트릭스만 마모하고 마이크로적으로 요철상이 된다. 철부인 Si 입자가 하중에 견디고, 요부는 기름 고임으로 가능한 것으로 비소부성의 향상에 연결된다. 세밀하게 점재한 Si 입자는 상태축(특히, 주조축) 표면의 엣지나 거치름을 연마하는 작용을 한다. 단, 상대축이 강제축의 경우에는, 특히 Si의 첨가가 과잉이면, 역으로 Si 입자가 축을 손상시킬 위험이 있다. Si의 첨가량이 0.1% 미만에서는 상기와 같은 효과는 기대할 수 없고, 또 5%를 넘으면 약하게 되고, 소성가공성이 나빠진다.

(7) Mg, Ni, V, Mn, Zr, Cr, Fe중에서, 1종 또는 2종이상 : 합계량으로 0.01∼3중량%

0.01% 미만에서는 본 발명의 목적으로 하는 내피로성과 내하중성의 개선 효과가 적고, 또 3%를 넘으면 합금 자체가 약하게 된다.

[실시예]

표 1에서 표시한 화학조성의 본 발명 합금, 종래 합금으로 각기 성형된 대판을 준비했다. 그 대판을 Al 중간층으로 넣고 강판상에 겹쳐서 적층체를 압연기에 통과시켜서 일체로 접함(압연 결합)하고, 그 후에 축수 성형기를 사용하여 축수 내경 53㎜, 폭 17㎜, 라이닝 두께(상기 대판의 두께) 0.3㎜로 되는 반원형의 복합 축수를 얻는다.

제4도에서 반원형 축수(1)은 본 발명의 합금으로 만든 미끄럼 표면층(2), 알루미늄으로 만든 중간층(3) 그리고 강으로 만든 지지금속층(4)으로 되어 있다.

복합축수의 내피로성과 비소부성의 결과를 제1도, 제2도, 제3동에 각기 표시했다.

내피로성과 비소부성 시험은 표 2와 표 4에 표시한 조건으로 각기 실시했다.

소부시험에 관해서는 각기 강제축과 주철제축을 사용하여 실시했다.

이 시험에서 알루미늄 중간층을 사용했다. 그러나, 니켈의 중간층도 사용될 수 있다.

이들 시험의 결과로부터 본 발명은 다음과 같은 이점이 있음이 명확하게 되었다.

(1) 본 발명의 합금은 종래의 합금에 비교하여 내피로성이 개선되어 있다. 예를들어, 표 5의 시료 제 1∼제10은 종래 합금인데, 이들의 합금에 Ti, B을 첨가해서 되는 시료 11∼20의 본 발명 합금은 종래품에 비해서 피로강도가 향상하고 있는 것이 판명된다. 또 시료 제21∼25의 본 발명 합금도 우수한 내피로성을 가진다.

(2) 소부시험에 관해서도 본 발명의 합금은 종래의 합금에 비해서 비소부성이 개선되어 있다. 예를 들면, 표5,6에 있어서 시료 제1∼10은 종래 합금이나, 이들의 합금에 Ti, B을 첨가해서 되는 시료 11∼20의 본 발명 합금은 전부 종래 합금에 비해서 비소부성이 뛰어난 것을 알수 있다. 시료 제21∼25의 본 발명 합금도 우수한 비소부성을 가지고 있다.

(3) 일반적으로는, 강제축에 비해서 주철제축을 사용한 소부시험의 쪽이 낮은 소부면압이 된다. 또, 주철제축의 경우는 Si을 함유하고 있는 합금의 쪽이 소부가 어렵게 되어 있다. 이것은 상술한 것과 같이 주철제축 표면의 엣지나 거치름에 대한 Si의 연마 효과에 의한 것이다.

이상과 같이, 본 발명 합금은 종래 합금보다 내피로성, 비소부성이 현저하게 개선되어 있고, 본 발명의 소기의 목적이 달성된다.

[표 1]

[표 2]

(평가법)

축수면적의 합금면에 있어서, 크랙의 생성 면적이 전체의 5% 이상의 것을 피로로 한다.

(평가법)

축수배면 온도가 220℃를 넘거나, 또는 전류치가 20A을 넘은 경우 소부라 한다.

[표 4]

(평가법)

축수배면 온도가 220℃를 넘거나, 또는 전류치가 20A를 넘은 경우 소부라 함.

Claims

Sn 3∼40중량%, Pb 0.1∼10중량%, Cu 0.1∼5중량%, Sb 0.1∼3중량%를 함유하고, 잔량이 Al으로 이루어진 Al계 축수 합금에 있어서,

식 :를 만족시키는 Ti와 B를

합계량 0.05∼1중량%로 더욱 함유하는 것을 특징으로 하는 Al계 축수 합금.
Sn 3∼40중량%, Pb 0.1∼10중량%, Cu 0.1∼5중량%, Sb 0.1∼3중량%, Si 0.1∼10중량%를 함유하고, 잔량이 Al으로 이루어진 Al계 축수합금에 있어서,

식 :를 만족시키는 Ti와 B를 합계량 0.05∼1중량%로 더욱 함유하는 것을 특징으로 하는 Al계 축수 합금.
Sn 3∼40중량%, Pb 0.1∼10중량%, Cu 0.1∼5중량%, Sb 0.1∼3중량%를 함유하고, 또한 Mg, Ni, V, Mn, Zr, Cr 및 Fe로 이루어진 그룹중에서 선택되는 하나 이상의 성분을 0.01∼3중량% 함유하며, 잔량이 Al으로 이루어진 Al계 축수 합금에 있어서

식 :를 만족시키는 Ti와 B를 합계량 0.05∼1중량%로 더욱 함유하는 것을 특징으로 하는 Al계 축수 합금.
Sn 3∼40중량%, Pb 0.1∼10중량%, Cu 0.1∼5중량%, Sb 0.1∼3중량%, Si 0.1∼5중량%를 함유하고, 또한 Mg, Ni, V, Mn, Zr, Cr 및 Fe로 이루어진 그룹중에서 선택되는 하나 이상의 성분을 0.01∼3중량% 함유하며, 잔량이 Al으로 이루어진 Al계 축수 합금에 있어서,

식 :를 만족시키는 Ti와 B를 합계량 0.05∼1중량%로 더욱 함유하는 것을 특징으로 하는 Al계 축수 합금.
미끄럼 표면층과 지지금속층으로 이루어지는 복합 미끄럼 축수에 있어서, 미끄럼 표면층이 상기한 청구항 중의 어느 한 항에서 정의한 알루미늄계 축수 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합 미끄럼축수.
제5항에 있어서, 지지금속이 강철인 복합 미끄럼 축수.