KR950005844B1 - 대형 엔진용 베어링 금속 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

대형 엔진용 베어링 금속

제1도는 삼층 베어링 금속의 확대 단면도이고,

제2도는 사층 베어링 금속의 확대 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 이면금속 강철층 2 : Al의 결합층

3 : 베어링 합금층 4 : 표면층

본 발명은 대형 엔진용 베어링 금속의 개선에 관한 것이다.

본 발명의 발명자는 서행기술로서 일본국 특허공고 제 61-17893 및 동 61-6138호를 이미 공개한 바 있다.

상술한 선행기술에서 공개한 베어링 금속은 양호한 접합 저항 그리고 양호한 매립성을 가지고 있으나, 그러나, 최근의 내연기관의 급속한 발전에 비하여 피로 강도가 만족한 것은 아니었다. 따라서, 최근에는 더욱 우수한 피로강도를 가지는 형태를 베어링 금속이 요구되어 왔다.

선행 기술의 상기한문제를 염두에 두고, 본 발명의 목적은 접합 저항에 영향을 주지 않고 우수한 피로강도를 가지는 대형 엔진용 베어링 금속을 제공함에 있다.

본 발명의 하나의 실시태양에 의해서, 이면금속 강철층, 이면금속 강철층 위에 형성된 Al 또는 Al 합금결합층, 그리고 결합층 위에 형성된 베어링 합금층으로 되고, 베어링 합금층이 중량비로 Sn 40∼50%, Pb 0.5~1.5%, Cu 0.1~1.5, 그리고 잔량의 Al 및 부수적 불순물로 구성되는 대형 엔진용 베어랑 금속을 제공한다.

본 발명의 다른 실시태양으로서, 이면금속 강철층, 이면금속 강철층 위에 형성된 Al 또는 Al합금의 결합층, 결합층 위에 형성된 베어링 합금층, 그리고 베어링 합금층 위에 형성되고 그리고 Pb, Sn 그리고 이들의 합금으로 되는 그룹에서 선택되는 하나로 만든 표면층으로 되고, 베어링 합금층이 중량으로, Sn40∼50%, Pb 0.5∼10%, Cu 0. 1∼1.5%, 그리고 잔량의 Al 및 부수적 불순물로 구성되는 대형 엔진용 베어링 금속을 제공한다.

상기한 베어링 합금층은 추가로, 중량으로 Mn, Ni, Si, Ag, Mg, Sb 그리고 Zn으로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 전체의 5% 미만으로 하여 이루어진다.

상술한 선행 기술에서, 접합 저항을 보장하기 위해서는 Sn이 50%이상 요구된다. 그러나, Sn 함량이 50%를 초과하는 선행기술의 경우, 요망되는 피로강도를 얻을 수 없었다.

본 발명의 베어링 금속에서, Sn의 양은 피로 강도를 개선하기 위해서 감소시켰고, 그리고 선행 기술의 제품과 같은 일반적인 수준의 접합 저항을 얻기 위해 Pb를 가한다.

본 발명에 의한 대형 엔진용 베어링 금속의 각층의 특정 조성에 대한 이유와 그리고 각 층에 의해 이룩되는 효과는 다음에 기술한다.

(1) 이면금속 강철층

종래의 공지된 강철, 즉, JIS(일본국 공업규격)에서 정의한 바와 같은 일반 구조 탄소강을 본 발명의 베어링 금속의 본 이면금속 강철층으로서 사용한다.

(2) 중간층

중간층(결합층)은 이면금속 강철층과 베어링 합금층 사이의 결합을 강화한다. 이 중간층은 통상적으로 사용되는 순수한 Al 또는 Cu, Si, Mn 및 Zn로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 일종을 전체의 0.1 내지 2중량% 함유하는 Al 합금으로 만들 수 있다. 이 Al 합금은 더욱 강한 강도를 얻기 위해 요구될 때에 사용된다.

만약 Al 합금을 만들기 위해 Al에 가하는 첨가제(들)의 양이 0.1% 미만이면, 첨가된 성분(들)에 의한 요망되는 효과는 얻을 수 없으며, 따라서 이 하한선이 설정됐다.반면에, 이 양이 2%를 초과하면, 딱딱하여 실용적이지 목하다.

(3) 베어링 합금층

(a) Sn : 40~50%

만약 이 함량이 40% 미만이면, 접합저항 그리고 매립성은 불충분하다. 반면에, 이 함량이 50%을 초과하면, 피로강도는 불충분하게 된다.

(b) Pb : 0.5∼10%

Pb는 Sn과 협력하여 Sn의 윤활성을 향상시킨 합금을 형성하며 그리고 이들의 상용성을 향상시킨다. 만약 이 함량이 0.5% 미만이면, Pb의 첨가에 의한 요망되는 효과는 얻을 수 없다. 반면에, 만약 함량이10%를 초과하면, 융점은 너무 낮게되고 이는 생산에 문제가 된다.

(c) Cu : 0.1∼1.5%

Cu는 베어링 특성의 하나인 피로강도를 강화시키며, 또한 표면층에 베어링 합금층을 결합시키는 강도를 개선시킨다. 만약 이 함량이 0.1% 미만이면, Cu의 첨가에 의한 의도하는 효과는 얻을 수 없다. 반면에, 이 함량이 1.5%를 초과하면, 강도는 너무 높아 초기 상용성 그리고 매립성은 역으로 작용한다. 또 한 연성도 역으로 작용하여 생산이 어렵게 된다.

(d) Ni, Si, Ag, Mg, Mn, Sb 그리고 Zn으로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 일종: 전체로서 5%이하

이들 물질의 하나 또는 그이상을 첨가하여 Al 매트릭스의 기계적 강도를 개선한다. 만약 이 함량이 5%초과하면, 초기 상용성과 매립성이 역으로 영향을 받으며, 따라서 상한은 5% 이어야 한다.

(4) 표면층

이 층은 접합 저항, 매립성, 초기 상용성 및 기타를 향상시키기 위해서 제공된다.이 표면층은 Pb, Sn 그리고 이들의 합금의 하나로 주로 구성되어 있다. 더욱 성능을 강화하기 위해서, Cu 그리고/또는 In이 첨가될 수가 있다.

또한, 베어링 합금층과 표면층 사이의 결합을 개선시키기 위해서, 베어링 합금층과 표면층 사이에 니켈도금과 같은 얇은 층을 형성할 수 있다.

표면층은 베어링 합금층 위에 PVD 공정 그리고 전기 도금법에 의해 형성될 수 있다.

본 발명은 다음 실시예에 의해서 더욱 상세히 설명된다. 표1은 본 발명의 베어링 금속에 사용되는 베어링 합금층의 여러 실시예의 화학 조성을 보여준다. 표2는 종래의 베어링 금속에 사용되는 베어링 합금층의 여러 실시예의 화학조성을 보여준다.

[표 1]

본 발명의 베어링 금속

[표 2a]

선행 기술의 베어링 금속

[표 2b]

표1과 표2에 표시된 각 조성을 가지는 각 합금 사이트는 Al 포일 위에 겹쳐서 놓고 그리고 롤링 밑에 함께 통과시켜서 1㎜ 두께를 가지는 복합체 시이트를 만든다. 이 복합 시이트는 두께 2㎜를 가지는 이면금속 시이트판 위에 포개놓고, 이들을 함께 롤링시켜서 베어링 합금층, Al의 중간 결합층 그리고 이면금속 강철층으로 구성되는 삼층 복합 시이트를 만든다. 이 삼층 복합 시이트의 두께는 1.65㎜이다. 이 삼층복합 시이트의 베어링 합금층의 두께는 0.42~0.43㎜이고, 그리고 중간 Al층의 두께는 0.02∼0.33㎜이고 그리고 이면금속 강철층의 두께는 1.2㎜이다. 이어서 삼층 복합 시이트는 직경 53㎜ 그리고 길이 17㎜의 반원형의 베어링 금속으로 압연 작업된다. 또한 이들 베어링 금속의 일부는 플루오로화 붕소욕을 사용하는 전기 도금에 의해서 표면층을 도금하여 사층 복합 시이트(베어링 금속)을 만들고, 이 표면층의 두꼐는 20㎛이다. 이와 같이 형성된 삼층 베어링 금속 및 사층 베어링 금속은 접합 시험 그리고 피로 시험을 받는다.

제1도와 제2도는 각기 삼층 베어링 금속 그리고 사층 베어링 금속의 확대 단면도이다. 이 도면에서, 부호1은 이면금속 강철층, 부호2는 Al의 결합층, 부호3은 베어링 합금층, 그리고 부호4는 표면층을 표시한다.

표3은 피로시험의 조건을 보여주며, 그리고 표4는 접합 시험의 조건을 보여준다. 표5는 피로 시험의 결과를 보여준다. 그리고 표6은 접합 시험의 결과를 보여준다.

[표 3]

피로시험의 조건

[표 4]

접합시험의 조건

[표 5]

피로시험 결과

* 흑색으로 표시한 부분은 시험결과가 유동하는 범위이다.

[표 6]

접합시험 결과

* 흑색으로 표시한 부분은 시험 결과가 유동하는 범위이다.

본 발명은 다음의 유익한 효과를 얻는다.

(1) 표5의 피로시험 결과에서 알수 있듯이 본 발명의 각 베어링은 선행 기술의 베어링에 비하여 개선된 피로강도를 가진다.

이것는 Sn의 함량율 50% 미만으로 한정시키므로 이룩된다.

(2) 표6의 접합시험 결과에서와 같이, 본 발명의 각 베어링은 선행 기술의 베어링 보다 더욱 좋은 접합저항을 가진다.

이것은 Pb를 넣어 Sn과 합금을 만들고, 이로서 Sn의 윤활성을 개선함으로써 이룩된다.

(3) 상기한 시험 결과로 부터 알 수 있듯이, 본 발명의 각 베어링은 선행 기술에 비하여 접합 저항에 영향을 주지 않고 피로강도의 개선을 가져온다.

(4) 따라서, 본 발명의 제품은 의도하는 목적을 달성할 수 있다. 즉, 븐 발명의 제품은 증대된 피로강도를 요구하는 최근의 대형 엔진용 베어링 금속과 같은 것에 적절히 사용될 수 있다.

Claims (3)

1. 이면금속 강철층, 이면금속 강철층 위에 형성된 Al 또는 Al 합금의 결합층, 그리고 그 결합층 위에 형성된 베어링 합금층으로 되고, 그 베어링 합금층이, 중량으로, Sn 40~50%, Pb 0.5~10%, Cu 0.1~1.5%, 그리고 잔향의 Al 및 불순물로 구성되는 대형 엔진 베어링 금속.
2. 이면금속 강철층, 그 이면금속 강철층 위에 형성된 Al 또는 Al 합금의 결합층, 그 결합층 위에 형성된 베어링 합금층, 그리고 그 베어링 합금층 위에 형성되고, Pb, Sn 그리고 이들의 합금으로 구성되는 그룹으로 선택된 하나로 만든 표면층이 되고, 그 베어링 합금층이, 중량으로 Sn 40~50%, Pb 0.5~10%, Cu 0.1~1.5% 그리고 잔량의 Al 및 부수적 불순물로 구성되는 대형 엔진용 베어링 금속.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,베어링 합금층이 추가로 Mn, Ni, Si, Ag, Mg, Sb 그리고 Zn으로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 전체의 5% 미만을 함유하여 이루어지는 베어링 금속.