KR950005845B1 - 대형 엔진용 베어링 금속 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

대형 엔진용 베어링 금속
제1도는 본 발명의 삼층 베어링 금속의 확대 단면도이고,
제2도는 본 발명의 사층 베어링 금속의 확대 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 강철 이면금속 2 : Al 또는 Al계 접착층
3 : 베어링 합금층 4 : 합금 표면층
본 발명은 대형 엔진용 베어링 금속의 개선에 관한 것이다.
본 발명의 발명자는 선행기술로서 일본국 특허공고 제 61-6138 및 동 61-l7893을 공개한 바 있다. 이들선행기술의 대형 엔진용 베어링 금속은 양호한 항접합성 그리고 양호한 이물질 매립성을 가진다. 그러나,이들 대형 내연기관용 베어링 금속은 최근 급속히 개발되고 있는 내연 기관의 피로 저항 요건을 충족하지 못했다. 따라서 더욱 우수한 피로 저항을 가지는 대형 내연 기관용 베어링 재료가 요구되어 왔다.
본 발명의 목적은 우수한 항접합성 그리고 높은 피로저항을 가지는 대형 엔진용 베어링 금속을 제공함에 있다.
본 발명에 의한 첫째 태양의 대형 엔진용 베어링 금속은 강철 이면 금속, Al(알루이늄) 또는 Al 합금접착(결합)층, 그리고 베어링 합금층을 가지는 삼층 구조로 되며, 베어링 합금층의 화학 조성은 Sn(주석)35∼65중량%, Bi(비스무스) 0.5∼10중량%, Cu(구리) 0.1∼1.5중량%, 그리고 Al과 부수적 불순물의 잔량으로 이루어진다.
본 발명의 둘째 태양에 의한 대형 엔진용 베어링 금속은 강철 이면 금속, Al 또는 Al계 합금 접착층, 베어링 합금층, 그리고 Pb(납), Sn 또는 이것의 합금 표연층을 가지는 사층구조로 되며, 베어링 합금층의 화학조성은 Sn 35∼65중량%, Bi 0.5∼10중량%, Cu 0.1∼1.5중량%, 그리고 Al 및 부수적 불순물의 잔량으로 이루어진다.
본 발명의 셋째 태양의 대형 엔진용 베어링 금속은 강철이면 금속, Al 또는 Al계 합금 접착층, 그리고 베어링 합금층을 가지는 삼층구조로 구성되며, 베어링 합금층의 화학조성은 Sn 35∼65중량%, Bi 0.5∼10중량%, Cu 0.1∼1.5중량%, Mn(망간), Ni(니켈), Si(규소), Ag(은), Mg(마그네슘), Sb(안티몬) 그리고 Zn(아연)의 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 5중량% 또는 그 이하, 그리고 Al 및 부수적 불순물의 잔량으로 이루어진다.
본 발명의 넷째 태양에 의한 대형 엔진용 베어링 금속은 강철 이면 금속, Al 또는 Al계 합금 접착층, 베어링 합금층, 그리고 Pb(납), Sn 또는 이들의 합금 표면층을 가지는 사층으로 구성되며, 베어링 합금층의 화학조성은 Sn 35∼65중량%, Bi 0.5∼10중량%, Cu 0.1∼1.5중량%, Mn, Ni, Si, Ag, Mg, Sb 그리고 Zn로 구성되는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 5중량% 또는 그 이하, 그리고 Al 및 부수적 불순물의 잔량으로 이루어진다.
이면 금속은 바람직하기는 1∼20㎜의 두께를 가진다. 접착층은 바람직하기는 0.01∼0.l5㎜의 두께를 가진다. 베어링 합금층은 바람직하기는 0.2∼3㎜의 두께를 가진다. 표면층은 바람직하기는 1~30㎛의 두께를 가진다.
본 발명에 의한 대형 내연 기관용 베어링 금속의 각층의 화학 조성의 우수하고 적합한 근거를 하기에서 설명한다. 또한, 적격성의 효과도 하기에 설명하겠다.
1.강철 이면 금속
이것은 잘 알려진 강철, 예를 들면 JIS에 있는 일반구조 탄소강으로 만든다.
2.중간층
이 층은 이면 금속과 베어링 합금 사이의 접착을 강화하기 위해서 제공된다. 이것은 순수한 알루미늄으로 만든다. 접착층의 강도가 요구되는 경우에는, 이것을 첨가제로서 Cu, Si, Mn 그리고 Zn로 구성되는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 0.1∼2중량% 또는 그 이하를 함유하는 Al계 합금으로 만들 수 있다.
만약 첨가제의 함량이 0.1중량% 보다 적으면, 효과가 없고, 반대로 반약 2중량%를 초과하면, 중량층은딱딱하여 실용적이지 않다.
3. 베어링 합금층
(a) Sn의 중량 : 35∼65중량%
만약 Sn의 함량이 35중량% 미만이면, 베어링의 항접합성과 Sn의 매립성이 불충분하게 된다. 한편, 이것은 65중량%를 초과하면 피로저항 그리고 베어링 합금층의 주형성이 불량하게 된다.
(b) Bi의 함량 : 0.5∼10중량%
Sn과 함께 Bi 합금은 Sn의 윤활성 그리고 상용성을 개선한다. Bi와 Sn의 합금화는 베어링 합금층의 피로저항의 개선에 기여하는 Sn의 층의 경도를 증가시킨다. 따라서, 합금화는 Al의 매트릭스의 강도를 변화시키지 않고 또는 베어링 합금층의 초기 상용성을 열화시키지 않고서 베어링 합금의 피로저항을 개선한다.
만약 Bi의 함량이 0.5중량% 보다 적으면 Bi의 첨가는 효과가 없다. 반면에, Bi의 함량이 10중량%를 초과하면, 베어링 합금의 융점은 지나치게 감소되면, 이는 생산의 관점에서 문제가 된다.
(c) Cu의 함량 : 0.1∼1.5중량%
Cu는 베어링 특성의 하나인 베어링 합금의 피로저항을 개선하며 그리고 베어링 합금층과 표면층 사이의 접착 강도를 개선한다. 만약 Cu함량이 0.1중량% 미만이면, Cu의 첨가는 효과가 없고, 반면에 l.5중량%를 초과하면, 베어링 합금의 경도는 지나치게 증대되며, 이는 베어링의 초기 상용성과 매립성 그리고 베어링 합금층의 연성을 나쁘게한다. 이것은 따라서 베어링 합금의 생산을 어렵게 한다.
(d) Ni, Si, Ag, Mg, Mn, Sb 그리고 Zn중의 적어도 하나의 함량 : 5중량% 또는 그 이하
이들 원소는 Al 매트릭스의 기계적 강도를 증대시키기 위하여 첨가된다. 만약, 한 원소의 함량이 5중량% 이상이면, 베어링 합금층의 초기상용성 그리고 매립성을 열화시킨다.
본 발명의 바람직한 실시태양을 하기에서 설명한다. 표1은 본 발명의 베어링 금속에 사용되는 베어링 합금층의 화학조성을 보여준다. 표2는 선행기술 베어링 합금층의 화학조성을 보여준다. 표1 및 표2에 표시한 조성의 합금과 Al의 겹쳐 놓은 포일로 만든 각각의 시이트의 결합은 1㎜ 두께의 복합체를 만들기 위해 롤링밀을 통해 롤링한다. 복합체는 두께 2㎜의 강철 이면 금속에 겹쳐 놓고 이어서 1.65㎜ 두께의 삼층복합체를 만들기 위해 롤-압축-결합을 실시한다(예로서, 베어링 합금층, Al의 접착 중간층, 그리고 강철 이면 금속). 생성된 복합체에서, 베어링 합금층의 두께는 0.42∼0.043㎜, Al중간층의 두께는 0.02∼0.03㎜, 그리고 이면 금속의 두께는 1.3㎜이다. 삼층 복합체의 각각은 직경 53㎜를 가지는 반원 단면을 각기 가지는 l7㎜ 길이의 베어링 금속으로 압연된다. 생성된 베어링 금속의 일부의 표면은 공지의 플루오르화 붕소욕에서 전기도금에 의해 20㎛ 두께로 도금되어 사층 베어링 금속을 만든다. 삼층 그리고 사층 구조의 베어링 금속은 접합 시험과 피로 시험을 실시했다. 제l도는 본 발명의 삼층 베어링 금속의 확대 단면도를 보여주며, 제2도는 본 발명의 사출 베어링 금속의 확대 단면도를 보여준다. 강철이면 금속은 부호(1)로 표시하고, Al 접착층은 (2)로서, 베어링 합금층은(3)으로서, 그리고 표연층은(4)로서 표시했다.
표3은 베어링 금속에 대한 피로 시험의 조건을 보여준다. 표4는 베어링 금속에 대한 접합성 시험의 조건을 보여준다. 표5는 피로시험의 결과이고 제6도는 접합시험의 결과를 보여준다.
[표 1]
본 발명의 베어링 금속
[표 2]
선행 기술의 베어링 금속
[표 3]
피로시험 조건
[표 4a]
접합시험의 조건
[표 4b]
[표 5]
피로시험 결과
* 흑색 부위는 흑색부위로 표시된 범위내에서 시험 결과가 변동하는 것을 표시한다.
[표 6a]
접합시험의 결과
[표 6b]
* 흑색부위는 흑색부위의 범위내에서 시험 결과가 변동하는 것을 표시한다.
본 발명은 다음과 같은 이점을 가진다.
1. 표5는 본 발명의 각 베어링 금속의 피로 저항이 선행 기술 베어링 금속의 그것보다 높다는 것을 보여준다. 이로서, Sn 으로 Bi를 합금하는 것을 Sn층의 경도를 증대시키고 따라서 베어링 금속의 피로저항의 개선을 가져온다. 지금 까지는 다량의 Sn을 함유하는 Al계 베어링 합금의 피로저항은 다량의 Sn함량 때문에 감소되는 경향이 있다. 그러나, 본 발명에 의한 Bi의 추가는 발생되는 피로저항의 감소를 방지한다.
2. 표6은 본 발명에 의한 각각의 베어링 금속의 항접합성이 선행기술 베어링 금속의 그것 보다 높다는 것을 보여준다. 이것은 Sn으로 Bi을 합금하는 것이 Sn의 윤활 특성을 개선하기 때문이다.
3. 피로 및 항접합 시험의 결과는 본 발명에 의한 베어링 금속의 피로저항 및 항접합성이 선행기술의 베어링 금속의 그것 보다 높다는 것을 보여준다.
4. 따라서, 본 발명의 베어링 금속은 극심한 피로저항 그리고 극심한 항접합성을 요구하는 대형내연 기관용 최신 베어링에 적용할 수 있다.

Claims (3)

  1. 강철 이면 금속, Al 또는 Al계 합금 접착층, 그리고 베어링 합금층의 삼층 구조로 되고, 베어링 합금층의 화학조성이 Sn 35∼65중량%, Bi 0.5∼l0중량%, Cu 0.1∼1.5중량%, 그리고 Al와 부수적 불순물이 잔량으로 구성되는 대형 엔진용 베어링 금속.
  2. 강철 이면 금속, Al 또는 Al 합금 접착층, 베어링 합금층 그리고 Pb, Sn 또는 이들의 합금 표면층의 사층 구조로 되고, 베어링 합금층의 화학조성이 Sn 35∼65중량%, Bi 0.5∼10중량%, Cu 0.1∼l.5중량%, 그리고 Al과 부수적 불순물이 잔량으로 구성되는 대형 엔진용 베어링 금속.
  3. 제l항 또는 제2항에 있어서, 베어링 합금층이 Sn 35∼65중량, Bi 0.5∼10중량%, Cu 0.l∼1.5중량% 추가로 Mn, Ni, Si, Ag, Mg, Sb 그리고 Zn으로 구성되는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 5중량% 또는 그 이하, 그리고 Al 그리고 부수적 불순물이 잔량으로 구성되는 대형 엔진용 베어링 금속.
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