KR100505928B1 - 알루미늄 베어링 합금 - Google Patents

알루미늄 베어링 합금 Download PDF

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Abstract

알루미늄 베어링 합금은 3~40질량% Sn, 0.5~7질량% Si, 0.05~2질량% Fe, 나머지가 Al 및 불가피한 불순물들을 포함한다. 합금에서 Al-Si-Fe 3원소 금속간 화합물과 Si 입자들이 경질입자들로서 함유된다.

Description

알루미늄 베어링 합금{Aluminum Bearing Alloy}
본 발명은 자동차와 산업 기계들의 고속 엔진용 베어링에 일반적으로 사용되는 알루미늄 베어링 합금에 관한 것이다.
상기 설명한 형태의 알루미늄 베어링 합금은 보통 순응성을 제공하는 Sn을 포함한다. Pb 또한 알루미늄 베어링 합금에 순응성을 준다. 그러나 Pb는 합금에 균일하게 분포될 수 없으며 해로운 금속들 중의 하나이다. Pb는 이러한 이유들 때문에 사용되지 않는다.
Sn를 포함한 알루미늄 베어링 합금은 판상으로 주조되어 베어링용으로 사용되기 위해서 백 스틸 플레이트에 압접된다(클래딩: cladding). 상기 알루미늄 베어링 합금을 사용하는 베어링 제조에 있어서, 베어링 합금의 인성과 베어링 합금과 백 스틸 플레이트 사이의 접착 강도를 향상시키기 위해 클래딩후에 어닐링은 필수적으로 행해진다. 어닐링이 높은 온도 상태하에서 Sn을 포함하는 알루미늄 베어링 합금에 대해 행해질 때, 합금 구조에서 Al 입자들과 Sn 상들은 조대화하여 알루미늄 베어링 합금의 고온강도 및 피로강도가 감소되게 한다.
상기 문제점에 대해서, Sn 상들과 Al 입자들의 조대화를 방지하기 위해서 그리고 Al 모재(matrix)의 강도를 강하게 하기 위해서, 미세한 경질입자들, 예를 들면 5 ㎛보다 작은 직경을 가진 Si 입자들이 알루미늄 합금에 포함되어야 한다고 제안되어 왔으며, 그 결과 알루미늄 베어링 합금은 고부하 및 고온 상태하에서 높은 베어링 성능을 제공한다.
또한 JP-A-58-64332와 JP-A-58-67841 각각은 상기 언급한 것과 같은 목적으로 Al 모재를 강화시키는 것과 다른 관점에서 경질입자들을 포함하는 것을 제안하였다. 전자 JP-A-58-64332는 Si 입자들이 경질입자들로 사용되고 Si 입자들의 크기와 분포는 베어링 특성, 특히 순응성과 비소부성(눌러 않는 성질)이 고부하 및 고온 상태하에서 빠르게 향상될 수 있도록 제어된다는 것을 설명하고 있다. 보통 Si 입자들은 주로 5㎛ 보다 작은 직경을 가진다. 그러나, 5~40㎛사이의 범위의 직경을 가지는 조대한 Si 입자들은 열처리 등의 상태들을 향상시킨 결과로 얻어질 수 있다. 조대한 Si 입자들은 미끄럼 초기 단계에서 샤프트의 표면상의 작은 마디의 구상흑연 주위의 버(burr)들과 같은 샤프트 표면과 모서리의 돌출부를 긁어 없애(래핑: lapping) 베어링이 부드럽게 미끄러지도록 한다. 결과적으로 소부(눌러붙음)는 고부하의 상태에서도 방지되고 따라서 비소부성이 빠르게 향상된다.
반면, 후자 JP-A-58-67841의 공보는 Mn, Fe, Mo, Zr, Co, Ti, Sb, Cr 및 Nb 중 적어도 하나로 구성되거나 또는 포함하는 입자들은 단독의 금속으로 정출되고 또는 Al과 함께 Mn 등을 함유한 금속간 화합물로 석출된다고 한다. 5~40㎛ 사이 범위의 직경을 가지는 정출된 단독의 금속 또는 석출된 금속간 화합물은 상기 설명한 JP-A-58-46332에서의 Si 입자들과 같은 효과를 가진다는 것을 또한 설명한다. 예를 들면, Al 합금에 첨가될 경우 Mn 등은 단독의 금속으로 정출되며 비록 정출물을 일일이 특정할 수 없지만 Mn 등을 포함하는 경질입자들은 확실히 존재한다. 따라서 JP-A-58-46332는 Si를 배제한 합금에서 경질입자들의 성장을 가속시키는 원소로서 Mn, Fe 등을 제안한다.
Si를 함유하는 합금에 관해서 보자면, 오직 Si 입자들만이 알루미늄 베어링 합금에서 정출되는 전형적인 경질입자들이다. Si를 함유하지 않는 합금에 관해서 보면, 첨가된 금속은 자신 고유의 상태로 정출되며, 혹은 정출된 성분을 특정할 수 없는 가운데서, 두 개의 금속간 화합물의 정출이 제공된다. 게다가 조대한 경질입자들은 샤프트의 래핑을 일으키고 이에 따라 비소부성이 향상된다.
Al에 함유된 경질입자들은 강도를 증가시킬 목적으로 대체로 균일하게 분포된다. 입자들의 크기가 더 작아질수록 큰 효과를 나타낸다. 따라서, Si와 같은 경질입자들이 상기 공보들에서와 같이 조대화되어 버리는 경우, Al 모재의 강도는 감소되어 내피로성이 감소된다. 즉, 정출 입자들의 크기를 고려하면, 내피로성을 향상시키기 위해서 정출 입자들의 직경을 감소시키는 경우 비소부성은 향상될 수 없다. 반대로 피소부성을 향상시키기 위해서 정출 입자들의 직경을 증가시키는 경우에는 내피로성은 향상될 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 내피로성의 감소 없이 비소부성이 경질입자들에 의해 향상되는 알루미늄 베어링 합금을 제공하는 것이다.
상기 설명한 목적은 Al-Si-Fe의 3원소 금속간 화합물 또는 알루미늄 베어링 합금에 Al-Si-Fe을 기본으로 한 다원소 금속간 화합물을 정출시킴으로써 성취될 수 있다. 보다 상세하게는 본 발명은 3~40질량% Sn, 0.5~7질량% Si, 0.05~2질량% Fe, 나머지가 Al 및 피할 수 없는 불순물들로 이루어진 알루미늄 베어링 합금을 제공한다. 그리고 Al-Si-Fe의 다원소 금속간 화합물과 Si 입자들이 경질입자들로서 함유된다.
제1 바람직한 형태에서는, 알루미늄 베어링 합금은 Mn, V, Mo, Cr, Co, Ni 및 W 중 적어도 하나 이상이 총량으로 0.01~3질량%인 것에 의해 추가로 특징되어 진다. 그리고 상기 Mn, V, Mo, Cr, Co, Ni 및 W 중 하나 이상이 Al-Si-Fe에 첨가된 다원소 금속간 화합물이 경질입자들로서 포함된다.
제2 바람직한 형태에서는, 경질 입자들은 베어링 표면상에 1~20㎛ 사이 범위의 최대 직경을 가지며 그리고 1 ㎟ 면적 당 경질 입자들의 수는 6~100개의 범위이다.
제3 바람직한 형태에서, 합금은 B, Ti 및 Zr 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.01~2질량% 함유한다.
제4 바람직한 형태에서, 합금은 Cu, Mg 및 Zn 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.1~5질량% 함유한다.
Al-Si-Fe의 금속간 화합물의 정출에 대해서 이하 설명한다. 먼저, Al-Si-Fe의 잘 알려진 3원소 상태에서, 3원소 공정(eutectic) 화합물은 Fe2Al9Si2 의 상을 가지며 그리고 573℃의 정출 온도를 가진다. 공정 반응은 L →Sn + Si + Fe2Al9Si2 로 나타난다.
도 1은 청구항 제1항의 발명인 Al-Sn-Si-Fe 합금의 구조를 나타낸다. 도 1에서 확실히 보여지는 것과 같이 Al-Si-Fe의 3원소 금속간 화합물은 바늘, 막대 및 판상의 모양을 가진 공정 화합물로 정출된다. 도 2는 청구항 제2항의 발명의 합금 구조, 예를 들면 Al-Sn-Si-Fe-Mn의 합금조직을 나타낸다. Al-Si-Fe-Mn의 다원소 금속간 화합물이 도 2에 보여진다. 도 3은 Al-Sn-Si-Fe-Cr의 합금 조직을 나타낸다. Al-Si-Fe-Cr의 다원소 금속간 화합물은 도 3에서 보여진다.
Al-Si-Fe-Mn 또는 Al-Si-Fe-Cr 같은 다원소 금속간 화합물은 다양한 형태들을 가지며, 그리고 각각 3차원적으로 특정되지 않은 두께를 가진 바늘, 막대 및 판상의 형상을 가진 것들을 포함하는 화합물들이 서로 복잡한 형태로 조합된 공정 화합물로서 정출된다. Al-Si-Fe의 3원소 금속간 화합물과 기본으로 Al-Si-Fe를 함유하는 다원소 금속간 화합물은 상당히 안정적이며, 그리고 그것의 기본적인 형태는 백 메탈과 클래딩한 후 열처리에 의해서도 변화되지 않는다. 이들 금속간 화합물은 단지 Si를 함유한 합금과는 다르다. 보다 자세하게는 Si는 3차원적으로 연결된 산호와 같은 형태의 공정으로 정출된다. 정출된 Si는 주조 후의 압연 또는 백 메탈과의 클래딩에서의 압연에 의해 조각으로 분쇄된다. 또한 Si는 연속적인 열처리에 의해 형태가 변화한다. 이것은 Si의 특성이며 특히 온도가 30℃를 넘는 열처리에서의 특성이며, Si는 상대적으로 둥글게 변화하여 표면 장력이 감소된다. 이러한 경향은 Al-Sn 베어링 합금과 같은 Sn을 다량 함유한 물질에서 증대된다.
그러나, 본 발명의 상기 3원소 금속간 화합물 또는 다원소 금속간 화합물은 정출된 형태가 변화하지 않으며 일반적인 열처리 온도에서도 그 형태가 변화하지 않는다. 또한 3 원소 또는 다원소 금속간 화합물은 베어링 제조 과정 중의 클래딩 단계에서 또는 소성 변형이 따르는 압연 단계에서 분쇄된다. 그러나, 분쇄의 결과 금속간 화합물은 모서리를 가진 공구의 깨진 조각과 같은 날까로운 모서리를 가진 형태를 취한다. 도 4내지 도 6은 그러한 형태의 예를 나타낸다. 비록 Si 입자들이 압연 단계와 열처리 단계를 통해 둥글게 되고 조각들로 깨어질지라도 상기 3원소 또는 다원소 금속간 화합물은 날카로운 모서리를 가진 형태를 유지한다.
3원소 또는 다원소 금속간 화합물은 그 양이 적을 경우라도 카운터 샤프트에 래핑 효과를 가진다. 특히, 3원소 또는 다원소 금속간 화합물은 불안정한 초기 마모를 가진 샤프트와 베어링 사이의 관계를 안정시킨다. 그래서 3원소 또는 다원소 금속간 화합물은 순응성을 향상시키는 데 효과적이다. 보다 구체적으로, 3원소 또는 다원소 금속간 화합물은 카운터 샤프트의 표면에 작은 마디 모양의 흑연 주변의 버(burr)들과 같은 카운터 샤프트와 모서리 표면의 돌기들을 긁어낸다. 3원소 또는 다원소 금속간 화합물은 또한 Al 베어링 합금의 약점인 카운터 샤프트에 대한 점착에 기인하여 발생하는 마모를 방지한다. 게다가 3원소 또는 다원소 금속간 화합물은 또한 응착물에 기인한 소부를 방지하기 위해서 응착물을 긁어 없앤다. 더욱이 3원소 또는 다원소 금속간 화합물은 압연 단계 후에 상대적으로 크게된다. 미세하게 분쇄된 Si 입자들은 Al 모재에 분포되고 이에 따라 Al 모재의 강도를 향상시킨다. 결과적으로 내마모성과 비소부성의 향상과 내피로성의 향상 모두가 이루어질 수 있다.
상기 효과를 가지는 금속간 화합물이 샤프트 상의 점착 물질을 긁어내기 위해서는, 청구범위 제3항에서 설명된 것과 같이 경질입자들은 바람직하게 베어링 표면상에 1~20㎛ 사이 범위의 최대 직경을 가지고 1㎟의 면적 당 경질입자들의 수는 바람직하게는 6~100개 사이의 범위이다. 또한 Si 입자들은 바람직하게는 0.5㎛보다 작은 최대 직경을 가지고 1㎟의 면적 당 경질입자들의 수는 바람직하게는 200개 이상이다.
상기 원소의 각각의 양적 한계의 이유는 이하에서 설명한다.
(1) Sn ( 3~40질량% )
Sn은 베어링으로서 비소부성, 순응성 및 끼워 매수성(埋收性, embeddability)과 같은 표면 성질들을 향상시킨다. Sn 함량이 3질량%보다 작으면 상기 언급한 효과들은 작게 된다. Sn 함량이 40질량%를 초과하면 베어링 성능이 감소되기 때문에 베어링 합금의 기계적인 성질들을 저하시킨다. 바람직한 Sn 함량은 6~20질량%의 범위이다.
(2) Si ( 0.5~7 질량% )
물질의 피로 강도를 증가시키고 비소부성과 내마모성을 향상시키기 위해서 Si는 알루미늄 모재에서 용해되고, 특히 미세하게 퍼지기 위해서 실리콘 입자 단독의 물질로 정출된다. 반면 Si는 Al-Si-Fe 금속간 화합물을 형성하고 래핑, 비소부성 및 내마모성을 향상시키기 위한 기본적인 원소이다. Si 함량이 0.5질량%보다 작으면 Si는 Al 모재 속으로 용해되어 상기 효과들이 작아진다. Si 함량이 7질량%를 초과하면 Si 정출은 조대화 되고 베어링 합금의 내피로성을 감소시킨다. 바람직한 Si 함량은 2~6질량% 사이의 범위이다.
(3) Fe ( 0.05~2 질량% )
Fe는 주로 상기 설명한 효과들을 가지기 위해서 주로 Al-Si-Fe 금속간 화합물로 정출된다. Fe를 포함하는 금속간 화합물은 카운터 샤프트와의 소부를 방지하고 내마모성을 향상시킨다. 상기 특징은 Fe 함량이 0.05~2질량% 사이의 범위인 경우 효과적이다. Fe 함량이 0.05질량%보다 작은 경우 상기 언급된 효과는 작게 된다. Fe 함량이 2질량%를 초과한 경우 화합물은 조대화 되고 베어링 합금은 부숴지기 쉽게되며 이에 따라 압연 작업이 곤란하게 된다. 바람직한 Fe 함량은 0.07~1질량% 사이의 범위이다.
(4) Mn, V, Mo, Cr, Co, Ni 및 W ( 이들중 적어도 하나의 원소 : 전체적인 양이 0.01~3 질량% )
이들은 본 발명의 다원소 금속간 화합물을 구성하는 선택적 원소들이다. 더욱 상세하게는, 선택된 원소 α가 Al-Si-Fe에 첨가될 경우, Al-Si-Fe-α의 다원소 금속간 화합물이 만들어진다. 선택된 원소는 모재의 강도를 증가시키기 위해 단독의 물질로 알루미늄 모재에 녹게된다. 다원소 금속간 화합물의 효과들은 각 원소들의 함량이 0.01질량%보다 작게 되면 기대될 수 없다. 각 원소들의 함량이 3질량%를 초과하면 다원소 금속간 화합물은 상당히 조대화되어 베어링 합금의 물리적 성질은 저하되고 압연과 같은 베어링 합금의 소성 작업성이 저하된다. 바람직한 함량은 0.2~2질량% 사이의 범위이다.
(5) B, Ti 및 Zr ( 이들 원소들중 적어도 하나가 : 전체적인 양이 0.01~2 질량% )
이들 선택적인 원소들은 Al-Si-Fe 금속간 화합물의 형성에 기여하지는 않으며, 알루미늄 모재에 녹아 있고 따라서 베어링 합금의 피로 강도를 증가시킨다. 상기 효과는 함량이 0.01질량%보다 작은 경우에는 작게 된다. 함량이 2질량%를 초과하는 경우에는 베어링 합금이 부서지기 쉽게된다. 바람직한 함량은 0.02~0.5질량% 사이의 범위이다.
(6) Cu, Mg 및 Zn ( 이들중 적어도 하나는 : 전체적인 양이 0.1~5 질량% )
이들 선택적인 원소들은 알루미늄 모재의 강도를 증가시키는 추가적인 원소들이다. 고용체화 처리는 이들 원소들을 알루미늄 모재에 녹이게 한다. 이들 원소들이 용해된 모재는 냉각되고 시간이 경과된 경우, 미세한 화합물들을 석출할 수 있다. 이 효과들은 추가적인 양이 0.1질량%보다 작은 경우에는 기대될 수 없다. 추가적인 양이 5질량%를 초과하는 경우 화합물은 조대화 된다. 바람직한 추가적인 양은 0.5~4질량% 사이의 범위이다.
본 발명은 하나의 바람직한 실시예를 통해서 설명될 것이다. 베어링 제조 방법이 먼저 설명될 것이다. 도 7b에 나타난 바와 같은 조성을 가지는 알루미늄 베어링 합금은 녹여지고 연속적인 주조에 의해 15mm의 두께를 가진 판으로 형성된다. 연속적인 주조에 의해 판상으로 형성된 알루미늄 베어링 합금에 있어서, Al-Si-Fe의 3원소 금속간 화합물은 도 1에서 보여지는 바와 같이 정출되고 또는 Al-Si-Fe와 Mn, V, Mo, Cr, Co, Ni 및 W중의 하나이상의 다원소 금속간 화합물은 도 2 또는 도 3에 보여진 것과 같이 정출된다. 또한 Si 입자들이 침전된다. 합금판은 상기 주조 단계에서 담금질된다. 냉각율은 정출된 금속간 화합물의 크기가 바람직하게 40~55㎛사이의 범위에 있도록 하기 위해서 제어된다. 또한 Si 공정 구조의 크기는 주조 단계에서 바람직하게는 40㎛보다 작다.
연속적으로 주조된 알루미늄 베어링 합금판의 표면으로부터 분리된 부분들을 긁어내기 위한 처리가 행해진다. 이후, 합금판은 6mm의 두께를 가지도록 냉각 압연에 의해 연속적으로 압연된다. 접착층 영역을 위한 알루미늄 포일 판은 알루미늄 베어링 합금판 위에 입혀진다. 그리고 나서 합금판은 바이메탈을 제조하기 위해서 백 스틸 플레이트 위에 씌워진다. 이어서 어닐링이 합금판과 백 스틸 플레이트 사이의 접착력을 증가시키기 위해서 행해진다. 이후 고용체화 처리가 합금을 강화시키기 위해 행해진다. 고용체화 처리에서, 바이메탈은 20분 동안 470℃의 분위기에 놓여진다. 물에 의한 담금질 후에 시효 처리가 바이메탈의 합금에 대해서 행해진다. 시효 처리에서 바이메탈은 15시간동안 170℃의 분위기에 놓여진다.
금속간 화합물은 상기 압연 등의 실행 결과 분쇄되어 크기가 40~55㎛사이 범위인 최초 크기에서 1~20㎛의 범위로 감소된다. 그 결과 금속간 화합물은 날카로운 모서리를 가진 각진 모양으로 형성된다. 또한 금속간 화합물을 구성하는 6~100 개의 경질입자들이 1㎟ 마다 분포된다. 경질입자들의 크기와 분포는 연이은 열처리 후에도 변하지 않고 남아 있는다. 한편, Si 입자들은 압연 등에 의해 분쇄된다. 시효 처리 후에 Si 입자들은 최후에는 최대 직경이 5㎛보다 작은 둥근 모양을 가지며, 200개 이상의 Si 입자들이 1㎟ 마다 분포된다. 이후 바이메탈은 반원통형 또는 하프(half) 베어링에 적용된다. 두 개의 하프 베어링들은 엔진용 실린더에 각각 대향하여 연결된다.
도 7a 및 도 7b는 상기 설명된 단계들을 통해서 보여진 각각의 조성들을 가지는 종래 제품(1내지 7)과 본 발명에 따르는 제품(8내지 25)을 나타낸다. 제품들(1내지 25)의 각각에 대해서, 발명자들은 Al-Si-Fe 금속간 화합물이 존재하는가 존재하지 않는가에 대해서 그리고 화합물의 조성에 대해서 조사하였다. 도 7a 및 도 7b는 또한 상기 조사의 결과를 나타낸다. 각각의 제품을 고려하면서, 발명자는 또한 Si 입자들의 입자 직경과 모양 그리고 Al-Si-Fe 금속간 화합물의 입자 직경과 모양을 조사하였다. 도 8은 또한 상기 조사의 결과를 나타낸다. 부가적으로 발명자들은 각각의 제품들(1내지 25)에 대한 피로, 소부 및 마모 시험들을 수행하였다. 도 9a 및 도 9b는 상기 조사의 결과들을 나타낸다. 도 9a 및 도 9b에서, 열처리는 고용체화 처리(470℃에서 20분 동안) 및 시효 처리(170℃에서 15시간 동안)를 포함한다. 표 1 내지 3은 피로, 소부 및 마모 시험들 각각의 시험 조건을 나타낸다.
도 9a 및 도 9b에서 보여진 것과 같이, 본 발명 제품들은 내피로성, 비소부성 및 내마모성에서 종래 기술의 제품들과 동등하거나 더 뛰어난 성능을 가진다. 이러한 결과의 이유는 날카로운 모서리들을 가진 3원소 그리고 다원소 금속간 화합물들의 래핑 효과와 미세한 Si 입자
표 1
피로 시험의 시험 조건들
오일 입구 온도 100℃
오일 공급 압력 0.49 MPa
윤활유 VG68
샤프트 물질 JIS-S55C
평가 방법 피로가 일어나지 않는 최대 특성 부하
표 2
소부(눌러붙음) 시험의 시험 조건들
회전수 7200 rpm
원주 속도 20 m/sec
시험 부하 매 10 분당 10MPa 씩 증가
오일 입구 온도 100℃
오일 유량 150 ml/min
윤활유 VG22
샤프트 물질 JIS-S55C
평가 방법 베어링의 후면의 온도가 200℃를 초과할 때 그리고 토크 변동이 샤프트 구동벨트에 미끄럼을 일으킬 때 소부가 발생한다고 판단된다.
표 3
마모 시험의 시험 조건들
회전수 1000rpm
원주 속도 1.0 m/sec
시험 부하 10 MPa
시험 시간 10 시간운전 : 60 sec 정지 : 30 sec
오일 유량 2 ml/min
윤활유 VG22
샤프트 물질 JIS-S55C
들의 분포에 기인한 Al 모재의 증가된 강도에 있다. 또한 특히 고용체화 처리와 시효 처리가 각각 행해진 본 발명 제품들(21 내지 25)에서, Cu, Mg, Zn 등은 Al 모재(고용체)에 용해되어 모재의 강도를 증가시킬 수 있다. 또한 각 제품들(21내지 25)은 경화에 의한 강도의 향상 때문에 더 좋은 내피로성을 가진다.
상기의 설명과 도면은 단지 본 발명의 윈리들을 나타낸 것이지 한정하는 의미로 해석되지 않아야 한다. 다양한 변경들과 수정들은 관련 분야의 통상의 지식을 가진자에게 명확할 것이다. 이러한 모든 변경들과 수정들이 첨부된 청구항들에 의해 규정되는 발명의 범위 안에서 나타난다.
도 1은 정출된 Al-Si-Fe의 3원소 금속간 화합물을 가지는 Al 합금의 현미경 사진을 보여주는 도면이며;
도 2는 정출된 Al-Si-Fe-Mn의 다원소 금속간 화합물을 가지는 Al 합금의 현미경 사진을 보여주는 도면이며;
도 3은 정출된 Al-Si-Fe-Cr의 다원소 금속간 화합물을 가지는 Al 합금의 현미경 사진을 보여주는 도면이며;
도 4는 Al-Si-Fe의 3원소 금속간 화합물을 포함하는 Al 합금의 현미경 사진으로 압연 후 합금의 상태를 나타내며;
도 5는 Al-Si-Fe-Mn의 다원소 금속간 화합물을 포함하는 Al 합금의 현미경 사진으로 압연 후 합금의 상태를 나타내며;
도 6은 Al-Si-Fe-Cr의 다원소 금속간 화합물을 포함하는 Al 합금의 현미경 사진으로 압연 후 합금의 상태를 나타내며;
도 7a 및 도 7b는 Al-Si-Fe의 금속간 화합물의 존재 또는 부존재 그리고 조성에 관한 조사 결과를 보여주며;
도 8은 Si 입자들의 입자 직경과 모양에 관한 조사 결과와 Al-Si-Fe 금속간 화합물의 입자 직경과 모양에 관한 조사 결과를 보여주며; 그리고
도 9A 및 도 9B는 피로, 눌러붙음(소부) 및 마모 시험의 결과를 나타낸다.

Claims (16)

  1. 비소부성, 순응성 및 끼워 매수성(埋收性, embeddability)을 향상시키기 위한 3~40질량%의 Sn, 피로강도, 비소부성 및 내마모성을 향상시키기 위한 0.5~7질량%의 Si, Al-Si-Fe계 금속간 화합물로서 정출되며 비소부성 및 내마모성을 향상시키기 위한 0.05~2질량%의 Fe, 나머지가 Al 및 불가피한 불순물들로 이루어지며,
    연속 주조, 압연 및 어닐링을 행함에 의해서, 모재 내에 상기 Al-Si-Fe의 3원소 금속간 화합물과 Si 입자들이 경질입자들로서 분산하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금,
  2. 제1항에 있어서,
    Mn, V, Mo, Cr, Co, Ni 및 W로 이루어지는 성분 중, 적어도 하나 이상을 총량으로 0.01~3질량%를 첨가하는 것에 의해서, 그 첨가성분이 단체(單體)로 모재 내에 고용되어 당해 모재를 강화함과 함께, 상기 Al-Si-Fe에 상기 첨가성분을 가한 다원소 금속간 화합물을 형성하여, 당해 다원소 금속간 화합물이 경질입자들로서 상기 모재 내에 분산하는 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속간 화합물로 이루어진 경질입자들이 베어링 표면상에서 최대 직경 1~20㎛ 이하로, 1㎟ 당 6~100개 존재하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  4. 제2항에 있어서,
    샤프트의 응착물을 긁어내기 위해서, 상기 금속간 화합물로 이루어지는 경질입자들은 베어링 표면상에서 최대 직경 1~20㎛ 이하로, 1㎟ 당 6~100개 존재하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  5. 제1항에 있어서,
    모재에 고용되어 당해 베어링 합금의 피로강도를 높이기 위해서, B, Ti 및 Zr 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.01~2 질량% 함유한 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  6. 제2항에 있어서,
    모재에 고용되어 당해 베어링 합금의 피로강도를 높이기 위해서, B, Ti 및 Zr 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.01~2 질량% 함유한 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  7. 제3항에 있어서,
    모재에 고용되어 당해 베어링 합금의 피로강도를 높이기 위해서, B, Ti 및 Zr 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.01~2 질량% 함유한 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  8. 제4항에 있어서,
    모재에 고용되어 당해 베어링 합금의 피로강도를 높이기 위해서, B, Ti 및 Zr 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.01~2 질량% 함유한 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  9. 제1항에 있어서,
    모재에 고용되어 당해 모재의 강도를 높이기 위해서, Cu, Mg 및 Zn 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.1~5 질량% 함유한 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  10. 제2항에 있어서,
    모재에 고용되어 당해 모재의 강도를 높이기 위해서, Cu, Mg 및 Zn 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.1~5 질량% 함유한 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  11. 제3항에 있어서,
    모재에 고용되어 당해 모재의 강도를 높이기 위해서, Cu, Mg 및 Zn 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.1~5 질량% 함유한 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  12. 제4항에 있어서,
    모재에 고용되어 당해 모재의 강도를 높이기 위해서, Cu, Mg 및 Zn 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.1~5 질량% 함유한 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  13. 제5항에 있어서,
    모재에 고용되어 당해 모재의 강도를 높이기 위해서, Cu, Mg 및 Zn 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.1~5 질량% 함유한 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  14. 제6항에 있어서,
    모재에 고용되어 당해 모재의 강도를 높이기 위해서, Cu, Mg 및 Zn 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.1~5 질량% 함유한 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  15. 제7항에 있어서,
    모재에 고용되어 당해 모재의 강도를 높이기 위해서, Cu, Mg 및 Zn 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.1~5 질량% 함유한 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
  16. 제8항에 있어서,
    모재에 고용되어 당해 모재의 강도를 높이기 위해서, Cu, Mg 및 Zn 중 적어도 하나 이상을 총량으로 0.1~5 질량% 함유한 것을 추가의 특징으로 하는 알루미늄 베어링 합금.
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