KR101222882B1

KR101222882B1 - 소결 슬라이딩 재료, 슬라이딩 부재, 연결장치 및 슬라이딩부재가 적용되는 장치

Info

Publication number: KR101222882B1
Application number: KR1020057022980A
Authority: KR
Inventors: 타케모리 타카야마; 카즈오 오카무라; 테쯔오 오니시
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2013-01-17
Also published as: JP5085040B2; JPWO2005024076A1; WO2005024076A1; KR20060040593A; US20070009757A1

Abstract

본 발명은 고면압·저속 슬라이딩이나 요동 등의 매우 나쁜 윤활조건하에서의 내시징성, 내마모성이 우수한 소결 슬라이딩 재료, 슬라이딩 부재 및 연결장치를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료는 Cu 또는 Cu합금을 10~95중량% 함유하고, 잔부는 Mo를 주체로 하고, 상대밀도가 80% 이상인 소결체로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

소결 슬라이딩 재료, 슬라이딩 부재, 연결장치 및 슬라이딩 부재가 적용되는 장치{SINTERED SLIDING MATERIAL, SLIDING MEMBER, CONNECTION DEVICE AND DEVICE PROVIDED WITH SLIDING MEMBER}

본 발명은 고속·고온 슬라이딩, 고면압·저속 슬라이딩, 고면압·고속 슬라이딩 등과 같은 가혹한 슬라이딩 조건하에서의 내시징성, 내마모성의 향상 등을 목적으로 하는 소결 슬라이딩 재료, 슬라이딩 부재, 연결장치 및 슬라이딩 부재가 적용되는 장치에 관한 것이다.

종래, 장기간의 급지간격 또는 급지없이 사용가능한 베어링으로서, Cu계 및 Fe계의 다공질 소결 합금 중의 기공에 윤활유를 함유시켜서 이루어진 오일함유 슬라이딩 베어링이 널리 실용에 제공되어 있다. 여기서, Cu계 및 Fe계의 다공질 소결 합금의 선정에 관해서는, 오일윤활상황, 슬라이딩속도, 슬라이딩면압 등의 조건에 따라서 결정되고 있으며, 경부하이며 고속 슬라이딩 조건에서는 청동계의 오일함유 슬라이딩 베어링이 바람직하게 이용되며, 고면압이며 저속 슬라이딩 조건에서는 Fe-C, Fe-Cu, Fe-C-Cu계의 오일함유 슬라이딩 베어링이 바람직하게 이용되고 있다(예를 들면, 일본 분말야금공업회 편저 「소결 기계부품-그 설계와 제조-」가부시키가이샤 기쥬츠쇼인, 소화 62년 10월 20일 발행, p.327-341 참조). 또한 한편으로, 고력황동이나 청동제의 베어링재료에 고체 윤활제인 흑연편을 규칙적으로 배열하고, 그 흑연편에 윤활유를 함유시켜서 이루어진 슬라이딩 베어링도 널리 이용되고 있다(예를 들면, Oiles Corporation 제, 500SP). 또 한편, 고면압·저속 슬라이딩하에서의 슬라이딩 특성의 향상을 목적으로 한 선행기술이 예를 들면 일본특허 제2832800호 공보, 일본특허공개 평10-246230호 공보, 일본특허공고 평6-6725호 공보, 일본특허공개 평8-109450호 공보, 일본특허공개 2001-271129호 공보, 일본특허공개 평7-166278호 공보, 일본특허공고 평5-36486호 공보, 일본특허공개 평5-214468호 공보에 제안되어 있다. 또 여기에서, 일본 분말야금공업회 편저 「소결 기계부품-그 설계와 제조-」가부시키가이샤 기쥬츠쇼인, 소화 62년 10월 20일 발행, p.327-341에 있어서는, 오일 함유 베어링에 사용하는 윤활유의 선정에 대해서, 저속·고하중의 경우에는 고점도의 윤활유를 선택하고, 반대로 고속·경부하의 경우에는 저점도의 윤활유를 선택하는 것이 적당하고, 일반적으로 소결 베어링의 적성유는, 비다공질의 슬라이딩 베어링에 비해 유압 배출의 감소가 발생하므로, 전반적으로 고점도측에 치우쳐 있다고 하는 내용이 기재되어 있다.

상기 일본특허 제2832800호 공보에 있어서는, 다음 내용이 개시되어 있다. 600kgf/㎠이상의 고면압이며, 슬라이딩속도가 1.2∼3m/min의 범위의 슬라이딩 조건에 사용하는 철계 소결체 오일함유 베어링이 개시되어 있고, 그 철계 소결체 오일함유 베어링에 동점도가 240cSt∼1500cSt인 윤활유를 함침시킨 슬라이딩 베어링이 개시되어 있다. 그 철계 소결체로서, 기공율이 5∼30체적%이며, 구리분말과 철분말로 이루어진 복합 소결 합금을 채용함과 아울러, 슬라이딩면에 대해서 침탄, 질화 또는 침황 질화처리를 실시하는 것이 바람직하다.

또, 상기 일본특허공개 평10-246230호 공보에 있어서는, 철탄소합금 기지 중에 마르텐사이트를 함유하고, 또한 구리입자 및 구리합금입자 중 적어도 하나가 분산되어 이루어진 철기 소결 합금이 개시되어 있고, 이 철기 소결함금의 기공중에, 상온에서 반고체상태 또는 고체상태로 적점 60℃이상의 극압 첨가재 또는 고체 윤활제를 함유하는 윤활조성물을 충전해서 이루어진 슬라이딩 베어링이 30㎫이상의 면압상태에서 양호한 슬라이딩 베어링으로 되는 것이 개시되어 있다.

또, 일본특허공고 평6-6725호 공보에 있어서는, 5∼30중량%의 Ni, 7∼13중량%의 Sn 및 0.3∼2중량%의 P를 함유하는 구리합금분말에, 1∼5중량%의 Mo와 1∼2.5중량%의 흑연분말을 혼합한 혼합분말을 가압 소결함으로써 소결 구리합금이 얻어지고, 그 소결 구리합금은 자기윤활성을 갖고, 프레스기의 웨어 플레이트 등에 사용되어 바람직하다는 내용이 개시되어 있다.

또, 일본특허공개 평8-109450호 공보에 있어서는, 마르텐사이트가 존재하는 철탄소합금 기지중에 Cu입자 또는 Cu합금입자가 분산되어, Cu의 함유량이 7∼30중량%임과 아울러, 상기 철탄소합금 기지보다 경질의 상으로서 특정의 조성을 갖는 합금입자가 5∼30중량% 분산되고, 또한 기공율이 8∼30체적%인 것을 특징으로 하는 오일함유 베어링용 내마모성 소결 합금이 개시되어 있다. 그리고, 이 오일함유 베어링용 내마모성 소결 합금에 있어서는, 다량의 연질의 Cu입자를 마르텐사이트상 중에 분산시킴으로써 친밀성을 개선하고, 또 기지의 마르텐사이트보다 경질의 합금입자를 분산시킴으로써, 기지의 소성변형을 저감시키는 동시에, 미끄럼 슬라이딩시 에 기지합금에 가해지는 부담을 저감시킴으로써, 고면압하에서도 우수한 내마모성이 얻어지도록 되어 있다. 또 여기에서, 상기 합금입자로서 상기 특허문헌에는, (1)C가 0.6∼1.7중량%, Cr이 3∼5중량%, W이 1∼20중량%, V이 0.5∼6중량%를 함유하는 Fe기 합금입자(고속도강(하이스) 분말입자), (2)C가 0.6∼1.7중량%, Cr이 3∼5중량%, W이 1∼20중량%, V이 0.5∼6중량%, Mo 및 Co의 적어도 하나가 20중량%이하를 함유하는 Fe기 합금입자(고속도강(Mo, Co를 함유하는 하이스) 분말입자), (3)55∼70중량%의 Mo를 함유하는 Mo-Fe입자(페로몰리브덴), (4)Cr이 5∼15중량%, Mo가 20∼40중량%, Si가 1∼5중량%를 함유하는 Co기 합금입자(패딩용사용 내열내마모성 합금분말, 캐보트사제, 상품명 코바매트) 등이 열거되어 있다.

또, 본 출원인의 문헌인 일본특허공개 2001-271129호 공보에 있어서는, 조직중에 적어도 β상이 분산된 (α+β) 2상조직, 또는 β상조직으로 이루어진 Cu-Al-Sn계 소결 슬라이딩 재료가 개시되어 있다. 그 Cu-Al-Sn계 소결 슬라이딩 재료는 그 조직 중에 각종의 금속간화합물 등의 경질 분산재, 흑연 등의 고체 윤활재 등이 함유되어도 좋은 것을 특징으로 하고 있다. 또한 예를 들면, 작업기 연결장치에 압입될 때의 베어링 강성과 압입력이 유지되도록, 그 Cu-Al-Sn계 소결 슬라이딩 재료가 철계의 백플레이트의 내주면에 고정되어 구성되는 슬라이딩 베어링이 개시되어 있다. 이 슬라이딩 베어링은, 종래의 철탄소합금 기지의 베어링재료로는 달성할 수 없는, 매우 느린 슬라이딩속도(0.6m/min이하)에서, 또한 1200kgf/㎠까지의 고면압하에서 바람직하게 사용될 수 있다. 그 이유는 상기 Cu-Al-Sn계 소결 슬라이딩 재료가 상기 일본특허공개 평8-109450호 공보에 따른 마르텐사이트를 함유하는 베어 링재료와 비교해서 연질이며, 또 슬라이딩 상대부재(작업기 연결핀 등)와의 친밀성이 우수하기 때문이다.

또, 일본특허공개 평7-166278호 공보에 있어서는, Sn이 4∼12중량% 또는 이것과 Pb가 0.1∼10중량%를 함유하는 청동계 또는 납청동계 소결 슬라이딩 재료 중에, Mo를 0.5∼5중량% 또는 Fe-Mo를 0.5∼15중량% 첨가함으로써, 우수한 윤활성능, 오일에 대한 친화성, 저마찰계수 및 고내마모성을 구비하는 소결 슬라이딩 재료를 얻을 수 있다는 내용이 개시되어 있다.

일반적으로, 오일함유 슬라이딩 베어링에 있어서, 유체 윤활상태가 달성되는 것은 매우 드문 예이다. 특히, 매우 느린 슬라이딩속도, 고면압 조건하에서는, 소결재료 중의 기공을 통한 유압의 배출에 의해 베어링면(슬라이딩면)에 있어서의 윤활유의 막두께가 그 베어링면의 면조도정도 또는 그 이하로 얇아져서, 대부분의 경우, 고체마찰(응착)을 수반한 경계윤활 슬라이딩 조건으로 된다. 따라서, 예를 들면 유압셔블 등의 건설기계의 작업기 연결부에 있어서, 면압이 300kgf/㎠이상이며 슬라이딩속도가 0.01∼2m/min인 슬라이딩 조건하에서 사용되는 슬라이딩 베어링(부시, 스러스트 베어링 등)에서는, 그 내시징성, 내마모성이 상기 슬라이딩 베어링의 재료기능(조성과 조직)에 따라서 크게 지배되게 된다.

그러나, 일본 분말야금공업회 편저 「소결 기계부품-그 설계와 제조-」가부시키가이샤 기쥬츠쇼인, 소화 62년 10월 20일 발행, p.327-341에 따른 Cu계 및 Fe계의 다공질 소결 합금재료에서는, 범용적으로 이용되는 오일함유 슬라이딩 베어링의 적용범위가 도16(일본 분말야금공업회 편저 「소결 기계부품-그 설계와 제조-」가부시키가이샤 기쥬츠쇼인, 소화 62년 10월 20일 발행, p337, 도6. 19 「소결 베어링 적용예」를 인용)에 나타내져 있다. 이 도16으로부터 알 수 있듯이, 슬라이딩속도가 0.01∼2m/min이며 면압이 300kgf/㎠이상인 매우 느린 슬라이딩속도, 고면압 조건에 상기 다공질 소결 합금재료를 적응시킬 수 없다는 문제점이 있다.

또, 구리분말과 철분말로 이루어진 복합 소결 합금에 대해서 침탄, 질화 등의 표면처리가 실시되어 이루어진 일본특허 제2832800호 공보에 따른 복합 소결 합금재료, 및 기공중에 극압 첨가재 등이 충전되고, 또한 마르텐사이트조직을 구비하는 일본특허공개 평10-246230호 공보에 따른 철기 소결 합금재료에서도, 매우 느린 슬라이딩속도(0.01∼2m/min)에 있어서는 충분한 슬라이딩성능이 역시 발휘되지 않을 우려가 있다라는 문제점이 있다.

또, 프레스기의 웨어 플레이트 등에 사용되어 바람직한 자기윤활성을 갖는 일본특허공고 평6-6725호 공보에 따른 소결 구리합금재료에서는, 매우 느린 슬라이딩속도 및 고면압으로 인해 윤활유막이 형성되기 어려운 슬라이딩 조건하에 있어서, 상대부재와의 국부적 금속접촉이 일어나기 쉽기때문에, 충분한 내시징성, 내마모성이 얻어지기 어렵다라는 문제점이 있다. 또한, 상기 소결 구리합금재료 중에 분산되는 흑연이나 MoS₂ 등의 연질의 고체 윤활제의 첨가량이 2.5중량%를 초과한 경우, 그 강도가 현저하게 저하한다라는 문제점도 있다.

또, 일본특허공개 평8-109450호 공보에 따른 오일함유 베어링용 내마모성 소결 합금에서는, 다량의 연질의 Cu입자를 마르텐사이트상 중에 분산시킴과 아울러, 기지의 마르텐사이트보다 경질의 합금입자를 분산시킴으로써, 기지의 소성변형을 저감시킴과 아울러, 미끄럼 슬라이딩시에 기지합금에 가해지는 부담을 저감하도록 되어 있다. 그러나, 하나의 합금에 연질의 Cu입자의 분산과 경질의 합금입자의 분산(5∼30중량%)을 공존시키는 데에는 한계가 있는 것과, 미끄럼 슬라이딩시에 기지합금에 가해지는 부담이 그 경질 합금입자에 집중되기 때문에, 내응착성을 개선하는 효과가 충분하지 않다라는 문제점이 있다. 또한, 기지의 마르텐사이트보다 경질의 자기윤활성이 없는 합금입자를 다량 첨가함으로써, 슬라이딩 상대재료가 응착마모에 의해 현저하게 공격받음과 아울러, 슬라이딩면의 온도가 상승하여 시징현상이 발생하기 쉽다라는 문제점도 있다. 또한, 상기 오일함유 베어링용 내마모성 소결 합금을 구성재로 하는 베어링 부시는 고가라는 문제점이 있다. 또, 서로 슬라이딩 쌍을 이루는 저렴한 슬라이딩 재료에 슬라이딩기능의 역할을 분담시켜서, 비용을 저감시키거나 슬라이딩성능의 향상, 보수관리성의 개선 등을 꾀하는 것도 검토되고 있지만, 아직 해결하는 데에는 이르지 못하고 있다.

또, 본 출원인의 문헌인 일본특허공개 2001-271129호 공보에 제안되어 있는 Cu-Al-Sn계 소결 슬라이딩 재료는, 종래의 철탄소합금 기지의 베어링재료에서는 달성할 수 없는, 매우 느린 슬라이딩속도(0.6m/min이하)에서, 또한 1200kgf/㎠까지의 고면압하에서 사용가능한 매우 우수한 베어링재료이기는 하지만, S계 극압첨가제 첨가의 Li그리스 도포조건에서는 내시징 한계면압이 800kgf/㎠ 정도로 저하되어 버리고, 황공격(내식성)이 현저해지는 윤활상황에 의해 그 내시징성이 열화되기 쉽다는 문제점도 있다.

또, 일본특허 제2832800호 공보나 일본특허공개 평10-246230호 공보에 있어서 개시되어 있는 윤활성을 개선하는 기술에서는 고점도 윤활유나 적점 60℃이상의 윤활 조성물에 의한 슬라이딩면의 윤활개선을 실시한 경우에 있어서도, 경계윤활하에 있어서의 금속접촉 마찰과 이것에 의한 응착은 피할 수 없고, 개시된 예보다도 고면압·저속 슬라이딩 속도에 있어서는 충분한 슬라이딩특성을 확보할 수 없다라는 문제점이 있다.

또, 예를 들면 유압 셔블 등에 있어서의 작업기를 0℃이하의 저온에서 작동시키기 시작한 경우에 있어서는, 그 동점도가 매우 높고, 상술한 바와 같은 부분적인 윤활유막에 의한 윤활성능이 기대되지 않아, 금속접촉 마찰에 의한 현저한 응착이 일어나기 쉬워진다. 이 때문에, 상기 작업기의 연결장치에 사용되는 슬라이딩 베어링으로서 충분한 기능을 발휘할 수 없다라는 문제점이 있다.

또, 흑연 등의 연질의 고체 윤활제를 첨가한 상기 윤활물을 적극적으로 이용한 경우에 있어서는, 다공질 오일함유 소결 베어링의 기공중에 고체 윤활제를 침입시켜 다공질 모세관을 폐쇄하고, 오일함유의 효과를 저하시키는 경우가 많다. 이 때문에, 급유 간격이 길고, 적점이 높은 윤활조성물을 이용하는 경우에 있어서는, 다공질 모세관을 폐쇄하기 쉬운 고체 윤활제의 첨가는 피하는 것이 바람직하다.

또, 종래, 베어링재료로서의 각종 구리합금의 선정에 관해서는, 오일윤활상황, 슬라이딩속도, 슬라이딩면압 등의 조건에 따라 결정할 수 있고, 오일 중에서 사용될 경우에는 비교적 연질의 납청동 용제재료(예를 들면 LBC2~5)가 사용되는 경우가 많다. 그러나, 고속·고온·오일윤활 조건하에서 사용되는 예를 들면 터보차저의 부동 부시용 슬라이딩 재료로서는, 고온 슬라이딩 조건하에서의 내식성(황공격성)의 관점에서, Pb를 함유한 쾌삭황동계나 고력황동계 합금 등이 바람직하게 이용되고 있다(예를 들면, 일본특허공고 평5-36486호 공보 참조). 그 외에, 상기 부동 부시용 슬라이딩 재료로서, Al청동계 용제재료의 검토도 이루어지고 있다(예를 들면, 일본특허공개 평5-214468호 공보 참조).

또, 고면압·고속 슬라이딩 조건하에서 사용되는 예를 들면 엔진메탈에서는, 납청동계 소결부시의 슬라이딩면에 Sn 등의 연질금속에 의한 오버레이층을 형성하여, 친밀성을 개선해서 유체 윤활성을 향상시키도록 되어 있다.

또, 유압 펌프/모터의 구성부품 중, 고면압·고속 조건하에서 슬라이딩하는 부품(이하, 「슬라이딩부품」이라 한다)에서는, 납청동이 주조법 등으로 고정된 재료가 구성재로서 활용되고 있다. 특히 가혹한 슬라이딩 조건하에서 사용되는 슬라이딩부품에서는, 예를 들면 고력황동과 같은 고강도이며, 내시징성, 내마모성이 우수한 재료가 구성재로서 활용되고 있다(예를 들면, 일본 비철금속주물협회 편집 「구리합금주물의 엔지니어링 데이터북」소케이자이센터, 소화63년 7월 30일 발행, p.134-P155 참조).

그러나, 예를 들면 터보차저에 있어서의 부동 부시의 구성재로서 바람직하게 이용되는 일본특허공고 평5-36486호 공보 또는 일본특허공개 평5-214468호 공보에 따른 납청동계 재료나 납을 함유하는 고력황동계, 청동계 슬라이딩 재료에 대한 최근의 요구는, 보다 고속, 고온 슬라이딩하에서의 내시징성과 내마모성의 향상에 있음과 아울러, 터보차저의 시동시 등의 윤활조건이 나쁜 조건하에 있어서도, 우수한 내시징성, 내마모성 및 내식성을 발휘하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 이들 슬라이딩 재료에서는, (1)슬라이딩면 근방에 있어서 Pb용출후의 Pb결핍층이 형성되는 것(도28(a)∼(c)참조), 또 (2)터보차저의 가동을 정지시킨 후에 있어서도, 터빈으로부터의 열전도에 의해 베어링부의 온도가 400℃전후의 고온으로 되며, 이 때문에 슬라이딩면으로 이어지는 Pb흔적에 윤활유내의 S와의 반응에 의해 형성되는 CuS나 슬러지가 퇴적되는 층이 형성된다(도29(a)∼(c)참조). 이 때문에, Pb에 의한 윤활능력이 저하하여, 내시징성, 내구성(수명의 연장화)에 대한 본질적인 개선을 할 수 없다라는 문제점이 있다. 또한, 최근의 환경문제의 관점에서, 재료중에 다량의 Pb가 함유되는 것은 바람직하지 않다라는 문제점이 있다.

또, 유압 펌프/모터에 있어서는, 최근, 고압력화나 콤팩트화의 경향이 있기 때문에, 상기 유압 펌프/모터를 구성하는 슬라이딩부품에 대해서, 내시징성 및 내마모성의 향상이 요구되고 있다. 그러나, 일본 비철금속주물협회 편집 「구리합금주물의 엔지니어링 데이터북」수케이자이센터, 소화63년 7월 30일 발행, p.134-P155에 따른 종래의 납청동, 청동, 황동계의 슬라이딩 재료에서는, 고출력화나 콤팩트화를 꾀하는 데에서의 강도, 내시징성, 내마모성의 점에서 불충분하다라는 문제점이 있다.

또, 일본특허공개 평7-166278호 공보에 따른 소결 슬라이딩 재료에는, 청동합금상을 모상으로 하여 슬라이딩면적에 대해 5면적%이하 또는 15면적%이하를 차지하는 Fe-55∼70중량%Mo(페로몰리브덴상)이 형성되어 있다. 이 페로몰리브덴상에 의한 윤활기능만으로는 상술의 작업기 연결부와 같은 매우 느린 슬라이딩속도·고면압 조건하 또는 상기 터보차져용 부동 부시와 같은 고온·고속 슬라이딩 조건에 있어서, 상대부재와의 국부적인 금속접촉에 의한 응착부의 형성이 충분히 방지되지 않아 응착마모가 진행되며, 내친밀성, 내시징성 및 내마모성이 충분히 달성되지 않는다라는 문제점이 있다. 또한, 경질의 MoFe(페로몰리브덴)입자가 슬라이딩 상대재료에 대해서 현저하게 공격한다라는 문제점이 있다. 또, Mo의 첨가량을 5중량%이상으로 함으로써 슬라이딩특성을 개선할 수 있는 것이 고려되지만, 이 경우, 상기 소결 슬라이딩 재료의 조직강도를 저하시켜 버린다라는 새로운 문제가 생겨 버린다. 또한, Pb, Mo의 첨가량으로부터, 상술한 Pb 유출에 의한 응착방지, 및 Mo에 의한 응착방지를 충분하게 꾀할 수 없다라는 문제점이 있다.

상술한 작업기 연결장치와 같은 고면압·저속슬라이딩이나 요동 등이 매우 엄격한 슬라이딩 조건하에서 사용되는 슬라이딩 재료나 고속·고온슬라이딩이나 고면압·고속슬라이딩하에서 사용되는 슬라이딩 재료에 대해서는, 그 슬라이딩 재료의 내시징성, 내마모성, 저마찰성, 내친밀성 등의 각종의 특성을 잘 검토하는 것이 중요하다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 고면압·저속슬라이딩이나 요동 등 매우 나쁜 윤활조건하에서의 내시징성, 내마모성이 우수한 소결 슬라이딩 재료, 슬라이딩 부재 및 연결장치를 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 고속·고온슬라이딩이나 고면압·고속슬라이딩하에 있어서도 슬라이딩시의 친밀성이 우수하여 양호한 내시징성, 내마모성을 나타내는 소결 슬라이딩 재료, 슬라이딩 부재 및 그것이 적용되는 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결함에 있어서, 본 발명자들은, Mo금속 또는 Mo합금상이 1)Fe 등과의 응착시에 발생하는 열에 대해서 강한 내력을 가짐과 아울러 화학적으로도 Fe 등과의 합금화가 일어나기 어렵고, 2)윤활유에 함유되는 S나 분위기중의 O₂와의 반응에 의해 슬라이딩면에 윤활성이 풍부한 피막(MoS₂, MoO₃)이 형성되기 쉽고, 3)상대재료에 대한 공격성이 매우 적다는 등의 특성을 갖는 것에 착안하여, Mo를 주체로하는 다공질 재료를 슬라이딩 재료로서 사용하면 매우 양호한 슬라이딩특성을 얻을 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

또한, Mo를 주체로 하는 소결 슬라이딩 재료와 거의 동일한 슬라이딩 특성을 확보하면서 비용절감을 꾀하기 위해, Mo를 Cu, Cu합금, Ni, Ni합금 중 1종 이상으로 대체하는 것을 찾아냈다. 이 경우의 Mo계 슬라이딩 재료로서의 특성을 발현하는 Mo량으로는 5중량%이상이고, 보다 바람직하게는 10중량%이상인 것을 알아내었다

요컨대 상기과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료는 Cu 또는 Cu합금을 10-95중량% 함유하고, 잔부는 Mo를 주체로 하고,상대밀도가 80%이상인 소결체로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 슬라이딩 부재는 백플레이트와 이 백플레이트 상에 고정된 소결 슬라이딩체를 구비한 슬라이딩 부재로서, 상기 소결 슬라이딩체는 Cu 또는 Cu합금을 10-95중량% 함유하고, 잔부는 Mo를 주체로 하고,상대밀도가 80%이상인 소결체로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 백플레이트는 슬라이딩 베어링의 베어링 백플레이트, 회전체를 지지하는 베어링축의 기재 및 구면부시의 기재 중 어느 하나인 것도 가능하다.

본 발명에 따른 슬라이딩 부재는 백플레이트 강판에 고정된 소결층과,

상기 소결층에 윤활조성물, 윤활성 수지 및 고체 윤활제와 수지로 이루어진 고체 윤활복합재 중 적어도 하나를 충전하면서 라이닝해서 형성되는 슬라이딩면층을 구비하고,

상기 소결층은, Sn을 5-20중량% 함유하는 청동합금을 10-95중량% 함유하며, 잔부는 Mo를 주체로 하는 혼합분말을 상기 백플레이트 강판에 산포해서 소결 접합함으로써 고정된 것임을 특징으로 한다.

또, 상기 과제를 해결함에 있어서, 본 발명자들은, Mo금속 또는 Mo합금상이 1)예를 들면 상술의 터보차저장치에 있어서, 가동을 정지시킨 후에 있어서의, 터빈으로부터의 열전도에 의해 베어링의 온도가 약 400℃로 되고, 이와같은 때에 재가동한 경우에도 Fe 등과의 응착시에 발생하는 열에 대해서 강한 내력을 가짐과 아울러 화학적으로도 Fe 등과의 합금화가 일어나기 어렵고, 2)윤활유에 함유되는 S나 분위기중의 O₂와의 반응에 의해 슬라이딩면에 윤활성이 풍부한 피막(MoS₂, MoO₂)이 형성되기 쉽고, 3)상대재료에 대한 공격성이 매우 적다는 등의 특성을 갖는 것에 착안하여, Mo금속 또는 Mo합금상의 입자를 적정하게 분산시킨 구리합금계 소결재료나 Mo를 주체로 하는 고밀도의 소결재료를 슬라이딩 재료로서 사용하면 매우 양호한 슬라이딩특성을 얻을 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

요컨대 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료는 Mo또는 Mo에 Cu, Ni, Fe 및 Co로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 10중량% 이하 함유시킨 Mo합금으로 이루어진 기공율이 10~40체적%인 다공질 소결체의 기공중에는 윤활유 또는 윤활유 및 왁스류로 이루어진 윤활조성물이 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료는 Mo 또는 Mo에 Cu, Ni, Fe 및 Co로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 10중량% 이하 함유시킨 Mo합금으로 이루어진 기공율이 10~40체적%인 다공질 소결체의 기공중에는 Pb, Sn, Bi, Zn 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 주체로 하고, 융점이 450℃이하로 조정된 저융점 금속 또는 그 합금이 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료는 Mo가 5~75중량% 함유하고, Sn이 5~20중량% 함유하는 청동합금상으로 이루어지고, 또 상대밀도가 90%이상인 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료는 Mo분말 성형체의 소결과 함께 청동합금계 침투제가 용침되어서 형성되고, 또 Mo를 35~75중량% 함유하는 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 슬라이딩 부재는 소결 슬라이딩체를 갖는 슬라이딩 부재로서,

상기 소결 슬라이딩체는 Mo 또는 Mo에 Cu, Ni, Fe, Co 및 그 합금을 10중량% 이하 함유하는 Mo합금으로 이루어진 기공율이 10~40체적%인 다공질 소결체의 기공중에는 Pb, Sn, Bi, Zn 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 주체로 하고, 융점이 450℃이하로 조정된 저융점 금속 또는 그 합금이 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 슬라이딩 재료는 소결 슬라이딩체를 갖는 슬라이딩 부재로서,

상기 소결 슬라이딩체는 Mo가 5~75중량%를 함유하고, Sn이 5~20중량%를 함유하는 청동합금상으로 이루어지고, 또 상대밀도가 90%이상인 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도1(a)는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유압셔블의 전체를 나타내는 사시도이며, (b)은, 버킷 연결부를 설명하는 분해 사시도이다.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 버킷 연결장치의 개략구조를 설명하는 단면도이다.

도3(a)은, 작업기 부시의 구조를 설명하는 단면도이며, (b)는 스러스트 베어링의 구조를 설명하는 단면도이다.

도4는 본 발명의 제2의 실시예에 따른 버킷 연결장치의 개략 구조를 설명하는 단면도이다.

도5는 작업기 연결핀의 다른 형태예를 나타내는 도이다.

도6은 (a)-(d')는 제1실시예에 있어서의 작업기 부시의 다른 형태예를 나타내는 구조를 설명하는 도이다.

도7은 각종 건식 복층 베어링 슬라이딩 부재의 제조공정을 나타내는 도이다.

도8은 성형체, 소결체내에 있어서의 고체 윤활제 입자와 Mo분말의 상태를 나타내는 모식도이며, Mo분말 입자지름과 고체 윤활제의 크기와의 관계를 나타내는 도이다.

도9(a)는, 크롤러 어셈블리의 개략구조를 설명하는 도이며, (b)는, 이퀄라이저기구를 설명하는 모식도다.

도10(a)는 서스펜션장치의 주요부 구조설명도이며, (b)는 전륜 어셈블리의 주요부 구조설명도이다.

도11(a)는 미세입자지름 Mo분말소결체의 조직으로, 단면조직을 나타내는 도면이고, (b)는 파단면조직을 나타내는 도면이고, (c)는 액상소결이 촉진시킨 부위를 나타내는 조직을 도시한 도이다.

도12(a)는 용침동시소결한 소결체의 조직이며 No.A1에 용침제2로 용침소결한 소결체의 조직을 나타내는 도면이고, (b)는 No. A2용침제2로 용침소결한 소결체의 조직을 도시한 도이다.

도13(a)는 No.B3(5중량%Mo)의 소결체의 조직을 나타내는 도이고, (b)는 No.B5(15중량%Mo)의 소결체의 조직을 도시한 도이다.

도14(a)는 No. A9(50 중량%Mo)의 소결체의 조직을 나타내는 도이고, (b)는 No. A10(70중량%Mo)의 소결체의 조직을 도시한 도이다.

도15는 베어링 시험용 베어링 부시의 형상을 나타내는 도이다.

도16은 종래의 소결 베어링의 적용예를 나타내는 도이다.

도17은 본 발명의 제1실시예에 따른 터보차저장치의 개략구조를 설명하는 도이다.

도18은 도17에 나타내는 R부를 확대한 도이다.

도19는 오일홈에 제공되는 환공이나 슬릿이 형성된 소결 슬라이딩 재료의 형상을 예시하는 도이다.

도20은 본발명의 제4의 실시예에 따른 사판식 유압 피스톤 펌프의 주요부 구조를 설명하는 도이다.

도21(a)은 피스톤 슈를 일부파단해서 나타내는 측면도이며, (b)는 (a)에 있어서의 P-P선 도이며, (c)는 다른 형태예에 따른 피스톤 슈를 일부파단해서 나타내는 측면도이다.

도22는 압입·끼워맞춤형의 피스톤 슈의 구조를 설명하는 도이다.

도23(a)는 본 발명의 제3의 실시예에 따른 사축식 유압 피스톤 펌프의 주요부 구조를 설명하는 도이며, (b)는 (a)에 있어서의 Q부확대도다.

도24는 미세입자지름의 Mo분말소결체의 조직이며, (a)는 단면조직을 나타내는 도이고, (b)는 파단면조직을 나타내는 도이고, (c)는 액상소결이 촉진시킨 부위를 나타내는 조직을 도시한 도이다.

도25는 용침동시소결한 소결체의 조직이며, (a)는 Mo(1) 분말성형체에 용침제2로 용침소결한 소결체의 조직을 나타내는 도이고, (b)는 Mo(2)분말성형체에 용 침제2로 용침소결한 소결체의 조직을 도시한 도이다.

도26(a)는 No. B4(5중량%Mo)의 소결체의 조직을 나타내는 도이고, (b)는 No. B6(15중량%Mo)의 소결체의 조직을 도시한 도이다.

도27은 정속마찰 마모시험조건과 시험편형상을 설명하는 도이다.

도28(a)는 종래의 터보차저에 있어서의 부동 부시의 슬라이딩면근방의 조성상을 나타내는 도이며, (b)는 Pb의 분포 상태를 나타내는 도이며, (c)는 Fe의 분포를 나타내는 도이다.

도29(a)는 종래의 터보차저에 있어서의 부동 부시의 슬라이딩면근방의 조성상을 나타내는 도이며, (b)는 Pb의 분포 상태를 나타내는 도이며, (c)는 S의 분포를 나타내는 도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

2:작업기

7:붐연결장치

8:암연결장치

9, 9A, 9B:버킷연결장치

10, 26:작업기 연결핀

11, 30:작업기 부시

12:스러스트 베어링

17, 20, 23, 27:기재(백플레이트)

18, 21, 24, 28:소결 슬라이딩 재료

19, 22, 25, 29:슬라이딩면

33:크롤러 어셈블리

34:이퀄라이저기구

35:서스펜션장치

36:전륜 어셈블리

101:터보차저장치

102:터빈 샤프트

105:센터 하우징

106:부동 부시

107, 107A, 107B 소결 슬라이딩 재료

111:사축식 유압 피스톤 펌프

115,120:피스톤 슈

119, 119', 119'':소결 슬라이딩 재료

121:사축식 유압 피스톤 펌프

124:피스톤 로드

128:소결 슬라이딩 재료

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

(제1실시예)

도1(a)는 본 발명의 제1실시예에 따른 유압셔블의 전체를 나타내는 사시도이며, 도1(b)는 버킷 연결부를 설명하는 분해 사시도이다. 도2는, 본 발명의 제1의 실시예에 따른 버킷 연결장치의 개략 구조를 설명하는 단면도이다. 도3(a)는, 작업기 부시의 구조를 설명하는 단면도이며, 도3(b)는, 스러스트 베어링의 구조를 설명하는 단면도이다.

도1(a)에 나타나 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 유압셔블(1)의 작업기(2)는 상부 선회체(3)를 구비하고 있고, 상부 선회체(3)는 붐연결장치(7)에 의해 붐(4)에 연결되어 있다. 붐(4)은 암연결장치(8)에 의해 암(5)에 연결되고 있고, 암(5)은 버킷연결장치(9)에 의해 버킷(6)에 연결되어 있다. 이들 연결장치(7,8,9)는 기본적으로는 동일한 구조로 되어 있고, 예를 들면 버킷연결장치(9)는 도1(b)에 나타낸 바와 같이 주로 작업기 연결핀(10) 및 작업기 부시(11)를 구비하여 구성되어 있다. 이하에 암(5)과 버킷(6)의 연결부에 배치되는 버킷연결장치(9A)의 상세구조에 대해서 도2를 참조하면서 설명한다.

도2에 나타낸 바와 같이, 상기 버킷연결장치(9A)는 버킷(일측의 기계구성요소)(6)과, 이 버킷(6)에 형성된 브래킷(6a,6a)으로 지지되는 작업기 연결핀(지지축)(10) 및 이 작업기 연결핀(10)에 외측에서 끼워지는 작업기 부시(베어링 부시)(11,11)를 통해 배치되는 암(타측의 기계구성요소)(5)을 서로 회전가능하게 연결하고, 또한 버킷(6)과 암(5) 사이에 작용하는 스러스트 하중을 받아서 지지하는 스러스트 베어링(12,12)을 구비해서 구성되어 있다. 이 버킷연결장치(9A)에 있어서, 작업기 부시(11)는 암(5)의 선단부에 압입되고, 작업기 연결핀(10)은 브래킷(6a)에 핀고정용 통과볼트(13)에 의해 고정되어 있다. 또, 부호 14로 나타내어지는 것은 시일장치이다. 또, 부호 15 및 16으로 나타내어지는 것은 각각 윤활제 공급구 및 윤활제 공급로이다.

상기 작업기 연결핀(10)은 축기능을 갖는 강제의 기재(본 발명에 있어서 「백플레이트」에 대응한다)(17)와, 이 기재(17)에 고정되는 본 발명에 따른 소결 슬라이딩재료(18)로 형성되는 슬라이딩면(19,19)을 구비하고 있다. 이 작업기 연결핀(10)에 있어서는, 상기 슬라이딩면(19,19)이 상기 브래킷(6a)에 대한 상기 작업기 연결핀(10)의 피지지면 부위에 배치되어 있다.

또, 상기 각 작업기 부시(11)는 도3의 (a)에 나타내듯이, 원통형상의 기재(본 발명에 있어서의 「백플레이트(베어링 백플레이트)」에 대응한다)(20)와, 이 기재(20)의 내주면에 고정되는 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료(21)로 형성되는 슬라이딩면(22)을 구비하고 있다. 이 작업기 부시(11)에 있어서, 상기 기재(백플레이트)(20)는 다공질 Fe계 소결재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또, 상기 각 스러스트 베어링(12)은 도3 (b)에 나타내듯이, 강제의 중공원판형상의 기재(본 발명에 있어서의「백플레이트」에 대응한다)(23)와, 이 기재(23)의 표면에 고정되는 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료(24)로 형성되는 슬라이딩면(25)을 구비하고, 버킷(회전체)(6)으로부터 암(5)에 부여되는 스러스트 하중을 슬라이딩 접촉에 의해 지지하는 슬라이딩 베어링 기능이 부여되어 있다.

이어서, 소결 슬라이딩 재료를 상세하게 설명한다.

소결 슬라이딩 재료는 Cu 또는 Cu합금을 10-95중량% 함유하고, 잔부는 Mo를 주체로 하고, 상대밀도가 80%이상인 소결체로 이루어진 것이다. 이 소결 슬라이딩 재료에 의하면, 고면압·저속슬라이딩이나 요동 등 매우 나쁜 윤활조건하에서의 내시징성, 내마모성이 우수한 소결 슬라이딩 재료를 얻을 수 있다. 또한, Cu 또는 Cu합금을 사용함으로써 소망의 슬라이딩 성능과 강성을 낮은 비용으로 겸비시킬 수 있다.

또한, 상기 소결 슬라이딩 재료를 강철이나 주철제의 백플레이트에 소결 접합하는 경우에는 Al, Ti 및 Si 중 1종 이상을 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 소결 슬라이딩 재료에 있어서는, Cu합금의 액상 소결과정에 있어서 고밀도화를 꾀하고 있는 것이므로, 소결접합에 의해 상기 소결 슬라이딩체를 백플레이트에 고정하는 것이 가장 간편하고 바람직한 방법이다. 특히, 5중량% 이상의 Mo를 함유하는 납청동 합금의 소결 슬라이딩체에 있어서는 Ti를 소량 첨가함으로써, 그 소결 접합성을 현저하게 개선시킬 수 있고, 그 소결밀도 8.2gr/cm³이상(상대밀도 90%)까지 치밀화할 수 있어, 소결 슬라이딩 재료를 고강도화할 수 있다. 또한, 이것에 의해 백플레이트재로서 저렴한 흑연이 분산된 주철을 이용할 수 있다라는 이점이 있다.

또한, 상대밀도는 진밀도에 대한 소결 슬라이딩체의 밀도(소결밀도)의 비율로서, 진밀도는 소결 슬라이딩체를 용제재로하여 작성한 경우의 밀도로 대용할 수 있다.

상기 소결 슬라이딩 재료에 있어서, 상기 소결체는 Mo성형체의 소결과 함께 Cu 또는 Cu합금이 용침되어 이루어진 것으로서, Mo를 35-75중량% 함유하고, 또한 그 기공율이 7체적%이하인 것이 바람직하다.

또한 상기 소결 슬라이딩 재료에 있어서, 자기윤활성을 향상시키는 고체 윤활제를 함유시키는 경우, 연질의 고체 윤활제의 입자지름은 Mo분말의 입자지름의 5배정도로 조정하여, 소결후의 고체 윤활제에 대한 응력집중을 경감시켜 그 강도개선을 꾀하는 것이 필요하며, 이 때문에 상기 Mo성형체는 평균 입자지름이 10μm이하의 Mo분말로 구성되고, 또한 평균 입자지름이 30μm이상의 흑연, MoS₂, BN, CaF₂ 등의 고체 윤활제를 5-60체적% 함유하고 있는 것이 바람직하다. 또, 고체 윤활제에 의한 자기윤활성은 5체적%이상의 함유량에서 확인되기 시작하지만, 보다 충분한 자기윤활성을 얻기 위해서는 그 함유량을 10체적%이상으로 하는 것이 좋다. 또한 고체 윤활제의 함유량의 상한을 60체적%로 한 것은, 강도열화의 문제를 미연에 막기 위해서이다. 또한, 상기 소결 슬라이딩 재료의 내마모성을 향상시키는 경우에는, 평균 입자지름 1-50μm의 경질입자를 0.2체적%이상에서 10체적%이하의 범위로 함유하고 있는 것이 바람직하고, 비커스 경도가 Hv1000이상을 초과하는 경질입자는, 상대 슬라이딩 재료를 마모시키지 않도록(공격성) 그 평균 입자지름을 10μm이하, 보다 바람직하게는 5μm이하로 조정하는 것으로 한다.

또한, 상기 소결 슬라이딩 재료의 백플레이트에의 고정에 관해서는, Mo성형체의 소결과 함께 Cu-Sn계 합금을 용침소결하는 경우의 용침에 의해 백플레이트에 접합(용침접합)하는 것이 바람직하다.

또한 상기 소결체 중의 Cu합금상은 Sn을 5-20중량% 함유하고, 0.2-5중량%의 Ti, 0.2-14중량%의 Al, 0.2-15중량%의 Pb, 0.1-1.5중량%의 P, 0.1-10중량%의 Zn, 0.1-10중량%의 Ni, 0.1-5중량%의 Co, 0.1-10중량%의 Mn 및 0.1-3중량%의 Si로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 함유하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 소결성, 용침성, 내황공격성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.

상술한 소결 슬라이딩 재료는 슬라이딩면에 작용하는 면압이 300kgf/cm²이상이고, 또 슬라이딩 속도가 2m/min이하의 슬라이딩 조건에서 사용하는 것이 가능하다.

상기 소결 슬라이딩 재료의 슬라이딩면 (19, 22, 25)에 구멍이나 홈 등의 오목부가 형성됨과 아울러, 그 오목부에, 윤활유와 왁스류로 이루어진 윤활성 조성물, 윤활성 수지, 고체 윤활제, 및 고체 윤활제와 왁스류로 이루어진 윤활성 조성물 중 어느 하나가 충전되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 급지간격을 획기적으로 연장할 수 있는 동시에, 사용되는 소결 슬라이딩 재료의 절약에 의해 비용의 삭감을 꾀할 수 있다.

상기 소결 슬라이딩 재료를 버킷연결장치(9A)에 적용할 경우의 오일함유용 윤활유에 관해서는, 특별한 제약이 있는 것은 아니지만, 보다 내열성과 저온 유동성이 우수한 합성윤활유(예를 들면, 코니시 세이이치, 우에다 토오루 저 「윤활유의 기초와 응용」코로나사, 1992년 11월20일 발행, p.307-338)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 작업기 연결장치와 같이, 면압이 300-1000kgf/cm², 슬라이딩속도 0.1-2.0m/min의 조건하에서는, 500cSt 이상으로 조정되는 것이 바람직하다. 본 실시예에 있어서는, 보다 저슬라이딩속도의 경우에 있어서의 윤활유의 유동성을 배려하고, (1)그 윤활유는 보다 저점도이고, 더욱이 슬라이딩시의 슬러지나 코킹의 발생을 억제하여 슬라이딩면에 오일막을 형성하기 쉽게 하는 것이 중요한 것, (2)저점성인 것에 의해 기공중으로부터의 과잉의 유출을 보다 적극적으로 방지할 것 등의 조건을 달성하기 위하여, 윤활유로서는 저점도이고, 또 내열성이 우수한 폴리올 에스테르 오일 등의 합성 오일을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 합성유에 대하여 0.5-20중량%미만의 왁스류(파라핀왁스, 마이크로크리스탈린 왁스, 카나우바왁스 등), 12히드록시 스테아레이트·오일 겔화제(예를 들면, 아지노모또사제:GP1), 리튬스테아레이트 등의 금속비누혼합물을 용해하고, 실온에 있어서는 윤활유와 왁스부가 고/액공존 상태(반고체상, 겔상태)의 윤활제 혼합물로 하는 것이 바람직하다. 또 Mo계 슬라이딩 재료에 있어서 S계 극압첨가제의 첨가가 바람직한 것은 상술한 바와 같다. 또, Mo계 슬라이딩 재료가, 상술한 바와 같이 본질적인 내시징성이 우수한 재료이므로, 윤활제로서는 단순한 파라핀왁스, 폴리에틸렌왁스, 각종 아미드계 합성 왁스나 나일론, PTFE 등의 윤활성 수지재료 등이어도 좋다.

본 실시예에 의하면, 작업기 부시(11)의 슬라이딩면(22)이 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료(21)로 형성되므로, 고면압·저속슬라이딩과 같은 가혹한 슬라이딩 조건하에서 이용되는 바람직한 연결장치로 할 수 있다. 또한 작업기 부시(11)의 기재(백플레이트)(20)가, 윤활유 또는 윤활조성물을 다량으로 저장할 수 있는 다공질 Fe계 소결 재료로 되어 있으므로, 슬라이딩면(22)으로의 윤활유의 공급을 장기간에 걸쳐 안정화시킬 수 있어, 급지간격을 획기적으로 연장할 수 있다. 또한, 작업기 연결핀(10)의 피지지면 부위에 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료(18)로 형성되는 슬라이딩면(19)이 배치되어 있으므로, 상기 작업기 연결핀(10)에 큰 하중이 작용했을 때에 그 작업기 연결핀(10)의 회전미동이나 휘어짐 등에 의해 상기 브래킷(6a)과 작업기 연결핀(10)의 피지지면부가 마찰되었다 해도, 불쾌감을 수반하는 이음의 발생을 미연에 방지할 수 있다.

또, 본 실시예에 있어서, 상기 작업기 연결핀(10)에 고정되는 소결 슬라이딩 재료(18)는, 다공질체, 고밀도체 중 어느 하나이면 좋지만, 보다 내마모성을 높이는 관점에서 고밀도(상대밀도 90%이상)인 것이 바람직하고, 또한 W, Ti, Cr, Mo, V 등 중 1종 이상으로 이루어진 탄화물, Fe₃P(인철화합물)이나 NiAl, CaF₂ 등의 경질입자를 상기 소결 슬라이딩 재료(18) 중에 분산시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 작업기 연결핀(10)은 고주파 담금질뜨임질이나 침탄 담금질뜨임질 등의 열처리를 실시하여 고강도화를 꾀하는 것이 필요한 경우가 많다. 또한, 상기 소결 슬라이딩 재료(18)를 경질화할 경우에 있어서는, 그 소결 슬라이딩 재료(18)의 기재(17)에 대한 밀착성이 나빠지는 것이 우려되지만, 이 경우, 그 기재(17)에 미리 청동계 소결재료 등에 의한 하지소결층을 형성해 두는 것이 바람직하다.

(제2실시예)

도4는 본 발명의 제2실시예에 따른 버킷연결장치의 개략 구조를 설명하는 단면도이다. 또, 본 실시예의 버킷연결장치(9B)에 있어서, 작업기 연결핀 및 작업기 부시의 구성이 다른 것 이외는, 그 기본구성은 제1실시예와 같다. 따라서, 이하 본 실시예에 특유의 부분에 대해서만 설명하기로 하고, 제1실시예와 공통되는 부분에 대해서는 도면에 동일부호를 붙여서 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시예의 작업기 연결핀(26)은 축기능을 갖는 강제의 기재(본 발명의「백플레이트」에 대응한다)(27)와, 이 기재(27)에 고정되는 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료(28)로 형성되는 슬라이딩면(29)을 구비하고, 이 슬라이딩면(29)이 적어도 상기 브래킷(6a)에 대한 상기 작업기 연결핀(26)의 피지지면 부위 및 작업기 부시(30)와의 슬라이딩 접촉면 각각에 배치되어 구성되어 있다.

한편, 작업기 부시(30)는 경질의 철계 소결 오일함유 베어링재료를 주체로 하고, 적어도 슬라이딩면으로 되는 내측 표층부가 다공질인 Fe-C계, Fe-C-Cu계 또는 Cu-Sn계 합금의 소결 슬라이딩 재료로 구성되고, 또한 그 소결 슬라이딩 재료에 있어서의 기공중에 윤활유 등의 윤활조성물이 충전되어 구성되어 있다.

본 실시예에 의하면, 작업기 연결핀(26)이 슬라이딩기능의 일익을 담당하도록 되어 있기 때문에, 상기 작업기 연결핀(26)의 슬라이딩 상대로서 비교적 저렴한 작업기 부시(30)를 채용할 수 있어 저비용화를 꾀할 수 있다.

또한, 작업기 부시(30)는 윤활유 또는 윤활조성물을 다량으로 저장할 수 있는 오일함유 소결재료로 구성되므로, 슬라이딩면(29)으로의 윤활유의 공급을 장기간에 걸쳐 안정화시킬 수 있어, 급유간격을 획기적으로 연장할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 작업기 부시(30)와 비교해서 일반적으로 분리가 용이한 작업기 연결핀(26)이 슬라이딩기능의 일익을 담당하도록 되어 있기 때문에, 슬라이딩기능이 저하했을 때에 그 작업기 연결핀(26)을 신품의 그것과 교환 또는 마모된 부분에 상기 소결 슬라이딩 재료(28)를 고정시켜서 보수하여 재이용함으로써 슬라이딩기능의 회복을 용이하게 꾀할 수 있다. 따라서, 보수관리성을 현저하게 향상시킬 수 있다. 또, 본 실시예의 작업기 부시(30)로서, 보다 내시징성이 우수한 상기의 다공질 슬라이딩 재료로 이루어진 것이어도 좋다.

또, 제1실시예 및 제2실시예에 있어서의 각각의 작업기 연결핀(10,26)에 대해서, 도5(a)에 나타내어지는 바와 같은, 윤활유 공급로(31)나, 도(5)(b)에 나타내는 바와 같은 윤활유 저장부(32)를 형성하는 것이 경량화나 윤활성능의 장기유지의 관점에서 바람직하다.

또한, 제1실시예 및 제2실시예에 있어서, 상기 각 소결 슬라이딩 재료(18, 21, 24, 28)의 각 기재 (17, 20, 23, 27)에의 고정수단으로서는 코킹, 압입, 끼워맞춤, 클린치결합, 소결접합, 소결 용침접합, 접착, 볼트체결, 납땜 등이 열거된다.

또한, 일반적으로 작업기 연결핀(10,26)에 있어서는 고주파 담금질 뜨임질이나 침탄 담금질뜨임질 등의 열처리를 실시하여, 고강도화를 꾀할 필요가 있는 경우가 많다. 이 때문에, 열처리가 끝난 기재(17, 27)에 각 소결 슬라이딩재료(18, 28)를 고정하는 경우, 그 고정 수단으로서는 강도열화를 피하는 관점에서, 코킹, 압입, 끼워맞춤, 클린치, 접착, 볼트체결, 납땜 등이 바람직하다.

한편, 각 소결 슬라이딩 재료(18, 28)를 기재(17,27)에 고정한 후에 작업기 연결핀(10,26)에 대하여 상기 열처리를 실시하는 경우, 그 고정 수단으로서는 소결 접합, 용침접합, 납땜 등이 바람직하고, 또 열처리시의 가열공정에서 소결 접합, 용침접합, 납땜 등을 실시한 후에 A1온도~900℃ 중 적절한 온도로 강온하여 담금질 처리를 실시하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 각 소결 슬라이딩 재료(18,21,24,28)의 수율을 높이기 위해서, 천공재(도6(a)참조)를 고정하는 것도 좋지만, 예를 들면 작업기 연결핀(10,26)에 있어서는 상기 작업기 연결핀(10,26)에 작용하는 면압에 따라 고정하는 면적을 최적화하는 것도 바람직하다. 또, 상기 각 소결 슬라이딩 재료(18,21,24,28)를 제작할 때에 성형되는 Mo를 주체로 한 박육 원통형상의 성형체를 제조하는 방법으로서는, 미세한 Mo분말을 원료라고 하는 것부터 (뒤의 실시 예에서 상술한다.), 원료분말에 유기계윤활제를 그 원료분말에 대하여 2-8중량%을 첨가해서 이루어진 조립분말을 프레스 성형하는 방법, 유기계윤활제를 원료분말에 대하여 6-12중량% 첨가한 혼련 원료를 사출성형 혹은 압출성형 하는 방법, 액체매체에 Mo분말을 분산되게 해서 성형하는 혼장법 등이 바람직한 예로서 들 수 있다.

또한 상기 각 작업기 연결핀(10, 26)의 슬라이딩면층은, 다공질체, 고밀도체중 어느 것이어도 좋지만, 작업기 연결핀(10,26)을 복층화하는 경우에는, 그 슬라이딩면층을 두텁게 하는 것이 불리해지는 일이 많으므로, 그 내마모성을 높이는 점에서, 상기 각 소결 슬라이딩 재료(18,28)를 상대밀도가 90%이상인 고밀도체로 하는 것이 바람직하다. 또, 이 경우, 소결 슬라이딩 재료(18,28)로서는, 10-80중량%의 Mo를 함유하는 Mo-Cu합금계의 소결 재료, Mo소결체에 Cu합금을 용침해서 이루어진 소결재료 등이 경제적으로 바람직하고, 또 내마모성을 향상시키는 관점에서 예를 들면 Fe₃P(인철화합물)이나 TiC, Ni Al, W, CaF₂등의 경질입자를 분산시켜서 이루어진 소결 재료가 바람직하다. 또한 시판의 고밀도 고순도의 Mo소결 재료(판)을 그 고정 수단으로 이용하는 것도 좋지만, 미리 상기 내마모성을 개선한 소결 슬라이딩 재료를 적용하는 것이 바람직하다.

또한 상기작업기 부시(30)로서는, 종래와 같은 내주면이 열처리로 경화되어 그리스 윤활홈이 형성된 강제의 작업기 부시이어도 급지간격을 연장할 수 있지만, 급지간격을 보다 연장하는 것과 내시징면압을 향상시키는 관점에서는, 상기 작업기 부시(30)의 내주면에 형성되는 슬라이딩면층이 적어도 다공질의 소결 슬라이딩 재료이며, 그 기공내에 윤활유 등의 윤활조성물이 충전되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서는 작업기 부시(30)의 본체 부분이 경질의 마텐사이트상이 형성되는 철계 소결 오일 함유 베어링재료인 것이 경제적으로 바람직하다.

또한 상기 작업기 부시(11)에 있어서, 도3(a)에 나타나 있는 바와 같이 소결 슬라이딩 재료(21)를 원통형상의 기재(백플레이트)(20)에 고정하는 이유는, 상기 작업기 부시(11)가 암(5)의 선단부에 압입해서 사용되는 때에, 상기 작업기 부시(11)가 암(5)의 선단부로부터 빠져 나가지 않도록 하기 위한 유지력을 확보하는 점에서, 상기 작업기 부시(11)에 소정의 강성이 필요로 되기 때문이다. 실제로 사용되는 작업기 부시(11)는 5-15mm정도의 두꺼운 형상을 필요로 하고, 이들 전체를 소결 슬라이딩 재료(21)에 의해 제작했을 경우에는 현저히 높은 코스트로 되어버린다.이 강성확보와 경제성의 관점에서, 원통형상 혹은 대략 원통형상의 강성 백플레이트(기재)(20)의 내주면에 상기 소결 슬라이딩 재료(21)를 고정한 작업기 부시(11)가 바람직하다.

또한 미세한 Mo분말(10μm이하)이 사용되어 어루어지는 소결체에 의해 상기 각 소결 슬라이딩 재료(18,21,24,28)를 제작하면, 그 소결체내에 형성되는 기공이 적어도 3μm이하로 미세화되어, 그 기공내에 윤활유를 충전할 때의 침투력이 종래의 철계 소결 오일 함유 베어링재료의 그것 보다도 커지고, 슬라이딩시의 윤활유의 유출을 현저하게 저감(약1/5)할 수 있다. 이에 의해 급지간격을 연장화하는 것이 용이해진다. 여기에서, 기공율을 10-40체적%로 조정하고, 또한 강도저하를 개선할 필요가 있는 경우에는, 미세한 Mo산화물이나 미세한 Cu, Ni, Co, Ti, Pb, Sn, Si분말을 10중량%이하의 범위로 첨가하고, 소결 밀도와 소결 재료강도를 조정하는 것이 바람직하다.

도6(a)-(d')는, 제1실시예에 있어서의 작업기 부시의 다른 형태예를 나타내는 구조를 설명하는 도이다. 또, 도6(a)-(d')에 있어서, 제1실시예에 있어서의 작업기 부시(11)의 구성요소와 기본적으로 같은 기능을 갖는 것에 관해서는 동일한 부호가 붙어 있다.

제1실시예에 있어서의 작업기 부시(11)와 같이 기재(백플레이트)(20)를 다공질의 철계 소결 재료로 구성하는 것 이외로, 저렴하게 부시의 함유량이나 윤활 조성물을 증가시키는 수단으로서는 슬라이딩면 부위에 구멍이나 홈등의 오목부가 형성되는 것 같이 소결 슬라이딩 재료를 강제 백플레이트에 고정해서 윤활조성 물을 저장할 수 있는 구조로 하는 것(도6(a)(b)참조), 또는 소결 슬라이딩 재료로 이루어진 소편을 다공질의 구리계 소결 슬라이딩 재료 중에 분산시켜서 강제 백플레이트에 고정시킨 구조라고 하는 것(동일한 도면(c)참조),등을 열거할 수 있다. 여기에서, 후자의 수단에 따른 작업기 부시(22C)에 있어서는, 소결 슬라이딩 재료(21C)로 이루어진 소편이 직접 백플레이트(20C)에 접합하지 않도록 다공질의 구리계 소결 슬라이딩 재료M 중에 분산되도록(동일한 도면(c)의 P부 상세도를 나타낸 동 도면(d)(d')참조)소결 접합되어 이루어진 복층 슬라이딩 부재에 대하여, 그 복층 슬라이딩 부재에 있어서의 소결층이 내주면이 되도록 원통굽힘가공을 실시한다고 하는 감김 부시 제조 방법에 의해 제작하면, 보다 저렴한 것으로 할 수 있다. 또, 소결층이 외주면이 되도록 원통굽힘가공을 실시하는 곳이 다른 것 이외는 기본적으로 상기의 감김 부시 제조 방법과 같은 감김 부시 제조 방법에 의해 제작된 감김 부시를, 연결핀에 상술한 고정 수단으로 고정해서 이루어진 복층 연결핀을, 상기 작업기 연결핀(10,26)과 동등하게 이용할 수 있다.

여기에서, 도6(a)에 나타내는 작업기 부시(11A)는, 펀칭 메탈과 같이 구멍 가공이 실시되어 이루어진 소결 슬라이딩 재료(21A)의 판재를 둥굴게 구부리고, 이 둥굴게 구부려진 소결 슬라이딩 재료(21A)를 강제 백플레이트(20A)의 내경부에 맞댐 혹은 클린치하면서 압입하여, 그 강제 백플레이트(20A)의 내주면에 형성된 홈부에 끼워 넣어서 이루어진 베어링 부시이다.

또 동일한 도면(b)에 나타내는 작업기 부시(11B)는, 환 형상으로 형성된 소결 슬라이딩 재료(21B)를 강제 백플레이트(20B)의 내주면에 형성된 다조홈에 맞대서 압입하여 이루어진 베어링 부시이다. 그리고 이들 작업기 부시(11A,11B)에 있어서는, 각 작업기 부시(11A,11B)에 형성된 구멍이나 홈 등에 의해 형성되는 슬라이딩면 오목부에 그리스 등의 윤활조성물이 충전되어, 이 윤활조성물에 의한 윤활작용으로 슬라이딩면을 양호하게 윤활할 수 있도록 되어 있다.

또한 동일한 도면(c)에 나타내는 작업기 부시(11C)는, 완성시에 강제 백플레이트(20C)로 되는 강판상에 구리계 소결 분말을 산포해서 일단 그 백플레이트 강판과 소결 접합한 후에, 소결 슬라이딩 재료(21C)의 소편과 구리계 소결 분말을 산포해서 재소결하고(도면 중 기호M;구리계 소결 재료), 압연을 실시해서 이루어지는 복층 슬라이딩 부재, 혹은 완성시에 강제 백플레이트(20C)로 되는 강판상에 구리계 소결 분말을 산포해서 일단 그 강판과 소결 접합한 후에, 소결 슬라이딩 재료(21C) 또는 본 발명에 따른 Mo-Cu합금계의 성형체의 소편을 소결 접합하고, 이어서 다공질 청동계 소결층M으로 하는 원료분말을 산포·압연해서 소결하는 것으로 제작되는 복층 슬라이딩 부재에 대하여, 원통굽힘가공을 실시하여 이루어진 베어링 부시이다. 이 작업기 부시(11C)에 있어서는, 상기 소편을 둘러싸는 구리계 슬라이딩 재료M이 함유성이 높은 다공질 슬라이딩 재료인 것이므로, 급지간격의 더욱 연장화를 꾀할 수 있다라는 이점이 있는다. 또, 이 작업기 부시(11C)의 슬라이딩면에 분산되어지는 상기 소편의 면적율은 10-70%인 것이 바람직하다.

또, 상기 소편은, 시판의 고밀도, 고순도의 Mo소결 재료를 칩화 하여 이루어진 것이어도 좋고, Mo를 주체로 하는 성형체와 Cu 또는 Cu합금으로부터 용침소결에 의해 제작된 것이나, 10-80중량%의 Mo를 함유하는 Mo-Cu합금계의 소결 슬라이딩 재료에 의해 제작된 것이어도 좋다.

또한, 도7(a)-(c)에 나타내는 각 제조공정에서 제작된 건식복층 베어링 슬라이딩 부재를 둥굴게 구부려서 제작되는 무급지 타입의 건식 베어링 부시를, 상기작업기 부시(11) 대신에 적용하는 것도 가능하다. 여기에서, 도7(a)-(c)에 나타내는 각 제조공정에서 제작되는 건식복층 베어링 슬라이딩 부재는, 고밀도의 Mo계, Mo-Cu합금계 슬라이딩 재료의 성형체, 조립체, 소결체의 소편 등(T, T', T")을 강판B상에 배치해서 소결 접합 또는 용침접합한 후에, 도면 중 기호L로 나타내는 윤활성 수지나 윤활조성물(고체 윤활제+수지)을 접합층에 충전하도록 라이닝 하여 이루어진 것이다.

또 여기에서, 도7(a)에 나타내는 제조 수단에 있어서는 Mo-Cu합금계의 성형체, 조립체, 소결체의 소편(T)을 직접 강판 백플레이트B에 소결 접합한 후에 라이닝 하도록 되어 있다.

한편, 동일한 도면(b)에 나타내는 제조 수단에 있어서는, 청동계, 납청동계, Fe-Cu-Sn계 또는 Fe-Cu-Sn-Pb계의 소결재료를 산포·소결 접합해서 이루어지는 하지소결층(N)을 갖는 강판 백플레이트B를 준비하고, 상기 하지소결층(N)상에 고밀도Mo계, Mo-Cu합금계의 소결체 혹은 성형체의 소편(T')을 배치하고, 그 하지소결층(N)을 통해서 강판 백플레이트(B)에 소결 접합한 후에, 라이닝 하도록 되어 있다.

한편 동일한 도면(c)에 나타내는 제조 수단에 있어서는, Mo계의 성형체, 조립체, 소결체의 소편(T'')과 용침제로 되는 구리계 분말Y를 강판 백플레이트B상에 산포하고, 용침소결과 동시에 접합한 후에, 라이닝하여 이루어진 것이다.

또한 흑연, MoS₂등 연질의 고체 윤활제 조립입자의 1/5지름 정도의 미세한 M o분말과 그 조립고체 윤활제를 혼합 성형한 것에, 소결과 동시에 용침하여 고밀도고강도화한 Mo-Cu합금-고체 윤활재료계 슬라이딩 재료를 백플레이트(베어링백플레이트, 축기재)에 고정하여 이루어진 작업기 부시나 작업기 연결핀을 상기 각 실시예에 있어서의 연결장치에 적용한다. 이에 의해 완전 무급지화를 목표로 하는 것도 가능하다. 또, 이러한 용침소결 슬라이딩 재료에 있어서도, CaF₂나 Mo산화물 등의 경질의 고체 윤활제가 함유되어도 좋다.

또한 제1실시예 및 제2실시예의 각각에 있어서의 스러스트 베어링(12)을, 중공원판형상의 강제백플레이트(기재)(23)에 대하여 Mo-Cu합금계 재료를 용침소결 접합 혹은 소결 접합되어서 슬라이딩면층이 형성되어 이루어진 것으로 하는 것도 바람직하다. 또한, 이 스러스트 베어링(12)에 있어서는, 상기 슬라이딩면층에, 내마모성을 보다 개선하기 위한 TiC, TiN, WC, Fe-Mo, Fe-Cr, Si₃N₄ 등의 탄화물, 질화물, 산화물 경질입자를 분산시키는 것이 바람직하다. 또, 이 스러스트 베어링(12)에 있어서, 상기 강제백플레이트(기재)(23)의 양면에 상기 슬라이딩면층이 고정되어서 사용되어도 좋다.

본 실시예의 슬라이딩 부재는, 백플레이트강판에 고정된 소결층과,

상기 소결층이 윤활조성물, 윤활성 수지, 및 고체 윤활제와 수지로 이루어진 고체 윤활복합재 중 적어도 하나를 충전하면서 라이닝해서 형성된 슬라이딩면층을 구비하고,

상기 소결층은 Sn을 5~20중량% 함유하는 청동합금을 10-95중량% 함유하고, 잔부는 Mo를 주체로 하는 혼합분말을 상기 백플레이트강판에 산포해서 소결 접합하는 것에 의해 고정된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 슬라이딩면층을 내주면측 또는 외주면측에 배치하도록 구부려서 원통형상 또는 대략 원통 형상으로 성형된 것이다.

또한 상기 슬라이딩 부재의 제조 방법은, Sn을 5~20중량% 함유하는 청동합금을 10~95중량% 함유하고, 잔부는 Mo를 주체로 하는 혼합분말을 백플레이트 강판에 산포해서 소결 접합하고, 그 소결 접합으로 형성된 소결층에 윤활조성물, 윤활성 수지, 및 고체 윤활제와 수지로 이루어진 고체 윤활복합재 중 적어도 하나를 충전하면서 라이닝해서 슬라이딩면층을 형성하고, 이 슬라이딩면층을 내주면측 또는 외주면측에 배치하도록 구부려서 원통형상 또는 대략 원통 형상으로 성형하는 것이다.

또한 상기 백플레이트 강판은, 상기 소결 접합이 실시되는 면에 미리 Cu도금 또는 청동계, 납청동계, Fe-Cu-Sn계 혹은 Fe-Cu-Sn-Pb계의 소결재료가 소결 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해 소결 접합성이나 용침접합성의 개선을 꾀할 수 있는 것과 아울러 원통 형상 또는 대략 원통 형상으로 성형하는 원통 굽힘가공을 실시할 때에 소결 슬라이딩 재료의 소편이 접합면에서 박리하는 것을 방지할 수 있다.

여기에서, 백플레이트 강판상에 산포되는 혼합분말은, 원료분말에 예를 들면 유기 바인더 등을 바인더로 해서 약2-8중량% 첨가하고, 평균 입자지름이 0.05-2mm로 되도록 조립되어 있는 것이 바람직하다. 또, 이 조립체의 백플레이트 강판에의 용침접합은, 상기 조립체와 용침합금 분말을 혼합해서 산포·소결함으로써 용이하게 실시할 수 있지만, 이 때에 용침합금이 전부 조립체에 용침될 필요성은 없고, 용침합금분말이 분산되어 잔류함으로써 슬라이딩면층의 접합성을 높일 수도 있다.

또, 상술한 슬라이딩 부재의 제조 방법에 따른 슬라이딩 부재와 유사한 복층 슬라이딩 부재로서는, 건식베어링 부시(예를 들면, 대풍공업사제 FB209B, FB210A, FB220A, FB410등)가 있다. 이 건식베어링 부시는, 강제 백플레이트 상에 저밀도로 소결 접합한 납청동입자를 윤활성 수지(예를 들면 PTFT수지)로 감싸도록해서 그 윤활성 수지를 백플레이트에 라이닝해서 제작된다. 상기 복층 슬라이딩 부재에 있어서의 윤활성 라이닝 재료는, 상술한 슬라이딩 부재의 제조 방법에 있어서 채용되는 윤활성 라이닝 재료와 동등한 것을 사용해도 좋다.

그런데, 상술한 슬라이딩 부재의 제조 방법에 따른 슬라이딩 부재에 있어서의 윤활성 라이닝 재료의 대신에 다공질 구리계 소결 슬라이딩 재료를 이용하여도, 급지시간의 연장화를 꾀할 수 있다.

그래서, 본 실시예의 슬라이딩 부재는, 백플레이트 강판에 고정된 소결층과,

상기 소결층에 산포된 소결 슬라이딩 재료로 이루어진 소편과,

상기소편의 주위에 배치된 별체의 청동계 소결체를 구비하고,

상기 소결층은, 청동계, 납청동계, Fe-Cu-Sn계 혹은 Fe-Cu-Sn-Pb계의 소결 재료를 상기 백플레이트 강판에 소결 접합함으로써 형성되어,

상기 소편이 상기 별체의 청동계 소결체 중에 함유되도록 해서 상기 백플레이트 강판에 고정되어,

상기 소결 슬라이딩 재료는, Cu 또는 Cu합금을 10-95중량% 함유하고, 잔부는 Mo를 주체로 하고, 상대밀도가 90%이상인 소결체로 이루어진 것이다.

상기 슬라이딩 부재의 제조 방법은, 백플레이트 강판에 청동계, 납청동계, Fe-Cu-Sn계 혹은 Fe-Cu-Sn-Pb계의 소결재료를 소결 접합하고, 그 소결 접합으로 형성된 소결층에 소결 슬라이딩 재료로 이루어진 소편을 산포함과 아울러, 별체의 청동계 소결체를 상기 소편의 주위에 매설되도록 배치하고, 그 소편이 그 별체의 청동계 소결체 중에 함유되도록 해서 상기 백플레이트 강판에 고정하는 슬라이딩 부재의 제조 방법이며,

상기 소결 슬라이딩 재료는, Cu 또는 Cu합금을 10-95중량% 함유하고, 잔부가 Mo를 주체로 하고, 상대밀도가 90%이상인 소결체로 이루어진 것이다.

또한 상기 소결체는, Mo성형체의 소결과 함께 Cu 또는 Cu합금이 용침되어 이루어진 것으로, Mo가 35-75중량% 함유되고, 또한 그 기공율이 7체적% 이하인 것이 바람직하다.

또한 상기 Mo성형체는 평균 입자지름이 10μm이하인 Mo분말로 구성되고, 평균 입자지름이 30μm이상인 고체 윤활제를 5-60체적% 및/또는 경질입자가 0.2-10체적%의 범위에서 더 함유되어 있는 것이 바람직하다.

또한 상기 소결체 중의 Cu합금상은, Sn을 5-20중량% 함유함과 아울러, 0.2-5중량%의 Ti, 0.2-14중량%의 Al, 0.2-15중량%의 Pb, 0.1-1.5중량%의 P, 0.1-10중량%의 Zn, 0.1-10중량%의 Ni, 0.1-5중량%의 Co, 0.1-10중량%의 Mn 및 0.1-3중량%의 Si로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 함유되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해 소결성, 용침성, 내황공격성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 상기Al, Pb, P, Ni, Si등의 모든 첨가는 필요하지 않고, 예를 들면 P에 의한 유동성, 환원성, 젖음성의 개선이 0.1중량%로부터 명확해지는 것등의 사례로부터, P, Zn, Ni, Co, Mn, Si의 하한치를 0.1중량%이라고 하는 것이 바람직하다.

또 또한, 상기 소결 슬라이딩 재료의 내마모성을 향상시킬 경우에는, 평균 입자지름1-50㎛의 경질입자가 0.2-10체적%의 범위에서 함유되어 있는 것이 바람직하다.

상술한 슬라이딩 부재는, 슬라이딩면에 작용하는 면압이 300kgf/cm²이상이며,또 슬라이딩속도가 2m/min이하인 슬라이딩 조건에서 사용하는 것이 가능하다.

도8은, 성형체, 소결체 중에 있어서의 고체 윤활제 입자와 Mo분말의 상태를 나타내는 모식도면으로, Mo분말입자지름과 고체 윤활제의 크기와의 관계를 나타내는 도이다.

도8에 나타나 있는 바와 같이, Mo분말입자지름이 미세할수록 고체 윤활제는 둥글게 형성되어, 강도적인 내부응력집중을 피하는 효과가 크고, 강도의 저하를 보다 방지할 수 있다. 이것 때문에, 미세한 입자지름의 Mo분말을 소결체재료로서 채용함으로써 소결체 중에 보다 많은 고체 윤활제를 첨가할 수 있다. 또한 다량의 유기윤활제를 첨가한 소결체 원료혼합분말에 작용시키는 성형압력을 0.5-2ton/cm²로 낮게 억제함으로써, 연질의 고체 윤활제의 이방성변형을 적게 하고, 강도열화를 억제할수 있으며, Cu합금계 재료를 용침하는 것으로 내부응력집중을 더욱 피할 수 있다.

그런데, 상기 제1실시예 및 제2실시예에 따른 버킷 연결장치(9A,9B)의 기본구조는, 도9(a)에 나타내는 크롤러식 하부주행체에 있어서의 크롤러 어셈블리(33), 동일한 도6의 (b)에 나타내는 불도저의 차체를 지지하는 이퀄라이저기구(34), 도10의 (a)에 나타내는 덤프트럭 등의 서스펜션장치(35), 및 동일 도(b)에 나타내는 크롤러식 하부주행체에 있어서의 전륜 어셈블리(36)의 각각에 있어서의 연결부위의 연결구조와 그 기본구조가 유사하다. 즉, 일측의 기계구성요소(일측의 링크세트(37), 메인프레임(41), 차체프레임(45), 전륜 리테이너(49))와, 이 일측의 기계요소로 지지되는 베어링축(크롤러 핀(38), 이퀄라이저 핀(42), 서스펜션 지지핀(46), 전륜 샤프트(50)) 및 그 지지축에 외측에서 끼워지는 베어링 부시(크롤러 부시(39), 이퀄라이저 부시(43), 구면 부시(자유도2)(47), 전륜 부시(플랜지부착 부시)(51))를 통해 배치되는 타측의 기계구성요소(타측의 링크세트(40), 이퀄라이저 바(44), 서스펜션(48), 전륜 롤러(52))를 서로 회전 또는 회전가능하게 연결하는 구조로 되어 있다. 따라서, 이들 연결부위에 대해, 본 발명의 기술사상을 적용함으로써, 제1실시예 및 제2실시예와 동일한 작용효과를 얻을 수 있다. 또, 도9의 (a), (b) 및 도10의 (a), (b)에 있어서, 기호 G로 나타내는 부위는 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료가 바람직하게 고정되는 부위이다.

예를 들면 유압셔블에 있어서의 작업기의 연결 부위에 배치되는 연결장치에 있어서, 내시징성이나 무급지 시간간격은 상기 연결장치를 구성하는 베어링부시와 그 베어링 부시내에 배치된 베어링축의 조합에 의해 결정할 수 있는 것이다. 따라서, 베어링 부시 및 베어링축 중의 어느 하나가 본 발명에 따른 베어링 부재로 구성되는 것이 바람직하다.

그래서, 본 실시예의 연결장치는 일측의 기계구성요소와 그 일측의 기계구성요소에 지지된 베어링축 및 그 베어링축에 외측에서 끼워지는 베어링 부시를 통해 배치되는 타측의 기계구성요소를, 서로 회전 또는 회전운동 가능하게 연결하는 연결장치, 또는 상기 일측의 기계구성요소와 그 일측의 기계구성요소로 지지되는 베어링축 및 그 베어링측에 외측에서 끼워지는 베어링 부시를 통해 배치되는 타측의 기계구성요소를 서로 회전 또는 회전가능하게 연결하고, 또 상기 일측의 기계구성요소와 타측의 기계구성요소와의 사이에 작용하는 스러스트 하중을 수지하는 스러스트 베어링을 구비해서 이루어진 연결장치에 있어서,

상기 베어링축, 베어링 부시 및 스러스트 베어링 중 1종 이상을 슬라이딩 부재로 구성하고 있는 것도 가능하다.

또한 상기 슬라이딩 부재는, 백플레이트와 이 백플레이트 상에 고정된 소결 슬라이딩체를 구비하고,

상기 소결 슬라이딩체는, Cu 또는 Cu합금이 10-95중량% 함유되고, 잔부는 Mo를 주체로 하고, 상대밀도가 80%이상인 소결체로 이루어지고,

상기 백플레이트는, 베어링 백플레이트, 베어링축의 기재 및 구면 부시의 기재 중 어느 하나이다.

상기연결장치에 의하면, 기계장치의 연결 부위에 배치되는 베어링축, 베어링 부시 및 스러스트 베어링 중 1종 이상이, Cu 또는 Cu합금이 10-95중량% 함유되고, 잔부는 Mo를 주체로 하고, 상대밀도가 80%이상인 소결체로 이루어진 소결 슬라이딩체를 구비한 슬라이딩 부재로 구성되므로, 고면압·저속슬라이딩 등과 같은 가혹한 슬라이딩 조건하에서 사용할 수 있는 바람직한 연결장치라고 할 수 있다.

또한 본 실시예의 연결장치는 일측의 기계구성요소와, 이 일측의 기계구성요소로 지지되는 베어링축 및 그 베어링축에 외측에서 끼워지는 베어링 부시를 통해 배치되는 타측의 기계구성요소를, 서로 회전 또는 회전운동 가능하게 연결하는 연결장치에 있어서,

상기 베어링축을 슬라이딩 부재로 구성함과 아울러,

상기베어링 부시를, 경화 열처리가 실시되지 않은 강철관으로 구성하고, 또한 그 강철관에 있어서의 슬라이딩면부위에 소요의 윤활홈을 형성하는 것이어도 좋다.

상기슬라이딩 부재는, 백플레이트와 이 백플레이트 상에 고정된 소결 슬라이딩체를 구비하고,

상기 백플레이트는, 베어링축의 기재이다.

또한, 본 실시예에 의한 연결장치는, 일측의 기계구성요소와, 이 일측의 기계구성요소로 지지되는 베어링축 및 베어링축에 외측에서 끼워지는 베어링 부시를 통해 배치되는 타측의 기계구성요소를, 서로 회전 또는 회전운동 가능하게 연결하는 연결장치에 있어서,

상기 베어링축을 슬라이딩 부재로 구성함과 아울러,

상기 베어링 부시를, Fe-C계, Fe-C-Cu계 혹은 Cu-Sn계 합금의 오일함유 소결 재료로 구성해도 좋다.

상기 슬라이딩 부재는, 백플레이트와, 상기백플레이트 상에 고정된 소결 슬라이딩체를 구비하고,

상기 소결 슬라이딩체는, Cu 또는 Cu합금이 10-95중량% 함유되고, 잔부는 Mo를 주체로 하고, 상대밀도가 90%이상인 소결체로 이루어지고,

상기 백플레이트는, 베어링축의 기재이다.

또한 상기 연결장치에 있어서, 상기 소결체는, Mo성형체의 소결과 함께 Cu 또는 Cu합금이 용침되어 이루어지는 것으로, Mo가 35-75중량% 함유되고, 또 그 기공율이 7체적%이하인 것이 바람직하다.

또한 상기 연결장치에 있어서, 상기 Mo성형체는 평균입자지름이 10μm이하인 Mo분말로 구성되고, 평균 입자지름이 30μm이상인 고체 윤활제를 5-60체적% 및/또는 경질입자를 0.2-10체적%의 범위에서 더 함유하고 있는 것이 바람직하다.

또한 상기 연결장치에 있어서, 상기 소결체 중의 Cu합금상은, Sn이 5-20중량% 함유됨과 아울러, 0.2-5중량%의 Ti, 0.2-14중량%의 Al, 0.2-15중량%의 Pb, 0.1-1.5중량%의 P, 0.1-10중량%의 Zn, 0.1-10중량%의 Ni, 0.1-5중량%의 Co, 0.1-10중량%의 Mn 및 0.1-3중량%의 S로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하고 있는 것도 가능하다. 이것에 의해 소결성, 용침성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 상기 Al, Pb, P, Ni, Si등의 모든 첨가가 필요하지 않고, 예를 들면 P에 의한 유동성, 환원성, 젖음성의 개선이 0.1중량%부터 명확해지는 등의 사례로부터, P, Zn. Ni, Co, Mn, Si의 하한치를 0.1중량%로 하는 것이 바람직하다.

또 또한, 상기 소결 슬라이딩 재료의 내마모성을 향상시키는 경우에는, 평균 입자지름 1-50μm의 경질입자를 0.2-10체적%의 범위로 함유하고 있는 것이 바람직하다.

상기 각각의 연결장치에 의하면, 베어링축의 구성재로서, Cu 또는 Cu합금이 10-95중량% 함유되고, 잔부가 Mo를 주체로 하고, 상대밀도가 80%이상인 소결체로 이루어진 소결 슬라이딩체를 구비한 슬라이딩 부재가 적용됨으로써, 그 베어링축으로 슬라이딩기능의 일익을 담당하게 한다. 따라서, 그 베어링축의 슬라이딩 상대로서 비교적 저렴한 베어링 부시를 채용할 수 있고, 저코스트화를 꾀할 수 있다.

또한 베어링 부시가, 윤활유 또는 윤활조성물을 다량으로 저장할 수 있는 오일 함유 소결재료로 구성된 연결장치에 있어서는, 슬라이딩면에의 윤활유의 공급을 장기간에 걸쳐 안정화시킬 수 있고, 급지간격을 비약적으로 연장할 수 있다.

또한, 각각의 연결장치에 있어서는, 베어링 부시와 비교해서 일반적으로 분리가 용이한 베어링축에 슬라이딩기능의 일익을 담당하고 있으므로, 슬라이딩기능이 저하했을 때에 그 베어링축을 신품의 그것과 교환 또는 마모한 부분에 상기 소결 슬라이딩 재료를 고정해서 보수하여 재이용하는 것으로 슬라이딩기능의 회복을 용이하게 꾀할 수 있다. 따라서, 보수관리성을 현저하게 향상시킬 수 있다.

또한 상기연결장치에 있어서는, 상기 일측의 기계구성요소에 대한 상기베어링축의 피지지면 부위에 상기 소결 슬라이딩체가 고정되어 있는 것이 바람직하다.이에 의해 베어링축에 큰 하중이 작용했을 때에, 그 베어링축의 회전 미동이나 요동 등에 의해 일측의 기계구성요소와 베어링축의 피지지면이 마찰되었다 해도, 불쾌감을 수반하는 것과 같은 이음의 발생을 미연에 막을 수 있다. 여기에서, 상기 베어링축의 피지지면에 고정되는 소결 슬라이딩 재료에 따른 Mo금속상은, 그 베어링축을 지지하는 일측의 기계구성요소의 지지부가 예를 들면 록웰 경도 HRC25정도의 S45C 소준강과 같은 비교적 연질의 재료이어도 거의 공격하지 않는 특성을 갖는 것이므로, 상기 지지부의 지지면에 대하여 고주파담금질 등의 경화 열처리를 실시해서 내시징성과 내마모성을 개선할 필요가 없고, 코스트상의 이점이 있다.

그리고, 상술한 연결장치에 있어서는, 작업기, 크롤러식 하부주행체에 있어서의 트랙 링크, 동하부주행체에 있어서의 전륜장치, 불도저의 차체를 지지하는 이퀄라이저 및 덤프트럭 등의 서스펜션 장치 중 어느 하나에 있어서 연결 부위의 연결 수단으로서 사용할 수 있어서 바람직하다.

또한 상술한 연결장치는, 슬라이딩면에 작용하는 면압이 300kgf/cm²이상이며, 또 슬라이딩속도가 2m/min이하인 슬라이딩 조건에서 사용하는 것이 가능하다.

(실시예1)

다음에 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

(소결 슬라이딩 재료의 제조법과 그 검증)

본 실시예에 있어서는 Mo(1)분말(평균 입자지름0.8μm), Mo(2)분말(평균 입자지름4.7μm), NiO(평균 입자지름0.7μm), 애토마이즈 구리분말(일본 애토마이즈, SFR-Cu 평균 입자지름10㎛), Ni분말(평균 입자지름1.2μm) 및 #350메쉬 이하의 TiH, Sn분말을 이용하여 표1에 나타나 있는 바와 같은 혼합분말을 제작하고, 더욱 이들의 혼합분말에 대하여 3중량%의 파라핀왁스를 배합하고, 내경이 46mm, 높이 50mm의 원통형상으로 2ton/cm²의 가압력으로 성형했다. 그리고, 얻어진 각 성형체를, 950-1250℃에서 1hr소결한 후에, N₂가스로 냉각한다.

여기에서, No.A1에 따른 평균입자지름이 0.8㎛인 Mo(1)분말을 주체로 하는 성형체(성형체 밀도:4.65gr/cm³)는 950℃에서 이미 현저한 수축성을 나타내어 그 소결성이 발현되고, 1100℃, 1150℃, 1200℃의 각각에 있어서 그 소결성은 거의 포화하지만 수축률14.6%의 현저한 수축성을 나타내고, 상대밀도에서 74%(기공율26%)까지 밀도의 향상이 꾀해졌다.

한편, No. A2에 따른 평균 입자지름이 4.7μm의 Mo(2)분말을 주체로 하는 성형체(성형체 밀도5.82gr/cm³)에 있어서, 그 소결성은, No. A1에 따른 성형체의 소결성 만큼은 아니지만, 소결에 의해 수축률4.5%의 수축성을 나타내고, 충분한 소결성이 확보되는 것을 알았다.

그리고, Mo(1)분말을 주체로 해서 제작된 소결체, 및 Mo(2)분말을 주체로 해서 제작된 소결체 중 어느 것에 있어서도, 상대밀도가 약66-74%이며, 약25-34체적%의 기공율을 갖는 고강도의 다공질체로 되는 것이 확인되었다(표1에 있어서, 1150℃에서의 상대밀도를 나타내는 데이터를 참조).

그런데, 종래의 Cu계, Fe계 소결 오일함유 베어링의 기공은, 주로 Sn이나 Cu의 유출 구멍을 이용한 것이므로, 그 기공지름이 10-40μm정도의 조대한 것이 되었다. 이것은, 슬라이딩면에서의 기공의 조기 폐색화를 방지하는 점에서 유리하게 작용하지만, 한편에서는, 1)슬라이딩면에 작용하는 유압의 배출을 크게 하고, 경계윤활하에서의 윤활유막의 형성을 어렵게 하고, 2)슬라이딩면에 있어서의 윤활유의 펌프 작용이 작아지기 때문에, 윤활유가 기공으로부터 현저하게 유출하고, 3)중력의 영향에 의해 윤활유가 슬라이딩면에 편재하도록 되어, 하중이 작용하는 방향에 따라서는 윤활유 부족에 의한 조기의 시징이 생길 우려가 있는 등의 문제를 갖고 있다.

이것에 대하여, 본 실시예의 예를 들면 No. A1에 따른 소결체에 있어서는, 1185℃에서 소결된 상기 No. A1에 따른 소결체의 단면조직 사진이 나타내는 도11 (a) 및 동소결체의 파단면조직 사진을 나타내는 동일한 도면(b)로부터 분명하게 나타나 있는 바와같이, 평균 사이즈가 0.3μm이하인 미세한 기공이 치밀하게 분산되어져 있음과 아울러, 그들 기공이 서로 통해서 구성되는 스켈리톤 구조가 되어 있다. 따라서, 이 No. A1에 따른 소결체에 의하면, 침투력이 매우 커지기 때문에, 윤활유 등을 다량으로 오일함유 시킬 수 있음과 아울러, 슬라이딩중에 있어서 상기 소결체에서의 윤활유등의 유출을 매우 적게 할 수 있고, 종래의 Cu계, Fe계 소결 오일 함유 베어링이 갖는 상기의 문제를 본질적으로 해결할 수 있는 것은 매우 명확하다고 할 수 있음과 아울러, 종래의 상기 오일함유 소결 슬라이딩 재료와 비교하여, 유체윤활성을 보다 저슬라이딩속도 영역에 있어서 실현하기 쉽고, Mo 소결체 중의 미세한 기공중에 상기 윤활유나 윤활유와 왁스류를 배합한 윤활물을 충전함으로써, 고속·저속슬라이딩 양용의 베어링으로서 뛰어난 특성을 갖는다.

또한 종래, Mo분말의 소결체는, 수소기류중에 있어서 2300-2500℃에서 소결되는 것이 일반적이어서, 또 그 때의 성형 밀도는 9.2-9.5gr/cm³(상대밀도;90-93%, 수축률17.5-20%)이며, 더욱이 그 후에 실시되는 열간가공에 의해 더욱 고밀도화되어 있지만, 소결 온도가 1150℃의 예비소결 레벨에서는 거의 소결이 진행하지 않고, 1300℃의 소결 온도에 있어서 2-4%정도의 수축률을 나타낸다라는 난소결 재료이었다.

이것에 대하여 본 실시예에서는, 0. 01-1torr레벨의 진공소결을 실시하고, 원료의 분말표면에 형성되는 저융점산화물 〔예를 들면 MoO₃(융점;795℃, 비점;1151℃))]에 의한 액상을 발생시켜서 소결을 촉진시키도록 되어 있다. 이를 여실히 나타내는 도11(c)의 조직 사진에서 나타나 있는 바와 같이, 저융점산화물이 액상화하는 것으로 소결이 부분적으로 통합되어 현저히 촉진된 흔적이 산견되고, 또 이 소결이 현저하게 촉진된 부위에 있어서는, 냉각 과정에서 부분적으로 크랙이 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 이것때문에, Mo금속분말에 MoO₃ 등의 저융점산화물을 적극적으로 첨가하는 것으로 액상소결성을 향상시키고, 또 소결 온도를 적당하게 고온도측에 추이시킴으로써 그 저융점 산화물을 환원 또는 동일한 산화물의 산소성분을 휘발 제거하므로, 고밀도의 Mo소결체를 얻을 수 있고, 또 소결시의 산소 포텐셜을 제어 함으로써도 고밀도화가 도모된다.

또, 상기 저융점산화물의 예로서 열거된 MoO₃ 대신에, 진공소결에 의해 용이하게 환원되는 Ni, Fe, Cu, Co, Sn등의 산화물(예를 들면, NiO, CoO, FeO, CuO등)을 첨가하고, Mo금속분말의 소결성을 촉진하는 산소원으로 하는 것도 바람직하다. 이 때의 산화물의 첨가량은, 종래의 액상소결이 10체적%로 완전하게 치밀화되어 있는 것을 감안하면, 산소첨가량으로서 0.1-3.0중량% 정도에서 충분하다.

또, 상기 No. A1에 따른 소결체 및 No. A2에 따른 소결체에 있어서, 각 소결체의 신장탄성률은, 각 소결체에 소정의 비율로 함유되어 있는 기공의 영향에 의해, 금속 Mo의 신장탄성률 30000kgf/mm²의 30-50%정도에까지 저감되어, 구리계 용제재료정도의 적합성이 실현되는 것을 알았다. 또한 각 소결체의 경도에 대해서는, No. A1에 따른 소결체가 비커스 경도 Hv=92이며, No. A2에 따른 소결체가 Hv=66이며, 슬라이딩 재료로서 친밀성이 우수한 경도인 것을 확인하였다. 또한 상기 각 소결체의 압환강도에 관해서도, 일반적인 오일함유 베어링의 압환강도(15kgf/mm²이상, 인장강도 약 7kgf/mm²이상)를 충분하게 달성하는 것이 확인되었다.

한편, 표1에 있어서 나타낸 No. A3-No. A7에 따른 각 소결체는, Mo금속분말을 95중량%로 고정해서 Cu, Cu합금 및 Ni의 1종 이상을 5중량% 첨가했을 때의 소결성에 미치는 영향을 조사하기 위해서 제공된 것이다. 이 No. A3-No. A7에 따른 각 소결체는 어느 쪽의 것도, Cu, Cu합금, 및 Ni의 각 융점을 초과하는 소결 온도에 있어서 그 소결성이 현저히 촉진되어 있는 것이 확인되었다. 특히, Ni가 5중량%첨가되어 있는 No. A7에 따른 성형체의 소결의 경우에 있어서, 1460℃ 이상에서 Ni의 액상화에 의한 현저한 치밀화가 진행되는 것은, 기존의 사실과 부합하고 있다. 또한 CuTiPb계의 No. A4에 따른 소결체 및 CuTiSn계의 No. A5에 따른 소결체에 있어서는, 어느쪽의 것도 1150℃의 소결 온도에 있어서 그 소결성이 현저히 향상되어 있었다. 이것은, CuTiPb계의 No.A4에 따른 소결체에 대해서는, Mo에 대한Ti 의 상용성, Pb에 대한 Mo의 고용성, 및 Ti와 Pb의 강력한 친화성으로부터 Mo와 Cu합금과의 젖음성이 개선되는 것에 의한 것, CuTiSn계의 No. A5에 따른 소결체에 대해서는, 상기의 용침제의 결과로부터 용이하게 그 젖음성이 개선되는 것에 의한 것이다.

또한, 본 실시예에서는, 표1의 No. A1에 따른 성형체를 1000~1200℃에서 소결하는 경우에, 동일한 표에 있어서 나타내는 용침제1에 따른 성형체를 그 No. A1에 따른 성형체 위에 배치해서 소결과 동시에 용침시키는 용침소결법을 행함으로써, 통기 구멍이 없이 고밀도의 Mo계 용침소결체를 제조했다. 또한, 동일한 표중의 용침제2에 따른 성형체와 No. A1에 따른 성형체로부터 상기의 용침소결법에 의해 Mo계 용침소결체를 제조했다. 또한, 용침제1에 따른 성형체와 No. A2에 따른 성형체를 이용하여 Mo계 용침 소결체를, 및 용침재2에 따른는 성형체와 No. A2에 따른 성형체를 이용하여 Mo계 용침 소결체를, 각각 상기의 용침소결법에 의해 제조했다.또 여기에서, 상기 용침제1 및 용침제2(모두 용침용 Cu계 합금)에 따른 성형체는 어느쪽의 것도 소정의 혼합분말(표1참조)에 대하여 4ton/cm²의 가압력을 작용시켜서 No. A1 및 No. A2에 따른 성형체와 마찬가지로 원통형상으로, 또 용침량을 맞추기 위해 그 높이치수를 적당하게 조정하도록 해서 성형된 것이다.

그리고, 이 용침소결법을 사용한 Mo계 용침 소결체의 제조 방법에 의해, 예를 들면 No. A1에 따른 성형체에 있어서는, 용침 소결전의 성형체 밀도가 4.65gr/cm³(상대밀도; 약46%에 상당)이었던 것이, 1150℃의 용침 소결후에, 그 성형체밀도가 9.31gr/cm³에 까지 높아진다는 것이 확인되었다. 또한 No. A1에 따른 성형체와 용침제2로부터 제조된 Mo계 용침소결체에 있어서는, 그 경도가 Hv325에까지 경화되는 것을 알 수 있었다.

또한 No. A1에 따른 성형체와 용침제2로부터 제조된 Mo계 용침소결체의 조직 사진이 나타내 있는 도12(a),및 No.A2에 따른 성형체와 용침제2로부터 제조된 Mo계용침소결체의 조직 사진이 나타나 있는 동일한 도면(b)로부터 분명하게 나타나 있는 바와같이, 어느 것의 Mo계 용침소결체에 있어서도, 그 조직중에 있어서 기공이 거의 없어져(기공율 7체적%이하), 조직적 강도가 높아져 있는 것을 알 수 있다.또한 보다 미립의 Mo(1)분말(평균 입자지름0.8μm)이 사용되어 이루어지는 동일한 도면(a)의 Mo계 용침소결체는, 그 Mo(1)분말보다도 거친 Mo(2)분말(평균 입자지름4.7μm)이 사용되어 이루어지는 동일한 도면(b)의 Mo계 용침소결체와 비교하여, 매우 미세하게 균일한 조직이 되어 있어, 동일한 도면(a)에 나타내는 Mo계 용침소결체쪽이 동일한 도면(b)에 나타내는 Mo계 용침소결체보다도 슬라이딩특성이 뛰어난 것을 알 수 있다.

또한, No. A1에 따른 성형체 및 No. A2에 따른 성형체의 각각에 대하여 상기의 용침소결법을 실시할 경우의 치수 수축률을 조사하면, No. A1에 따른 성형체에 상기의 용침소결법을 실시했을 경우에는, 1000℃에서 10%, 1150℃에서 8.1%, 1200℃에서 7.3%의 수축률인 것에 대해서, No. A2에 따른 성형체에 상기의 용침소결법을 실시했을 경우에는, 3.7%이내의 수축률로 되는 것을 알 수 있었다. 그리고, 이 수축률의 차이가 소결체의 골격이 되는 Mo금속분말의 소결성에 가장 영향을 주어, 특히 Sn을 다량으로 함유하는 청동합금의 용침소결에서는 Sn의 증발과의 관계로부터 1150℃이하의 온도에서 실시하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한 본 실시예에 따른 용침소결법은 Mo금속상을 40-60체적% 함유하고, 그 잔부가 Cu 또는 Cu합금상으로 이루어진 고밀도의 소결 슬라이딩 재료를 제조하는 방법으로서 매우 바람직한 것을 알 수 있었다.

또한, Mo금속분말(Mo(1)분말, Mo(2)분말)에 미리 내마모성을 높이는 경질입자(예를들면, TiC, TiN, TiCN, W, 페로몰리브덴(50-70중량%Mo-Fe), Si₃N₄등)나 고체 윤활제(예를 들면 CaF₂,흑연 등)를 첨가하여 이루어진 분말성형체에 대하여 상기의 용침소결법을 실시함으로써, 보다 고강도로 윤활능이 우수한 무급지 소결 슬라이딩 재료를 형성할 수 있다. 특히, 미세한 Mo분말을 이용함으로써, Mo입자 보다 크고 연질의 고체 윤활제를 다량으로 첨가한 경우에 있어도, 고강도를 담보하면서 슬라이딩성능이 우수한 소결 슬라이딩 재료로 할 수 있다 (예를 들면, 본 출원인의 이미 제안에 따른 일본 특허3214862호 공보 참조).이 때문에, 예를들면 유압 셔블 등의 작업기 연결장치에 있어서, 작업기 연결핀 및 베어링 부시 중 적어도 1종을, 고체 윤활제를 함유하는 Mo계 또는 Mo-Cu(Cu합금)계의 소결 슬라이딩 재료가 고정되어 이루어진 것으로 하는 것에 의해, 상기 작업기 연결장치를, 장기간의 급지간격 또는 급지없이 사용가능한 연결장치로 할 수 있다. 또 여기에서, 고체 윤활제의 바람직한 크기가 Mo분말지름의 약3배이상, 더 바람직하게는 5배이상인 것은, 기하학적인 관계에서 도출될 수있다(도8참조).

또한, 본 실시예에서는, 전해Cu분말(CE15, 후쿠다 금속사제)과 상기 Mo2, Sn, TiH, Pb분말 및 #350 메쉬 이하의 Fe27 중량%P을 사용하여 표2의 조성으로 되도록 배합함과 아울러, Mo가 중량%로 0.5, 10, 15, 25중량%가 되도록 배합하고, 성형후, 850-950℃로 소결하고, 그 액상소결성을 조사했다. 또 여기에서, TiH, Pb, Fe27P는 Mo분말과의 젖음성을 개선하기 위해서 첨가되는 것이다.

그 결과 표2의 최우측란에 기재하는 것 같이, 젖음성의 개선에 의해 다량의 Mo입자가 분산된 상태에 있어서도 보다 고밀도의 Cu합금-Mo계 소결체를 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한 도13(a) 및 동일한 도면(b) 및 도14(a) 및 동일한 도면(b)은, 표2 중의 No.B3 및 No.B5의 소결 조직 및 표1 중의 No. A9 및 No. A10의 소결 조직을 각각 나타낸 것이며, 어느 경우 있어서도 매우 고밀도로 소결화하고 있어, Ti, Pb를 첨가해서 액상소결시의 젖음성을 개선한 No. B3, No. B5에 따른 소결체에 있어서는, 소결 온도를 865℃로 조정함으로써 소결 밀도(소결체 중의 기공율)를 충분하게 높일 수 있는(기공율7체적%이하), 또 그들의 소결체의 경도가 Hv120, Hv145이며, 고면압하의 슬라이딩 재료로서 충분한 조직적 강도를 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한 이들의 슬라이딩 재료는 내마모성과 내시징성이 뛰어난 윤활유하에서의 고속, 고면압용의 슬라이딩 재료로서도 뛰어난 것이 기대된다.

(실시예2)

(베어링시험)

본 실시예에서는, 도15에 나타나 있는 바와 같은 형상의 공시용 베어링 부시 및 공 시용 베어링축 중 어느 한쪽에 본발명에 따른 소결 슬라이딩 재료를 고정하는 조건으로, 공시용 베어링 부시와 공시용 베어링축과의 사이의 베어링 시험을 행하였다. 슬라이딩면 조도는 소결 구멍을 제외하고, 전부 약2-5μm정도의 선반가공으로서, 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료를 고정한 공시 베어링 부시의 슬라이딩상대의 공시 베어링축은 S45C탄소강의 표면층을 고주파담금질, 뜨임(160℃), 표면경도가 HRC56이 되도록 조정하고, 그 면 조도가 연삭가공에 의해 1-3μm이하로 완성되는 것을 사용하였다. 또한 본발명에 따른 소결 슬라이딩 재료를 고정한 공시 슬라이딩축의 슬라이딩상대의 공시 베어링 부시는, #100메쉬 이하의 4600철분말에 0.7중량%의 흑연분말(평균 지름 6마이크론, 론자KS6)을 혼합한 혼합분에 대해, 0.7중량%에 해당하는 유기윤활제(아크라왁스)를 첨가 혼합하고, 성형압력6ton/cm²에서 성형후, 1150℃×2hr의 진공소결, N₂가스로 담금질, 200℃×1hr의 뜨임 처리를 실시하고, 더욱 오일함유 처리를 실시한 후에 도15에 나타나 있는 바와 같은 형상이 되도록 기계가공 하여 이루어진 것을 사용했다. 그리고, 어느쪽의 공시베어링 부시에 있어서도, ISO VG68상당의 극압첨가제(S첨가량0.8중량%)를 함유하는 윤활제를 함침시키는 것으로 하였다. 또한, 본 실시예에서는, Mo(2)분말과 0.1-0.3mm지름의 물유리 조립흑연의 성형체로 용침제(2)을 사용한 용침소결체의 베어링평가시험을 추가 실시했다.

본 베어링시험에 있어서는 요동 각도10°과 160°의 요동 시험으로서, 면압을 50kgf/cm² 마다 요동 회수 2000사이클 반복 후에 승압하면서 그 때의 마찰계수가 0.3이상으로 급속하게 상승한 면압의 전면압을 시징한계면압으로 해서 평가하였다. 또, 최대면압은 1300kgf/cm²이며, 저요동 각도의 평균속도는 0.05m/min , 고요동 각도의 평균 미끄러짐속도는 0.8m/min이다. 그리고, 평가 결과를 표3(저요동 각도), 표4(고요동 각도)에 정리해서 나타냈지만, 저회전과 고회전 시험의 결과에 큰 차이가 없으므로, 이하, 표3의 저요동 시험 결과에 대해 검토한다.

S45C고주파담금질 뜨임 처리한 공시 베어링축과 각종 소결 슬라이딩 재료가 고정되어 이루어진 공시용 베어링 부시에 있어서는, (C),(E)의 표준적 오일함유 소결 슬라이딩재와 비교하여 No. A1, No. A2, No.A5의 Mo계 다공질재료가 매우 현저한 한계 시징면압을 나타내고, 또한, 흑연을 Mo금속 매트릭스에 분산시켜서 Cu-Sn합금을 용침시킨 슬라이딩재(D)에 있어서도 충분한 고체 윤활에 의한 건식 슬라이딩 재료가 되고, 윤활유의 공급을 필요로 하지 않는 무급지 베어링 부시의 슬라이딩 재료로서 이용되기에 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한, 시험 온도40℃, 면압300kgf/cm²의 고요동 시험으로 베어링 부시로부터 윤활유의 유출성을 평가한 결과, A1, A2, A5의 Mo계 다공질재가 고정된 오일 함유 베어링 부시는 어느 것도, 비교재가 되는 슬라이딩재(E)로 구성되는 베어링 부시의 1/5이하로 매우 적고, 이것은 소결체 중의 기공이 매우 미세한 것에 의한 것을 알 수 있었다. 또한 Fe계 오일 함유 소결 재료로 이루어진 베어링 부시와, 고밀도의 Mo계 슬라이딩 재료를 외주면에 고정하여 이루어진 공시용 베어링축과의 베어링시험 평가에 있어서도, 같은 결과을 얻을 수 있지만, 특히, Cu합금중의 Mo첨가량의 영향을 조사한 결과에서는, Mo첨가량이 5중량%이상, 바람직하게는 10중량%이상에 있어서 급격한 한계 시징면압의 개선이 인정되었다.

(제3의 실시예)

도17은, 본 발명의 제1의 실시예에 따른 터보차저 장치의 개략구조를 설명하는 도이다.

본 실시예에 따른 터보차저장치(101)는 주로, 터빈샤프트(102)와 이 터빈 샤프트(102)로 연결된 터빈휠(103) 및 컴프레서휠(104)과 센터하우징(지지체)(105)에 형성된 베어링면과 터빈 샤프트(102)와의 사이에 끼워넣는 부동 부시(106)를 구비하고, 도시생략되는 엔진에서의 배기가스를 이용해서 터빈휠(103)을 회전시킴으로써, 그 터빈휠(103)과 동일한 축상에 배치된 컴프레서휠(104)을 회전 작동시켜, 그리고 그 컴프레서휠(104)로부터 다량의 공기를 엔진의 연소실에 보내주도록 구성되어 있다.

본 실시예에 있어서는, 도18(a)에 나타나 있는 바와 같이 상기 센터 하우징(105)에 형성된 베어링면에 미끄럼접하는 부동 부시(106)의 외주면, 및 상기 터빈 샤프트(102)에 미끄럼접하는 부동 부시(106)의 내주면에는, 각각 본발명에 따른 소결 슬라이딩 재료(107)가 고정됨으로써 형성되는 슬라이딩면부가 배치되어 있다. 또, 참조 부호 108에 나타내지는 것은, 오일공급용 구멍이다.

다음에 소결 슬라이딩 재료 관하여 상세하게 설명한다.

상기 소결 슬라이딩 재료는, Mo 또는 Mo에 Cu, Ni, Fe 및 Co로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 10중량% 이하 함유시킨 Mo합금으로 이루어진 기공율이 10-40체적%의 다공질 소결체의 기공중에는, 윤활유 또는 윤활유 및 왁스류로 이루어진 윤활조성물이 충전되어 있는 것이어도 좋고, 또는, Mo 또는 Mo에 Cu, Ni, Fe 및 Co로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 10중량%이하 함유시킨 Mo합금으로 이루어진 기공율이 10-40체적%의 다공질 소결체의 기공중에는, Pb, Sn, Bi, Zn 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 주체가 되고, 융점이 450℃ 이하로 조정된 저융점금속 또는 그 합금이 충전되어 있는 것도 좋다. 또한, 상기 다공질 소결체에는, Mo가 50-90체적%함유되는 것이 바람직하다.

상기 소결 슬라이딩 재료에 의하면, 상기 내시징성이 우수한 Mo를 주체로 하는 금속 혹은 합금을 모상으로서, 또한 Pb등 윤활성분의 슬라이딩면에의 공급성이 충분히 확보되는 조직구조로 되어 있는 것이므로, 고속·고온슬라이딩하에 두어도 슬라이딩시의 친밀성이 뛰어나서 양호한 내시징성, 내마모성을 나타내는 슬라이딩 재료를 얻을 수 있다.

또한 Mo를 주체로 하는 상기 다공질 소결체에 있어서는, 다공질 소결체의 강도의 개선과 경제성을 꾀하기 위해서, Fe, Cu, Ni 및 Co로 이루이지는 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진 금속 또는 합금이 10중량%이하로 배합되는 것이 바람직하고, 기공율은 납청동의 Pb함유체적%를 고려한 경우에 7.5체적%이상이며, 또는, 상기 저융점금속 등의 용침성을 고려한 경우에 있어서는 10체적%이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 저융점금속 혹은 그 합금의 용침성을 보다 개선하기 위해서는, 적어도 Pb과 Mo와의 친화성이 우수한 Ti, Mg, Te, Ca, Ba, Se의 1종 이상 및 Pb에의 고용성이 우수하고 Mo와의 친화성이 우수한 Cu, Ni, Co, Al의 1종 이상의 적어도 하나가 함유되는 것이 바람직하다.

또한 본 실시예에 의한 소결 슬라이딩 재료에 있어서, 상기 다공질 소결체에는, Mo상 또는 청동상 보다 경질의 금속간화합물, 탄화물, 질화물, 산화물 및 불소화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진 경질입자가 0.2-10체적%의 범위로 분산되어 있는 것이 바람직하다. 상기 금속간화합물은, MoNi계, MoFe계, MoCo계, FeAl계, NiAl계, NiTi계, TiAl계, CoAl계, CoTi계 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속간화합물이며, 상기 탄화물은 TiC, WC 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 질화물은 TiN, CrN, Si₃N₄등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 산화물은 NiO, Cu₂O, CoO, TiO₂, SiO₂, Al₂O₃등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며, 상기 불소화물은 CaF₂등인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 내마모성을 더욱 개선할 수 있다. 또 여기에서 슬라이딩 상대재료에 대한 공격성을 고려할 필요가 있을 경우에는, 상기경질입자의 분산을 5체적%이하로 하는 것이 좋다. 또한, 소결체 중에 분산된 상기 경질입자로서는 Mo입자지름 보다도 큰 것을 선택하고, Mo입자간의 소결성을 저해하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한 본실시예에 의한 소결 슬라이딩 재료는, Mo가 5-75중량% 함유하고, Sn 이 5~20중량% 함유하는 청동합금상으로 이루어지고, 또 상대밀도가 90%이상인 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것이어도 좋다.

상기 소결 슬라이딩부 재료에 의하면, 고속·고온슬라이딩 및 고면압·고속슬라이딩하에 있어서도 슬라이딩시의 친밀성이 우수하여 양호한 내시징성, 내마모성을 나타내는 슬라이딩 재료를 얻을 수 있다.

또, 본 실시예에 있어서는, Mo의 하한첨가량을, 윤활상황이 나쁜 상태에서의 내시징성을 명확하게 개선하기 시작하는 첨가량인 5중량%로 하고 있지만, 보다 바람직한 하한량은 순Mo로 이루어진 슬라이딩 재료와 거의 동일한 슬라이딩특성이 얻어지는 10중량%이다. 또한, Mo의 상한첨가량은 경제적인 관점과 후술하는 용침소결에 의한 간편한 제조방법을 고려해서 75중량%로 하지만, 60 중량% 정도로 하는 것이 바람직하다.

그런데, Mo의 첨가량을 5중량%이상으로 하는 것에 의해, 청동계, 납청동계의 소결 재료에 있어서는 그 조직 강도가 저하하는 우려가 있는 것이 알려져 있다(예를 들면 일본특허공개 평7-166278호 공보참조).

그래서, 5중량%이상의 Mo첨가량에 의한 소결체조직의 강도저하를 확실하게 방지하기 위해서, 본 실시예에 의한 소결 슬라이딩부 재료에 있어서, 상기 청동합금상은, 0.2-5중량%의 Ti, 0.2-14중량%의 Al, 0.2~15중량%의 Pb, 0.1-1.5중량%의 P, 0.1-10중량%의 Ni, 0.1-5중량%의 Co, 0.1-10중량%의 Mn 및 0.1-3중량%의 Si로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 함유하고 있는 것이 바람직하다. 여기에서, Ti는, Cu의 융점을 현저히 낮추는 것(Cu-5중량% Ti의 액상발생 온도885℃)이나, Pb, Sn과의 공존 하에서 젖음성을 현저히 개선하고, 또 Mo와의 반응에서 소결성을 저해하는 금속간화합물을 형성하지 않는 원소이므로, 상기 소결체의 소결성을 현저하게 개선하는 것이며, 또한 공존하는 Cu합금상의 강도를 현저히 개선하는 원소이다. 또한 Pb은 Mo중에는 거의 고용되지 않지만 액상Pb은 Mo를 현저히 고용시키는 것이므로, Pb도 Mo의 소결성을 촉진하는 것이다라고 말할 수 있다 (이 특성은 후술하는 Mo-Cu합금계 소결체의 소결 실험에 있어서 확인된다 ).

또한, 상기 소결 슬라이딩 재료에 있어서, Ti와 Pb의 공존에 의해 젖음성이 개선되는 것은 상술한 바와 같지만, 또한 Ti와 Pb을 공존시키는 것은 Pb를 균일하게 분산시키는 점에서 매우 효과적이다. 이렇게 하여 슬라이딩 재료중에 Pb가 균일하게 분산되어지면, 슬라이딩면에 있어서의 Pb결핍층의 발생을 방지할 수 있고, Pb 화합물이 구비하는 고체 윤활성능을 양호하게 발현되게 할 수 있다(본 출원인의 선원에 따른 일본 특허공개 평11-217637호 공보 참조). 따라서, 본 실시예에 의하면, 예를 들면 터보차저장치에 있어서의 고속슬라이딩면 부위에 배치되어서 바람직한 슬라이딩 재료를 얻을 수 있다. 또한, Pb의 균일분산성의 개선, Pb계 화합물의 형성이라고 하는 관점에 의하면, Ti 이외에 Mg, Ca, Ba, Zr, La, Li, Se, Sm, Te의 1종 이상이 0.5~10중량% 함유되는 것이 바람직하다(동일 공보참조).

또한, 상기 소결 슬라이딩 재료에 있어서, 슬라이딩면에서의 황공격성을 개선하는 관점에서, 상기 청동합금-Mo계 소결체 중에서는, 0.5-5 중량%의 Al, 1-5중량%의 Ni, 1-15중량%의 Zn, 0.5~2중량%의 Si 중 1종 이상을 함유하고 있는 것이 바람직하고, 특히 Al, Ni를 첨가한 것은 상기 청동합금-Mo계 소결체의 강도개선의 점에서도 바람직하다. 또한 고밀도의 청동합금-Mo계 소결체로 하기 위한 소결 도중에 있어서 종종 생기는 발포 현상이나 발한 현상을 방지하기 위해서, 상기 청동합금-Mo계 소결체에는, Ti, Al, Si, P, Fe 중 1종 이상을 0.1-2중량%의 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.

또, 상기 소결 슬라이딩 재료에 있어서, 상술 열거한 합금원소의 첨가 방법 에 대해서는, 각합금원소의 베이스 금속분말 또는 모합금, 금속간화합물의 형태로 첨가된다. 또한 예를 들면 터보차저장치에 있어서 부동 부시의 1구성재로서 바람직하게 사용할 수 있는 구리계 슬라이딩 재료에 있어서, 상술의 일본특허공고 평5-36486호 공보 및 일본특허공개 평5-214468호 공보에 기재되는 재료 중의 Pb첨가량으로부터 추측하면, 1.5-15중량%의 Pb상이 분산 석출하고 있는 것을 알 수 있다. 이 것때문에, 본 발명에 있어서 Pb첨가량은 1.5-15중량%이 바람직한 것이다. 또한 상기 청동합금-Mo계 소결체 중의 구리합금상에는, 종래의 납청동, 인청동, Al청동 등의 청동계 또는 각종 황동계의 슬라이딩 재료로 사용할 수 있는 Sn, Pb, Zn, Al, Si, P, Fe, Be, Ag, Mn, Cr등의 원소중 어느 것이 통상의 범위에서 함유되어도 좋다.

그런데, (A)예는 입자지름10μm이하의 Mo금속분말을 5-75중량%Mo가 되도록 청동분말과 혼합해서 소결하면, Mo입자가 응집한 Mo상과 청동합금상으로 이루어진 조직구조가 되고, 슬라이딩특성이 충분히 발휘되지 않을 경우가 있고, 또 (B) 일반적으로 청동합금의 소결성을 저해하는 경질입자를 소결 원료중에 다량으로 첨가해서 소결을 행하면, 소결 저해가 현저히 야기되는 경우가 있다.

이들(A)(B)와 같은 불량을 방지하기 위해서, 본 실시예에 의한 소결 슬라이딩 재료는, Mo분말성형체의 소결과 함께 청동합금계 용침제가 용침되어서 형성되고, 또 Mo가 35-75중량% 함유하는 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것이다.

상기 소결 슬라이딩부 재료에 의하면, 소결체 중에 청동합금상이 분산되어지는 조직구조가 되어 슬라이딩특성이 발휘되고, 또한 소결성의 저해를 회피할 수 있다.

또 여기에서, 상기 용침의 공정에 있어서는, Mo성형체를 일단 900-1250℃의 온도범위에서 소결하고, 얻어진 Mo소결체에 대하여 다른공정으로 청동합금계 용침제를 용침하도록 해도 좋다. 또한 상기 소결 슬라이딩부 재료에 있어서, Mo성형체를 구성하는 Mo분말의 평균입자지름을 작게하면 할수록 조직적 균일성이 현저히 증가한다. 예를 들면 평균 입자지름이 0.8μm의 Mo분말입자로 구성되는 Mo성형체를 소결하는 동시에 상기 Mo성형체에 대하여 청동합금계 용침제를 용침 하면, 얻어진 소결체는 1μm이하의 미세한 청동합금상이 분산되는 조직구조가 된다. 이것에 의해 경도 및 강도가 현저히 개선된다.

그런데, 보다 좋은 내시징성을 실현하기 위해서 첨가되는 고체 윤활제를 소결체 중에 다량으로 분산시키면, 현저한 강도 열화가 야기되는 경우가 있다.

이러한 불량을 방지하기 위해서, 본 실시예에 의한 소결 슬라이딩 재료에 있어서, 상기 Mo분말성형체에는, 5-60체적%의 흑연, CaF₂등의 고체 윤활제 및 경질입자분산재의 적어도 하나가 미리 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 이 소결 슬라이딩 재료로 있어서, 자기윤활성을 향상시키는 고체 윤활제를 함유시키는 경우, 연질의 고체 윤활제의 입자지름은 Mo분말의 입자지름의 5배정도로 조정하고, 소결후의 고체 윤활제에의 응력집중을 경감하고 그 강도개선을 꾀하는 것이 바람직하다. 이 때문에, Mo성형체를, 평균 입자지름이 10μm이하인 Mo분말로 구성하고, 또한 고체 윤활제의 평균 입자지름을 30μm이상이라고 하는 것이 바람직하다. 또한 고체 윤활제에 의한 자기 윤활성이 5체적%이상에서 확인되기 시작하지만, 보다 충분한 자기윤활성을 얻기 위해서는 10체적%이상인 것이 바람직하고, 더욱 60체적%이상에서는 강도열화가 문제가 되기 때문에, 상기 소결 슬라이딩 재료에 있어서는 고체 윤활제의 함유량을 5-60체적%으로 했다.

또한, 본 실시예에 의한 소결 슬라이딩 재료에 있어서, 상기 청동합금-Mo계 소결체에는 Mo상 또는 청동상 보다 경질의 금속간화합물, 탄화물, 질화물, 산화물 및 불소화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어진 경질입자가 0.2-10체적%의 범위로 분산되어 있는 것이 바람직하다. 상기 금속간화합물은 MoNi계, MoFe계, MoCo 계, FeAl계, NiAl계, NiTi계, TiAl계, CoAl계, CoTi계등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속간화합물이며, 상기 탄화물은 TiC, WC등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이며, 상기 질화물은 TiN, CrN, Si₃N₄등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이며, 상기 산화물은 NiO, Cu₂O, CoO, TiO₂, SiO₂, Al₂O₃등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이며, 상기 불소화물은 CaF₂ 등인 것이 바람직하다. 이것에 의해 내마모성을 더욱 개선할 수 있다. 또 여기에서, 슬라이딩 상대재료에 대한 공격성을 고려할 필요가 있을 경우에는, 상기 경질입자의 분산을 5체적%이하로 고정시키는 것이 좋다. 또한, 소결체중에 분산되어지는 상기 경질입자로서는 Mo입자지름보다도 큰 것을 선택하여, Mo입자간의 소결성을 저해하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한 본 실시예에 의한 소결 슬라이딩 재료에 있어서, 상기 Mo의 함유량을 35-65중량%의 범위로 조정함으로써, 상기 청동합금-Mo계 소결체의 열팽창계수가 1.1-1.5×10^-5로 되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면 지지체에 형성된 베어링면과 터빈의 축부와의 사이에 부동 부시를 끼워서 이루어진 터보차저 장치에 있어서는, 터빈의 축부와 부동 부시와의 사이의 클리어런스, 및 부동 부시와 지지체와의 사이의 클리어런스가 각각 엄중하게 관리되어, 고속회전시의 윤활유에 의한 유체윤활성이 확보되도록 되어 있다. 일반적으로 강제로 터빈의 축부나 주철제의 지지체와의 열팽창 차이(강철, 주철의 열팽창계수;1.1-1.5×10^-5)에 의한 부동 부시와의 클리어런스 양이 크게 변화되지 않도록 하는 것이, 슬라이딩 저항성을 증가시켜서 시징 등의 불량을 미연에 막게 된다.

본 실시예에 의하면, Mo의 함유량을 35-65중량%의 범위로 조정함으로써, 상기 청동합금-Mo계 소결체의 열팽창계수가 1.1~1.5×10^-5로 되어 있으므로, 예를 들면 상기 부동 부시의 구성 재료로서, 또는 동일한 부동 부시의 슬라이딩면부위에 배치되는 슬라이딩 재료로서 사용할 수 있어서 바람직한 소결 슬라이딩 재료를 얻을 수 있다.

이상, 설명한 것 같이, 본 실시예에 의하면, 상기 센터 하우징(105)에 형성된 베어링면에 미끄럼접하는 부동 부시(106)의 외주면, 및 상기 터빈 샤프트(102)에 미끄럼접하는 부동 부시(106)의 내주면에, 각각 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료(107)가 고정됨으로써 형성되는 슬라이딩면부가 배치되어 있으므로, 내시징성, 내마모성이 우수한 터보차저장치(101)를 얻을 수 있다. 더욱이, 종래의 Pb을 함유하여 이루어진 부동 부시에 있어서 문제로 되어 있는, Pb의 결핍 및 CuS의 퇴적에 의해 야기되는 윤활능력의 저하나, 환경악화의 문제를 초래하는 것 같은 일이 없다라는 이점이 있다.

또, 본 실시예의 터보차저장치(1)에 있어서는 터빈샤프트(102)와 부동 부시(106)와의 사이의 클리어런스, 및 부동부시(106)와 센터하우징(105)와의 사이의 클리어런스가 각각 엄중히 관리되어서, 고속회전시 윤활유에 의한 유체 윤활성이 확보되도록되어 있다. 일반적으로 강제인 터빈 샤프트(102)나 주철제의 센터하우징(105)과의 열팽창 차이에 의한 부동 부시(106)와의 클리어런스량이 크게 변화되지 않도록 하는 것이, 슬라이딩저항성을 줄여서 시징 등의 불량을 미연에 막게 된다.따라서, 본 실시예에 의한 부동 부시(106)의 기재재료로서는, 열팽창계수가 1.1-1.5×10^-5의 강철, 주철, Fe계 소결 재료인 것이 경제적인 관점에서도 바람직하다. 여기에서 특히, 부동 부시(6)의 기재재료로서 윤활유를 함유할 수 있는 다공질Fe기 합금계 소결 재료를 채용하면, 가동 초기에 있어서 윤활유가 충분하게 공급되지 않는 상태에서의 응착을 확실하게 방지할 수 있다고 하는 이점이 있다.

또한 상기 부동 부시(106)의 내주면에 상기 소결 슬라이딩 재료(107)를 고정하는 것이 곤란할 경우에는, 도18(b)에 나타나 있는 바와 같이, 상기 센터하우징(105)에 형성된 베어링면에 미끄럼접하는 부동 부시(106')의 외주면, 및 부동 부시(106) 의 내주면에 미끄럼접하는 터빈차저(102')의 외주면에, 각각 본발명에 따른 소결 슬라이딩 재료(107')를 고정함으로써 형성되는 슬라이딩면부를 배치하도록 하는 것이 좋다. 이렇게하여도, 본 실시예와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예의 부동 부시(106(106')) 및 터빈샤프트(102(102'))에 있어서의 각기재료에의 상기 소결 슬라이딩 재료(107(107'))의 고정 수단으로서는, 코킹, 압입, 끼워맞춤, 클린치, 소결 접합, 용침접합, 접착, 볼트 체결, 납땜 등을 들 수 있지만, 고정의 접합 강도적인 관점으로부터 하면, 소결 접합, 용침접합, 납땜이 바람직하다.

또한 상기 소결 슬라이딩 재료(107(107'))의 수율을 높이려면, 윤활유에 의한 유체윤활성을 향상시키는 경상적 대책으로서, 원통 형상으로 성형되는 상기 소결 슬라이딩 재료(107(107'))에 소요의 환공이나 슬릿을 형성하고(도19참조), 이 환공이나 슬릿이 형성된 소결 슬라이딩 재료(107A,107B)를, 슬라이딩면부에 배치하도록 상기 부동 부시(106(106')) 및 터빈샤프트(102(102'))의 각 기재에 고정하는 것이 바람직하다.

또한 상기 각 소결 슬라이딩 재료(107(107'))를 제작할 때에 성형되는 Mo를 주체로 한 박육원통형상의 성형체를 제조하는 방법으로서는, 미세한 Mo분말을 원료 로하는 하는 것이므로(뒤의 실시예에서 상세하게 설명한다), 원료분말에 유기계 윤활제를 그 원료분말에 대하여 2-8중량%를 첨가하여 이루어진 조립분말을 프레스 성형하는 방법, 유기계윤활제를 원료분말에 대하여 6-12중량%첨가한 혼련 원료를 사출성형 혹은 압출성형 하는 방법, 액체매체에 Mo분말을 분산되게 해서 성형하는 혼장법 등이 바람직한 예로서 들 수 있다.

또한 상기 소결 슬라이딩 재료(107(107'))에 있어서, 내응착성으로서는 Mo금속상을 주체로 한, Mo를 주체로 하는 합금상이어도 좋다. 또한 Mo와 거의 같은 기능을 발휘하면 예상되는 W금속상에 대해서도 적용할 수 있다.

또한 내응착성이 우수한 경질입자를 0.1-5중량%의 범위로 상기 소결 슬라이딩 재료(107(107'))에 분산시키면, 상기 소결 슬라이딩 재료(107(107'))의 내마모성이 현저히 향상한다. 따라서 상기 소결 슬라이딩 재료(107(107'))에, TiN, CrN, TiC, WC등과 같은 질화물, 탄화물, 탄질화물, 그 밖의 SiO₂, Al₂O₃, TiO₂등으로 이루어진 열충격성이 높은 산화물, 복합 산화물이나 Fe₃P등의 인화물, NiAl, Fe ₃Al, TiAl, FeCo, MoFe, Fe₂Ti계 등의 금속간화합물 등이 함유되는 것이 바람직하다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩 부재는, 미끄럼 베어링기능이 부여된 소결 슬라이딩체를 갖는 슬라이딩 부재이며,

상기 소결 슬라이딩체는, Mo 또는 Mo에 Cu, Ni, Fe 및 Co로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 10중량%이하 함유시킨 Mo합금으로 이루어진 기공율이 10-40체적%의 다공질 소결체의 기공 내에는, Pb, Sn, Bi, Zn 및 Sb으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 주체가 되고, 융점이 450℃이하로 조정된 저융점금속 혹은 그 합금이 충전되어 있는 것이어도 좋다.

또한 본발명에 따른 슬라이딩 부재는, 미끄럼 베어링기능이 부여된 소결 슬라이딩체를 갖는 슬라이딩 부재이며,

상기 소결 슬라이딩체는, Mo가 5~75중량% 함유하고, Sn이 5-20중량% 함유하는 청동합금상으로 이루어지고, 또 상대밀도가 90%이상인 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것이어도 된다.

또한 본 발명에 따른 슬라이딩 부재는, 미끄럼 베어링기능이 부여된 소결 슬라이딩체를 갖는 슬라이딩 부재이며,

상기 소결 슬라이딩체는, Mo분말성형체의 소결과 함께 청동합금계 용침제가 용침되어서 형성되어, 또 Mo가 35-75중량% 함유하는 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것이어도 좋다.

상기 각각의 슬라이딩 부재에 의하면, 고속·고온슬라이딩 및 고면압·고속슬라이딩하에서 사용되는 미끄럼 베어링으로서 사용할 수 있는, 바람직한 슬라이딩 부재를 얻을 수 있다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩 부재는, 백플레이트와 이 백플레이트 상에 고정된 소결 슬라이딩체를 구비한 슬라이딩 부재이며,

상기 소결 슬라이딩체는, Mo 또는 Mo에 Cu, Ni, Fe 및 Co로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 10중량%이하 함유시킨 Mo합금으로 이루어진 기공율이 10-40체적%의 다공질 소결체의 기공 내에는, Pb, Sn, Bi, Zn 및 Sb으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 주체가 되고, 융점이 450℃이하로 조정된 저융점금속 혹은 그 합금이 충전되어 있는 것이어도 좋다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 다공질 소결체에는, Mo상 또는 청동상보다 경질의 금속간화합물, 탄화물, 질화물, 산화물 및 불소화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어진 경질입자가 0.2-10체적%의 범위로 분산되어 있는 것이 바람직하다. 또한 상기 금속간화합물은 MoNi계, MoFe계, MoCo계, FeAl계, NiAl계, NiTi계, TiAl계, CoAl계 및 CoTi계로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속간화합물이며, 상기 질화물은 TiN, CrN 및 Si₃N₄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이며, 상기 산화물은, NiO, Cu₂O, CoO, TiO₂, SiO₂, Al₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다. 또 또한, 상대재료에 대한 공격성을 고려해서 비커스 경도Hv가 1000을 초과하는 경질입자의 입자지름은, 10μm이하, 바람직하게는 5μm이하로 조정하는 것이다.

상기 소결 슬라이딩체는, Mo가 5-75중량% 함유하고, Sn이 5-20중량% 함유하는 청동합금상으로 이루어지고, 또 상대밀도가 90%이상인 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것이어도 좋다.

또한 본실시예에 의한 슬라이딩 부재에 있어서, 상기청동합금상에는, 0.2-5중량%의 Ti, 0.2-14중량%의 Al, 0.2-15중량%의 Pb, 0.1-1.5중량%의 P, 0.1~10중량%의 Ni, 0.1-5중량%의 Co, 0.1~10중량%의 Mn 및 0.1-3중량%의 Si로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 함유되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 내황공격성을 개선할 경우, 1-5중량%의 Ni, 0.5-5중량%의 Al, 1-10중량%의 Zn 중 1종 이상이 함유되어 있는 것이 바람직하다.

또 본 실시예에 의한 슬라이딩 부재는 백플레이트와 이 백플레이트 상에 고정된 소결 슬라이딩체를 구비한 슬라이딩 부재이며,

상기 소결 슬라이딩체는, Mo분말성형체의 소결과 아울러 청동합금계 용침제가 용침되어서 형성되어, 또 Mo가 35-75중량% 함유하는 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것이어도 좋다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 Mo분말성형체에는, 5-60체적%의 고체 윤활제 및 경질입자분산재의 적어도 하나가 혼합되어 있는 것도 가능하다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 청동합금-Mo계 소결체에는, Mo상 및 청동상 보다 경질의 금속간화합물, 탄화물, 질화물, 산화물 및 불소화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어진 경질입자가 0.2-10체적%의 범위로 분산되어져있는 것도 가능하다. 또한 상기 금속간화합물은, MoNi계, MoFe계, MoCo계, FeAl계, NiAl계, NiTi계, TiAl계, CoAl계, CoTi계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며, 상기 질화물은 TiN, CrN, Si₃N₄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 산화물은, NiO, Cu₂O, CoO, TiO₂, SiO₂, Al₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

또 본 실시예에 의한 슬라이딩 부재에 있어서는, 상기 Mo의 함유량을 35-65중량%의 범위로 조정함으로써, 상기 청동합금-Mo계 소결체의 열팽창계수가 1.1-1.5×10^-5로 되어 있는 것이 바람직하다..

상기 각각의 슬라이딩 부재에 의하면, 백플레이트에 의해 강성이 확보되므로, 상기 백플레이트에 고정되는 소결 슬라이딩체는 소기의 슬라이딩성능을 발휘시키는 데에 필요한만큼이면 되므로 소망의 슬라이딩성능을 확보하면서 저코스트화를 꾀하는 것이 가능하게 된다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 백플레이트는 열팽창계수가 1.1-1.5×10^-5의 범위에 있는 강제, 주철제 혹은 Al-Si계 합금제인 것도 가능하다. 이러한 백플레이트로 하는 것에 의해, 예를 들면 상술의 터보차저장치에 있어서의 부동 부시로서 사용할 수 있어서 바람직한 슬라이딩 부재로 할 수 있다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 소결 슬라이딩체는, 소결 접합, 소결 용침접합, 납땜, 코킹, 끼워맞춤, 압입, 접착, 볼트체결 및 클린치 결합 중 중 어느 하나에 의해 상기 백플레이트에 고정되는 것이 가능하다.

그런데, 상기 청동합금-Mo계 소결체에 있어서는 Cu합금의 액상소결과정에 있어서 고밀도화가 도모되고 있는 것이므로, 백플레이트에 대하여 상기 소결 슬라이딩체를 소결 접합함으로써 양자를 매우 간편하게 고정할 수 있다. 또한 상기 청동합금-Mo계 소결체에 적어도 Ti가 함유됨으로써, 현저히 소결 접합성을 높아지므로, 백플레이트재로서 저렴한 흑연이 분산된 주철을 이용할 수 있다. 또한, 예를들면, 강철이나 주철제의 원통 형상 백플레이트 내주면에 상기 소결 슬라이딩 재료를 소결 접합할 경우에 있어서는, 상기 청동합금-Mo계 소결체에 상기 청동합금-Mo계 소결체를 팽창시키는 Al 및 Si의 적어도 하나를 첨가하는 것이 바람직하고, 동시에 최종소결 온도에 있어서는 그 소결체가 고밀도가 되도록 Ti, Ni, Sn등의 첨가량을 조정하는 것이 보다 바람직하다(본 출원인의 선원에 따른 일본 특허공개 평10-196552호 공보 참조).

그래서, 본 실시예에 의한 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 소결 슬라이딩체는 상기 백플레이트에 소결 접합에 의해 고정되고, 상기 소결 슬라이딩체에 따른 청동합금상에는 0.5중량%이상의 Ti 및 Al의 적어도 하나가 함유되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩부품은 Mo 또는 Mo에 Cu, Ni, Fe 및 Co로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 10중량%이하 함유시킨 Mo합금으로 이루어진 기공율이 10-40체적%인 다공질 소결체의 기공중에는, Pb, Sn, Bi, Zn 및 Sb로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 주체가 되고, 융점이 450℃이상으로 조정된 저융점 금속 혹은 그 합금이 충전되어 있는 소결 슬라이딩 재료로 형성된 슬라이딩면을 갖는 것이어도 좋다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩부품에 있어서, 상기 다공질 소결체에는 Mo상 또는 청동상보다 경질의 금속간화합물, 탄화물, 질화물, 산화물 및 불소화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진 경질입자가 0.2-10체적%의 범위로 분산되어 있는 것도 가능하다. 또, 상기 금속간화합물은 MoNi계, MoFe계, MoCo계, FeAl계, NiAl계, NiTi, TiAl계, CoAl계, 및 CoTi계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속간화합물이며, 상기 질화물은 TiN, CrN 및 Si₃N₄로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 산화물은 NiO, Cu₂O, CoO, TiO₂, SiO₂, Al₂O₃로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

본 실시예에 의한 슬라이딩부품은, Mo가 5-75중량% 함유하고, Sn이 5-20중량% 함유하는 청동합금상으로 이루어지고, 또 상대밀도가 90%이상인 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 소결 슬라이딩 재료로 형성된 슬라이딩면을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩부품에 있어서, 상기 청동합금상에는, 0.2-5중량%의 Ti, 0.2-14중량%의 Al, 0.2-15중량%의 Pb, 0.1-1.5중량%의 P, 0.1-10중량%의 Ni, 0.1-5중량%의 Co, 0.1-10중량%의 Mn 및 0.1-3중량%의 Si로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 함유되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에 의한 슬라이딩부품은, Mo분말성형체의 소결과 아울러 청동합금계 용침제가 용침되어 형성되어, 또 Mo가 35-75중량% 함유하는 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 소결 슬라이딩 재료로 형성된 슬라이딩면을 갖는 것이어도 좋다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩부품에 있어서, 상기 Mo분말 성형체에는, 5-60체적%의 고체 윤활제 및 경질입자분산재의 적어도 하나가 혼합되어 있는 것도 가능하다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩부품에 있어서, 상기 청동합금-Mo계 소결체에는, Mo상 및 청동상 보다 경질의 금속간화합물, 탄화물, 질화물, 산화물 및 불소화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어진 경질입자가 0.2-10체적%의 범위에서 분산되어 있는 것도 가능하다. 또한 상기 금속간화합물은, MoNi계, MoFe계, MoCo계, FeAl계, NiAl계, NiTi계, TiAl계, CoAl계, CoTi계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며, 상기 질화물은 TiN, CrN, Si₃N₄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 산화물은, NiO, Cu₂O, CoO. TiO₂, SiO₂, Al₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩부품에 있어서는, 상기 Mo의 함유량을 35-65중량%의 범위에서 조정함으로써, 상기 청동합금-Mo계 소결체의 열팽창계수가 1.1-1.5×10^-5로 되어 있는 것이 바람직하다.

상기 각각의 슬라이딩부품에 의하면, 고면압·고속슬라이딩하에 있어도 슬라이딩시의 친밀성이 뛰어나서 양호한 내시징성, 내마모성을 나타내는 슬라이딩부품을 제공할 수 있다.

또한 본 실시예에 의한 슬라이딩부품은, 상술한 슬라이딩부품이며, 터보차저장치에 사용할 수 있는 부동 부시, 터빈 중 어느 하나로 이루어진 것이어도 좋다.

또한 본 실시예에 의한 터보차저장치는, 상술한 슬라이딩부품이 적어도 1개 또는 본 실시예의 슬라이딩 부재가 구성되는 것이어도 좋다.

본 실시예에 의하면, 내시징성, 내마모성이 우수한 터보차저장치를 얻을 수 있다.

(제4의 실시예)

도20은, 본발명의 제4의 실시예에 따른 사판식 유압 피스톤 펌프의 주요부 구조를 설명하는 도이다.

본 실시예에 따른 사판식 유압 피스톤 펌프(111)에 있어서는, 드라이브 샤프트(112)와 실린더 블록(113)이 동일한 축상으로 배치되어, 실린더블록(113)과 함께 회전하는 피스톤(114)의 일단부에 끼워 넣어지는 구상 머리부를 가지고 이루어진 피스톤 슈(115)를, 드라이브 샤프트(112)에 대해서 경사 배치되는 로커 캠(116)에 대해서 슬라이딩시킴으로써, 피스톤(114)을 실린더블록(113)내에서 왕복 운동시키고, 이것에 의해 밸브플레이트(117)의 흡입 포트(117a)를 통해 흡입된 오일을 고압으로 해서 그 밸브플레이트(117)의 토출 포트(117b)로부터 토출하도록 구성되어 있다. 또, 로커 캠(116)의 경사는, 크레이들(118)과의 슬라이딩면을 따른 회전에 의해 변경되어, 토출오일량의 조정에 이용된다.

그런데, 이 사판식 유압 피스톤 펌프(111)의 고출력화에서 불가결한 것은, 유압의 고압화와 고유량화이며, 피스톤 슈(115)와 로커 캠(116)의 슬라이딩성의 개선, 및 로커 캠(116)과 피스톤(114)의 경사각도를 크게 취함으로써 고압오일의 토출량을 많게 하는 것이 중요하다. 그래서, 본 실시예의 피스톤 슈(115)에서는 도21(a) 및 (b)에서 나타내듯이, 본 발명에 따른 소결재료(119)를 상기 피스톤 슈(115)의 기재에 고정함으로써 형성된 슬라이딩부H를 설치하도록 되어 있다. 이것에 의해, 상기 사판식 유압피스 펌프(111)의 고출력화가 가능하게 된다. 또, 참조부호 115a(120a)로 나타내는 것은 오일공급로이며, 부호 115b(120b)로 나타내는 것은 오일 윤활홈이다.

또, 본 실시예의 사판식 유압 피스톤 펌프(111)와는 형식이 다른 레디얼식 유압 피스톤 펌프(도시생략)에 있어서도, 그 피스톤 슈(120)의 슬라이딩면(H')(도21의 (c)참조), 또는 그 피스톤 슈(120)의 슬라이딩 상대인 캠 링(도시생략)의 슬라이딩면부, 그 외 실린더블록과 핀틀의 슬라이딩면부에, 본 실시예와 동일하게 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료를 배치함으로써, 상기 레이디얼식 유압 피스톤 펌프의 고출력화를 꾀할 수 있다. 또, 도시에 의한 상세설명은 생략하지만, 본 실시예의 사판식 유압 피스톤 펌프(111) 및 레디얼식 유압 펌프의 각각과 그 기본구성을 하나로 하는 사판식 유압 피스톤 모터 및 레디얼식 유압 피스톤 모터에 있어서도, 본 발명의 주지에 따르면, 본 실시예와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다고 할 수 있다.

또한 본 실시예에 있어서는, 피스톤 슈(115)가, 상기 피스톤 슈(115)의 기재에 본발명에 따른 소결 재료(119)가 소결 접합 또는 용침접합에 의해 고정되어 이루어진 것을 나타내지만, 이것에 한정되지 않고, 도22에 나타나 있는 바와 같이 피스톤 슈의 기재에 본발명에 따른 소결 재료(119'')가 압입, 끼워맞춤에 의해 고정되어서 되는 피스톤 슈(115')와 같은 형태이어도 좋다.

(제5의 실시예)

도23의 (a)는 본 발명의 제3실시예에 따른 사축식 유압 피스톤 펌프의 주요부 구조설명도이며, 도23(b)는 도23(a)에 있어서의 Q부 확대도이다.

본 실시예에 따른 사축식 유압 피스톤 펌프(121)에 있어서는, 드라이브 샤프트(122)에 대해서 실린더블록(123)이 경사지게 배치되고, 그 드라이브 샤프트(122)의 구동으로 상기 드라이브 샤프트(122)의 원판형상 끝부(122a)에 형성된 구면 오목부와 끼워맞춰지는 구상 머리부를 일단부에 구비해서 이루어진 피스톤 로드(124) 및 그 피스톤 로드(124)와 끼워맞춰져 결합되는 피스톤(125)을 통해 실린더블록(123)을 센터 샤프트(126)의 축심(S)을 중심으로 회전시킴으로써, 피스톤(125)을 실린더블록(123)내에서 왕복운동시키고, 이것에 의해 밸브플레이트(127)의 흡입 포트(127a)를 통해 흡입된 오일을 고압으로 해서 그 밸브플레이트(127)의 토출 포트(127b)로부터 토출하도록 구성되어 있다.

그런데, 상기 피스톤 로드(124) 및 센터 샤프트(126)의 각각에 있어서의 구상 머리부의 구면부위에서의 슬라이딩속도는, 0.1m/sec이하로 매우 느리며, 그 슬라이딩면에서의 윤활상태가 경계윤활로 되기 쉬우므로, 종래는 이음의 발생이 일어나기 쉬운 문제가 있었다. 그래서, 본 실시예에 있어서는, 피스톤 로드(124) 및 센터 샤프트(126)의 각각에 있어서의 구상 머리부의 구면부위에, 본 발명에 따른 소결 슬라이딩 재료(128)를 소결접합 또는 용침접합함으로써 형성된 슬라이딩면부를 배치하도록 되어있다(도23(b)). 이것에 의해, 종래 문제로 되고 있던 이음의 발생을 미연에 방지하는 것이 가능하게 된다. 또, 드라이브 샤프트(122)의 원판형상 끝부(122a)에 있어서의 구면 오목부의 구면부위에, 상기 소결 슬라이딩 재료(128)를 배치함으로써도, 본 실시예와 마찬가지로 이음의 발생을 미연에 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 슬라이딩부품은, 상술한 슬라이딩부품이며, 유압 피스톤펌프 또는 유압 피스톤모터 장치에 사용할 수 있는 실린더블록, 밸브플레이트, 로커 캠, 크레이들, 피스톤, 피스톤 슈, 캠링, 핀틀, 피스톤 로드, 및 드라이브 샤프트 중 어느쪽으로 이루어진 것이어도 좋다.

본 실시예에 의하면, 고면압·고속슬라이딩하에 있어도 슬라이딩시의 친밀성에 뛰어나서 양호한 내시징성, 내마모성을 나타내는 슬라이딩부품을 제공할 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 유압 피스톤 펌프 또는 유압 피스톤 모터장치는, 상기 슬라이딩부품이 적어도 1개 또는 본 실시예의 슬라이딩 부재를 구성하는 것이어도 좋다.

본 실시예에 의하면, 상기 유압 피스톤 펌프 또는 유압 피스톤모터 장치의 고압화, 고속화 및 콤팩트화를 꾀할 수 있다.

(실시예3)

(소결 슬라이딩 재료의 제조법과 그 검증)

본 실시예에서는, Mo(1)분말(평균 입자지름0.8μm) 및 Mo(2)분말(평균 입자지름 4.7μm)의 각각에 대하여, 3중량%의 파라핀왁스를 배합하고, 내경이 46mm, 높이가 50mm인 원통형상으로 2ton/cm²의 가압력으로 성형했다. 그리고, 얻어진 각 성형체를, 950-1250℃에서 1hr소결한 후에, N₂가스로 냉각했다.

여기에서, 기본이 되는 Mo(1)분말을 주체로 하는 성형체(성형체 밀도;4.65gr/cm³)는, 950℃에서 이미 현저한 수축성을 나타내어 그 소결성이 발현되고, 1100℃, 1150℃, 1200℃의 각각에 있어서 그 소결성은 거의 포화하지만 수축률 14.6%의 현저한 수축성을 나타내고, 상대밀도에서 74%(기공율41%)에까지 밀도의 향상이 도모되었다. 한편, Mo(2)분말을 주체로 하는 성형체(성형체 밀도5.82gr/cm³)에 있어서는, 소결에 의해 수축률4.5%의 수축성을 나타내고, 충분한 소결성이 확보되는 것을 알았다.

그리고, Mo(1)분말을 주체로 하는 성형체로부터 제작된 소결체(이하, 간단히 「Mo(1)소결체」라고 한다. ), 및 Mo(2)분말을 주체로 하는 성형체로부터 제작된 소결체(이하, 간단히 「Mo(2)소결체」라고 한다.)중 어느 것에 있어서나, 상대밀도가 약66-74%이며, 약26-34체적%의 기공율을 갖는 고강도의 다공질체가 되는 것이 확인되었다.

그런데, 종래의 Cu계, Fe계 소결 함유 베어링의 기공은, 주로 Sn이나 Cu의 유출 구멍을 이용한 것으로부터, 그 기공지름이 10-40㎛정도의 조대한 것으로 되어 있다. 이것은, 슬라이딩면에서의 기공의 조기폐색화를 방지하는 점에서 유리하게 작용하지만, 한편에 있어서는, 1)슬라이딩면에 작용하는 유압의 배출을 크게 하고, 경계윤활하에서의 윤활유막의 형성을 어렵게 하고, 2)슬라이딩면에 있어서의 윤활유의 펌프 작용이 작아지기 때문에, 윤활유가 기공에서 현저히 유출되고, 3)중력의 영향에 의해 윤활유가 슬라이딩면에 편재하게 되고, 하중이 작용하는 방향에 따라서는 윤활유 부족에 의한 조기의 시징이 생길 우려가 있다는 등의 문제를 갖고 있다.

이에 대하여 본 실시예의 예를 들면 Mo(1)소결체에 있어서는, 1185℃에서 소결된 상기Mo(1)소결체의 단면조직 사진이 나타난 도24(a) 및 동일한 소결체의 파단면조직 사진이 나타내져 있는 동일한 도면(b)에서 분명하게 나타나 있는 바와같이, 평균 사이즈가 0.3μm이하의 미세한 기공이 세심하게 분산되어져 있는 동시에, 그들 기공이 서로 통해서 구성되는 스켈톤 구조가 되고 있다. 따라서, 이 Mo(1)소결체에 의하면, 침투력이 매우 커지기 때문에, 윤활유 등을 다량으로 오일함유 시킬 수 있는 것과 아울러, 슬라이딩중에 있어서 상기 소결체에서의 윤활유 등의 유출을 매우 적게 할 수 있고, 종래의 Cu계, Fe계소결 함유 베어링을 갖는 상기의 문제를 본질적으로 해결할 수 있는 것은 매우 명확하다고 말할 수 있다. 또한, 상기 Mo(1)소결체 중에 있어서의 구리합금상이 매우 균일하게 분산되어지므로, 조직적 강도가 높은 소결 슬라이딩 재료를 얻을 수 있다.

또한 종래, Mo분말의 소결체는, 수소기류중에 있어서 2300-2500℃에서 소결되는 것이 일반적이고, 또 그 때의 성형 밀도는 9.2-9.5gr/cm³(상대밀도:90-93%, 수축률17.5-20%)이며, 더욱이 그 후에 실시되는 열간가공에 의해 더욱 고밀도화되어 있지만, 소결 온도가 1150℃의 예비소결 레벨에서는 거의 소결이 진행되지 않고, 1300℃의 소결 온도에 있어서 2-4%정도의 수축률을 나타낸다고 하는 난소결 재료이었다.

이에 대하여 본실시예에서는, 0.01-1torr레벨의 진공소결을 실시하고, 원료 분말표면에 형성되는 저융점 Mo산화물〔예를 들면MoO₃ (융점:795℃, 비점;1151℃)]에 의한 액상을 발생시켜서 소결을 촉진시키도록 되어 있다. 이것을 여실히 나타내는 도24(c)의 조직 사진에서 나타나 있는 바와 같이, 저융점산화물이 액상화하는 것으로 소결이 부분적으로 통합되어 현저히 촉진된 흔적이 여기저기에 보이고, 또 이 소결이 현저히 촉진된 부위에 있어서는, 냉각 과정에서 부분적으로 크랙이 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 이것 때문에, Mo금속분말로 MoO₃ 등의 저융점 Mo산화물을 적극적으로 첨가하는 것으로 액상소결성을 향상시키고, 또 소결 온도를 적당하게 고온도측에 추이시킴으로써 그 저융점 Mo산화물을 환원 또는 동일 산화물의 산소성분을 휘발 제거하는 것으로, 고밀도의 Mo소결체를 얻을 수 있고, 또 소결시의 산소 포텐셜을 제어함으로써도 고밀도화가 도모된다.

또, 상기 저융점 Mo산화물의 예로서 열거된 MoO₃대신에, 진공소결에 의해 용이하게 환원되는 Ni, Fe, Cu, Co, Sn 등의 산화물(예를 들면NiO, CoO, FeO, CuO 등)을 첨가하여, Mo금속분말의 소결성을 촉진하는 산소원으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 산화물의 첨가량은, 종래의 액상소결이 10체적%에서 완전하게 치밀화되어 있는 것을 감안하면, 산소첨가량으로서 0.1-3.0중량%정도에서 충분하다.

또한 상기 Mo(1)소결체 및 Mo(2)소결체에 있어서, 각 소결체의 신장탄성률은, 각 소결체에 소정의 비율로 함유되어 있는 기공의 영향에 의해, 금속Mo의 신장탄성률 30000kgf/mm²의 30-50%정도에까지 저감되어, 구리계 용제재료 정도의 적합성이 실현 되는 것을 알았다. 또한, 각 소결체의 경도(1150℃에서 소결시)에 관하여는, Mo(1)소결체가 Hv=92이며, Mo(2)소결체가 Hv=66이고, 슬라이딩 재료로서 친밀성이 우수한 경도에 도달하는 것과, 보다 조직적으로 미세한 Mo(1) 소결체쪽이 Mo(2)보다도 고경도·고강도화되는 것이 확인되었다. 또한, Mo(1)소결체에 비해 경도, 강도가 약간 뒤떨어지는 Mo(2)소결체이어도, 그 압환강도가, 일반적인 함유 베어링의 압환강도(15kgf/mm²이상, 인장강도 약7kgf/mm²이상)를 충분하게 달성하는 것이 확인되었다. 따라서, 이들 Mo소결체 중의 기공에 저융점합금을 용침 시킴으로써 터보차저와 같은 고속·고온슬라이딩하에서의 슬라이딩면윤활용 저융점합금(Pb등)의 공급성이 확보되어, 또 상기 소결 기공지름이 작은 것에 의한 유체윤활성이 확보되기 쉬운 소결 슬라이딩 재료를 제공할 수 있고, 또한, 그 저융점합금의 용침성을 개선하기 위해서, 적어도 Pb과 Mo와의 친화성이 뛰어난 Ti, Mg, Te, Ca, Ba, Se 중의 1종 이상 및 Pb에의 고용성이 뛰어나고 Mo와의 친화성이 우수한 Cu, Ni, Co, Al의 1종 이상의 적어도 하나가 함유되어 있는 것이 필요하다. 또, 용침방법으로서는, 상기Mo소결체위로 상기 저융점금속을 배치하고, 450℃이상의 진공, 환원 혹은 중성분위기 중으로 가열하는 방법이어도 좋지만, 450℃이상의 저융점합금액중에 상기 Mo소결체를 침지하고, 가압 용침 시키는 것이 용침의 확실성을 확보하는 관점에서 바람직하다. 또한 이들 저융점합금재료의 실온에 있어서의 강도가 수kgf/mm²정도인 것이므로, 그 소결 슬라이딩 재료의 강화에 기여한다고 할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, Mo(1)분말의 성형체를 1000-1200℃에서 소결하는 경우에, Cu-10중량%Sn(용침제1)의 성형체를 그 Mo(1)분말의 성형체 위에 배치해서 소결과 동시에 용침 시키는 용침소결법을 행함으로써, 통기공이 없어서 고밀도의 청동합금-Mo계 용침소결체를 제조했다. 또한 Cu-20중량%Sn(용침제2)의 성형체와 Mo(1)분말의 성형체로부터 상기의 용침소결법에 의해 청동합금-Mo계 용침소결체를 제조했다. 또한, 용침제1의 성형체와 Mo(2)분말의 성형체를 이용하여 청동합금-Mo계 용침소결체를, 용침제2의 성형체와 Mo(2)분말의 성형체를 이용하여 청동합금-Mo계용침소결체를, 각각 상기의 용침소결법에 의해 제조했다. 또 여기에서, 상기용침제1 및 용침제2의 성형체는, 어느것도 소정의 전해 구리분말(CE15), #250메쉬 이하의 Sn애토마이즈 분말 및 유기윤활제로 이루어진 혼합분말에 대하여 4ton/cm²의 가압력을 작용시켜서 Mo(1) 및 Mo(2)분말의 성형체와 같은 원통형상이며, 또 용침량을 맞추기 위해서 그 높이치수법을 적당하게 조정하도록 하여 성형된 것이다.

그리고, 이 용침소결법을 사용한 청동합금-Mo계용침소결체의 제조 방법에 의해, 예를 들면 Mo(1)분말의 성형체에 있어서는, 용침소결전의 성형체밀도가 4.65g r/cm²(상대밀도; 약46%에 상당)인 것이, 용침제2를 사용한 1150℃의 용침소결후에, 그 성형체밀도가 9.31gr/cm²에까지 높아지고, 또 그 경도가 Hv 325에까지 경화되는 것이 확인되었다.

또한 Mo(1)분말의 성형체와 용침제2로부터 제조된 청동합금-Mo계 용침소결체의 조직 사진이 나타나 있는 도25(a), 및 Mo(2)분말의 성형체와 용침제2로부터 제조된 청동합금-Mo계 용침소결체의 조직사진이 나타나 있는 동일 도면(b)로부터 분명하게 나타나 있는 바와같이, 어느 것의 청동합금-Mo계 용침소결체에 있어서도, 그 조직중에 있어서의 기공이 거의 없어지고, 조직적 강도가 높아져 있는 것을 알 수 있다. 또한 보다 미립의 Mo(1)분말(평균 입자지름0.8μm)이 사용되어 이루어지는 동일 도면(a)의 청동합금-Mo계 용침소결체는, 그 Mo(1)분말 보다도 거친 Mo(2)분말(평균 입자지름4.7μm)이 사용되어 이루어지는 동일 도면(b)의 청동합금-Mo계 용침소결체와 비교하여, 매우 미세하고 균일한 조직으로 되어있어, 동일 도면(a)에 나타내지는 청동합금-Mo계 용침소결체쪽이 동일 도면(b)에 나타내지는 청동합금-Mo계 용침소결체 보다도 고경도, 고강도이며, 또 슬라이딩특성이 우수하다는 것을 알 수 있다.

또한, Mo(1)분말의 성형체 및 Mo(2)분말의 성형체의 각각에 대하여 상기 용침소결법을 실시할 경우의 치수수축률을 조사하면, Mo(1)분말의 성형체에 상기의 용침소결법을 실시했을 경우에는, 1000℃에서 10%, 1150℃에서 8.1%, 1200℃에서 7.3%의 수축률인 것에 대해서, Mo(2)의 성형체에 상기의 용침소결법을 실시한 경우에는, 3.7%이내의 수축률로 되는 것을 알수 있었다. 그리고, 이 수축률의 차이가 소결체의 골격이 되는 Mo금속분말의 소결성에 가장 영향을 주고, 특히 Sn을 다량으로 함유하는 청동합금의 용침소결에서는 Sn의 증발과의 관계로부터 1150℃이하의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다. 또한 본실시예에 따른 용침소결법은 Mo금속상을 35-70체적% 함유하고, 그 잔부가 Cu 또는 Cu합금상으로 이루어진 고밀도의 소결 슬라이딩 재료를 제조하는 방법으로서 매우 바람직한 것도 알 수 있었다.

또한, Mo금속분말(Mo(1)분말, Mo(2)분말)에 미리 내마모성을 높이는 경질입자(예를 들면, TiC, TiN, TiCN, W, CrN, 페로몰리브덴( 예를 들면 50-70중량% Mo-Fe),Si₃N₄등)이나 고체 윤활제(예를 들면 CaF₂ 흑연등)를 첨가하여 이루어진 분말성형체에 대하여 상기의 용침소결법을 실시함으로써 보다 고강도로 윤활성능이 우수한 무급지소결 슬라이딩 재료를 형성할 수 있다. 특히, 미세한 Mo분말을 이용함으로써, Mo입자 보다 크고 연질의 고체 윤활제를 다량으로 첨가했을 경우에 있어서도, 고강도를 보장하면서 슬라이딩성능이 우수한 소결 슬라이딩 재료로 할 수 있다(예를 들면 본 출원인의 이미 제안에 따른 일본 특허3214862호 공보 참조). 이것 때문에, 예를 들면, 유압셔블 등의 작업기 연결장치에 있어서, 작업기 연결핀 및 베어링 부시 중 적어도 1종을, 고체 윤활제를 함유하는 Mo계 또는 Mo-Cu(Cu합금)계의 소결 슬라이딩 재료가 고정되어 이루어진 것으로 함으로써, 상기 작업기 연결장치를, 장기간의 급지간격 혹은 급지없이 사용가능한 연결장치라고 할 수 있다. 또 여기에서, 고체 윤활제의 바람직한 크기가 Mo분말지름의 약3배이상, 더 바람직하게는 5배이상인 것은, 도24(a)(b)의 모식 도면에 나타내지는 기하학적인 관계로부터 도출된다.

또한, 본 실시예에서는, 전해Cu분말(CE15, 후쿠다 금속사제)과 상기 Mo(2), Sn, TiH, Pb분말 및 #350메쉬 이하의 Fe27중량% P을 이용하여 표5의 조성이 되도록 Mo가 중량%로 0, 3, 5, 10, 15, 25중량%로 되도록 배합하고, 성형후, 850-950℃에서 소결하고, 그 액상소결성을 조사했다. 또 여기에서, TiH, Pb, Fe27P은, Mo분말과의 젖음성을 개선하기 위해서 첨가하는 것이다.

그 결과, 표5의 최우측란에 기재된 바와 같이, 젖음성의 개선에 의해 다량의 Mo입자가 분산된 상태에 있어서 보다 고밀도의 청동합금-Mo계 용침소결체를 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 도26(a) 및 동일 도면(b)은, 각각 표5중의 No. B4 및 No. B6의 소결체의 소결 조직을 나타낸 것으로, 어느쪽의 경우에 있어서도 매우 고밀도로 소결화되어 있고, 또 Ti, Pb을 첨가해서 액상소결시의 젖음성을 개선한 것 No. B4, No. B6의 소결체에 있어서는, 소결 온도를 865℃로 조정함으로써 소결 밀도(소결체 중의 기공율)를 충분하게 높일 수 있고, 또 그들의 소결체의 경도가 Hv120, Hv145이며, 고면압하의 슬라이딩 재료로서 충분한 압환강도, 인장강도를 얻을 수 있는 것을 알았다. 그리고, 이들 슬라이딩 재료는, 오일윤활하에서의 고속, 경부하한 슬라이딩 조건에서 사용할 수 있는 슬라이딩 재료로서도 바람직하다.

(실시예4)

(정속마찰 마모시험)

본 실시예에서는, 도27에 나타내지는 정속마찰 마모시험기를 이용하여, 상기의 실시예에서 제작한 청동합금-Mo계 용침소결체의 한계내시징 면압 혹은 이상마모 발생면압을 조사했다. 또한 Mo(2)소결체에 Pb-1중량%Ti, Bi-4중량%Ni를 700℃에서 용침 시킨 슬라이딩 재료(C),(D), Mo(1)성형체 및 Mo(2)성형체의 각각에 대하여 Cu-20중량%Sn합금을 용침시킨 슬라이딩 재료(E), (F)와 흑연을 0.1-0.3mm지름의 물유리에 의해 조립한 흑연을 Mo(2) 매트릭스에 대하여 5중량%(약30체적%)분산시켜 Cu-20중량%Sn합금을 용침시킨 슬라이딩 재료 부시(G)에 관하여도 실험에 제공했다. 또한, 비교 재료로서는, 15중량% Pb를 함유하는 납청동용제 슬라이딩 재료와, 특수고력황동(PC31)과, 시험편 슬라이딩면에 Mo금속을 플라즈마 용사한 것(기공율 약10%)을 준비했다. 또, 슬라이딩시험 조건은, SCM415에 침탄담금질 뜨임처리를 실시하고, 표면경도가 HRC60, 표면조도가 3μm이하가 되도록 조정한 회전 원반을 회전시키면서, 60℃로 과열한 #10엔진유를 슬라이딩 시험편전면에 5cm³/min으로 적하 윤활 하면서, 마찰계수와 그 경우의 마모량을 계측하지만, 소정의 면압에서 2min사이에 이상이 없을 경우에는, 면압을 50kgf/cm²단위에서 승압하는 조작을 반복하여, 한계내시징면압 혹은 이상 마모 발생 한계면압을 조사했다.

그 결과를 표5의 최우측란에 정리해서 나타냈다. 분명하게 Mo가 5중량%이상의 첨가량과 함께 한계 시징면압이 급격하게 개선되어, Mo 금속상의 하한첨가량이 5중량%이며, 보다 바람직하게는 10중량%이며, 그 개선 효과는, F공시재(70중량%Mo상당)에 의해 포화되고, Mo 금속의 뛰어난 한계 시징면압에 근접하는 것과 경제적인 관점에서Mo상한첨가량을 70중량%로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다(Mo는 최대90중량%까지 첨가 가능).

한편, 본 발명은 상기 실시예 및 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위내에서 종종 변경해서 실시하는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 고면압·저속슬라이딩이나 요동 등이 매우 나쁜 슬라이딩 조건하에서의 내시징성, 내마모성이 우수한 소결 슬라이딩 재료, 슬라이딩 부재 및 연결장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 고속·고온슬라이딩이나 고면압·고속슬라이딩하에서도 슬라이딩시의 친밀성이 우수하고, 양호한 내시징성, 내마모성을 나타내는 소결 슬라이딩 재료, 슬라이딩 부재 및 이를 적용시킨 장치를 제공할 수 있다.

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백플레이트 강판에 고정된 소결층과,

상기 소결층에 윤활조성물, 윤활성 수지, 및 고체 윤활제와 수지로 이루어진 고체 윤활복합재 중 하나 이상을 충전하면서 라이닝해서 형성된 슬라이딩면층을 구비하고,

상기 소결층은 Sn을 5~20중량% 함유하는 청동합금을 10-95중량% 함유하고, 잔부는 Mo를 주체로 하는 혼합분말을 상기 백플레이트 강판에 산포해서 소결 접합함으로써 고정된 것임을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제13항에 있어서, 상기 슬라이딩면층을 내주면측 또는 외주면측에 배치하도록 구부려서 원통형상으로 성형된 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 백플레이트 강판은 상기 소결접합이 실시된 면에 미리 Cu도금 또는 청동계, 납청동계, Fe-Cu-Sn계 혹은 Fe-Cu-Sn-Pb계의 소결재료가 소결 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 혼합분말은 평균 입자지름이 0.05~2.0mm로 조립화되어 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
백플레이트 강판에 고정된 소결층,

상기 소결층에 산포된 소결 슬라이딩 재료로 이루어진 소편, 및

상기 소편의 주위에 배치된 별체의 청동계 소결체를 구비하고,

상기 소결층은 청동계, 납청동계, Fe-Cu-Sn계 혹은 Fe-Cu-Sn-Pb계의 소결 재료를 상기 백플레이트 강판에 소결 접합함으로써 형성되고,

상기 소편이 상기 별체의 청동계 소결체 중에 함유되도록 하여 상기 백플레이트 강판에 고정되고,

상기 소결 슬라이딩 재료는 Cu 또는 Cu합금을 10-95중량% 함유하고, 잔부는 Mo를 주체로 하고, 상대밀도가 90%이상인 소결체로 이루어진 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제17항에 있어서, 상기 소결체는 Mo성형체의 소결과 아울러 Cu 또는 Cu합금이 용침되어 이루어진 것으로서, Mo를 35-75중량% 함유하고, 또한 그 기공율이 7체적%이하인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제18항에 있어서, 상기 Mo성형체는 평균 입자지름이 10μm이하인 Mo분말로 구성되고, 평균 입자지름이 30μm이상인 고체 윤활제를 5-60체적% 및/또는 경질입자를 0.2~10체적%의 범위에서 더 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소결체 중의 Cu합금상은 Sn을 5~20중량% 함유하고 있는 것과 아울러, 0.2-5중량%의 Ti, 0.2-14중량%의 Al, 0.2-15중량%의 Pb, 0.1-1.5중량%의 P, 0.1-10중량%의 Zn, 0.1-10중량%의 Ni, 0.1-5중량%의 Co, 0.1-10중량%의 Mn 및 0.1-3중량%의 Si로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
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일측의 기계구성요소와, 이 일측의 기계구성요소로 지지된 베어링축 및 이 베어링축에 외측에서 끼워지는 베어링 부시를 통해 배치되는 타측의 기계구성요소를 서로 회전 또는 회전운동 가능하게 연결하는 연결장치에 있어서,

상기 베어링축을 슬라이딩 부재로 구성함과 아울러,

상기 베어링 부시를 Fe-C계, Fe-C-Cu계 혹은 Cu-Sn계 합금의 오일함유 소결 재료로 구성하고,

상기 슬라이딩 부재는 백플레이트와 이 백플레이트 상에 고정된 소결 슬라이딩체를 구비하고,

상기 소결 슬라이딩체는 Cu 또는 Cu합금을 10-95중량% 함유하고, 잔부는 Mo를 주체로 하고, 상대밀도가 90%이상인 소결체로 이루어지고,

상기 백플레이트는 베어링축의 기재인 것을 특징으로 하는 연결장치.
제23항에 있어서, 상기 소결체는 Mo성형체의 소결과 아울러 Cu 또는 Cu합금이 용침되어 이루어진 것으로서, Mo를 35-75중량% 함유하고, 또한 그 기공율이 7체적%이하인 것을 특징으로 하는 연결장치.
제24항에 있어서, 상기 Mo성형체는 평균 입자지름이 10μm이하인 Mo분말로 구성되고, 평균 입자지름이 30μm이상인 고체 윤활제를 5-60체적% 및/또는 경질입자를 0.2~10체적%의 범위에서 더 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 연결장치.
제23항에 있어서, 상기 소결체 중의 Cu합금상은 Sn을 5~20중량% 함유함과 아울러, 0.2-5중량%의 Ti, 0.2-14중량%의 Al, 0.2-15중량%의 Pb, 0.1-1.5중량%의 P, 0.1-10중량%의 Zn, 0.1-10중량%의 Ni, 0.1-5중량%의 Co, 0.1-10중량%의 Mn 및 0.1-3중량%의 Si로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 연결장치.
제23항에 있어서, 상기 일측의 기계구성요소에 대한 상기 베어링축의 피지지면 부위에 상기 소결 슬라이딩체가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 연결장치.
제23항에 있어서, 작업기, 크롤러식 하부 주행체에 있어서의 트랙 링크, 상기 하부 주행체에 있어서의 전륜장치, 불도저의 차체를 지지하는 이퀄라이저 및 덤프트럭 등의 서스펜션 장치 중 어느 하나에 있어서의 연결 부위의 연결 수단으로 사용되는 것을 특징으로 하는 연결장치.
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Mo를 5~75중량% 함유하고, Sn을 5~20중량% 함유하는 청동합금상으로 이루어지고, 또 상대밀도가 90%이상인 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것을 특징으로 하는 소결 슬라이딩 재료.
제35항에 있어서, 상기 청동합금상은 0.2~5중량%의 Ti, 0.2~14중량%의 Al, O.2~15중량%의 Pb, 0.1~1.5중량%의 P, O.1~10중량%의 Ni, 0.1~5중량%의 Co, 0.1~10중량%의 Mn 및 0.1~3중량%의 Si로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 소결 슬라이딩 재료.
Mo분말 성형체의 소결과 아울러 청동합금계 용침제가 용침되어서 형성되고, 또 Mo를 35-75중량% 함유하는 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것을 특징으로 하 는 소결 슬라이딩 재료.
제37항에 있어서, 상기 Mo분말 성형체에는 5~60체적%의 고체 윤활제 및 경질입자 분산재 중 하나 이상이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 소결 슬라이딩 재료.
제35항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 청동합금-Mo계 소결체에는 Mo상 및 청동상보다 경질의 금속간화합물, 탄화물, 질화물, 산화물 및 불소화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진 경질입자가 0.2~10체적%의 범위에서 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 소결 슬라이딩 재료.
제35항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mo의 함유량을 35~65중량%의 범위에서 조정함으로써, 상기 청동합금-Mo계 소결체의 열팽창계수가 1.1~1.5×10^-5으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 소결 슬라이딩 재료.
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소결 슬라이딩체를 보유하는 슬라이딩 부재로서,

상기 소결 슬라이딩체는 Mo를 5~75중량% 함유하고, Sn을 5~20중량% 함유하는 청동합금상으로 이루어지고, 또 상대밀도가 90% 이상인 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
소결 슬라이딩체를 보유하는 슬라이딩 부재로서,

상기 소결 슬라이딩체는 Mo분말 성형체의 소결과 아울러 청동합금계 용침제가 용침되어 형성되고, 또 Mo를 35~75중량% 함유하는 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
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백플레이트와, 이 백플레이트 상에 고정된 소결 슬라이딩체를 구비한 슬라이딩 부재로서,

상기 소결 슬라이딩체는 Mo를 5~75중량% 함유하고, Sn을 5~20중량% 함유하는 청동합금상으로 이루어지고, 또 상대밀도가 90% 이상인 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제42항 또는 제46항에 있어서, 상기 청동합금상에는 0.2~5중량%의 Ti, 0.2~14중량%의 Al, 0.2~15중량%의 Pb, 0.1~1.5중량%의 P, 0.1~10중량%의 Ni, 0.1~5중량%의 Co, 0.1~10중량%의 Mn 및 0.1~3중량%의 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
백플레이트와, 이 백플레이트 상에 고정된 소결 슬라이딩체를 구비한 슬라이딩 부재로서,

상기 소결 슬라이딩체는 Mo분말 성형체의 소결과 아울러 청동합금계 용침제 가 함침되어 형성되고, 또 Mo를 35~75중량% 함유하는 청동합금-Mo계 소결체로 이루어진 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제43항 또는 제48항에 있어서, 상기 Mo분말 성형체에는 5~60체적%의 고체 윤활제 및 경질입자 분산재 중 하나 이상이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제42항, 제43항, 제46항 및 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 청동합금-Mo계 소결체에는 Mo상 및 청동상보다 경질의 금속간화합물, 탄화물, 질화물, 산화물 및 불소화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진 경질입자가 0.2~10체적%의 범위에서 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제42항, 제43항, 제46항 및 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mo의 함유량을 35~65중량%의 범위로 조정함으로써, 상기 청동합금-Mo계 소결체의 열팽창계수가 1.1~1.5×10^-5으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제46항 또는 제48항에 있어서, 상기 백플레이트는 열팽창계수가 1.1~1.5×10^-5의 범위에 있는 강제, 주철제 또는 Al-Si계 합금제의 것임을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제46항 또는 제48항에 있어서, 상기 소결 슬라이딩체는 소결접합, 소결용침접합, 납땜, 코킹, 끼워맞춤, 압입, 접착, 볼트체결 및 클린치접합 중 어느 하나에 의해 상기 백플레이트에 고정되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제46항 또는 제48항에 있어서, 상기 소결 슬라이딩체는 상기 백플레이트에 소결접합에 의해 고정되고, 상기 소결슬라이딩체에 따른 청동합금상에는 0.5중량% 이상의 Ti 및 Al 중 하나 이상이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제42항, 제43항, 제46항 및 제48항 중 어느 한 항에 기재된 슬라이딩 부재가 조립되어 이루어진 것을 특징으로 하는 터보차저장치.
제42항, 제43항, 제46항 및 제48항 중 어느 한 항에 기재된 슬라이딩 부재가 조립되어 이루어진 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 펌프 또는 유압 피스톤 모터장치.