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WO2010071373A2 - 소결 부시 - Google Patents

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WO2010071373A2
WO2010071373A2 PCT/KR2009/007573 KR2009007573W WO2010071373A2 WO 2010071373 A2 WO2010071373 A2 WO 2010071373A2 KR 2009007573 W KR2009007573 W KR 2009007573W WO 2010071373 A2 WO2010071373 A2 WO 2010071373A2
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WO
WIPO (PCT)
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bush
lubricant
sintered
solid
pores
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2009/007573
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English (en)
French (fr)
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WO2010071373A3 (ko
Inventor
임동필
김상범
심동섭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HD Hyundai Infracore Co Ltd
Original Assignee
Doosan Infracore Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Doosan Infracore Co Ltd filed Critical Doosan Infracore Co Ltd
Priority to EP09833651.4A priority Critical patent/EP2372179B1/en
Priority to US13/140,525 priority patent/US9556904B2/en
Priority to CN200980154896.6A priority patent/CN102405356B/zh
Publication of WO2010071373A2 publication Critical patent/WO2010071373A2/ko
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    • F16C33/103—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
    • F16C33/104—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing in a porous body, e.g. oil impregnated sintered sleeve

Definitions

  • the present invention relates to a sintered bush that can be used under construction conditions such as low speed and high surface pressure in construction machinery.
  • Construction machinery such as excavators, skid steer loaders, and the like have a number of joints, for example, boom and arm connections, arm and bucket connections, and the like.
  • the joint part is generally composed of a pin connecting two members requiring joint motion, and a bush for reducing frictional resistance generated between the pin and the pin hole, wherein the pin and the bush are swinging motion in a lubricating environment. Do it.
  • the joint portion is composed of a housing for supporting the pins and bushes, a seal for blocking contaminants, and the like, in addition to the pins and bushes.
  • joints operate under a variety of conditions, depending on the type of connection, the working conditions and the type of joint, generally operating under a surface pressure of about 2 to 6 kg / mm2 and a speed of about 2 to 5 cm / sec, in particular instantaneous surface pressure. Depending on the operating conditions, may be more than three times the normal surface pressure due to the uneven load during operation. Bushes used under such low speed and high surface pressure conditions require high scuffing resistance and abrasion resistance, and various compositions and types of products have been developed.
  • the pore of the bush is impregnated with a lubricant having a viscosity of about 240 to 1500 cSt.
  • a lubricant having a viscosity of about 240 to 1500 cSt.
  • the temperature rises due to frictional heat between the shaft and the inner circumferential surface of the bush, which causes the volume of the impregnated lubricant to expand and the viscosity to be lowered and discharged, whereas when the bush is not used, the viscosity of the lubricant by cooling Due to the increase in capillary force, the discharged lubricant is restored into the pores.
  • the conventional bush tries to maintain the lubrication state on its inner circumferential surface.
  • the speed decreases, or the viscosity of the lubricant decreases, the thickness of the oil film becomes thin.
  • the inner circumferential surface of the bush becomes the boundary lubrication state, which causes metal contact friction and adhesion. Sufficient sliding characteristics could not be secured under the condition of high surface pressure.
  • a general construction machine may not always operate for more than several hours due to its operational characteristics.
  • the solid lubricious particles dispersed in the lubricating oil inside the pores of the bush are precipitated and aggregated.
  • the size of the aggregated solid lubricating fine particles becomes a pore size of several tens of micrometers to several hundreds of micrometers or more, even if the construction machine is operated to increase the temperature of the inner circumferential surface of the bush, the solid lubricity of the tens of The pores are closed by the fine particles so that the lubricant inside the pores cannot be discharged to the inner circumferential surface of the bush, or the capillary tube is closed, which prevents the oil film from being properly formed on the inner circumferential surface of the bush, thereby preventing sufficient lubricating effect.
  • the present inventors have adjusted the degree of wetting at a constant operating temperature of the lubricant to a predetermined value, so that the inner circumferential surface of the bush at the time of operation of the work machine is sufficient. It was found that the sliding effect can be imparted to minimize the deterioration of the life of the sintered bush.
  • the present invention is based on this.
  • the present invention is an iron (Fe) -based matrix containing martensite tissue; And a porous metal sintered body comprising at least one metal matrix selected from copper (Cu), tin (Sn), and nickel (Ni), wherein the operating temperature is 60 ° C. to 80 ° C. in the pores of the porous sintered body.
  • the present invention provides a sintered bush characterized by having an oil separation of 5 to 10% and impregnating with a lubricant which is semisolid or solid at room temperature.
  • the present invention is an iron (Fe) matrix containing martensite structure; And at least one metal matrix selected from copper (Cu), tin (Sn), and nickel (Ni), wherein the sintered bush is made of a porous metal sintered body, and operates within a pore of the porous sintered body of 40 ° C. or more and less than 60 ° C.
  • a sintered bush characterized by an oil separation of 2% or less at temperature and impregnating with a lubricant which is semisolid or solid at room temperature.
  • the porous metal sintered bush according to the present invention is impregnated with a semi-solid or solid lubricant at room temperature in which oil separation is controlled to 5 to 10% at an operating temperature of 60 ° C. to 80 ° C. in the pores of the porous sintered body.
  • the lubrication state is continuously maintained on the inner circumferential surface of the bush during operation of the work machine, so that sufficient sliding characteristics can be exhibited even under low speed and high surface pressure conditions, and precipitation of solid lubricant fine particles at room temperature when the work machine is not operated. Since this does not occur, it can be smoothly lubricated during the operation of the work machine later.
  • FIG. 2 is a photograph showing a sintered bush of the present invention.
  • 3 is an optical micrograph showing a cross section of the sintered bush of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a link unit to which the sintered bush of the present invention is applied.
  • Weaning degree in the present invention is a value measured according to KS M 2050.
  • the pore of the porous metal sintered body has an oil separation of 5 to 10% at an operating temperature of 60 °C to 80 °C, semi-solid or solid at room temperature A phosphorus lubricant is impregnated.
  • a liquid lubricant in which solid lubricious fine particles are added is used in the pores of the porous metal sintered bush.
  • the solid lubricant fine particles dispersed in the lubricant inside the pores precipitate and aggregate to close the pores, which causes the lubricant to reach the inner circumferential surface of the bush. Since it could not be discharged, an oil film was not formed on the inner circumferential surface of the bush.
  • the temperature-specific reason of the lubricant impregnated in the pores of the porous metal sintered bush is not considered.
  • the reason why at the operating temperature, such as operating temperature of 60 to 80 °C is so low that the base oil is not properly separated from the lubricant during the operation, the sliding effect is not properly exhibited under the conditions of low speed and high surface pressure
  • the reason is too high that the base oil is excessively separated from the lubricant during the operation, the base oil leaks, which results in a reduction in the life of the bush.
  • the present invention is impregnated with a semi-solid or solid lubricant in the pores of the porous metal sintered bush at room temperature, the wetting degree is adjusted to 5 to 10% at an operating temperature of 60 to 80 ° C, Even under the condition of high surface pressure, an appropriate lubrication state can be maintained on the inner circumferential surface of the sintered bush, thereby reducing wear and damage of the sintered bush, thereby improving the life of the sintered bush.
  • the semi-solid or solid lubricant at room temperature impregnated in the pores of the sintered bush according to the present invention is 60 to 80 ° C.
  • About 5 to 10% of base oil is separated from the lubricant as it is liquefied at the operating temperature, which improves the fluidity of the lubricant and discharges the base oil along with some solid lubricious particulates to the inner circumferential surface of the sintered bush.
  • the sintered bush according to the present invention does not cause a decrease in life due to wear.
  • the sintered bush when the sintered bush is continuously operated by operating the work machine for a long time, frictional heat is generated at the contact portion of the pin and the bush continuously due to friction, and the temperature of the contact portion of the pin and the bush gradually increases due to the frictional heat. Will rise. Then, the wear of the sintered bush is accelerated when the temperature of the contacting site is at or above an unacceptable temperature, that is, at or above the galling temperature.
  • the lubricant which is semi-solid or solid at room temperature of the present invention, absorbs the frictional heat as latent heat even when a large amount of frictional heat is generated at the contact portion between the pin and the bush during the phase change process, so that the effect of offsetting frictional heat generated at the contacting portion is reduced.
  • the scuffing resistance of the sintered bush can be improved.
  • the semisolid or solid lubricant at room temperature used in the present invention may cause the wax component to rapidly expand in volume at a certain temperature.
  • the coefficient of thermal expansion is 0.6 ⁇ 10.
  • the thermal expansion coefficient in the operating temperature range (-40 °C ⁇ 80 °C) is significantly larger (0.1 ⁇ 10 -2 / °C ⁇ 10.0 ⁇ 10 -2 / ° C.) temperature range may be present. Therefore, even when the lubricant used in the present invention is operated at a low temperature, the lubricant is greatly expanded only by the local temperature rise of the contact surface at the initial stage of operation, thereby allowing the lubricant impregnated in the pores to be quickly discharged to the outside, thereby causing friction between the pin and the bush. Wear of the bush due to can be prevented.
  • the bush according to the present invention is formed of a porous metal sintered body.
  • the porous metal sintered body has pores formed therein, it is known that the load bearing capacity is lower than that of the non-porous metal sintered body.
  • the metal sintered body is a material having high thermal conductivity, but there is a temperature difference between the surface layer and other parts, which are directly contacted with the fins when the bush is driven. For this reason, in the case of the sintered bush of the present invention in which the semi-solid or solid lubricant is impregnated with the inside of the pores at room temperature, a portion of the semi-solid or solid lubricant impregnated in the pores of the porous metal sintered body during operation is in direct contact with the fin.
  • the porous metal sintered body of the present invention comprises at least one of an iron matrix 12 containing part or all of martensite structure, and copper (Cu), tin (Sn), and nickel (Ni). At least one metal matrix 13 is included.
  • the metal matrix may be two or more alloy matrices.
  • the matrix may include at least one metal, or carbon, among copper (Cu), tin (Sn), and nickel (Ni).
  • the porous metal sintered body is about 7 to 20% by weight of copper, tin is about 1 to 7% by weight, nickel is about 0.3 to 4% by weight relative to the total weight of the porous metal sintered body, Carbon may be included in an amount of about 0.2 to 2% by weight, and iron may also be included by the remaining amount such that the total weight of the porous metal sintered body is 100% by weight.
  • the porous metal sintered body may further include a small amount of metals such as boron (B), chromium (Cr), molybdem (Mo), vanadium (V), tungsten (W), and manganese (Mn).
  • metals such as boron (B), chromium (Cr), molybdem (Mo), vanadium (V), tungsten (W), and manganese (Mn).
  • the porous metal sintered body may include boron in an amount of about 0.01 to 0.3 wt%, chromium in an amount of about 0.01 to 0.3 wt%, and molybdenum in an amount of about 0.01 to 0.3 wt%, based on the total weight of the porous metal sinter.
  • metals such as dem, vanadium in an amount of about 0.01 to 0.3% by weight, tungsten in an amount of about 0.01 to 0.3% by weight, manganese in an amount of about 0.01 to 0.3% by weight, or a mixture of two or more thereof. There is no limitation.
  • the porous metal sintered body has a plurality of pores 11, and the average size of the pores is preferably in the range of about 50 to 200 ⁇ m. If the average size of the pores is less than about 50 ⁇ m, the pores of the contact portion may be easily closed in the mirroring process of the initial stage of abrasion, so that the lubricant may not be discharged from the inside of the pores. On the other hand, when the average pore size is greater than about 200 ⁇ m, the capillary force may not be sufficient, so that the discharged lubricant may not be properly absorbed into the pores and may be lost.
  • the proportion of pores having a size of more than 200 ⁇ m in the total pores in the porous metal sintered body is preferably about 1 to 5%. If the proportion of pores larger than 200 ⁇ m is less than 1%, the porous metal sintered body is difficult to manufacture by a conventional method for mass production of sintered body, and if the proportion of pores larger than 200 ⁇ m is more than 5%, stress concentration may occur. The fatigue strength may be lowered and the life of the bush may be reduced.
  • the porosity of the porous metal sintered body is suitably about 15 to 25% in consideration of the load bearing capacity of the bush.
  • the lubricant 10 which is semi-solid or solid at room temperature, is impregnated in the pores of the porous metal sintered body.
  • the lubricant has a wetting degree of 5 to 10% at an operating temperature of 60 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. If the degree of weaning at an operating temperature of 60 ° C. or more and 80 ° C. or less is less than 5%, the base oil may not be properly separated from the lubricant and the fluidity of the lubricant may be reduced, thereby limiting the lubrication action.
  • the lubricant of the present invention the base oil discharged to the inner circumferential surface of the sintered bush when the operation of the work stops to be restored into the pores without loss, so as to prevent the deterioration of the life of the bush due to the cumulative loss of the base oil, the phase change temperature range, that is It is preferable that the wetting degree at the operating temperature of 40 degreeC or more and less than 60 degreeC is 2% or less, and it is ideal that the said wetting degree is 0%. If the wetting degree in the phase shift temperature range is more than 2%, the loss of base oil may accumulate during repeated discharge and restoration of lubricants, which may result in a reduction in the life of the bush. According to one example of the invention, the weaning degree at an operating temperature of 40 ° C. or higher and less than 60 ° C. may be about 1 to 2%.
  • the lubricant of the present invention preferably has a lead of NLGI (National Lubricating Grease Institute) grade 2 or less. If the lubricity of the lubricant, which is semi-solid or solid at room temperature, exceeds NLGI grade 2, the lubricant may not be impregnated smoothly into the pores, and the fluidity at the operating temperature may be impaired, thereby reducing the lubrication action.
  • NLGI National Lubricating Grease Institute
  • Such lubricants include waxes, thickeners, additives, and base oils, and are preferably semisolid or solid at room temperature by including waxes, thickeners, extreme pressure additives, solid lubricious particulates, and base oils.
  • Wax used in the present invention is a material containing a plurality of hydrophobic functional groups in a molecular structure of irregular chain shape of a certain length, and has a high affinity with base oil due to the hydrophobic functional groups.
  • waxes examples include conventional waxes, waxes in solid polymer form and waxes in oil form.
  • waxes in the form of solid polymers such as polyethylene, polyolefins, polyesters, epoxides and urethanes; General waxes such as paraffin wax, microcrystalline wax, ethylene bisstearamides, cotton seed wax, and the like; Cotton seed oil (cotton seed oil), soy empty oil (soybean oil), Jojoba Oil (jojob oil), and triglycerides having a side chain of C 14 ⁇ 24, such as blends thereof (triglycerides), and the derivatives thereof hydrogenated There are oil waxes such as vegetable oils, but are not limited thereto.
  • the lubricants used in the present invention can be maintained in a semisolid or solid state at room temperature, thereby causing the solid lubricious particulates to precipitate and aggregate at room temperature. It does not occur the closing phenomenon of can be smooth lubrication.
  • the wax can be liquefied at an operating temperature (such as about 60 ⁇ 80 °C) during operation of the work machine, the lubricant of the present invention can impart excellent lubrication characteristics to the inner peripheral surface of the bush.
  • the wax may serve to absorb the lubricant discharged when the working machine is stopped, in particular the discharged base oil so that the base oil can be recovered without loss into the pores.
  • a wax having a weight average molecular weight of 300 to 4000, preferably 300 to 2000 it is appropriate to use a wax having a weight average molecular weight of 300 to 4000, preferably 300 to 2000. If the weight average molecular weight of the wax is less than 300, it may be difficult to restore the pores when the working fluid is excessive when the lubricant is in the liquid phase. If the weight average molecular weight of the wax is more than 2000, the fluidity of the lubricant is low at room temperature or lower. Limited and separated base oils from lubricants can result in loss of base oils.
  • the content of such wax is suitably about 5 to 50% by weight, preferably about 5 to 20% by weight relative to the total weight of the lubricant. If the wax content is less than 5% by weight, the lubricant may not be maintained in a semisolid or solid state at room temperature. On the other hand, if the content of the wax is more than 50% by weight, the reason and fluidity at the operating temperature is excessive, so that the loss in the long-term use may be large.
  • the thickener used in the present invention is classified into a metallic soap thickener, an inorganic non-soap thickener, and an organic non-soap thickener. do.
  • the metal soap-based thickener include alkali metals, alkaline earth metals, amphoteric metals, and the like.
  • the inorganic non-soap thickeners include silica gel and bentonide, and the organic non-soap groups.
  • thickeners include urea, sodium telephtaramate, and the like.
  • More specific examples include Ca-based thickeners, Na-based thickeners, Al-based thickeners, Li-based thickeners, mixed thickeners, Ca composite thickeners, Li composite thickeners, Al composite thickeners, silica gel, bentonite, diurea, triurea, Tetraurea, sodium telephtaramate, and the like, but is not limited thereto.
  • the content of the thickener is preferably about 0.5 to 20% by weight based on the total weight of the lubricant. If the content of the thickener is less than 0.5% by weight, the recovery rate of the base oil weaned during operation may be low, so that the loss of the lubricant may be increased for a long time. If the content of the thickener is more than 20% by weight, the lubricant is excessively led to the porous metal. There is a problem that in-pore impregnation of the sintered body is not easy.
  • base oils examples include mineral oils and synthetic oils, and more specific examples thereof include paraffinic base oils, naphthenic base oils, mineral oils such as mixed oils, ester base oils, and polyalphaolefins (PAO: Poly Alpha Oleffin).
  • Synthetic oil such as) base oil, silicone (Silicone) base oil, fluorine base oil, and the like, but is not limited thereto.
  • base oil and wax are not fused and base oil and wax may be separated according to the kind of hydrophobic functional group of wax, as in the case of using mineral oil and vegetable wax together, kinds of wax, especially hydrophobic functional group of wax when using base oil It is appropriate to consider the type of.
  • the viscosity of the base oil is preferably in the range of 50 to 1500 cSt at 40 °C. If the viscosity of the base oil is less than 50 cSt at 40 ° C, the fluidity of the base oil is excessive and may not be properly restored into the pores later, so that the loss may be large, and the load-bearing ability of the oil film may not be sufficient, and wear resistance may be deteriorated. On the other hand, if the viscosity of the base oil is more than 1500 cSt at 40 °C, the fluidity of the base oil is so low that the base oil movement to the inside and outside of the pores is not smooth, the lubricating effect may not be properly exhibited on the inner peripheral surface of the bush.
  • the content of the base oil may be a residual amount that is adjusted so that the lubricant is 100% by weight relative to the total weight of the lubricant.
  • various performance enhancing additives may be included in order to further improve the performance of the lubricant and to meet the performance required by the user.
  • the additives include extreme pressure additives, solid lubricant fine particles, and the like, and may include extreme pressure additives and / or solid lubricant fine particles.
  • the additives may be adjusted to be used in the range of about 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the lubricant, depending on the type of the additive.
  • the lubricant of the present invention includes the solid lubricious particulates, if the content of the particulates is too small, the extreme pressure characteristics may not be sufficient, and if the content of the fine particles is too large, the fine particles may aggregate with each other, It is appropriate that the content ranges from about 1 to 2.5% by weight.
  • the extreme pressure additive when included in the lubricant of the present invention, if the content of the extreme pressure additive is too low, the extreme pressure characteristic may not be sufficient, and because the extreme pressure characteristic may be lowered, the content of the extreme pressure additive is about It is appropriate to range from 0.1 to 2.0% by weight.
  • the solid lubricating fine particles can act as thickeners and at the same time they can act as extreme pressure additives under lubricating conditions under high load conditions.
  • Examples of such solid lubricant particles are Graphite, Graphite fluoride, MoS 2 , MoSe 2 , WS 2 , WSe 2 , NbS 2 , NbSe 2 , TaS, TaSe 2 , TiS 2 , TiSe 2 , TiTe 2 , CeF 3 , Ba (OH ) 2 , CdCl 2 , CoCl 2 , ZrCl 2 , PbCl 2 , PbI 2 , BN, Ag 2 SO 4 , Borax (Na2B 4 O 7 ), Talc (Mg 3 (OH) 2 Si 2 O 10 ), Mica (KAl 2 (Si 3 Al) O 10 (OH) 2 ), ZnS, SnS 2 , FeS, CaF 2 , LiF, Zn 2 P 2 O
  • the extreme pressure additive can prevent the wear or burning of the friction surface of the bush.
  • extreme pressure additives include chemical additives such as sulfur (S) compounds, phosphorus (P) compounds, sulfur-phosphorus (S-P) compounds, and metallic extreme pressure additives such as lead (Pb) and molybdem (Mo).
  • the bush according to the invention forming a porous metal sintered body; Forming a lubricant that is semisolid or solid at room temperature; And impregnating the lubricant in pores of the porous metal sintered body, but is not limited thereto.
  • a porous metal sintered body Forming a lubricant that is semisolid or solid at room temperature; And impregnating the lubricant in pores of the porous metal sintered body, but is not limited thereto.
  • the porous metal sintered body of the present invention can be produced by various methods.
  • the porous metal sintered body may include mixing at least one metal powder selected from copper, nickel and tin together with the iron powder, and optionally also mixing the graphite powder; Applying a pressure of about 300 to 5,000 kg / cm 2 to form the annular shaped body; Heating the annular shaped body in a vacuum atmosphere, a nitrogen atmosphere, or an inert gas atmosphere such as argon gas at a temperature of about 1100 to 1150 ° C. for about 25 to 30 minutes to form a high strength sintered compact; And the sintered body may be manufactured by a method comprising the step of carburizing heat treatment at a temperature of 900 °C, but is not limited thereto.
  • pressure may be applied to the mixture of at least one metal powder selected from copper, nickel and tin, or the mixture including graphite powder together with the iron powder to form an annular shaped body (molded body in the form of a bush).
  • a pressure of about 300 to 5,000 kg / cm 2 to the mixture so that the porosity in the sintered body to be formed later is 15 to 25%.
  • the annular shaped body is heated to form a high strength sintered body.
  • it is carried out under a vacuum atmosphere, a nitrogen atmosphere, or an inert gas atmosphere such as argon gas.
  • the heating temperature of the annular shaped body is about 1100 to 1150 ° C, and the heating time is about 25 to 30 minutes.
  • a metal-based component such as a copper-based component may be appropriately liquefied and combined with an iron-based component to form a high-strength sintered body having a porosity of about 15 to 25%.
  • the high-strength sintered body thus formed is then subjected to carburization heat treatment at a temperature of about 900 ° C. to compensate for the decarburization of the iron matrix region in the previous sintering step and to increase the hardness of the iron matrix structure without changing the porosity due to further sintering. do.
  • the porous metal sintered body of the present invention can be formed.
  • the lubricant of the present invention can be prepared according to the general method for producing grease known in the art.
  • the lubricant of the present invention may be prepared by mixing wax, thickener and base oil; Heating the mixture (saponification reaction, saponification reaction); Dispersing (cooling) the heated mixture; Cooling the temperature while adding a balance of base oil to the cooled mixture to have a desired consistency; And it can be prepared by a method comprising the step of adding a variety of additives to the mixture is adjusted to the state, stirring and milling, but is not limited thereto.
  • the mixing step is performed at a temperature at which the wax is softened, for example, about 150 ° C. or less so that the wax, the thickener, and the base oil are uniformly mixed.
  • the impregnation step of the lubricant is preferably carried out at a temperature of about 80 to 100 °C. If the temperature at the time of impregnation is less than 80 ° C., the fluidity of the lubricant is insufficient, so that the impregnation rate may be lowered, and the wax component may be impregnated with the wax component separated. On the other hand, when the temperature at the time of impregnation is higher than 100 ° C., precipitation of solid lubricious fine particles may be caused when the work machine is not operated for a long time.
  • the impregnation step of the lubricant is preferably carried out under a pressure of about 0.01 to 0.1 MPa. If the pressure exceeds 0.1 MPa during impregnation, the impregnation rate of the lubricant may drop. On the other hand, if the pressure at the time of impregnation is less than 0.01 MPa, it does not have a great influence on the impregnation rate of the lubricant and is not preferable because it requires additional high vacuum equipment.
  • the sintered bush produced by this method can be used even under low speed and high surface pressure conditions.
  • the bush of the present invention can be used under harsh conditions in which the surface pressure acting on the sliding surface with the shaft is 8 kg / mm 2 or more, and the swinging speed is in the range of 1 to 8 cm / sec.
  • the sintered bush 1 of the present invention is, for example, a link portion having a pin 2, an O-ring 3, a dust seal 4, an abrasion resistant disk 5, and a paper feed hole 6, It may be applied as shown in Figure 5, but is not limited thereto.
  • the mixture was pressurized with 3000 kg / cm 2 to prepare a bush-shaped molded body having an inner diameter of 70 mm, an outer diameter of 82 mm, and a length of 80 mm. Thereafter, the bush-shaped molded body was heated and sintered at a temperature of 1100 ° C. for about 25 minutes in a furnace of a nitrogen gas atmosphere.
  • the formed sintered compact was machined into a porous metal sintered body obtained by carburizing heat treatment at a temperature of 900 ⁇ ⁇ to obtain a sintered bush having an inner diameter of 71 mm, an outer diameter of 80 mm and a length of 80 mm.
  • Example 1-2 The lubricant prepared in Example 1-2 was impregnated into the porous metal sintered body prepared in Example 1-1 at a temperature of about 80 ° C. and a pressure of 0.1 MPa to prepare a sintered bush (see FIG. 2).
  • Example 1-2 As shown in Table 1 below, except that the content of the paraffin wax, the viscosity and content of the base oil, the content of the thickener, the content of the extreme pressure additive, the content of the solid lubricant fine particles (MoS 2 ), Example 1-2 In the same manner as the lubricant, and using the lubricant to prepare a bush.
  • Example 2 Paraffin wax content (% by weight) Base oil Content of thickener (% by weight) Content of extreme pressure additive (% by weight) MoS 2 content (% by weight) Viscosity (cSt) Content (% by weight)
  • Example 2 20 240 56 20 2 2 Comparative Example 1 20 460 76 - 2 2 Comparative Example 2 - 240 Bal. - One - Comparative Example 3 - 240 Bal. - 2 - Comparative Example 4 - 240 Bal. - 2 2
  • the bushes prepared in Examples 1 and 2 were superior in both the EP properties and the wear resistance of the lubricants, compared to the bushes prepared in Comparative Examples 1 to 4 (with a liquid type lubricant impregnated inside the pores), The Seizure cycle is also excellent.
  • the excellent lubricating effect can be exerted on the inner circumferential surface may not cause a reduction in life.
  • the lubricant of the present invention has a wetting degree of 5 to 10% at a temperature of 60 ° C. or more and 80 ° C. or less, and a wetting degree of 2% at a temperature of 40 ° C. or more and less than 60 ° C.
  • Examples 1 and 2 and , Weaning degree for each temperature of the lubricant prepared in Comparative Example 1 was measured according to KS M 2050. The measurement result is shown in FIG.
  • the range of weaning at a temperature of 60 ° C. or more and 80 ° C. or less was about 10 to 18%, particularly at a temperature of about 70 ° C., which was about 13%.
  • the range of weaning at a temperature of 60 ° C. to 80 ° C. which is an operating temperature, ranged from about 2 to 10%, and particularly at a temperature of about 70 ° C. As low as 5%.
  • the bush according to the present invention uses a lubricant having a wetting degree of 5 to 10% at a temperature of 60 ° C. or more and 80 ° C. or less, so that an appropriate amount of base oil can be discharged during operation of the work machine, thereby exhibiting an excellent sliding effect. It was confirmed that the base oil discharged when the working machine was stopped is restored to the pores without loss.

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Abstract

본 발명은 마르텐사이트 조직을 함유하는 철(Fe)계 매트릭스; 및 구리(Cu), 주석(Sn) 및 니켈(Ni) 중에서 선택된 1 종 이상의 금속 매트릭스를 포함하는 다공성 금속 소결체로 된 소결 부시로서, 상기 다공성 소결체의 기공 내에, 60 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 작동 온도에서의 이유도(oil separation)가 5 내지 10 %이고, 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제가 함침되어 있는 것이 특징인 소결 부시에 관한 것이다.

Description

소결 부시
본 발명은 건설 기계 등에서 저속도이면서 고면압의 조건하에서 이용될 수 있는 소결 부시에 관한 것이다.
굴삭기, 스키드 스티어로더 등과 같은 건설기계는 다수의 관절부, 예를 들면 붐(boom)과 아암(arm)의 연결부, 아암과 버킷(bucket)의 연결부 등을 가지고 있다. 이러한 관절부는 일반적으로 관절운동이 요구되는 두 개의 부재를 연결하는 핀과, 상기 핀과 핀 구멍 사이에서 발생되는 마찰저항을 저감시키기 위한 부시로 구성되어 있으며, 상기 핀과 부시는 윤활 환경에서 요동운동을 한다. 또한, 상기 관절부는 핀 및 부시 이외에, 상기 핀 및 부시를 지탱하는 하우징, 오염물을 차단하는 실 등으로 구성되어 있다.
이러한 관절부는 연결 형태, 작업 조건 및 관절부의 종류에 따라 다양한 조건하에서 작동하는데, 일반적으로 약 2 내지 6 ㎏/㎟의 면압 및 약 2 내지 5 ㎝/sec의 속도의 조건하에서 작동하며, 특히 순간 면압은 작동 조건에 따라 작동시 편하중으로 인해 일반적인 면압의 3배 이상일 수 있다. 이러한 저속이면서 고면압 조건하에서 사용되는 부시는 높은 스커핑(scuffing) 저항성 및 내마모성이 요구되어 다양한 조성 및 형태의 제품이 개발되고 있다.
예를 들면, 다공질의 철계 소결 재료로 이루어진 부시가 있다. 이때, 상기 부시의 기공 내에는 점도가 약 240 내지 1500 cSt인 윤활유가 함침되어 있다. 이러한 부시의 경우, 사용시 축과 부시 내주면의 마찰열로 인해 온도가 상승하고, 이로 인해 함침된 윤활유의 부피가 팽창하고 점도가 저하되어 배출되고, 한편 부시가 사용되지 않을 경우에는 냉각에 의한 윤활제의 점도 증가로 인해서 모세관력이 증가하여 배출되었던 윤활유가 기공 내부로 복원된다. 이와 같은 가역적인 과정의 반복에 의해서 종래의 부시는 그 내주면에 윤활 상태를 유지하고자 했다. 그러나, 윤활부위에 하중이 증가하거나, 속도가 저하될 때 또는 윤활제의 점도 저하로 인해 유막의 두께가 얇아지고, 이로 인해 부시의 내주면이 경계 윤활 상태가 되어 금속 접촉 마찰과 이에 의한 응착이 발생하여 고면압의 조건하에서 충분한 슬라이딩 특성을 확보할 수 없었다.
또, 종래에는 S계, P계 등의 극압 첨가제가 첨가된 윤활유가 함침되어 있는 부시가 이용되었다. 다만, 이러한 부시는 약 8 ㎏/㎟의 면압 조건하에서만 사용될 수 있어 그 사용에 있어 한계가 있다.
이와 같은 한계점을 보완하기 위해서, 종래에는 통상의 극압 첨가제와 더불어 흑연, MoS2, 육방정계의 BN 등의 다양한 고체 윤활성 미립자가 포함된 윤활유가 함침된 부시가 이용된 경우가 있었다.
그러나, 일반적인 건설기계는 그 운용 특성상 상시적으로 수시간 이상 동안 작동하지 않는 경우가 있다. 이렇게 건설기계가 수시간 동안 작동되지 않을 경우, 부시의 기공 내부의 윤활유에 분산되어 있던 고체 윤활성 미립자는 침전되어 응집된다. 이때, 응집된 고체 윤활성 미립자의 크기가 통상의 기공 크기인 수십 ㎛ 내지 수백 ㎛ 이상이 될 경우, 추후 건설기계가 작동되어 부시의 내주면의 온도가 상승하더라도 수십 ㎛ 내지 수백 ㎛ 이상으로 응집된 고체 윤활성 미립자로 인해서 기공이 폐쇄되어 기공 내부의 윤활유가 부시의 내주면으로 배출되지 못하거나, 또는 모세관이 폐쇄되고, 이로 인해 부시의 내주면에 유막이 제대로 형성되지 못하여 충분한 윤활 효과가 발휘되지 못한다.
전술한 바와 같은 문제점을 갖는 윤활제를 이용하는 부시 대신에, 새로운 윤활제를 이용하는 부시의 개발이 필요하다.
본 발명자들은 다공성 금속 소결체 부시의 기공 내부에 함침되는 상온에서 반고체상 또는 고체상의 윤활제에 있어서, 상기 윤활제의 일정 작동 온도에서의 이유도를 일정 수치로 조절함으로써, 작업기의 작동시 부시의 내주면에 충분한 슬라이딩 효과를 부여할 수 있어 소결 부시의 수명 저하를 최소화할 수 있다는 것을 알았다. 본 발명은 이에 기초한 것이다.
본 발명은 마르텐사이트 조직을 함유하는 철(Fe)계 매트릭스; 및 구리(Cu), 주석(Sn) 및 니켈(Ni) 중에서 선택된 1 종 이상의 금속 매트릭스를 포함하는 다공성 금속 소결체로 된 소결 부시로서, 상기 다공성 소결체의 기공 내에, 60 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 작동 온도에서의 이유도(oil separation)가 5 내지 10 %이고, 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제가 함침되어 있는 것이 특징인 소결 부시를 제공한다.
또한, 본 발명은 마르텐사이트 조직을 함유하는 철(Fe)계 매트릭스; 및 구리(Cu), 주석(Sn) 및 니켈(Ni) 중에서 선택된 1 종 이상의 금속 매트릭스;를 포함하는 다공성 금속 소결체로 된 소결 부시로서, 상기 다공성 소결체의 기공 내에, 40 ℃ 이상 60 ℃ 미만의 작동 온도에서 이유도(oil separation)가 2 % 이하이고, 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제가 함침되어 있는 것이 특징인 소결 부시를 제공한다.
본 발명에 따른 다공성 금속 소결체 부시는 상기 다공성 소결체의 기공 내에 60 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 작동 온도에서의 이유도(oil separation)가 5 내지 10 %로 조절된 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제가 함침됨으로써, 작업기의 작동시 부시의 내주면에 윤활 상태가 지속적으로 유지되어 저속도이면서 고면압하의 조건하에서도 충분한 슬라이딩 특성이 발휘될 수 있을 뿐만 아니라, 작업기의 미작동시 상온에서 고체 윤활성 미립자의 침전되는 일이 발생하지 않기 때문에 추후 작업기의 작동시 원활한 윤활 작용을 할 수 있다.
도 1은 실시예 1 및 2와 비교예 1에서 제조된 윤활제의 온도별 이유도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 소결 부시를 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 소결 부시의 단면을 나타내는 광학현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 소결 부시를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 소결 부시가 적용된 링크부의 단면도이다.
<도면 부호의 간단한 설명>
1: 부시, 2: 핀,
3: O-링, 4: 더스트 씰,
5: 내마모 디스크, 6. 급지홀,
10: 윤활제, 11: 기공,
12: Fe계 매트릭스, 13: 금속 매트릭스
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에서 이유도는 KS M 2050에 따라 측정된 값이다.
본 발명에 따른 다공성 금속 소결체로 형성된 부시로서, 상기 다공성 금속 소결체의 기공 내부에는 60 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 작동 온도에서의 이유도(oil separation)가 5 내지 10 %이고, 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제가 함침되어 있는 것을 특징으로 한다.
종래에는 저속도이면서 고면압의 조건하에서 충분한 슬라이딩 효과를 발휘하기 위하여, 다공성 금속 소결체 부시의 기공 내에 고체 윤활성 미립자가 첨가된 액상의 윤활제를 함침시켜 사용하였다. 그러나, 고체 윤활성 미립자가 첨가된 액상의 윤활제의 경우, 장시간 동안 작업기가 미작동하면 기공 내부의 윤활제 내 분산되어 있던 고체 윤활성 미립자가 침전되고 응집되어 기공이 폐쇄되고, 이로 인해 윤활제가 부시의 내주면으로 배출되지 못하여 부시의 내주면에 유막이 형성되지 못해 윤활 효과가 발휘되지 못했다.
이에, 종래에는 액상의 윤활제 대신에 상온에서 반고체상 또는 고체상의 윤활제를 이용하여, 상온 또는 작업기의 미작동시 고체 윤활성 미립자의 침전을 억제하고, 이와 동시에 저속도이면서 고면압의 조건하에서도 부시의 내주면에 충분한 유막을 형성하여 마찰 저항을 감소시키고자 하였다.
그러나, 종래에는 상기 다공성 금속 소결체 부시의 기공 내에 함침된 상기 윤활제의 온도별 이유도를 고려하지 않았다. 특히, 상기 윤활제의 경우, 작업 온도, 예컨대 60 내지 80 ℃의 작동 온도에서의 이유도가 너무 낮아 작업시 윤활제로부터 기유가 제대로 분리되지 않아서, 저속도이면서 고면압의 조건하에서 슬라이딩 효과가 제대로 발휘되지 못하였거나, 혹은 이유도가 너무 높아 작업시 윤활제로부터 기유가 과도하게 분리되어 기유가 누설되는 일이 발생하였고, 이로 인해 부시의 수명 저하가 초래되었다.
이에, 본 발명은 60 내지 80 ℃의 작동 온도에서의 이유도가 5 내지 10 %로 조절된, 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제를 다공성 금속 소결체 부시의 기공 내로 함침시킴으로써, 작업기의 작동시 저속도이면서 고면압의 조건하에서도 소결 부시의 내주면에 적절한 윤활 상태가 유지될 수 있어 소결 부시의 마모 및 손상이 감소되고, 이로 인해 소결 부시의 수명이 향상될 수 있다.
구체적으로, 작업기가 작동하여 소결 부시의 내주면 온도가 작동 온도인 60 내지 80 ℃ 정도로 상승되면, 본 발명에 따른 소결 부시의 기공 내에 함침되어 있는 상온에서 반고체상 또는 고체상의 윤활제는 60 내지 80 ℃의 작동 온도에서 액화되면서 약 5 내지 10 %의 기유가 윤활제로부터 분리되고, 이로 인해 윤활제의 유동성이 향상되어 소결 부시의 내주면으로 일부의 고체 윤활성 미립자 등과 함께 기유가 배출된다. 이때, 배출된 기유로 인해서 소결 부시의 내주면 상에 유막이 형성되고, 형성된 유막으로 인해서 핀과 부시의 계면에 충분한 슬라이딩 효과가 부여될 수 있고, 이로 인해 핀과 부시 간의 마찰 저항이 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 소결 부시는 마모로 인한 수명 저하가 초래되지 않는다.
또한, 작업기의 장시간 동안 작동함으로써 소결 부시가 연속적으로 작동할 경우, 핀과 부시의 접촉 부위에는 연속 반복적으로 마찰로 인해 마찰열이 발생하고, 상기 마찰열로 인해서 핀과 부시의 접촉 부위의 온도가 점진적으로 상승하게 된다. 이후, 상기 접촉 부위의 온도가 더 이상 수용할 수 없는 온도 이상, 즉 갈링(galling) 온도 이상이 되면, 소결 부시의 마모가 가속화된다. 그러나, 본 발명의 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제는 상변이 과정에서 핀과 부시의 접촉 부위에 다량의 마찰열이 발생하더라도 상기 마찰열을 잠열로서 흡수하기 때문에, 접촉 부위에서 발생되는 마찰열의 상쇄 효과가 있어 소결 부시의 스커핑 저항성이 향상될 수 있다.
게다가, 윤활제의 효율성이 제한되는 조건, 예컨대 작업기를 0 ℃ 이하의 저온에서 작동시킬 경우, 본 발명에서 이용된 상온에서 반고체상 또는 고체상의 윤활제는 왁스(wax) 성분이 특정 온도에서 급격히 부피 팽창할 때, 왁스 내에 흡수(함유)된 기유도 함께 팽윤되기 때문에, 열팽창률이 0.6×10-3/℃ 내지 0.9×10-3/℃인 통상의 액상 윤활제에 비해서, 사용 온도 영역(- 40 ℃ ~ 80 ℃) 내 열팽창률이 현저하게 큰(0.1×10-2/℃ ~ 10.0×10-2/℃) 온도 영역이 존재할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 이용된 윤활제는 저온에서 작동시킬 경우에도 작동 초기의 접촉면의 국부적 온도 상승만으로도 윤활제가 크게 팽창하고, 이로 인해 기공 내에 함침되었던 윤활제가 외부로 신속히 배출될 수 있어 핀과 부시의 마찰로 인한 부시의 마모가 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 부시는 다공성 금속 소결체로 형성된다. 일반적으로 다공성 금속 소결체는 내부에 기공이 형성되어 있기 때문에, 하중 지지 능력이 비다공성 금속 소결체에 비해 낮은 것으로 알려져 있다. 다만, 금속 소결체는 열전도성이 큰 물질이지만, 부시의 구동시 핀과 직접 접촉하는 부위인 표면층과 그 외 부분 간의 온도 차이가 존재한다. 이로 인해, 기공 내부에 상온에서 반고체상 또는 고체상 윤활제가 함침되어 있는 본 발명의 소결 부시의 경우, 구동시 다공성 금속 소결체의 기공 내에 함침되어 있는 반고체상 또는 고체상인 윤활제 중에서, 핀과 직접 접촉하는 부위인 표면층 부분의 기공 내에 존재하는 윤활제만이 액체 상태로 전환될 뿐, 부시의 그 외 영역인, 내부 기공 영역 내에 존재하는 윤활제는 반고체 상태 또는 고체 상태를 그대로 유지하고 있다. 따라서, 본 발명의 부시는 다공성 금속 소결체로 형성되었더라도, 기공 내에 반고체상 또는 고체상의 윤활제가 함침되어 있기 때문에, 일반적인 다공성 금속 소결체로 이루어진 종래의 부시에 비해서 하중 지지 능력이 향상될 수 있다.
본 발명의 다공성 금속 소결체는 도 3에 나타낸 바와 같이, 마르텐사이트 조직을 일부 또는 전부 함유하는 철계 매트릭스(matrix)(12)와, 구리(Cu), 주석(Sn) 및 니켈(Ni) 중에서 적어도 1 종 이상의 금속 매트릭스(13)를 포함한다. 이때, 상기 금속 매트릭스는 2종 이상의 합금 매트릭스일 수 있다. 여기서, 상기 매트릭스에는 구리(Cu), 주석(Sn) 및 니켈(Ni) 중에서 적어도 1 종 이상의 금속이나, 또는 탄소가 존재할 수 있다.
이때, 상기 다공성 금속 소결체는 다공성 금속 소결체의 총 중량에 대하여 구리는 약 7 내지 20 중량%의 함량으로, 주석은 약 1 내지 7 중량%의 함량으로, 니켈은 약 0.3 내지 4 중량%의 함량으로, 탄소는 약 0.2 내지 2 중량%의 함량으로 포함될 수 있고, 또한 철은 다공성 금속 소결체의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 잔량만큼 포함될 수 있다.
또한, 상기 다공성 금속 소결체는 소량의 붕소(B), 크롬(Cr), 몰리브뎀(Mo), 바나듐(V), 텅스텐(W), 망간(Mn) 등의 금속을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 금속 소결체는 다공성 금속 소결체의 총 중량에 대하여 함량이 약 0.01 내지 0.3 중량%인 붕소, 함량이 약 0.01 내지 0.3 중량%인 크롬, 함량이 약 0.01 내지 0.3 중량%인 몰리브뎀, 함량이 약 0.01 내지 0.3 중량%인 바나듐, 함량이 약 0.01 내지 0.3 중량%인 텅스텐, 함량이 약 0.01 내지 0.3 중량%인 망간 등의 금속을 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물을 더 포함할 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.
이러한 다공성 금속 소결체에는 도 3에 나타낸 바와 같이, 다수의 기공(11) 이 형성되어 있는데, 상기 기공의 평균 크기가 약 50 내지 200 ㎛ 범위인 것이 바람직하다. 만약, 기공의 평균 크기가 약 50 ㎛ 미만인 경우에는 마모 초기 단계의 경면화 과정에서 접촉부의 기공이 쉽게 폐쇄되어 이후 기공 내부에서 윤활제가 배출되지 않을 수 있다. 한편, 기공의 평균 크기가 약 200 ㎛ 초과인 경우에는 모세관력이 충분하지 않아 배출되었던 윤활제가 기공 내로 제대로 흡수되지 못해 손실될 수 있다.
또, 다공성 금속 소결체 내 전체 기공 중에서 크기가 200 ㎛ 초과인 기공이 차지하는 비율은 약 1 내지 5 % 인 것이 바람직하다. 만약, 크기가 200 ㎛ 초과인 기공의 비율이 1 % 미만일 경우에는 다공성 금속 소결체가 통상의 소결체 양산 방법으로 제조가 어려우며, 크기가 200 ㎛ 초과인 기공의 비율이 5 % 초과할 경우에는 응력 집중에 의한 피로 강도가 저하되어 부시의 수명이 저하될 수 있다.
또한, 상기 다공성 금속 소결체의 기공율은 부시의 하중 지지능력 등을 고려하여 약 15 내지 25 %인 것이 적절하다.
본 발명에 따른 다공성 금속 소결체를 포함하는 부시(1)의 경우, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 다공성 금속 소결체의 기공 내에는 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제(10)가 함침된다. 다만, 상기 윤활제는 60 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 작동 온도에서의 이유도가 5 내지 10 %이다. 만약, 60 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 작동 온도에서의 이유도가 5 % 미만이면, 윤활제로부터 기유가 제대로 분리되지 못해 윤활제의 유동성이 떨어져서 윤활 작용이 제한될 수 있고, 60 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 작동 온도에서의 이유도가 10 % 초과이면 윤활제로부터 과량의 기유가 분리되어 윤활제의 유동성이 과도하여 미작동시 배출되었던 윤활제가 기공 내로 복원되기 어려우며, 또한 장기간 사용시 기유의 손실이 누적되어 부시의 수명이 단축될 수 있다.
한편, 본 발명의 윤활제는, 작업기의 작동이 멈출 때 소결 부시의 내주면에 배출되었던 기유가 손실없이 기공 내로 복원되어 기유의 누적 손실로 인한 부시의 수명 저하를 방지하기 위하여, 상변이 온도 범위, 즉 40 ℃ 이상 60 ℃ 미만의 작동 온도에서의 이유도가 2 % 이하인 것이 바람직하며, 또한 상기 이유도가 0 %인 것이 이상적이다. 만약, 상변이 온도 범위에서의 이유도가 2 % 초과일 경우, 반복되는 윤활제의 배출 및 복원과정에서 기유의 손실이 누적되어 부시의 수명 저하가 초래될 수 있다. 본 발명의 일례에 의하면, 40 ℃ 이상 60 ℃ 미만의 작동 온도에서의 이유도는 약 1 내지 2 % 일 수 있다.
또한, 본 발명의 윤활제는 주도가 NLGI(National Lubricating Grease Institute) 등급 2 이하인 것이 바람직하다. 만약, 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제의 주도가 NLGI 등급 2를 초과할 경우, 상기 윤활제가 기공 내로 원활하게 함침되지 못하고, 또한 작동 온도에서의 유동성이 떨어져서 윤활 작용이 저하될 수 있다.
이러한 윤활제는 왁스, 증주제, 첨가제, 및 기유(base oil)를 포함하고, 바람직하게는 왁스, 증주제, 극압 첨가제, 고체 윤활성 미립자, 및 기유를 포함함으로써, 상온에서 반고체 상태 또는 고체 상태이다.
본 발명에서 사용되는 왁스는 일정 길이의 불규칙한 사슬 형태의 분자 구조에 다수의 소수성 관능기를 함유하고 있는 물질로서, 상기 소수성 관능기로 인해 기유와의 친화력이 높다.
이러한 왁스의 예로는 일반적인 왁스, 고체상 중합체 형태의 왁스, 오일 형태의 왁스가 있다. 구체적으로, 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 에폭사이드, 우레탄 등의 고체상 중합체 형태의 왁스; 파라핀 왁스, 마이크로 결정체 왁스, 에틸렌 비스스테아미드(bisstearamides), 코튼 시드 왁스(cotton seed wax) 등과 같은 일반적인 왁스; 코튼 시드 오일(cotton seed oil), 소이빈 오일(soybean oil), 조조바 오일(jojob oil), 및 이들의 블렌드 등과 같이 C14~24의 곁사슬을 갖는 트리글리세라이드(triglycerides) 및 이들의 유도체인 수소화된 식물성 오일 등의 오일 형태의 왁스가 있는데, 이에 제한되지 않는다.
이러한 왁스가 기유와 적절한 비율로 혼합될 경우 팽윤될 수 있기 때문에, 본 발명에서 이용되는 윤활제는 상온에서 반고체 상태 또는 고체 상태로 유지될 수 있고, 이로 인해 상온에서 고체 윤활성 미립자가 침전 및 응집되어 기공의 폐쇄 현상이 일어나지 않아 원활한 윤활 작용을 할 수 있다. 또한, 상기 왁스가 작업기의 작동시 작동 온도(ex. 60 ~ 80 ℃ 정도의 온도)에서 액화될 수 있기 때문에, 본 발명의 윤활제는 부시의 내주면에 우수한 윤활 특성을 부여할 수 있다. 또한, 상기 왁스는 작업기의 작동 정지시 배출되었던 윤활제, 특히 기유가 기공 내로 손실 없이 복원될 수 있도록 배출된 기유를 흡수하는 역할을 할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명에서는 중량평균분자량이 300 내지 4000, 바람직하게는 300 내지 2000인 왁스를 이용하는 것이 적절하다. 만약, 왁스의 중량평균분자량이 300 미만이면 윤활제가 액상일 때 유동성이 과도하여 작업기의 정지시 기공 내로 복원되기 어려울 수 있고, 왁스의 중량평균분자량이 2000 초과이면 상온 이하의 저온에서 윤활제의 유동성이 제한되고 윤활제로부터 기유가 분리되어 기유의 손실이 발생할 수 있다. 예컨대, 본 발명에서는 고체상 중합체 형태의 왁스일 경우에는 중량평균분자량이 약 500 내지 2000인 것을 이용하는 것이 적절하고, 파라핀, 마이크로 결정체 왁스와 같은 일반적인 왁스의 경우에는 중량평균분자량이 약 300 내지 1000인 것을 이용하는 것이 적절하다.
또한, 본 발명에서는 연화 온도(softening temperature)가 약 150 ℃ 이하, 바람직하게는 약 40 내지 90 ℃인 왁스를 이용하는 것이 적절하다. 만약, 왁스의 연화 온도가 너무 낮으면, 윤활제가 상온에서 반고체 상태 또는 고체 상태로 유지될 수 없기 때문에 고체 윤활성 미립자가 침전 및 응집되어 기공의 폐쇄 현상이 발생하고 이로 인해 작업기의 작업시 윤활제로부터 분리된 기유가 부시의 내주면으로 배출되지 못하여 슬라이딩 효과가 제대로 발휘되지 못할 수 있다. 한편, 왁스의 연화 온도가 너무 높으면, 작업기의 작동 정지시 배출되었던 기유가 기공 내로 제대로 복원되지 않아 기유의 누적 손실이 발생하고 부시의 수명이 저하될 수 있다.
이와 같은 왁스의 함량은 윤활제의 총 중량에 대해서 약 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 약 5 내지 20 중량%인 것이 적절하다. 만약, 왁스의 함량이 5 중량% 미만이면, 윤활제가 상온에서 반고체 상태 또는 고체 상태로 유지되지 못할 수 있다. 한편, 왁스의 함량이 50 중량% 초과이면, 작동 온도에서의 이유도 및 유동성이 과도하여 장기간 사용시 손실이 클 수 있다.
본 발명에서 사용되는 증주제는 금속 비누기 증주제(metallic soap thickener), 무기계 비(非)비누기 증주제(Inorgnic non-soap thickener) 및 유기계 비(非)비누기 증주제(Organic non-soap thickener)으로 구분된다. 상기 금속 비누기 증주제의 예로는 알칼리 금속, 알카리 토금속, 양쪽성 금속 등이 있고, 상기 무기계 비(非)비누기 증주제의 예로는 실리카 겔, 벤토나이드 등이 있으며, 상기 유기계 비(非)비누기 증주제의 예로는 우레아, 소듐텔레프타라메이트 등이 있다. 보다 구체적인 예로는 Ca계 증주제, Na계 증주제, Al계 증주제, Li계 증주제, 혼합계 증주제, Ca 복합계 증주제, Li 복합계 증주제, Al 복합계 증주제, 실리카 겔, 벤토나이트, 디우레아, 트리우레아, 테트라우레아, 소듐텔레프타라메이트 등이 있는데, 이에 제한되지 않는다.
상기 증주제의 함량은 윤활제의 총 중량에 대하여 약 0.5 내지 20 중량%인 것이 바람직하다. 만약, 증주제의 함량이 0.5 중량% 미만이면, 작동간 이유된 기유의 복원율이 낮아 장기간 작동간 윤활제의 손실이 커질 수 있고, 증주제의 함량이 20 중량% 초과이면, 윤활제의 주도가 과도하여 다공성 금속 소결체의 기공 내 함침이 용이하지 않은 문제가 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 기유의 예로는 광유 및 합성유가 있고, 보다 구체적인 예로는 파라핀계 기유, 나프텐계 기유, 혼합유와 같은 광유, 에스테르(Ester)계 기유, 폴리알파올레핀(P.A.O: Poly Alpha Oleffin)계 기유, 실리콘(Silicone)계 기유, 불소계 기유 등과 같은 합성유가 있는데, 이에 제한되지 않는다. 다만, 광유와 식물성 왁스를 함께 사용하는 경우처럼 왁스의 소수성 관능기의 종류에 따라 기유와 왁스가 융합되지 못하고, 기유와 왁스가 분리될 수 있기 때문에, 기유의 사용시 왁스의 종류, 특히 왁스의 소수성 관능기의 종류를 고려하는 것이 적절하다.
상기 기유의 점도는 40 ℃에서 50 내지 1500 cSt 범위인 것이 바람직하다. 만약, 기유의 점도가 40 ℃에서 50 cSt 미만이면, 기유의 유동성이 과도하여 추후 기공 내로 제대로 복원되지 않아 손실이 클 수 있고, 또한 유막의 하중 지지 능력이 충분하지 않아 내마모성이 떨어질 수 있다. 한편, 기유의 점도가 40 ℃에서 1500 cSt 초과이면, 기유의 유동성이 너무 낮아 기공 내부 및 외부로의 기유 이동이 원활하지 않아 부시의 내주면에 윤활 효과가 제대로 발휘되지 못할 수 있다.
상기 기유의 함량은 윤활제의 총 중량에 대해서 윤활제가 100 중량%가 되도록 조절하는 잔량일 수 있다.
본 발명에서는 윤활제의 성능을 보다 향상시키고, 사용자의 요구 성능을 충족시키기 위하여 각종 성능 향상 첨가제가 포함될 수 있다. 상기 첨가제의 예로는 극압 첨가제, 고체 윤활성 미립자 등이 있는데, 본 발명에서는 극압 첨가제 및/또는 고체 윤활성 미립자를 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 첨가제의 종류에 따라 각각 윤활제의 총 중량에 대하여 약 0.1 내지 5 중량% 범위 내로 조절되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 윤활제에 고체 윤활성 미립자가 포함될 경우, 상기 미립자의 함량이 너무 작으면 극압 특성이 충분하지 않을 수 있고, 또 상기 미랍자의 함량이 너무 많으면 미립자들이 서로 응집될 수 있기 때문에, 함량이 약 1 내지 2.5 중량% 범위인 것이 적절하다. 한편, 본 발명의 윤활제에 극압 첨가제가 포함될 경우에는, 상기 극압 첨가제의 함량이 너무 낮으면 극압 특성이 충분하지 않을 수 있고, 너무 많으며 오히려 극압 특성이 저하될 수 있기 때문에, 극압 첨가제의 함량은 약 0.1 내지 2.0 중량% 범위인 것이 적절하다.
상기 고체 윤활성 미립자는 증주제로서 작용할 수 있으며, 이와 동시에 고하중 조건하의 윤활 조건에서는 극압 첨가제로서 작용할 수 있다. 이러한 고체 윤활성 미립자의 예로는 Graphite, Graphite fluoride, MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, NbS2, NbSe2, TaS, TaSe2, TiS2, TiSe2, TiTe2, CeF3, Ba(OH)2, CdCl2, CoCl2, ZrCl2, PbCl2, PbI2, BN, Ag2SO4, Borax(Na2B4O7), Talc(Mg3(OH)2Si2O10), Mica(KAl2(Si3Al)O10(OH)2), ZnS, SnS2, FeS, CaF2, LiF, Zn2P2O7, Ca3(PO4)2, Fe2P2O7, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Zn(OH)2, PbO, ZnO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, PTFE, FEP, PFA, PE, PP, PU, PEEK, Polyamide, Polyacetal, Polytetrephthalate, Polysiloxane, Nylon, Phenol-formaldehyde, Urea-melamine-formaldehyde, Epoxy resin, Phenolic resin, Unsaturated polyester resin, Pb, Sn, Zn, Cu, Ag, In, 및 이들의 혼합물 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또, 상기 극압 첨가제(Extreme Pressure Additive)는 부시의 마찰면의 마모 또는 소부(燒付: 타서 눌러 붙는 현상)를 방지할 수 있다. 이러한 극압 첨가제의 예로는 황(S)화합물, 인(P)화합물, 황-인(S-P) 화합물 등의 화학 첨가제, 납(Pb), 몰리브뎀(Mo) 등의 금속성 극압 첨가제 등이 있다.
한편, 본 발명에 따른 부시는 다공성 금속 소결체를 형성하는 단계; 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제를 형성하는 단계; 및 상기 다공성 금속 소결체의 기공 내에 상기 윤활제를 함침시키는 단계를 포함하는 방법에 의해서 제조될 수 있는데, 이에 제한되지 않는다. 여기서, 다공성 금속 소결체의 형성 단계와 윤활제의 형성 단계 사이에는 시간적 선·후 관계가 존재하지 않는다.
1) 본 발명의 다공성 금속 소결체는 다양한 방법에 의해서 제조될 수 있다. 예를 들어, 다공성 금속 소결체는, 철 분말과 함께, 구리, 니켈 및 주석 중에서 선택된 1종 이상의 금속 분말을 혼합하고, 선택적으로 흑연 분말도 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 300 내지 5,000 kg/cm2 정도의 압력을 가하여 환형의 성형체를 형성하는 단계; 상기 환형의 성형체를 진공 분위기, 질소 분위기, 또는 아르곤 가스와 같은 불활성 가스 분위기하에서 약 1100 내지 1150 ℃의 온도로 약 25 내지 30분 가열하여 고강도의 소결체를 형성하는 단계; 및 상기 소결체를 900 ℃의 온도에서 침탄 열처리를 하는 단계를 포함하는 방법에 의해서 제조될 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.
구체적으로, 철 분말과 함께, 구리, 니켈 및 주석 중에서 선택된 1종 이상의 금속 분말의 혼합물, 또는 흑연 분말도 포함하는 혼합물에 압력을 가하여 환형의 성형체(부시 형태의 성형체)를 형성할 수 있다. 이때, 추후 형성되는 소결체 내 기공율이 15 내지 25 %가 되도록, 상기 혼합물에 약 300 내지 5,000 kg/㎠ 정도의 압력을 가하는 것이 바람직하다.
이후, 환형의 성형체를 가열하여 고강도의 소결체를 형성한다. 이때, 상기 환형의 성형체가 산화되는 것을 방지하기 위하여, 진공 분위기, 질소 분위기, 또는 아르곤 가스와 같은 불활성 가스 분위기하에서 수행된다. 또한, 환형의 성형체의 가열 온도는 약 1100 내지 1150 ℃이고, 가열 시간은 약 25 내지 30분인 것이 적절하다. 이로써, 구리계 성분 등과 같은 금속계 성분이 적절하게 액화되어 철계 성분과 결합되어 기공율이 약 15 내지 25 %인 고강도인 소결체가 형성될 수 있다.
이렇게 형성된 고강도 소결체는, 이후 추가적인 소결 진행에 의한 기공도의 변화 없이, 이전 소결 단계에서의 철계 매트릭스 영역에 탈탄을 보상하고 철계 매트릭스 조직의 경도 증가시키기 위해, 약 900 ℃의 온도에서 침탄 열처리를 수행한다. 이로써, 본 발명의 다공성 금속 소결체가 형성될 수 있다.
2) 한편, 본 발명의 윤활제는 당 업계에서 알려진 일반적인 그리스의 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 윤활제는 왁스, 증주제 및 기유를 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 가열(검화 반응, 비누화 반응)하는 단계; 상기 가열된 혼합물을 분산(냉각)하는 단계; 원하는 주도를 갖도록 상기 냉각된 혼합물에 잔량의 기유를 가하면서 온도를 냉각하는 단계; 및 상기 주도가 조절된 혼합물에 각종 첨가제를 첨가한 후, 교반 및 밀링하는 단계를 포함하는 방법에 의해서 제조될 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.
다만, 본 발명에서는 왁스, 증주제, 및 기유가 균일하게 혼합되도록, 상기 혼합 단계를 왁스가 연화되는 온도, 예를 들어 약 150 ℃ 이하의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.
3) 전술한 바대로 준비된 다공성 금속 소결체의 기공 내에, 준비된 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제를 함침시킨다.
다만, 윤활제의 함침 단계는 약 80 내지 100 ℃의 온도하에서 수행되는 것이 바람직하다. 만약, 함침시 온도가 80 ℃ 미만인 경우에는, 윤활제의 유동성이 충분하지 않아 함침율이 떨어질 수 있을 뿐만 아니라, 왁스(wax) 성분이 분리된 채로 함침될 수 있다. 한편, 함침시 온도가 100 ℃ 초과인 경우에는, 장시간 작업기의 미작동시 고체 윤활성 미립자의 침전이 야기될 수 있다.
또한, 윤활제의 함침 단계는 약 0.01 내지 0.1 MPa 의 압력하에서 수행되는 것이 바람직하다. 만약, 함침시 압력이 0.1 MPa 초과하면 윤활제의 함침율이 떨어질 수 있다. 한편, 함침시 압력이 0.01 MPa 미만이면, 윤활제의 함침율에는 큰 영향을 미치지 않을 뿐 아니라, 부가적인 고진공 설비를 요하므로 바람직하지 않다.
이와 같은 방법에 의해서 제조된 소결 부시는 저속도이면서 고면압 조건하에서도 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 부시는 축과의 습동면에 작용하는 면압이 8 ㎏/㎟ 이상이면서, 요동속도가 1 내지 8 ㎝/sec 범위의 가혹 조건하에서도 사용될 수 있다.
본 발명의 소결 부시(1)는 예를 들어, 핀(2), O-링(3), 더스트 씰(4), 내마모 디스크(5), 급지 홀(6)을 구비하는 링크부에, 도 5에 나타낸 바와 같이 적용될 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
1-1. 다공성 금속 소결체의 제조
10 중량%의 구리(Cu) 분말, 10 중량%의 Cu3OSn 분말, 1 중량%의 흑연(c) 분말, 1.2 중량%의 니켈(Ni) 분말, 0.2 중량%의 붕소(B) 분말, 0.1 중량%의 규소(Si) 분말, 0.3 중량%의 크롬(Cr) 분말, 0.3 중량%의 몰리브뎀(Mo) 분말, 0.1 중량%의 바나듐(V) 분말, 0.3 중량%의 텅스텐(W) 분말, 0.03 중량%의 망간(Mn) 분말, 및 잔량의 철(Fe) 분말을, 스테아린산 계열의 윤활제(Kenolube P11, Hoganes)를 이용하여 혼합하였다. 상기 혼합물을 3000 kg/㎠의 압력을 가하여 내경이 70 mm이고, 외경이 82 mm이며, 길이가 80 mm인 부시 형태의 성형체를 제조하였다. 이후, 부시 형태의 성형체를 질소 가스분위기의 로에서 1100 ℃의 온도로 약 25 분동안 가열하여 소결하였다. 형성된 소결체를 900 ℃의 온도에서 침탄 열처리를 하여 얻은 다공성 금속 소결체를 기계 가공하여 내경이 71 mm이고, 외경이 80 mm이며, 길이가 80 mm인 소결 부시를 얻었다.
1-2. 윤활제의 제조
20 중량%의 파라핀 왁스(녹는점: 56 ℃, 중량평균분자량: 500), 66 중량%의 파라핀계 광유(40 ℃의 동점도: 240 cSt) 및 10 중량%의 Li계 증주제를 혼합하여 검화 탱크 내에서 온도 200 ℃로 약 6시간 동안 가열 및 교반하였다. 여기에, 2 중량%의 인산염계 극압 첨가제(ZDDP) 및 2 중량%의 MoS2(평균 입도: 5 ㎛)를 첨가하였다. 이후, 상기 혼합물을 200 ℃의 온도에서 12시간 동안 가열 및 교반하여 탈수 및 분산시킨 후에, 분당 5 ℃의 냉각 속도로 상온까지 서냉하여 겔화시킨 후, 롤 밀을 이용하여 6시간 동안 밀링함으로써, 균질화시켜 NLGI 주도 등급 00 수준의 균일한 반고체상의 윤활제를 얻었다.
1-3. 윤활제의 함침
약 80 ℃의 온도 및 0.1 MPa의 압력에서 실시예 1-2에서 제조된 윤활제를 실시예 1-1에서 제조된 다공성 금속 소결체에 함침시켜 소결 부시를 제조하였다(도 2 참조).
실시예 2, 및 비교예 1 ~ 4
하기 표 1에서 제시한 바와 같이, 파라핀 왁스의 함량, 기유의 점도 및 함량, 증주제의 함량, 극압 첨가제의 함량, 고체 윤활성 미립자(MoS2)의 함량을 변화시킨 것을 제외하고, 실시예 1-2와 동일한 방법으로 윤활제, 및 상기 윤활제를 이용하여 부시를 제조하였다.
표 1
파라핀 왁스의 함량(중량%) 기유 증주제의 함량(중량%) 극압첨가제의 함량(중량%) MoS2의 함량(중량%)
점도(cSt) 함량(중량%)
실시예 2 20 240 56 20 2 2
비교예 1 20 460 76 - 2 2
비교예 2 - 240 Bal. - 1 -
비교예 3 - 240 Bal. - 2 -
비교예 4 - 240 Bal. - 2 2
실험예 1 - 윤활 성능 시험
본 발명에 따른 부시의 윤활 성능을 확인하기 위하여, 극압 성질, 내마모성 및 Seizure cycle을 하기와 같이 측정하였고, 그 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1) 4-볼(Ball) 극압 시험: ASTM D2783에 따라 실시예 1 및 2에서 제조된 윤활제의 극압(EP) 성질을 시험하였다. 이때, 대조군으로서 비교예 1 내지 4에서 제조된 윤활제를 사용하였다.
2) 4-ball 웨어(Wear) 시험: ASTM D4172에 따라 실시예 1 및 2에서 제조된 윤활제의 내마모성을 시험하였다. 이때, 대조군으로서 비교예 1 내지 4에서 제조된 윤활제를 사용하였다.
3) Seizure cycle 측정: 실시예 1 및 2에서 제조된 부시에 대하여, 90 °의 요동 각도, 1 m/min의 요동 속도, 및 1 ton - 21 ton - 1 ton의 하중 조건으로, 매 10000 cycle 마다 1시간 이상 정지하여 상온까지 냉각시킨 후 재가동하는 방식으로, 부시의 내주면에 형성된 윤활막이 파괴되어 마찰계수가 0.35 이상이 되는 최초의 cycle를 측정하였다. 이때, 대조군으로서 비교예 1 내지 4에서 제조된 부시를 사용하였다.
표 2
4-Ball Seizure cycle
EP(㎏) Wear(㎜)
실시예 1 620 0.395 302,000
실시예 2 620 0.398 290,000
비교예 1 620 0.396 255,000
비교예 2 250 0.419 177,000
비교예 3 315 0.429 210,000
비교예 4 500 0.406 252,000
측정 결과, 실시예 1 및 2에서 제조된 부시가, 비교예 1 내지 4에서 제조된 부시(기공 내부에 액상 형태의 윤활제가 함침되어 있음)에 비해, 윤활제의 EP 성질 및 내마모성이 모두 우수하고, 또한 Seizure cycle도 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 부시의 경우, 내주면에 우수한 윤활 효과가 발휘될 수 있어 수명 저하가 초래되지 않을 수 있음을 알 수 있었다.
실험예 2 - 이유도 측정
본 발명의 윤활제가 60 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 온도에서의 이유도가 5 내지 10 %이고, 40 ℃ 이상 60 ℃ 미만의 온도에서의 이유도가 2 %임을 확인하기 위하여, 실시예 1 및 2와, 비교예 1에서 제조된 윤활제의 온도별 이유도를 KS M 2050에 준하여 측정하였다. 측정 결과는 도 1에 나타내었다.
비교예 1에서 제조된 윤활제의 경우, 작동 온도인 60 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 온도에서의 이유도 범위가 약 10 내지 18 % 범위이었고, 특히 약 70 ℃의 온도에서는 이유도가 약 13 %로 높았다. 반면, 실시예 1 및 2에서 제조된 윤활제의 경우, 작동 온도인 60 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 온도에서의 이유도 범위가 약 2 내지 10 % 범위이었고, 특히 약 70 ℃의 온도에서는 이유도가 약 5 %로 낮았다.
한편, 비교예 1에서 제조된 윤활제의 경우, 작업기의 정지 온도인 40 ℃ 이상 60 ℃ 미만의 온도에서의 이유도 범위가 약 5 내지 8 %인 반면, 실시예 1 및 2에서 제조된 윤활제의 경우, 작업기의 정지 온도인 40 ℃ 이상 60 ℃ 미만의 온도에서의 이유도 범위가 약 2 % 이하이었다.
아울러, 시험 후 핀-부시 계면 밖으로의 기유 누설 현상 여부를 관찰한 결과, 비교예 1의 윤활제를 사용한 부시에서는 발견된 반면, 실시예 1 및 2의 윤활제를 사용한 부시에서는 발견되지 않았다.
따라서, 본 발명에 따른 부시는 60 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 온도에서의 이유도가 5 내지 10 %인 윤활제를 이용함으로써, 작업기의 작동시 적당량의 기유가 배출되어 우수한 슬라이딩 효과를 발휘할 수 있고, 또한 작업기의 정지시 배출되었던 기유가 손실 없이 기공으로 복원됨을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. 마르텐사이트 조직을 함유하는 철(Fe)계 매트릭스; 및
    구리(Cu), 주석(Sn) 및 니켈(Ni) 중에서 선택된 1 종 이상의 금속 매트릭스;
    를 포함하는 다공성 금속 소결체로 된 소결 부시로서,
    상기 다공성 소결체의 기공 내에, 60 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 작동온도에서의 이유도(oil separation)가 5 내지 10 % 이고, 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제가 함침되어 있는 것이 특징인 소결 부시.
  2. 마르텐사이트 조직을 함유하는 철(Fe)계 매트릭스; 및
    구리(Cu), 주석(Sn) 및 니켈(Ni) 중에서 선택된 1 종 이상의 금속 매트릭스;
    를 포함하는 다공성 금속 소결체로 된 소결 부시로서,
    상기 다공성 소결체의 기공 내에, 40 ℃ 이상 60 ℃ 미만의 작동 온도에서 이유도(oil separation)가 2 % 이하이고, 상온에서 반고체상 또는 고체상인 윤활제가 함침되어 있는 것이 특징인 소결 부시.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 윤활제는 주도가 NLGI 등급 2 이하인 것이 특징인 소결 부시.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기공은 평균 크기가 50 내지 200 ㎛이고, 기공율이 15 내지 25 %이며, 전체 기공 중에서 크기가 200 ㎛ 초과인 기공이 차지하는 비율은 5 % 이하인 것이 특징인 소결 부시.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 윤활제는 5 내지 50 중량%의 왁스, 0.5 내지 20 중량%의 증주제, 0.1 내지 5 중량%의 첨가제 및 잔량의 기유(base oil)를 포함하는 것이 특징인 소결 부시.
  6. 제5항에 있어서, 상기 첨가제는 극압 첨가제, 고체 윤활성 미립자 또는 이들 모두를 더 포함하는 것이 특징인 소결 부시.
  7. 제5항에 있어서, 상기 왁스는 연화 온도가 150 ℃ 이하이고, 중량평균분자량이 300 내지 4000 인 것이 특징인 소결 부시.
  8. 제5항에 있어서, 상기 기유는 40 ℃ 온도에서의 동점도가 50 내지 1500 cSt 범위인 것이 특징인 소결 부시.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 8 ㎏/㎟ 이상의 면압 및 1 내지 8 ㎝/초 범위의 요동 속도의 조건으로 사용하는 것이 특징인 소결 부시.
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