KR101324672B1 - 내연기관의 터보차저용 스러스트 베어링 - Google Patents

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Abstract

내연기관의 터보차저용 스러스트 베어링은, 브래스 매트릭스 및 상기 브래스 매트릭스에 분산된 니들형 Mn-Si-계 화합물을 포함하는 구리 합금으로 제조되어 있다. 상기 스러스트 베어링의 슬라이딩 부분의 표면으로부터 50 ㎛의 깊이까지의 영역에서 분산되는 니들형 Mn-Si-계 화합물의 적어도 50%는, 상기 슬라이딩 부분의 내부로부터 상기 표면으로 연장되는 주축을 가진다. 상기 주축은, 상기 슬라이딩 부분의 표면에 수직인 단면도에서 관측될 때, 상기 슬라이딩 부분의 표면과 30°내지 150°의 각도를 이룬다.

Description

내연기관의 터보차저용 스러스트 베어링{THRUST BEARING FOR TURBOCHARGER OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내용착성(seizure resistance)이 개선된 내연기관의 터보차처(turbocharger)에 적합한 스러스트 베어링(thrust bearing)에 관한 것이다.
내연기관의 터보차저용 회전샤프트는 베어링 하우징에 위치한 스러스트 베어링 및 레이디얼 베어링(radial bearing)에 의해 지지된다. 상기 샤프트의 일 단부 상에는 터빈 블레이드(turbine blade)가 고정되고, 타 단부에는 컴프레서 블레이드(compressor blade)가 고정된다. 상기 스러스트 베어링은 스러스트 칼라(thrust collar)와 맞물려 위치한다. 상기 터빈 블레이드와 통합된 스러스트 칼라가 상기 터보차저의 운전 시에 고속으로 회전되는 경우, 상기 스러스트 베어링은 상기 스러스트 칼라에 대하여 슬라이딩된다.
결과적으로는, 상기 스러스트 칼라 상에서 슬라이딩하는 상기 스러스트 베어링의 슬라이딩 부분에 대하여 내부식성과 내마모성이 요구된다. 상기 스러스트 베어링의 슬라이딩 부분에 대한 재료로는, JP-A-2003-42145에 개시된 바와 같이, 브래스 매트릭스(brass matrix)에서 니들(needle) 형상으로 디포짓되는(deposited) Mn-Si-계 화합물(이하, "니들형 Mn-Si-계 화합물"이라고 함)이 분산되는 브래스가 사용된다. JP-A-2003-42145는 상기 Mn-Si-계 화합물의 길이 방향이 상기 스러스트 베어링 내의 슬라이딩 부분의 표면에 평행하도록 배치하여, 상기 스러스트 베어링의 내마모성이 개선되는 것을 개시하고 있다.
하지만, JP-A-2003-42145에서는, 상기 매트릭스에 분산된 니들형 Mn-Si-계 화합물이 상기 슬라이딩 부분의 표면에 평행한 방향으로 연장되기 때문에, 즉 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 주축(major axis)이 슬라이딩면과 평행하기 때문에, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인의 외측면의 절반 정도가 상기 슬라이딩면 상에 노출되고, 상기 브래스 매트릭스에 대하여 바운딩(bound)되지 않는다. 따라서, 상기 그레인이 슬라이딩에 의해 전단되기 쉽고, 상기 베어링의 표면으로부터 분리되기 쉽게 된다. 상기 분리된 Mn-Si-계 화합물은 이물질로서 거동할 수도 있고, 슬라이딩 시 상기 샤프트 및 상기 베어링의 표면에 손상을 입힐 가능성도 있다. 최종적으로는, 용착성이 발생할 가능성이 있게 된다.
본 발명은 상기 과제들을 해결하기 위하여 고안되었다. 본 발명의 목적은 내용착성이 개선된 내연기관의 터보차저용 스러스트 베어링을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 내연기관의 터보차저용 스러스트 베어링이 제공된다. 상기 스러스트 베어링은, 브래스 매트릭스 및 상기 브래스 매트릭스에 분산된 니들형 Mn-Si-계 화합물을 포함하여 이루어지는 구리 합금으로 제조되어 있다. 상기 스러스트 베어링의 슬라이딩 부분의 표면으로부터 50 ㎛의 깊이까지의 영역에 분산되는 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 적어도 50%는, 상기 슬라이딩 부분의 내부로부터 상기 슬라이딩 부분의 표면까지 연장되는 주축을 가지되, 상기 주축은, 상기 슬라이딩 부분의 표면에 수직인 단면도에서 관측될 때, 상기 슬라이딩 부분의 표면과 30°내지 150°의 각도를 이룬다.
상기 니들형 Mn-Si-계 화합물은, 5개의 Mn 원자들과 3개의 Si 원자들로 구성된 일종의 분자이고, 상기 구리 합금의 브래스 매트릭스에 있어서 니들형 그레인들의 형태로 분산되어 있다. 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물 이외에, 상기 Mn-Si-계 화합물의 과립형(granular form)이 상기 구리 합금 매트릭스에 디포짓 및 분산될 수도 있다.
상기 표면에 수직인 단면도에서 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 주축 방향 간의 각도를 30°내지 150°이 되도록 제어함으로써, 상기 슬라이딩면의 부근에서 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인들이 상기 브래스 매트릭스와 접촉가능하고, 상기 매트릭스에 타이트하게 고정된다. 그 결과, 슬라이딩으로 인한 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인들의 드롭아웃(dropout)이 억제되고, 베어링과 샤프트가 슬라이딩되고 있는 동안 상기 베어링과 샤프트의 표면들에 손상을 주지 않으면서도 용착성이 방지될 수 있게 된다. 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 총 그레인들의 50% 미만이 상기 슬라이딩 부분의 표면에 대한 각도를 30°내지 150°로 만드는 경우에는, 강하하는 그레인들의 비가 상대적으로 증가하고, 용착성이 완전히 방지되지 못하게 된다.
본 발명자들은 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 총 그레인들의 적어도 50%가 상기 슬라이딩면의 표면과 45°내지 135°의 각도를 이루는 주축을 가지는 경우, 내용착성이 보다 높은 레벨로 개선될 수 있다는 것을 확인하였다. 상기 니들형 Mn-Si의 주축 방향이 제어되는 영역의 깊이는 상기 슬라이딩면으로부터 50 ㎛로 설정되는데, 그 이유는 내연기관의 터보차저에 있어서의 스러스트 베어링의 최대 허용 마모 깊이가 50 ㎛이기 때문이다.
상기 터보차저의 동작 시 상기 스러스트 베어링의 온도가 승강되는 경우에는, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물 주위의 브래스 매트릭스를 구성하고 있는 금속 원자들의 배열이, 상기 슬라이딩 부분의 표면 상의 니들형 Mn-Si-계 화합물과 브래스 매트릭스 간의 열팽창의 차이로 인한 격자 결함(lattice defects)(즉, 격자 스트레인) 스트레인을 가진다. 이들 격자 결함(즉, 격자 스트레인)을 갖는 브래스 매트릭스는 활성화되어, 윤활제 내의 황과 반응하기 쉽다.
일 실시예에 있어서, 상기 슬라이딩 부분의 표면 부근의 브래스 매트릭스에 분산되는 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인들 간의 평균 거리는 5 내지 80 ㎛일 수도 있다. 그리고, 상기 스러스트 베어링에 있어서의 슬라이딩 부분들의 표면 상의 전체 브래스 매트릭스는, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 열팽창의 차이로 인한 영향을 고르게 받고, 상기 슬라이딩 부분의 전체 표면이 고르게 활성화되어, 상기 슬라이딩 부분에 있어서 상기 브래스 매트릭스의 표면 상에 황화물막이 조기에 형성될 수 있게 된다. 상기 그레인들 간의 평균 거리는, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인과 다른 가장 근접한 그레인 간의 평균 거리를 의미한다. 이는 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인들 간의 브래스 매트릭스의 평균 길이를 의미한다. 상술된 바와 같이, 비금속성 황화물막은, 대향하는 샤프트가 금속으로 이루어지는 한편, 상기 슬라이딩 부분의 표면 상의 브래스 매트릭스에서 분산되는 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인들 간의 평균 거리가 5 내지 80 ㎛인 경우에 상기 터보차저의 동작 시 상기 브래스 매트릭스의 표면 상에 조기에 형성되기 때문에, 금속성 표면들 간의 슬라이딩이 방지되고, 상기 스러스트 베어링의 내용착성이 개선될 수 있다.
동량의 Mn 및 Si가 상기와 같이 함유되는 한편, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인들 간의 평균 거리가 짧을수록, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물이 미세하게 된다. 상기 평균 거리가 5 ㎛ 미만인 경우에는, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물이 너무 미세하게 되고, 내마모성이 작게 되는 것이 실험들을 통해 확인되었다. 다른 한편으로, 상기 평균 거리가 80 ㎛를 초과하면, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인들 간의 중심 부근에서의 브래스 매트릭스는 상기 터보차저가 동작 시에 열팽창의 차이로 인한 영향을 받기 어렵기 때문에, 상기 황화물막이 형성되기 어렵다.
일 실시예에 있어서, 상기 스러스트 베어링에 대한 구리 합금은, 질량 퍼센트로(by mass percent), 20 내지 45%의 Zn, 0.3 내지 2.0%의 Si, 1.0 내지 6.0%의 Mn, 및 Cu와 불가피한 불순물들인 잔여물(balance)로 이루어질 수도 있다.
Zn이 내마모성에 기여하기 때문에, Zn은 20 내지 45%의 범위로 포함된다. Zn 함유량이 20 질량% 미만이라면, 내마모성이 불충분하게 된다. Zn 함유량이 45 질량%를 초과한다면, 재료가 부서지기 쉽다. 상기 Zn의 함유량은 28 내지 40 질량%의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
Si는 개선된 내마모성에 기여하는 화합물을 형성하도록 Mn과 반응하므로, Si가 0.3 내지 2.0 질량%의 범위로 함유되게 된다. Si의 함유량이 0.3 질량% 미만이라면, 적은 양의 Mn-Si-계 화합물이 형성되어, 내마모성의 성취가 만족스럽지 못하게 된다. Si의 함유량이 2.0 질량%를 초과한다면, 상기 Mn-Si-계 화합물이 과도하게 형성되어, 재료가 부서지기 쉽다. Si의 함유량이 0.6 내지 1.4 질량%의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
Mn은 개선된 내마모성에 기여하는 화합물을 형성하도록 Si와 반응하므로, Mn이 0.1 내지 6.0 질량%의 범위로 함유되게 된다. Mn 함유량이 1.0 질량% 미만이라면, 적은 양의 Mn-Si-계 화합물이 형성되어, 내마모성의 성취가 만족스럽지 못하게 된다. Mn 함유량이 6.0 질량%를 초과한다면, 재료가 부서지기 쉽다. Mn 함유량은 2.0 내지 4.0 질량%의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
많아야 총량의 10 질량%에 있어서, 스러스트 베어링용 구리 합금에는 Fe, Al, Ni, Sn, Cr, Ti, Mo, Co, Zr 및 Sb로부터 선택된 적어도 하나가 함유될 수도 있는 것이 바람직하다. 이들 원소들은 상기 구리 합금의 매트릭스의 보강에 기여한다. 하지만, 이들 원소들의 함유량이 0.1 질량% 미만이라면, 상기 효과가 얻어질 수 없다. 이들 원소들의 함유량이 10 질량%를 초과한다면, 재료가 부서지기 쉽게 된다. 또한, 이들 원소들은 화합물들을 형성하기 위하여 Mn 또는 Si와 조합될 수도 있다. 본 발명에 있어서의 니들형 Mn-Si-계 화합물은 상기 원소들을 갖는 화합물을 포함할 수도 있다.
상기 스러스트 베어링의 구리 합금에 있어서는, Pb 및 Bi로부터 선택된 적어도 하나의 많아야 총량의 10 질량%가 함유될 수도 있는 것이 바람직하다. 이들 원소들은 윤활성(lubricity)을 개선하는데 기여한다. 상기 함유량이 0.1 질량% 미만이라면, 상기 효과가 얻어질 수 없다. 상기 함유량이 10 질량%를 초과한다면, 상기 효과를 잃게 된다.
본 발명에 따르면, 내용착성이 개선된 내연기관의 터보차저용 스러스트 베어링을 제공할 수 있다.
도 1은 스러스트 베어링의 평면도;
도 2는 도 1의 스러스트 베어링의 단면도; 및
도 3은 본 발명에 따른 스러스트 베어링에 있어서의 슬라이딩 부분의 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 합금을 각각 이용하는 실시예 A 내지 E 및 비교예 F 내지 H에서는, 니들형 Mn-Si-계 화합물의 주축 방향의 각도들과 상기 화합물의 그레인들 간의 평균 거리들이 준비 및 측정되었다. 나아가, 표 1에 도시된 베어링 테스트 기계를 이용한 용착성 테스트가 수행되었다. 실시예 A 내지 E 및 비교예 F 내지 H의 조성들이 표 2에 도시되어 있다. 실시예 A 내지 E 및 비교예 F 내지 H에 대해서는, 잉곳(ingots)이 표 2의 조성들을 갖는 캐스트(cast)이고, 원통형 스러스트 베어링들을 얻기 위하여 열간 압출가공(hot extruding)을 행하였다. 상기 캐스팅(casting)에 있어서, 니들형 Mn-Si-계 화합물은 상기 구리 합금의 브래스 매트릭스에서 결정화되었다. 상기 캐스팅은, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물이 상기 열간 압출가공 시에 압출가공 방향에 평행하게 이루어지도록 행하여졌다. 그 후, 베어링 형상에 대한 열간 단조(hot forging) 시, 상기 슬라이딩 부분(3) 부근에서의 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 주축은, 후술하는 바와 같이 상기 슬라이딩 부분(3)의 소성 변형(plastic deformation)의 양을 제어하여 제어되었다. 또한, 상기 캐스팅, 열간 압출가공 및 열간 단조에 대한 조건들을 변경함으로써, 상기 슬라이딩 부분의 표면 상의 니들형 Mn-Si-계 화합물 간의 평균 거리들과 상기 슬라이딩 부분의 표면에 수직인 단면도에서의 주축 방향의 각도는 표 3에 도시된 값들을 갖도록 제어될 수 있다.
테스팅 머신 베어링 테스트 머신
선단 속도 10m/s
하중 적층된(Cumulated) 하중(3MPa/10minutes)
윤활제 엔진 오일
윤활제 온도 100℃
테스트 조각 치수 슬라이딩 부품의 외경 φ30
슬라이딩 부품의 내경 φ25
두께 3mm
재료 화학 조성(질량 퍼센트로)
Cu Zn Mn Si Fe Al Ni Sn Cr Ti Mo Co Zr Sb Pb Bi
실시예 A 잔여 30.0 2.0 0.8 0.12 2.3 - 0.01 - - - - - - - 0.80
B 잔여 37.0 3.1 1.0 0.07 1.0 0.1 0.10 - - - - - - 0.10 -
C 잔여 32.0 2.5 0.4 0.04 1.7 0.5 - - 0.1 - - 0.02 - - 1.20
D 잔여 24.0 1.6 0.5 - 3.2 - - 0.2 - - 0.1 - - 2.10 -
E 잔여 34.0 4.3 1.4 - 0.2 - - - - 0.08 - - 0.02 - 0.30
비교예 F 잔여 22.0 1.6 0.3 0.01 2.0 1.0 0.30 - - 0.01 0.02 - - 2.50 -
G 잔여 40.0 1.2 0.4 - - 1.3 0.50 0.1 0.1 - - - - - 0.01
H 잔여 28.0 2.4 1.2 0.30 1.2 0.5 - - - - - 0.02 0.03 0.02 -
재료 30°내지 150°의 주축 방향의 각도를 갖는 Mn-Si-계 화합물의 비(%) 45°내지 135°의 주축 방향의 각도를 갖는 Mn-Si-계 화합물의 비(%) Mn-Si-계 화합물의 그레인들 간의 평균 거리(㎛) 용착성을 위한 임계 압력
(MPa)


실시예

 A 100 92 15 20
B 83 61 23 19
C 78 31 21 16
D 71 28 97 13
E 64 25 4 12

비교예
 F 43 15 25 8
G 34 9 94 6
H 0 0 46 6
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 캐스팅에 의해 제작되어 열간 압출가공에 의해 처리되는 원통형 스러스트 베어링(1)은, 슬라이딩면(2)의 내경과 접촉하는 상기 슬라이딩면(2) 내에 슬라이딩 부분(3)을 구비한다. 상기 슬라이딩 부분(3)은 터보차저의 스러스트 칼라에서의 슬라이딩에 사용된다. 상기 열간 단조 처리는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 슬라이딩 부분(3)의 표면(2)에 수직인 방향으로의 단면도에 있어서, 각도 α가 30도에서 50도로 되도록 행하여지되, 상기 각도 α(이하, "니들형 Mn-Si-계 화합물(4)의 주축 방향의 각도"라고 함)는 상기 슬라이딩 부분(3)의 내부로부터 상기 표면(2)까지 연장되는 니들형 Mn-Si-계 화합물(4)의 주축 방향과 상기 슬라이딩 부분(3)의 표면(2) 간의 각도로서 정의된다.
각각의 실시예 A 내지 E 및 비교예 F 내지 H에 대해서는, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물(4)의 주축 방향의 각도가 측정되어, 상기 슬라이딩 부분(3)의 표면(2)으로부터 50 ㎛의 깊이까지의 영역에서 분산되는 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물(4)의 얼마만큼의 비율이, 상기 슬라이딩 부분(3)의 표면(2)에 수직인 단면에 있어서, 상기 슬라이딩 부분(3)의 표면(2)과 30°내지 150°의 각도 α를 이루는 주축 방향을 가지는지를 결정하게 되었다. 또한, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물(4)의 그레인들 간의 평균 거리로서, 상기 슬라이딩 부분(3)의 표면(2) 상의 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물(4)의 그레인과 가장 근접한 다른 그레인 사이의 거리들의 평균값이 측정되었다. 이들 측정은, 일반적인 화상 분석 기술(분석 소프트웨어: Planetron사가 제조한 Image-Pro Plus(Version 4.5)) 등을 이용한 조성 화상들로부터의 화상 분석에 의하여, 그리고 200배의 전자현미경을 이용하여 상기 베어링의 슬라이딩 부분(3)의 표면(2)과 상기 베어링 슬라이딩 부분(3)의 단면의 조성 화상들을 취함으로써 행하여질 수 있다. 상기 측정들의 결과들이 표 3에 도시되어 있다.
나아가, 실시예 A 내지 E 및 비교예 F 내지 H에 대하여, 베어링 테스트 머신을 이용하는 용착성 테스트는 표 2에 도시된 조건들 하에 행하여졌다. 스러스트 베어링은, 그 이면의 온도가 250℃로 상승할 때에 용착성을 생성하도록 결정되었다. 용착성이 발생하지 않는 임계 하중(접촉 압력)은 표 3에 도시되어 있다.
상기 실시예 A 내지 C에 있어서, 상기 슬라이딩 부분의 표면과 30°내지 150°의 각도들을 이루고 있는 주축 방향을 갖는 니들형 Mn-Si-계 화합물의 비는 적어도 50%가 되도록 제어되었고, 상기 슬라이딩 부분의 표면 상의 그레인들 간의 평균 거리는 5 내지 80 ㎛로 제어되었다. 또한, 상기 실시예 A 및 B에 있어서는, 상기 슬라이딩 부분의 표면과 45°내지 135°의 각도를 이루고 있는 주축 방향을 갖는 니들형 Mn-Si-계 화합물의 비는 적어도 50%가 되도록 제어되었다.
상기 실시예 D에 있어서, 상기 슬라이딩 부분의 표면과 30°내지 150°의 각도를 이루고 있는 주축 방향을 갖는 니들형 Mn-Si-계 화합물의 비는 적어도 50%가 되도록 제어되었지만, 상기 슬라이딩 부분의 표면 상의 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인들 간의 평균 거리는 80 ㎛를 초과하도록 제어되었다.
상기 실시예 E에 있어서, 상기 슬라이딩 부분의 표면과 30°내지 150°의 각도를 이루고 있는 주축 방향을 갖는 니들형 Mn-Si-계 화합물의 비는 적어도 50%가 되도록 제어되었지만, 상기 슬라이딩 부분 상의 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인들 간의 평균 거리는 5 ㎛ 미만이 되도록 제어되었다.
비교예 F 내지 H에 있어서, 상기 슬라이딩 부분의 표면과 30°내지 150°의 각도를 이루고 있는 주축 방향을 갖는 니들형 Mn-Si-계 화합물의 비는 50% 미만이 되도록 제어되었다.
표 3에 도시된 바와 같이, 용착성 테스트에 있어서는, 상기 슬라이딩 부분의 표면과 30°내지 150°의 각도를 이루고 있는 주축 방향을 갖는 니들형 Mn-Si-계 화합물의 비가 적어도 50%가 되는 실시예 A 내지 E가 높은 내용착성을 가지는 한편, 상기 비가 50% 미만인 경우에는 상기 비교예 F 내지 H들이 낮은 내용착성을 가지게 된다.
상기 슬라이딩부의 표면이 용착 테스트 이후에 관찰되는 경우, 상기 비교예 F 내지 H에서보다 실시예 A 내지 E에 있어서의 슬라이딩 부분의 표면 상에 보다 적은 라이너 스카(liner scars)들이 형성되었다. 특히, 상기 슬라이딩 부분의 표면과 30°내지 150°의 각도를 이루고 있는 주축을 갖는 니들형 Mn-Si-계 화합물의 비가 높을수록, 보다 적은 라이너 스카들이 관측되었다. 상기 처리에 있어서, 상기 슬라이딩 부분의 내부로부터 그 표면까지 연장되는 니들형 Mn-Si-계 화합물의 주축의 방향과 상기 슬라이딩 부분의 표면 간의 각도를 30°내지 150°가 되도록 제어함으로써, 상기 슬라이딩 부분의 표면 부근의 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인들의 표면적의 일부분만이 상기 슬라이딩 부분의 표면 상에 노출되고, 상기 그레인들의 대부분의 표면적은 브래스 매트릭스와 접촉하여, 상기 그레인들이 상기 매트릭스에 대해 바운딩되도록 한다. 그 결과, 상기 슬라이딩 부분의 표면으로부터의 니들형 Mn-Si-계 화합물의 분리가 슬라이딩 시에 제한될 수 있게 된다. 나아가, 상기 실시예 A 및 B에서는, 상기 슬라이딩 부분의 표면과 45°내지 135°의 각도를 이루는 주축 방향을 갖는 니들형 Mn-Si-계 화합물의 비가 적어도 50%가 되도록 제어되었다. 따라서, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 분리가 더욱 효과적으로 제한될 수 있어, 보다 높은 내용착성을 유도하게 된다고 여겨진다.
상기 실시예 D에서는, 상기 실시예 A 내지 C에 비해 내용착성이 그리 개선되지 않았다. 상기 실시예 D의 테스트 이후 상기 슬라이딩 부분의 표면은 부분적으로 금속성 광택(luster)을 가졌다. 이는 상기 슬라이딩 부분의 표면 상의 그레인들 사이의 평균 거리가 길기 때문에, 슬라이딩 시에 상기 슬라이딩 부분의 전체 표면 상에 호모제네이트 황화물 막(homogenate sulfide film)이 형성될 수 없다는 것으로 여겨진다. 다른 한편으로, 실시예 A 내지 C에 대해서는, 상기 슬라이딩 부분의 표면 상의 그레인들 사이의 평균 거리가 5 내지 80 ㎛로 이루어져 있기 때문에, 비금속 황화물 막이 형성되어, 서로에 대한 금속 표면들 상에서의 슬라이딩이 베어링과 카운터 샤프트 간에 방지되었고, 내용착성이 개선될 수 있게 된다.
또한, 상기 실시예 E에 대해서는, 실시예 A 내지 C에 비해 내용착성이 그리 개선되지 않았다. 이는 상기 슬라이딩 부분의 표면 상의 니들형 Mn-Si-계 화합물의 크기 전체가 너무 작게 된다는 것으로 여겨진다.
상기 결과들로부터, 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인들 사이의 평균 거리가 상기 슬라이딩 부분의 표면 상에서 최적화(5 내지 80 ㎛)되는 경우에 내용착성이 더욱 개선될 수 있다고 생각된다.

Claims (6)

  1. 브래스 매트릭스(brass matrix) 및 상기 브래스 매트릭스에 분산된 니들형 Mn-Si-계 화합물(needle-like Mn-Si-based compound)을 포함하여 이루어지는 구리 합금으로 제조되는 내연기관의 터보차저용 스러스트 베어링으로서,
    상기 스러스트 베어링의 슬라이딩 부분의 표면으로부터 50 ㎛의 깊이까지의 영역에 분산되는 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 적어도 50%는, 상기 슬라이딩 부분의 내부로부터 상기 슬라이딩 부분의 표면으로 연장되는 주축(major axis)을 가지되, 상기 주축은, 상기 슬라이딩 부분의 표면에 수직인 단면도에서 관측할 때, 상기 슬라이딩 부분의 표면과 30°내지 150°의 각도를 이루며,
    상기 슬라이딩 부분의 표면에서 상기 니들형 Mn-Si-계 화합물의 그레인이 상기 브래스 매트릭스와 접촉하는 스러스트 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이딩 부분의 표면에서의 니들형 Mn-Si-계 화합물들 간의 평균 거리는 5 내지 80 ㎛인 스러스트 베어링.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구리 합금은, 질량 퍼센트로, 20 내지 45%의 Zn, 0.3 내지 2.0%의 Si, 1.0 내지 6.0%의 Mn, 및 Cu와 불가피한 불순물들인 잔여물로 이루어지는 스러스트 베어링.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구리 합금은, 질량 퍼센트로, 많아야 총량의 10%에 있어서 Fe, Al, Ni, Sn, Cr, Ti, Mo, Co, Zr 및 Sb로부터 선택된 적어도 하나를 더 함유하는 스러스트 베어링.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 구리 합금은, 질량 퍼센트로, 많아야 총량의 10%에 있어서 Pb 및 Bi로부터 선택된 적어도 하나를 더 함유하는 스러스트 베어링.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 구리 합금은, 질량 퍼센트로, 많아야 총량의 10%에 있어서 Pb 및 Bi로부터 선택된 적어도 하나를 더 함유하는 스러스트 베어링.
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