專利名稱：滑動(dòng)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滑動(dòng)元件，包括支承元件和滑動(dòng)層，在所述支承元件和滑動(dòng)層之間設(shè)置軸承合金層，其中所述滑動(dòng)層有鉍或鉍合金構(gòu)成，并且其中鉍或鉍合金的微晶在滑動(dòng)層中相對(duì)于其定向占據(jù)一個(gè)優(yōu)選的方向，其通過晶格平面(012)的密勒指數(shù)表示，其中晶格平面(012)的X光衍射強(qiáng)度相對(duì)于其他晶格平面的X光衍射強(qiáng)度是最大的。
背景技術(shù)：
此外，滑動(dòng)軸承的特征在于，它具有相對(duì)軟的滑動(dòng)層，以便由此實(shí)現(xiàn)支承的元件例如軸的調(diào)整以及對(duì)于雜質(zhì)顆粒的一定程度的可嵌入性。為了滿足這些摩擦學(xué)的特性，迄今為止現(xiàn)有技術(shù)主要的滑動(dòng)層建議包含錫或鉛。但鉛由于其毒性是不希望的，并且正好在最近的時(shí)間內(nèi)試圖發(fā)現(xiàn)消除鉛的方案。
這樣，在DE100 32 624A中建議一種滑動(dòng)軸承，其包括一軸承合金和一個(gè)在軸承合金上構(gòu)成的由鉍或鉍合金制成的摩擦層，其中在以下限定的、由鉍或鉍合金制成的摩擦層的X光衍射強(qiáng)度I[hkl]的相對(duì)比率滿足以下條件(a)和(b)(a)除了{(lán)012}之外的其他平面的X光衍射強(qiáng)度I[hkl]的相對(duì)比率是X光衍射強(qiáng)度I
的比率的0.2到5倍，亦即0.2I
≤I[hkl]≤5I
；(b)除了{(lán)012}之外的三個(gè)或多個(gè)其他平面的X光衍射強(qiáng)度I[hkl]的相對(duì)比率是X光衍射強(qiáng)度I
的相對(duì)比率的0.5到2倍，亦即0.5I
≤I[hkl]≤I
；其中具有隨機(jī)定向的標(biāo)準(zhǔn)粉末樣品的鉍微晶的{hkl}平面呈現(xiàn)出X光衍射強(qiáng)度Rρ(hkl)；由鉍或鉍合金制成的摩擦面的鉍微晶的{hkl}平面呈現(xiàn)出X光衍射強(qiáng)度RO/L(hkl)；兩個(gè)強(qiáng)度值的比率K(hkl)＝RO/L(hkl)/Rρ(hkl)；K(012)和K(hkl)的比率表示為I[hkl]＝K(hkl)/K(012)。
此外，由DE 10 2004 015 827已知一滑動(dòng)件，包括一背面金屬層，一在背面金屬層上的滑動(dòng)合金層和一在滑動(dòng)合金層上的覆蓋層，其中覆蓋層由鉍和鉍合金構(gòu)成，并且其中在覆蓋層的晶格中，一以密勒指數(shù)(202)表示的表面具有一定向度，其不小于30％，并且于其他表面相比較，(202)的表面的X光衍射強(qiáng)度R(202)為最大值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種具有無鉛的滑動(dòng)層的滑動(dòng)元件。
該目的這樣地達(dá)到，即在開始所述的滑動(dòng)元件上，具有第二大的X光衍射強(qiáng)度的晶格平面的X光衍射強(qiáng)度最多為晶格平面(012)的X光衍射強(qiáng)度的10％，或者獨(dú)立地，在按本發(fā)明的方法中，滑動(dòng)層根據(jù)所述特征制造。
出人意料地提出，與在DE 10 2004 015 827 A1中的觀點(diǎn)不同，帶有由鉍或鉍合金制成的按本發(fā)明滑動(dòng)層的滑動(dòng)元件至少具有相對(duì)于按DE 10 2004 015 827 A1所述的那個(gè)滑動(dòng)層的可比較的特性，所述滑動(dòng)層具有這樣對(duì)齊的鉍或鉍合金的微晶。這個(gè)結(jié)果相對(duì)于DE 100 32624A也是出人意料的，按照所述結(jié)果，如果優(yōu)選的定向不限于一些特定的平面，如其是按本發(fā)明的情況，這樣的鉍-滑動(dòng)層僅僅是適合的。
除了無鉛性，按本發(fā)明的滑動(dòng)層的優(yōu)點(diǎn)首先在于，它易于制造。按(0120)平面的強(qiáng)的定向例如通過電鍍實(shí)現(xiàn)。如按DE10 2004 015 827A1所建議的，在這里例如不必在一個(gè)確定的工作循環(huán)中以反向周期工作。此外由于微晶的強(qiáng)的定向，按本發(fā)明的滑動(dòng)元件具有改進(jìn)的耐磨性。
按一實(shí)施變型方案，具有第二大的X光衍射強(qiáng)度的晶格平面是具有密勒指數(shù)(024)的那個(gè)晶格平面。這樣在滑動(dòng)層中實(shí)現(xiàn)微晶的較高的定向度，由此進(jìn)一步改進(jìn)上述特性。
除了晶格平面(012)之外的所有其他晶格平面的X光衍射強(qiáng)度的總和最多為晶格平面(012)的X光衍射強(qiáng)度的25％，由此同樣達(dá)到較高的定向度。
另外有利的是，滑動(dòng)層具有從下限為15HV和上限為40HV的范圍中選擇的維氏硬度，由此改進(jìn)耐磨性。例如滑動(dòng)層具有20HV或者25HV或者30HV或者35HV的硬度。
滑動(dòng)層具有從下限為15μm和上限為40μm的范圍中選擇的層厚，以便達(dá)到滑動(dòng)元件的更好的防摩擦特性。例如滑動(dòng)層具有10μm或者15μm或者20μm或者25μm或者30μm或者35μm的層厚。


為了更好地理解本發(fā)明，借助以下附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
附圖中圖1示出按本發(fā)明的由鉍構(gòu)成的滑動(dòng)層的表面在電流密度為5A/dm2(ASD)的情況下在沉積時(shí)的X光衍射圖；圖2示出按本發(fā)明的由鉍構(gòu)成的滑動(dòng)層的表面在電流密度為10A/dm2(ASD)的情況下在沉積時(shí)的X光衍射圖；圖3示出按本發(fā)明的由鉍構(gòu)成的滑動(dòng)層的表面在電流密度為15A/dm2(ASD)的情況下在沉積時(shí)的X光衍射圖；圖4示出按本發(fā)明的由含有8重量％的錫的鉍合金構(gòu)成的滑動(dòng)層的表面的X光衍射圖。
具體實(shí)施例方式
首先，要注意的是，在本說明書中選擇的位置說明如上、下、側(cè)向的等針對(duì)直接描述的實(shí)施方式，并且當(dāng)位置改變時(shí)根據(jù)含義轉(zhuǎn)移到新的位置上。此外，由所示的和所述的不同的實(shí)施例的單個(gè)特征或特征組合在本身獨(dú)立的、獨(dú)創(chuàng)的或按本發(fā)明的方案中描述。
如本身已知的，按本發(fā)明的滑動(dòng)元件包括支承元件、一個(gè)在該支承元件上設(shè)置的軸承合金層、以及在該軸承合金層上設(shè)置的由鉍或鉍合金制成的按本發(fā)明的滑動(dòng)層，所述支承元件例如可以為鋼支承殼。
軸承合金層可以是任何已知的軸承合金層，例如鋁-錫合金、銅合金、鋁合金等。
對(duì)此實(shí)例為1.鋁基的軸承合金(按DIN ISO 4381以及4383)AlSn6CuNi，ALSn20Cu，AlSn4Cd，AlCd3CuNi，AlSi11Cu，AlSn6Cu，AlSn40，AlSn25CuMn，AlSi11CuMgNi；2.銅基的軸承合金(按DIN ISO 4383)CuSn10，CuA110Fe5Ni5，CuZn31Si1，CuPb24Sn2，CuSn8Bi10；3.錫基的軸承合金SnSb8Cu4，SnSb12Cu6Pb。
當(dāng)然，也可以使用其他的作為鋁基、銅基或錫基的所謂的軸承合金。
如已經(jīng)提及的，滑動(dòng)層由鉍或鉍合金制成的按本發(fā)明的層構(gòu)成，其中對(duì)于鉍的合金配對(duì)(Legierungspartner)名義上考慮為至少一種來自于包括銅、銀、錫、銻和銦的組的元素，并且具有最多10重量％的份額。所述至少一種合金元素的份額可以從下限為1重量％和上限為9重量％的范圍內(nèi)選擇，或者從下限為3重量％和上限為7重量％的范圍內(nèi)選擇。亦即鉍合金例如可以具有至少其中一種合金配對(duì)的2重量％或4重量％或6重量％或8重量％。在優(yōu)選的實(shí)施變型方案中，加入到合金中的比例最多為10重量％。亦即例如也可能的是，合金含有3重量％的Sn、2重量％的Sb或者4重量％的Sn和2重量％的In。其他合金組分在所給出的范圍的邊界內(nèi)也是可能的，只要滿足所述微晶的定向的上述條件。
除了滑動(dòng)元件的三層的實(shí)施方式，多層的實(shí)施方式也是可能的。例如在支承元件和軸承合金層之間或者在軸承合金層和滑動(dòng)層之間設(shè)置一擴(kuò)散阻隔層或粘結(jié)層。對(duì)于這樣的層，例如Al、Mn、Ni、Fe、Cr、Co、Cu、Ag、Mo、Pd以及NiSn合金或CuSn合金是可行的。
作為滑動(dòng)元件在本發(fā)明的含義內(nèi)理解為任何類型的滑動(dòng)支承裝置，如滑動(dòng)軸承、例如形式為襯套的滑動(dòng)軸承半殼或整殼、止推環(huán)、例如連桿的、導(dǎo)向裝置等的在驅(qū)動(dòng)技術(shù)中的軸承。
但也可能的是，按本發(fā)明的滑動(dòng)層直接涂覆在相應(yīng)的元件上，也就是說進(jìn)行直接的涂層，從而一個(gè)附加的構(gòu)件對(duì)于滑動(dòng)支承裝置不是必需的。這例如在連桿上是可能的。
按本發(fā)明的滑動(dòng)層電鍍的制成，其中電鍍液具有以下組成，并且涂層用以下參數(shù)進(jìn)行。
實(shí)例1用于電鍍的電鍍液組分50g/l鉍作為甲磺酸鹽80g/l甲磺酸用于改進(jìn)導(dǎo)電性光滑劑和至少一種表面活性劑的添加劑。
工作參數(shù)室溫電流密度5A/dm2(圖1)以及10A/dm2(圖2)以及15A/dm2(圖3)實(shí)例2用于電鍍的電鍍液組分70g/l鉍作為甲磺酸鹽50g/l甲磺酸用于改進(jìn)導(dǎo)電性1g/l商用的表面活性劑用于改進(jìn)可潤(rùn)濕性0.5g/l層光滑添加劑(“勻平劑”)工作參數(shù)室溫電流密度5A/dm2以下在圖1至3示出的X光衍射圖記錄所制出的光滑層的X光衍射圖。在表1中給出圖1相應(yīng)的強(qiáng)度。
表1

所示圖像與一標(biāo)準(zhǔn)的圖像相應(yīng)，其中X軸為°2θ值，而Y軸是脈沖(數(shù)量)。上述圖像借助照相機(jī)生成，并且使用CuKα射線。
如從圖1至3的三幅圖的比較可看出，在沉淀時(shí)通過提高電流密度，012平面還更清楚地處于更顯著的位置，亦即換句話說，通過提高電流密度，進(jìn)一步提高在層中的定向度。
按本發(fā)明材料亦即在該實(shí)施例中按本發(fā)明的鉍層與由現(xiàn)有技術(shù)的上述對(duì)比文件已知的滑動(dòng)層相比。在六個(gè)滑動(dòng)層樣品(Gleitschichtmustern)中，其中五個(gè)為純鉍的，一個(gè)樣品由含有3重量％的錫的鉍合金構(gòu)成，表面壓力由發(fā)生所謂的軸咬合處確定。在這六個(gè)樣品上，所述表面壓力在95MPa和110MPa之間，亦即位于在DE 100 32 624A公開的測(cè)量值的區(qū)域中。與按DE 10 2004 015 827 A的軸承相比，按本發(fā)明的軸承的結(jié)果明顯更好。為了測(cè)量，使用在DE100 32 624A中所述的方法?；瑒?dòng)層的厚度相應(yīng)地選擇為10μm。
按本發(fā)明的Bi-滑動(dòng)層確定具有17UMHV 2p的硬度，而BiCu10-滑動(dòng)層確定具有30UMHV 5p的硬度。在此，UMHV為在2克力或5克力負(fù)載的情況下維氏超微硬度。
最后地，圖4示出由含有8重量％的錫的鉍合金制成的按本發(fā)明的滑動(dòng)層的實(shí)例。在此也可明顯地看出，在按(012)平面的的層中的定向。
在本說明書中的對(duì)于值區(qū)域的說明可理解為，其也包括任意的和所有的子區(qū)域，例如標(biāo)記1至10理解為包括所有從下限為1和上限為10的子區(qū)域，亦即所有子區(qū)域從下限1開始或者更大，在上限10終止或更小，例如1至1.7或者3.2至8.1或5.5至10。
實(shí)施例描述了滑動(dòng)元件的可能的實(shí)施變型方案，其中在這里要注意的是，本發(fā)明不限于特別示出的實(shí)施變型方案。
基于發(fā)明本身的方案的目的可從說明書中得出。
權(quán)利要求
1.滑動(dòng)元件，特別是滑動(dòng)軸承，包括支承元件和滑動(dòng)層，在所述支承元件和滑動(dòng)層之間設(shè)置軸承合金層，其中所述滑動(dòng)層有鉍或鉍合金構(gòu)成，并且其中鉍或鉍合金的微晶在滑動(dòng)層中相對(duì)于其定向占據(jù)一個(gè)優(yōu)選的方向，其通過晶格平面(012)的密勒指數(shù)表示，其中晶格平面(012)的X光衍射強(qiáng)度相對(duì)于其他晶格平面的X光衍射強(qiáng)度是最大的，其特征在于，具有第二大的X光衍射強(qiáng)度的晶格平面的X光衍射強(qiáng)度最多為晶格平面(012)的X光衍射強(qiáng)度的10％。
2.按權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)元件，其特征在于，具有第二大的X光衍射強(qiáng)度的晶格平面是具有密勒指數(shù)(024)的那個(gè)晶格平面。
3.按權(quán)利要求1或2所述的滑動(dòng)元件，其特征在于，除了晶格平面(012)之外的所有其他晶格平面的X光衍射強(qiáng)度的總和最多為晶格平面(012)的X光衍射強(qiáng)度的25％。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的滑動(dòng)元件，其特征在于，滑動(dòng)層具有從下限為15HV和上限為40HV的范圍中選擇的維氏硬度。
5.按權(quán)利要求1至4之一所述的滑動(dòng)元件，其特征在于，滑動(dòng)層具有從下限為15μm和上限為40μm的范圍中選擇的層厚。
6.用于制造滑動(dòng)元件的方法，該滑動(dòng)元件至少包括支承層、軸承合金層和滑動(dòng)層，按照該方法，在支承元件上必要時(shí)在中間設(shè)置粘結(jié)層情況下設(shè)置軸承合金層，而且在軸承合金層上必要時(shí)在中間設(shè)置粘結(jié)層的情況下設(shè)置滑動(dòng)層，其中滑動(dòng)層由鉍鹽的甲磺酸溶液電鍍到軸承合金層或粘結(jié)層上，其特征在于，所述滑動(dòng)層根據(jù)權(quán)利要求1至5的滑動(dòng)層的特征制造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種滑動(dòng)元件，特別是滑動(dòng)軸承，包括支承元件和滑動(dòng)層，在所述支承元件和滑動(dòng)層之間設(shè)置軸承合金層，其中所述滑動(dòng)層有鉍或鉍合金構(gòu)成，并且其中鉍或鉍合金的微晶在滑動(dòng)層中相對(duì)于其定向占據(jù)一個(gè)優(yōu)選的方向，其通過晶格平面(012)的密勒指數(shù)表示，其中晶格平面(012)的X光衍射強(qiáng)度相對(duì)于其他晶格平面的X光衍射強(qiáng)度是最大的。具有第二大的X光衍射強(qiáng)度的晶格平面的X光衍射強(qiáng)度最多為晶格平面(012)的X光衍射強(qiáng)度的10％。
文檔編號(hào)C25D3/54GK101046228SQ20071008906
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者T·朗夫 申請(qǐng)人:米巴·格來特來格有限公司