多層滑動(dòng)軸承的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種多層滑動(dòng)軸承(1)，該多層滑動(dòng)軸承以給出的順序包括支撐層、軸承金屬層、擴(kuò)散阻隔層和滑動(dòng)層，其中，所述滑動(dòng)層由錫基合金構(gòu)成并且所述擴(kuò)散阻隔層由合金、特別是具有至少30重量％的銅含量的銅合金構(gòu)成。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
多層滑動(dòng)軸承
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種多層滑動(dòng)軸承，該多層滑動(dòng)軸承W給出的順序包括支撐層、軸承 金屬層、擴(kuò)散阻隔層和滑動(dòng)層，其中，所述滑動(dòng)層由錫基合金構(gòu)成。
【背景技術(shù)】
[0002] 錫基合金、例如己氏合金用于多層滑動(dòng)軸承的滑動(dòng)層與銅基合金、例如青銅用于 軸承金屬層同樣地由現(xiàn)有技術(shù)已知。因?yàn)殄a具有顯著的擴(kuò)散傾向，所W為了避免擴(kuò)散在運(yùn) 兩個(gè)層之間經(jīng)常設(shè)置有儀層。
[0003] 由現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步已知儀錫中間層。運(yùn)個(gè)含儀的中間層能夠有時(shí)參與擴(kuò)散工藝， 如運(yùn)例如在DE19963385C1中實(shí)施。該文獻(xiàn)描述一種用于滑動(dòng)軸承的層復(fù)合材料，該滑動(dòng)軸 承包括承載層、軸承金屬層、由儀制成的第一中間層、由錫和儀制成的中間層W及由銅和錫 制成的滑動(dòng)層，該滑動(dòng)層具有儀基質(zhì)，由39重量％至55重量％的銅和剩余錫構(gòu)成的儀銅粒 子嵌入到該儀基質(zhì)中。在該層結(jié)構(gòu)中，期望錫從滑動(dòng)層通過(guò)擴(kuò)散移動(dòng)儀層中，因?yàn)橐虼税l(fā)生 硬的儀銅粒子集中在滑動(dòng)層中，由此，改進(jìn)滑動(dòng)層的承載能力。運(yùn)甚至如此程度地進(jìn)行，使 得滑動(dòng)層的"基質(zhì)"在運(yùn)行持續(xù)時(shí)間的進(jìn)程中從錫變化成儀銅粒子。
[0004] 為了避免滑動(dòng)層的外部區(qū)域中的銅份額降低，GB2375801A描述一種多層軸承，該 多層軸承包括兩層的滑動(dòng)層，其中，外子層由具有0.5至10重量％的銅和可選地直至5重 量％的鋒、銅、錬或銀的錫基合金構(gòu)成，并且處于下面的第二子層由具有5至20重量％銅的 錫基合金構(gòu)成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的任務(wù)在于，實(shí)現(xiàn)如下可能性，借助該可能性可W在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間間隔 上最小化或阻止由錫基合金制成的滑動(dòng)層的摩擦特性變差，特別是如果銅基合金設(shè)置在錫 基合金之下的話。
[0006] 該任務(wù)在文首提及的多層滑動(dòng)軸承中通過(guò)如下方式得W解決，即，所述擴(kuò)散阻隔 層由合金、特別是具有至少30重量％銅含量的銅合金構(gòu)成。
[0007] 在此有利的是，通過(guò)由銅合金制成的擴(kuò)散阻隔層不僅可W降低滑動(dòng)層中的錫的擴(kuò) 散，而且該擴(kuò)散阻隔層也參與多層滑動(dòng)軸承的承載能力。因?yàn)樵摂U(kuò)散阻隔層具有相對(duì)高的 硬度(直至大致400HV(0.025))，所W擴(kuò)散阻隔層也有效地抵抗出現(xiàn)的摩擦，從而擴(kuò)散阻隔 層則具有雙倍的功能。意想不到地，擴(kuò)散阻隔層不連續(xù)地構(gòu)造在軸承金屬層和滑動(dòng)層之間 的整個(gè)面上，W便有效地抵抗錫擴(kuò)散。
[000引按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施變型方案可W規(guī)定:所述軸承金屬層包含銅、特別是由銅基合 金構(gòu)成。因此可能的是，在軸承金屬層和擴(kuò)散阻隔層之間由于更好的材料可混用性制成更 好的粘附復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選地，所述擴(kuò)散阻隔層具有至少0.5WI1的平均層厚度，由此，能夠進(jìn)一步改進(jìn)上 面提及的效果。
[0010] 出于同樣原因，按照另一個(gè)實(shí)施變型方案也可W規(guī)定:所述擴(kuò)散阻隔層在其面的 至少85%上具有至少0.5^11的層厚度。
[0011] 在所述軸承金屬層和所述擴(kuò)散阻隔層之間可W設(shè)置有儀層。因此，作為軸承金屬 層也可能使用含鉛的合金，因?yàn)榭蒞阻止或減慢鉛擴(kuò)散到滑動(dòng)層的錫基合金中。另一方面， 通過(guò)設(shè)置儀層可W實(shí)現(xiàn)在滑動(dòng)層的錫基合金和基于侶的軸承金屬層之間的更好的粘附復(fù) 合結(jié)構(gòu)。儀中間層則能實(shí)現(xiàn)多層滑動(dòng)軸承中的軸承金屬的較寬的多樣性。
[0012] 優(yōu)選地，所述擴(kuò)散阻隔層包含最大10重量％的儀。亦即發(fā)現(xiàn)，儀作為合金元素可能 對(duì)擴(kuò)散阻隔層的阻礙特性起消極作用。
[0013] 所述擴(kuò)散阻隔層可W包含在3重量％至30重量％之間的錬。因此，可W進(jìn)一步改進(jìn) 擴(kuò)散阻隔層的硬度和由此其承載能力的特性。在錬的份額少于3重量％時(shí)，擴(kuò)散阻隔層的特 性的改進(jìn)是很不明顯的。另一方面，擴(kuò)散阻隔層在份額多于30重量％時(shí)是過(guò)脆的。
[0014] 優(yōu)選地，所述擴(kuò)散阻隔層包含化6Sn5相。所述相可W改進(jìn)擴(kuò)散阻隔層的承載能力。 此外，運(yùn)些相在對(duì)擴(kuò)散阻隔層電鍛沉積時(shí)優(yōu)選W圓形晶體的形式進(jìn)行沉積，由此，可W避免 運(yùn)些相的切口應(yīng)力集中效應(yīng)。
[0015] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施變型方案中，所述滑動(dòng)層的錫基合金包含在0重量％至25重 量％之間的銅和在0重量％至15重量％之間的錬，規(guī)定如下：錬和銅的總份額為在2重量％ 至25重量％之間。通過(guò)添加錬可W在滑動(dòng)軸承至少在冬季可能遭受的較低溫度時(shí)阻止0-錫 轉(zhuǎn)化為Q-錫并且因此阻止滑動(dòng)層的硬度下降或破壞。此外，錬如銅那樣提高錫基合金的硬 度。隨著銅的份額多于25重量％和/或錬的份額多于15重量％，錫基合金當(dāng)然變得過(guò)脆。此 夕h通過(guò)添加錬可W在時(shí)間上降低錫基合金的硬度下降。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 為了更好地理解本發(fā)明，借助如下附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。
[0017] W簡(jiǎn)化的示意圖示出：
[0018] 圖1示出形式為軸瓦的多層滑動(dòng)軸承。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 首先要指出，在說(shuō)明書(shū)中所選擇的位置說(shuō)明，例如上、下、側(cè)向等等參考直接描述 的W及示出的附圖并且在位置改變時(shí)按意義轉(zhuǎn)用到新的位置上。
[0020] 圖1示出形式為滑動(dòng)軸承軸瓦的多層滑動(dòng)軸承1。示出了多層滑動(dòng)軸承1的四層變 型方案，其包括支撐層2、軸承金屬層3、擴(kuò)散阻隔層4和滑動(dòng)層5,該滑動(dòng)層構(gòu)成多層滑動(dòng)軸 承1的徑向內(nèi)部的運(yùn)行面6并且能貼靠到待支承的構(gòu)件上。
[0021] 運(yùn)樣的多層滑動(dòng)軸承1的基本結(jié)構(gòu)(如其例如在內(nèi)燃機(jī)中得到使用）由現(xiàn)有技術(shù)已 知，從而其他實(shí)施方案為此變得多余。
[0022] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，多層滑動(dòng)軸承1也可W不同地構(gòu)造，例如構(gòu)造為軸襯，如運(yùn)在 圖1中W虛線表明。同樣地，實(shí)施方案如止推環(huán)、軸向運(yùn)行的滑瓦或類(lèi)似物也是可能的。
[0023] 支撐層2優(yōu)選由鋼制成、但也可W由另外的材料制成，該材料給多層滑動(dòng)軸承1帶 來(lái)必需的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。運(yùn)樣的材料由現(xiàn)有技術(shù)已知。
[0024] 對(duì)于軸承金屬層3可W使用由現(xiàn)有技術(shù)已知的相關(guān)的合金或材料，并且關(guān)于運(yùn)一 點(diǎn)參閱如下。
[0025] 優(yōu)選地，使用基于侶的軸承金屬（tlw.根據(jù)DIN ISO 4381或4383)，例如 AlSn6CuNiO.8-1、AlSn20Cu、AlSi4Cd、AlCd3CuNi、AlSillCu、AlSn6Cu、AlSn40Cu0.5-1、 AlSn25CuMn、AlSilICuMgNi、AlSn9.5CuMnO.6、Aiai4.5Sil.5Cu。
[0026] 特別優(yōu)選地，作為用于軸承金屬層3的軸承金屬使用包含銅的合金，其中，該合金 特別是由銅基合金構(gòu)成。運(yùn)樣的銅基的軸承金屬（tlw.根據(jù)DIN ISO 4383)例如是CuSnlO、 OiAllCFeSNWXuZnSlSil、CuPb24Sn2、CuSn8Bil0、CuSn8ai3、CuSn5Ni、CuSn5Si、CuSn5Zn、 CuAllONio
[0027] 不言而喻，不同于所提及的軸承金屬也可W使用基于侶合金層、儀合金層、銅合金 層、銀合金層、鐵合金層或銘合金層的軸承金屬。
[0028] 軸承金屬層3可W通過(guò)滾壓包層法施加到支撐層3上。由此構(gòu)成的雙金屬條可W可 選地成型和/或切削加工。
[0029] 滑動(dòng)層5由錫基合金構(gòu)成。原則上，能使用每個(gè)由現(xiàn)有技術(shù)已知的合適的錫基合 金，該錫基合金用于滑動(dòng)軸承。優(yōu)選地，滑動(dòng)層5然而由錫基合金構(gòu)成，該錫基合金保護(hù)在0 重量％至25重量％之間、特別是在0.5重量％至20重量％之間的銅和在0重量％至15重量％ 之間、特別是在4重量％至10重量％之間的錬，規(guī)定如下:錬和銅的總份額在2重量％至25重 量％之間。
[0030] 用于滑動(dòng)層5的錫基合金的另一優(yōu)選實(shí)施變型方案除了作為主要合金元素的錫之 外包含來(lái)自包括錬和銅、可能鉛和/或祕(mì)的組的至少一個(gè)另外的元素，W及可能包含來(lái)自包 括錯(cuò)、娃、鋒、儀、鉆和銀的組的至少一個(gè)元素，并且包含來(lái)源于所述元素的制造的不可避免 的雜質(zhì)，其中，錬份額為最大20重量％，銅份額為最大10重量％，鉛和祕(mì)的總份額為最大1.5 重量％，銅和錬的總份額為至少2重量％并且錯(cuò)、娃、鋒、儀、鉆和銀的總份額為最大3重 量％?；瑒?dòng)層5特別是可W由錫基合金構(gòu)成，如其在AT509111A1中描述，在上下文中明確地 參照它。
[0031] 優(yōu)選地，滑動(dòng)層5的錫基合金電鍛地沉積、特別是在應(yīng)用沉積參數(shù)的情況下，如其 在AT50911 IAl中描述，在上下文中明確地參照它。
[0032] 擴(kuò)散阻隔層4由具有銅的合金、特別是具有作為主要組成部分的銅的銅基合金(從 而銅則在量上具有銅合金的最大份額）。擴(kuò)散阻隔層4因此不構(gòu)造為銅層。擴(kuò)散阻隔層4中的 銅的量份額為至少30重量％、優(yōu)選至少40重量％。擴(kuò)散阻隔層的銅的最大份額為90重量％、 優(yōu)選80重量％。
[0033] 除了銅基合金之外也可W使用具有所給出的銅最低含量的錫基合金。
[0034] 除了作為主要合金元素的銅或錫之外，在擴(kuò)散阻隔層4中包含至少一個(gè)另外的合 金元素，該合金元素選自包括或包含錯(cuò)、錫、銅、鋒、儀、鉆、祕(mì)、鉛、銀、錬或的組W及包含由 來(lái)源于制造的不可避免的雜質(zhì)，其中，合金元素的總份額為至少1重量％至最大30重量％， 并且其中，在由銅和至少一個(gè)元素構(gòu)成的銅合金中存在銅-混合晶-晶粒。
[0035] 錫含量可W為在5重量％至25重量％之間、優(yōu)選在8重量％至19重量％之間、特別 是在10重量％至16重量％之間。
[0036] 鋒含量可W為在0.5重量％至25重量％之間、優(yōu)選在1重量％至5重量％之間。
[0037] 錯(cuò)的含量可W為在3重量％至15重量％之間、優(yōu)選在4重量％至10重量％之間。
[0038] 銅的含量可W為在0.2重量％至20重量％之間、優(yōu)選在I重量％至5重量％之間、特 別是在2重量％至4重量％之間。
[0039] 儀的含量可W為在0重量％至10重量％之間、優(yōu)選在0重量％至1重量％之間、特別 是在0重量％至0.1重量％之間。
[0040] 鉆的含量可W為在0.2重量％至8重量％之間、優(yōu)選在0.5重量％至5重量％之間、 特別是在1重量％至3重量％之間。
[0041] 祕(mì)的含量可W為在1重量％至25重量％之間、優(yōu)選在2重量％至15重量％之間、特 別是在5重量％至10重量％之間。
[0042] 鉛的含量可W為在1重量％至25重量％之間、優(yōu)選在2重量％至15重量％之間、特 別是在5重量％至10重量％之間。
[0043] 錬的含量可W為在3重量％至30重量％之間、優(yōu)選在3重量％至10重量％之間、特 別是在1重量％至5重量％之間。
[0044] 銅基合金中的銀的份額可W為在1重量％至20重量％之間、優(yōu)選在2重量％至10重 量％之間。
[0045] 優(yōu)選地，所述元素錯(cuò)、銅、鋒、儀、鉆、祕(mì)、鉛、銀和錬中的一個(gè)或多個(gè)元素的含量總 共為在0.2重量％至20重量％之間。
[0046] 通過(guò)運(yùn)些元素的組合，擴(kuò)散阻隔層4的特性能夠有針對(duì)性地調(diào)節(jié)并且適應(yīng)于相應(yīng) 的應(yīng)用情況。
[0047] 在此注意：在一定含量W下所述效果過(guò)小，在一定值W上并且特別是在30重量％ 的總值W上構(gòu)成大量硬的、脆的金屬間相，運(yùn)些金屬間相對(duì)擴(kuò)散阻隔層4產(chǎn)生消極影響。
[004引因此，例如銅錫合金或銅錯(cuò)合金通過(guò)添加1重量％至25重量％的鋒或1重量％至20 重量％的銅變得對(duì)腐蝕性侵蝕、特別是含硫的油添加劑明顯不敏感。
[0049] 銅侶合金通過(guò)添加0.2重量％至15重量％的錬變得耐磨得多，因?yàn)楹辖鹪氐囊?部分作為分得極細(xì)的侶錬硬質(zhì)相析出。
[0050] 通過(guò)加入合金元素儀和/或鉆，可W大大地提高涂層的機(jī)械強(qiáng)度和其耐腐蝕性。特 別是通過(guò)儀也改進(jìn)可變形性。鑒于儀然而已經(jīng)證實(shí)：擴(kuò)散阻隔層4的阻礙特性因此變差。因 此優(yōu)選的是，擴(kuò)散阻隔層4是無(wú)儀的。同樣地，擴(kuò)散阻隔層4優(yōu)選是無(wú)鉆的。
[0051] 通過(guò)加入包括鉛、祕(mì)和銀的組的一個(gè)或多個(gè)元素，將具有特別良好的滑動(dòng)特性的 另一相引入到結(jié)構(gòu)中。由此，（與軸承金屬的自潤(rùn)滑特性相比較)可W降低在極限運(yùn)行狀況 下的損壞。鉛和祕(mì)然而特別是可能會(huì)削弱涂層的負(fù)荷能力的軟材料，因此，可向上限制鉛和 祕(mì)的含量。后者也出于不使阻礙特性變差的原因。
[0052] 銀被許多特別是含硫的油添加劑強(qiáng)烈地侵蝕。運(yùn)個(gè)不期望的效果在含量在20重 量％^上時(shí)特別明顯地出現(xiàn)。
[0053] 運(yùn)些銅基合金優(yōu)選電鍛地沉積在相應(yīng)的基質(zhì)上、亦即例如軸承金屬層3。為此電解 質(zhì)可W是氯化物的或者優(yōu)選是無(wú)氯的。用于沉積的優(yōu)選參數(shù)W及優(yōu)選的電解質(zhì)組成在W下 實(shí)例中描繪出。
[0054] 實(shí)例1:含氯化物的電解質(zhì)
[0055] 銅（I)..................0.25mol/l 至 0.35mol/l
[0056] 錫（IV)...............0. lOmol/1 至0.20mol/l
[0化7] 自由的氯化物.....0.30mo Vl至0.45mo Vl
[0化引 自由堿.................0.20mol/l 至 0.30mol/l
[0化9]酒石酸鹽.............O. IOmo Vl至0.20mo Vl
[0060]添加劑.................0.5g/l 至 5g/l
[0061 ]溫度....................55°C 至 65°C
[0062] 電流密度............IA/血2至4A/血2
[0063] 實(shí)例2:基于甲燒橫酸鹽或氣棚酸鹽的無(wú)氯化物的電解質(zhì)
[0064] 銅（II)...............0.25mol/l 至0.35mol/l
[00化]錫（II)...............0. lOmol/1 至0.20mol/l
[0066] 自由酸................0.8mol/l 至 2mol/l
[0067] 添加劑.................5g/l 至 50g/l
[006引溫度......................20°C 至 30°C
[0069] 電流密度.............0.54/血2至34/血2
[0070] 實(shí)例3:基于焦憐酸鹽或憐酸鹽的無(wú)氯化物的電解質(zhì)
[0071] 銅（II)...............O.lOmol/1 至 0.40mol/l
[0072] 錫（II)...............0.05mol/l 至 0.50mol/l
[0073] pH 值..................姪 10
[0074] 添加劑................0.5g/l 至 50g/l
[0075] 溫度....................40°C 至 80°C
[0076] 電流密度............0.54/血2至54/血2
[0077] 實(shí)例4:用于沉積銅錫祕(mì)合金的基于甲燒橫酸鹽的無(wú)氯化物的電解質(zhì)
[007引銅（II)..............0.25mol/l 至0.35mol/l
[0079] 錫（II)..............0. lOmol/1 至0.20mol/l
[0080] 祕(mì).......................0.05mol/l 至 0.2mol/l
[0081 ]自由酸...............0.8mol/l 至 2mol/l
[0082] 添加劑................5g/l 至 50g/l
[0083] 溫度...................20°C 至 30°C
[0084] 電流密度...........0.54/血2至34/血2
[0085] 實(shí)例5:用于沉積銅錫錬鉛合金的基于氣棚酸鹽的無(wú)氯化物的電解質(zhì)
[0086] 銅（II)..............0.25mol/l 至0.35mol/l
[0087] 錫（II)..............0. lOmol/1 至0.20mol/l
[008引錬（III).............0.02moVl至0.1 OmoVl
[0089] 鉛（II)..............0.05mol/l 至 0.5mol/l
[0090] 自由酸...............0.8mol/l 至 2mol/l
[0091] 添加劑................5g/l 至 50g/l
[0092] 溫度...................20°C 至 30°C
[0093] 電流密度...........0.54/血2至34/血2
[0094] 實(shí)例6:用于沉積銅錫銅合金的基于焦憐酸鹽或憐酸鹽的無(wú)氯化物的電解質(zhì)
[0095] 銅（II)..............0. lOmol/1 至0.40mol/l
[0096] 錫（II)..............0.05mol/l 至0.50mol/l
[0097] 銅.......................0.05mol/l 至 0.50mol/l
[009引 pH 值.................8 至 10
[0099] 添加劑................0.5g/l 至 50g/l
[0100] 溫度...................40°C 至 80°C
[0101] 電流密度...........0.54/血2至54/血2
[0102] 實(shí)例7:用于沉積銅錫鋒合金的含氯化物的電解質(zhì)
[0103] 銅（I)................0.25mol/l 至 0.35mol/l
[0104] 錫（IV).............0. lOmol/1 至0.20mol/l
[0105] 鋒.......................0.05m〇Vl 至 0.20m〇Vl
[0106] 自由的氯化物...0.30m〇Vl至0.45m〇Vl
[0107] 自由堿...............0.20m〇Vl 至 0.30m〇Vl
[010 引酒石酸鹽............Omol/1 至 0.20mol/l
[0109] 添加劑...............0.5g/l 至 5g/l
[0110] 溫度..................55°C 至 65°C
[0111] 電流密度..........14/血2至44/血2
[0112] 實(shí)例8:用于沉積銅錯(cuò)鋒合金的含氯化物的電解質(zhì)
[0113] 銅（I)................0.25mol/l 至 0.35mol/l
[0114] 錯(cuò).......................0.05mol/l 至 0.30mol/l
[0115] 鋒.......................0.05m〇Vl 至 0.20m〇Vl
[0116] 自由的氯化物...0.30m〇Vl至0.45m〇Vl
[0117] 自由堿...............0.20mol/l 至 1. Omol/1
[011 引巧樣酸鹽.............011101/1至0.2011101/1
[0119] 添加劑...............0.5g/l 至 5g/l
[0120] 溫度..................55°C 至 65°C
[0121] 電流密度..........14/血2至44/血2
[0122] 在電解質(zhì)的優(yōu)選實(shí)施方案中，該電解質(zhì)除了用于待沉積的金屬的鹽之外也包含有 機(jī)化合物。運(yùn)特別是在氯化物電解質(zhì)的情況下是聚碳酸醋酸鹽、如巧樣酸鹽或酒石酸鹽，在 非酸的氯化物電解質(zhì)的情況下是糞酪或糞酪衍生物。
[0123] 下面的鹽可W用于的金屬沉積：
[0124] 銅可W用作氣棚酸銅（II)、甲燒橫酸銅（II)、硫酸銅（II)、焦憐酸銅（II)、氯化銅 (I)、徑基酸和/或氨基麟酸的銅鹽。普遍地，電解質(zhì)中的銅的濃度可W為在〇.〇5mol/l至 lmol/1 之間。
[0125] 錫可W用作氣棚酸錫(II)、甲燒橫酸錫(II)、硫酸錫(II)、焦憐酸錫(II)、錫酸鋼、 錫酸鐘、徑基酸和/或氨基麟酸的錫（II)鹽。普遍地，電解質(zhì)中的錫的濃度可W為直至 0.5mol/l。
[0126] 鋒可W用作氣棚酸鋒(II)、甲燒橫酸鋒(II)、硫酸鋒(II)、焦憐酸鋒(II)、氧化鋒， 氯化鋒，徑基酸和/或氨基麟酸的鋒（II)鹽。普遍地，電解質(zhì)中的鋒的濃度可W為直至 0.5mol/l。
[0127] 錯(cuò)可W用作氧化錯(cuò)或錯(cuò)酸鋼或錯(cuò)酸鐘。普遍地，電解質(zhì)中的錯(cuò)的濃度可W為直至 0.5mol/l。
[0128] 銅可W用作氧化銅、氯化銅、硫酸銅、氣棚酸銅、甲燒橫酸銅。普遍地，電解質(zhì)中的 銅的濃度可W為直至0.5m〇Vl。
[0129] 儀可W用作氣棚酸儀(II)、甲燒橫酸儀(II)、硫酸儀(II)、硫酸儀錠、氯化儀(II)、 焦憐酸儀(II)、氧化儀(II)。普遍地，電解質(zhì)中的儀的濃度為可W直至ImoVl。
[0130] 鉆可W W與儀相同的形式和濃度進(jìn)行使用。
[0131] 祕(mì)可W用作=氣化祕(mì)、甲燒橫酸祕(mì)（III )、硫酸祕(mì)（III )、焦憐酸祕(mì)（III )、氧化祕(mì)、 祕(mì)酸鋼或祕(mì)酸鐘。普遍地，電解質(zhì)中的祕(mì)的濃度可W為直至0.5mo Vl。
[0132] 鉛可W用作氣棚酸鉛(II)、甲燒橫酸鉛(II)、焦憐酸鉛(II)、醋酸鉛、氧化鉛(II)、 鉛酸鋼或鉛酸鐘。普遍地，電解質(zhì)中的鉛的濃度可W為直至0.3mo Vl。
[0133] 銀可W用作氯化物、堿性氯化銀、甲燒橫酸銀、硝酸銀。普遍地，電解質(zhì)中的錬的濃 度可W為直至0.5m〇Vl。
[0134] 錬可W用作氣棚酸錬(III)、=氣化錬、氧化錬(III)、酒石酸鐘錬。普遍地，電解質(zhì) 中的錬的濃度可W為直至0.2mo Vl。
[0135] 可能的穩(wěn)定劑或基本電解質(zhì)、導(dǎo)電鹽或復(fù)合組分是:堿性氯化物、堿性氨氧化物、 氣棚酸、氣氨酸、甲燒橫酸、酒石酸和其堿性鹽或錠鹽、巧樣酸和其堿性鹽或錠鹽、焦憐酸錠 和堿性焦憐酸鹽、憐酸和其堿性鹽或錠鹽、2.2-乙締基徑乙基二硫化物、乙內(nèi)酷脈和其衍生 物、班巧酷亞胺和其衍生物、酪酸和甲酪橫酸、在總濃度方面在0.1 moVl至2m〇Vl之間。
[0136] 無(wú)氯化物的電解質(zhì)中的可能的觸媒氧化劑是：間苯二酪、對(duì)苯二酪、焦兒茶酪、焦 倍酸、甲醒、甲醇、在總濃度方面在0.03mo V1至0.3mo V1之間。
[0137] 可能的添加劑是:酪獻(xiàn)、a-糞酪或0-糞酪和其乙氧基化物、a-糞酪橫酸和0-糞酪橫 酸和其乙氧基化物、鄰甲苯胺、徑基哇嘟、木素橫酸鹽、下烘二醇、在總濃度方面在 0.0005m〇Vl至0.05mol/l之間、優(yōu)選在0.002mol/l至0.02mol/l之間和明膠、膠、非離子的 和陽(yáng)離子的表面活性劑、氨基化合物、例如C8-C20-酷胺丙胺和其衍生物、聚乙二醇和其功 能化的衍生物、腺、甘氨酸、在總濃度方面在0肖八至50肖/1之間。
[0138] 也可W分別使用由電解質(zhì)的上面提及的組成部分構(gòu)成的混合物、亦即例如一種金 屬的或者說(shuō)相應(yīng)的金屬的至少兩種鹽和/或至少兩種穩(wěn)定劑和/或至少兩種觸媒氧化劑和/ 或至少兩種添加劑。
[0139] 要注意的是，出于安全原因，含氯化物的電解質(zhì)僅僅可W由堿性鹽或預(yù)混合制成。
[0140] 合金元素可W W上面提及的可溶性的化合物或復(fù)合物的形式添加給相應(yīng)的電解 質(zhì)并且從其中共同沉積。同樣地，合金構(gòu)成能通過(guò)將元素?cái)U(kuò)散到該層中或者在電解質(zhì)中的 懸浮粒子的共同沉積來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0141] 除了擴(kuò)散阻隔層4的電鍛沉積之外，該擴(kuò)散阻隔層也可W W熱物性的方法制造，其 中，在運(yùn)個(gè)情況下擴(kuò)散阻隔層4部分地由滑動(dòng)層5通過(guò)擴(kuò)散錫來(lái)構(gòu)成，從而作為多層滑動(dòng)軸 承1中的中間層則目前也可W存在純的銅層，由該銅層本身之后構(gòu)成擴(kuò)散阻隔層4。為此，多 層滑動(dòng)軸承1經(jīng)受至少一次特別是在130°C至220°C之間、優(yōu)選在150°C至215°C之間、特別優(yōu) 選在165°C至190°C之間、亦即在合金的一次烙化W下的溫度時(shí)在0.化至10化之間、特別是 在化至1 Oh之間、優(yōu)選在1.化至地之間的時(shí)間上的熱處理。
[0142] 運(yùn)個(gè)非典型高的在錫的絕對(duì)烙化溫度(505K)的80%至98%之間、優(yōu)選87%至92% 之間的溫度時(shí)熱處理的目的在于，金屬間相在銅和錫之間構(gòu)成，特別是CusSns。運(yùn)些金屬間 相、特別是CusSns的份額可W為在1重量％至10重量％之間、特別是在2重量％至6重量％之 間。
[0143] 熱處理的溫度也處于在正常運(yùn)行期間在軸承部位中可期望的溫度W上。
[0144] 在包含3.3重量％ ^上的總份額的銅、儀、鋒和銀或0.9重量％ ^上的總份額的祕(mì) 和鉛的層中有利的是，熱處理的溫度不超過(guò)200°C、優(yōu)選180°C。由此，可W阻止例如集中在 結(jié)晶邊界的合金元素構(gòu)成和烙化共晶體。
[0145] 通過(guò)熱物性地制造擴(kuò)散阻隔層4也可能的是，該擴(kuò)散阻隔層W至少一個(gè)合金元素 的濃度梯度來(lái)構(gòu)造，從而擴(kuò)散阻隔層4則可W具有子層。例如可能的是，擴(kuò)散阻隔層4具有包 括CusSns的徑向內(nèi)部的第一子層和下面的連接于該第一子層的包括Cu3Sn的另一子層。在 此，優(yōu)選徑向外部的子層比上面的子層薄。因此，可W改進(jìn)一方面擴(kuò)散阻隔層4和另一方面 改進(jìn)滑動(dòng)層5的粘附、特別是如果它們?cè)谶\(yùn)行中承受變形的話。
[0146] 徑向外部的子層的層厚度可W為在0.05皿至4郵之間、特別是在0.05WI1至化m之 間。
[0147] 徑向內(nèi)部的第一子層的層厚度可W為在2皿至9皿之間、特別是在2皿至6皿之間。 在層厚度大于IOwii時(shí)，降低阻礙作用，因?yàn)樵搶幼兊幂^脆。
[0148] 對(duì)此要指出，在熱物性地制造擴(kuò)散阻隔層4的情況下，該擴(kuò)散阻隔層也不是燒結(jié) 層。
[0149] 對(duì)于擴(kuò)散阻隔層4W熱物性的方式制造并且軸承金屬層3包含鉛的情況，優(yōu)選在擴(kuò) 散阻隔層4和軸承金屬層3之間設(shè)置有由儀制成的另一中間層，W便避免鉛從軸承金屬層3 擴(kuò)散到滑動(dòng)層5中。
[0150] 在此要進(jìn)一步指出，除了四層變型方案之外普遍地，多層滑動(dòng)軸承1也還可W具有 其他層、特別是在軸承金屬層3和擴(kuò)散阻隔層4之間例如由儀制成的增附劑層或另外的例如 基于鐵的中間層，同樣地，在軸承金屬層3和支撐層2之間可W設(shè)置有增附劑層。
[0151] 如已經(jīng)在上面實(shí)施的那樣，擴(kuò)散阻隔層4必須意想不到地通常不構(gòu)造在軸承金屬 層3的整個(gè)表面上。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)滑動(dòng)層5中的錫損耗的充分阻礙，發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散阻隔層4在該表面 的至少85%上延伸就已足夠。在此，然而有利的是，擴(kuò)散阻隔層4具有至少0.5皿的平均層厚 度7。在此，該平均層厚度7借助多層滑動(dòng)軸承1的十個(gè)不同的橫截面由擴(kuò)散阻隔層4的層厚 度7確定為算術(shù)的平均值。
[0152] 優(yōu)選地，擴(kuò)散阻隔層4然而在其面的至少85%上具有至少0.5皿、特別是至少1皿、 特別優(yōu)選至少化m的層厚度。關(guān)于擴(kuò)散阻隔層7的最大層厚度7本身沒(méi)有限制。出于實(shí)際考 慮，然而擴(kuò)散阻隔層7的層厚度7選擇成不大于IOmk特別是不大于如m。
[0153] 擴(kuò)散阻隔層4的層厚度7可W在多層滑動(dòng)軸承1的電化學(xué)沉積或熱處理的持續(xù)時(shí)間 上進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0154] 在制造試樣的范圍內(nèi)實(shí)施如下試驗(yàn)。全部制成的多層滑動(dòng)軸承經(jīng)受熱處理，W便 因此開(kāi)始可能出現(xiàn)的錫擴(kuò)散。
[0155] 由于完整性要列舉，說(shuō)明例如CuSnlO在下面意味著：設(shè)及具有10重量％的錫和剩 余銅的銅合金。
[0156] 實(shí)例 I:
[0157] 多層滑動(dòng)軸承IW結(jié)構(gòu)：鋼支撐層2/青銅（CuSn5)軸承金屬層3/儀中間層/完全閉 合的電鍛沉積的具有2WI1的平均層厚度的化SnlO擴(kuò)散阻隔層4/Sn化3滑動(dòng)層5進(jìn)行制造。
[0158] 在160°C時(shí)在1000小時(shí)的持續(xù)時(shí)間上熱處理之后，擴(kuò)散阻隔層4的層厚度7僅增長(zhǎng) 到4WI1。儀中間層不具有擴(kuò)散的征兆。
[0159] 實(shí)例2:
[0160] 重復(fù)實(shí)例1，其中，擴(kuò)散阻隔層4然而由45重量％的銅和55重量％的錫構(gòu)成。
[0161] 在相同的熱處理之后，示出與在實(shí)例1中相同的結(jié)果。
[0162] 實(shí)例3:
[0163] 多層滑動(dòng)軸承IW結(jié)構(gòu)：鋼支撐層2/青銅(CuSn5巧由承金屬層3/具有2皿的平均層 厚度的儀中間層/具有1皿的平均層厚度的銅中間層/Sn化3Sb滑動(dòng)層5進(jìn)行制造。該滑動(dòng)層5 具有少于0.1重量％的儀含量。為了制造擴(kuò)散阻隔層4,該擴(kuò)散阻隔層在170°C時(shí)經(jīng)受5小時(shí) 的熱處理。該擴(kuò)散阻隔層4然后具有45重量％的銅含量。儀含量為最大5重量％。錫構(gòu)成100 重量％的剩余部分。該擴(kuò)散阻隔層具有從2WI1至3WI1的層厚度7。
[0164] 在130°C時(shí)在10000小時(shí)上進(jìn)一步熱處理之后，擴(kuò)散阻隔層4增長(zhǎng)到僅總共扣m。該 擴(kuò)散阻隔層由具有45重量％的銅（剩余錫）的子層W及處于下面的具有65重量％銅（剩余 錫）的子層制成。此外，還存在作為滑動(dòng)層4的能運(yùn)行的剩余錫層。意想不到地，儀層由于模 擬運(yùn)行負(fù)荷的熱處理而不被侵蝕。同樣地，滑動(dòng)層5中的儀含量沒(méi)有顯著改變。
[01化]對(duì)比實(shí)例1
[0166] 多層滑動(dòng)軸承IW結(jié)構(gòu):鋼支撐層2/青銅(化Sn5巧由承金屬層3/儀中間層/ai化3滑 動(dòng)層5進(jìn)行制造。多層滑動(dòng)軸承1則不具有按照本發(fā)明的擴(kuò)散阻隔層4。
[0167] 在160°時(shí)1000小時(shí)的熱處理的運(yùn)行中，層結(jié)構(gòu)完全被破壞。構(gòu)成由具有35重量％ 銅的錫制成的通常的不均勻的阻礙區(qū)，該阻礙區(qū)具有8皿的平均厚度。該阻礙區(qū)中的儀含量 為15重量％。由于所構(gòu)成的硬質(zhì)相，多層滑動(dòng)軸承1不再能運(yùn)行。SnCu3滑動(dòng)層5基本上被施 加并且不再能運(yùn)行。
[016引對(duì)比實(shí)例2
[0169] 在構(gòu)造方面重復(fù)對(duì)比實(shí)例1，其中，但是作為滑動(dòng)層5使用純錫層。
[0170] 多層滑動(dòng)軸承1在170°C時(shí)經(jīng)受5小時(shí)的熱處理。在溫度進(jìn)一步提高到200°C之后， 整個(gè)滑動(dòng)層5由于形成金屬間相而被消耗。污物敏感度提高，從而多層滑動(dòng)軸承1總體上不 再表現(xiàn)出良好的運(yùn)行性能。
[0171] 對(duì)比實(shí)例3:
[0172] 多層滑動(dòng)軸承IW結(jié)構(gòu)：鋼支撐層2/青銅(CuSn5巧由承金屬層3/具有2皿的平均層 厚度的儀中間層/如化3訊滑動(dòng)層5進(jìn)行制造。
[0173] 在130 °C時(shí)在10000小時(shí)上進(jìn)一步熱處理之后構(gòu)成在滑動(dòng)層5中雨點(diǎn)狀(spratzig) 的儀析出?；瑒?dòng)層5中的儀含量增長(zhǎng)到1重量％^上。反之，銅含量減小到大致0重量％。
[0174] 對(duì)比實(shí)例4:
[0175] 多層滑動(dòng)軸承IW結(jié)構(gòu)：鋼支撐層2/青銅(CuSn5巧由承金屬層3/具有2皿的平均層 厚度的儀中間層/由具有15重量％的銅的合金制成的且具有2WI1的層厚度的擴(kuò)散阻隔層5/ Sn化3訊滑動(dòng)層5進(jìn)行制造。擴(kuò)散阻隔層4具有維氏硬度50HV。
[0176] 在130°C的溫度時(shí)在10000小時(shí)的持續(xù)時(shí)間上熱處理之后，擴(kuò)散阻隔層中的銅的份 額下降到8重量％。維氏硬度下降到35HV。反之，擴(kuò)散阻隔層的層厚度從3WI1增長(zhǎng)到扣m。運(yùn)行 層的層厚度已經(jīng)不同于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例而大大地減小。
[0177] 用于擴(kuò)散阻隔層4的如下其他成分被研究。對(duì)于成分的全部說(shuō)明可理解成重量％。 銅相應(yīng)地構(gòu)成100重量％的剩余部分。
[0178] 表1_擴(kuò)散阻隔層4的成分：
[0179]

[0181]
[0182] 利用表1中的運(yùn)些實(shí)例中的全部按照實(shí)例I的結(jié)構(gòu)制造多層滑動(dòng)軸承I，其中，擴(kuò)散 阻隔層4由表1中的相應(yīng)合金取代。在170°C時(shí)在1000小時(shí)的持續(xù)時(shí)間上熱處理之后，試樣實(shí) 際上沒(méi)有出現(xiàn)擴(kuò)散阻隔層4的層厚度的改變。
[0183] 進(jìn)一步實(shí)施關(guān)于擴(kuò)散阻隔層4的層厚度7的試驗(yàn)。為此，重復(fù)實(shí)例1，其中，擴(kuò)散阻隔 層4的電鍛制造的沉積持續(xù)時(shí)間在20小時(shí)至5分鐘之間變化。通過(guò)20小時(shí)的沉積持續(xù)時(shí)間制 造0. SwnW下的平均層厚度7并且通過(guò)30小時(shí)的沉積持續(xù)時(shí)間制造至少0.5WI1的平均層厚度 7。在此，在構(gòu)造具有小于0.5WI1的平均層厚度7的擴(kuò)散阻隔層4時(shí)在按照實(shí)例1熱處理之后表 現(xiàn)出明顯的擴(kuò)散痕跡。在平均層厚度7為至少0.5WI1時(shí)，雖然也還能識(shí)別擴(kuò)散痕跡，但多層滑 動(dòng)軸承1在熱處理之后當(dāng)然還具有能運(yùn)行的滑動(dòng)層5。
[0184] 在擴(kuò)散方面好得多的結(jié)果如下實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)散阻隔層在其面積的至少85%上具有至少 0.5WI1的層厚度。運(yùn)通過(guò)延長(zhǎng)電鍛沉積持續(xù)時(shí)間或者通過(guò)延長(zhǎng)熱物性處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0185] 在使用按照實(shí)例1的電解質(zhì)的情況下，擴(kuò)散阻隔層4在作為支撐層2的鋼承載件上， 該鋼承載件設(shè)有化Sn5軸承金屬層3。在該擴(kuò)散阻隔層4上接著對(duì)Sn化3滑動(dòng)層電鍛沉積。X射 線衍射試驗(yàn)示出：在擴(kuò)散阻隔層4的0-錫相中嵌入由化6Sn5制成的晶粒。
[0186] 所述實(shí)施例描述多層滑動(dòng)軸承1的可能的實(shí)施變型方案，其中，在此處要注意的 是:各個(gè)實(shí)施變型方案相互的不同組合也是可能的。
[0187] 為了規(guī)則起見(jiàn)最后要指出，為了更好地理解多層滑動(dòng)軸承1的構(gòu)造，該多層滑動(dòng)軸 承或其組成部分未按比例地和/或放大地和/或縮小地示出。
[018引附圖標(biāo)記列表
[0189] 1 多層滑動(dòng)軸承
[0190] 2 支撐層
[0191] 3 軸承金屬層
[0192] 4 擴(kuò)散阻隔層
[0193] 5 滑動(dòng)層
[0194] 6 運(yùn)行面
[0195] 7 層厚度
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 多層滑動(dòng)軸承（I)，該多層滑動(dòng)軸承以給出的順序包括支撐層、軸承金屬層、擴(kuò)散阻 隔層和滑動(dòng)層，其中，所述滑動(dòng)層由錫基合金構(gòu)成，其特征在于，所述擴(kuò)散阻隔層由合金、特 別是具有至少30重量％的銅含量的銅合金構(gòu)成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層滑動(dòng)軸承（1)，其特征在于，所述軸承金屬層(3)包含銅、 特別是由銅基合金構(gòu)成。3. 根據(jù)權(quán)利要求所述的1或2所述的多層滑動(dòng)軸承（1)，其特征在于，所述擴(kuò)散阻隔層 (4)具有至少0.5μπι的平均層厚度(7)。4. 按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的多層滑動(dòng)軸承（1)，其特征在于，所述擴(kuò)散阻隔層 (4)在其面的至少85%上具有至少0.5μπι的層厚度(7)。5. 按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的多層滑動(dòng)軸承（1)，其特征在于，在所述軸承金屬 層(3)和所述擴(kuò)散阻隔層(4)之間設(shè)置有鎳層。6. 按照權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的多層滑動(dòng)軸承（1)，其特征在于，所述擴(kuò)散阻隔層 (4)包含最大10重量％的鎳。7. 按照權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的多層滑動(dòng)軸承（1)，其特征在于，所述擴(kuò)散阻隔層 (4)包含在3重量％至30重量％之間的銻。8. 按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的多層滑動(dòng)軸承（1)，其特征在于，所述滑動(dòng)層（5) 的錫基合金包含在0重量％至25重量％之間的銅和在0重量％至15重量％之間的鋪，規(guī)定如 下:銻和銅的總份額為在2重量％至25重量％之間。
【文檔編號(hào)】F16C17/02GK105917129SQ201480070471
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2014年12月18日
【發(fā)明人】J·齊達(dá)爾
【申請(qǐng)人】米巴滑動(dòng)軸承奧地利有限公司