AT515107B1

AT515107B1 - bearings

Info

Publication number: AT515107B1
Application number: ATA50069/2014A
Authority: AT
Original assignee: Miba Gleitlager Gmbh
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2015-06-15
Also published as: AT515107A4; WO2015113092A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager (1) mit einer Stützschicht (2) und einer Laufschicht (3), die auf der Stützschicht (2) angeordnet und mit dieser verbunden ist, wobei die Laufschicht (3) aus einer Zinnbasislegierung besteht, die Magnesium enthält, wobei der Magnesiumanteil ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 9 Gew.-% und den Rest Zinn mit den herstellungsbedingten Verunreinigungen bildet.The invention relates to a slide bearing (1) with a support layer (2) and a running layer (3) which is arranged on the support layer (2) and connected thereto, wherein the running layer (3) consists of a tin-based alloy containing magnesium, wherein the magnesium content is selected from a range having a lower limit of 0.5% by weight and an upper limit of 9% by weight, and the remainder forming tin with the manufacturing impurities.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Gleitlager mit einer Stützschicht und einer Laufschicht, die auf der Stützschicht angeordnet und mit dieser verbunden ist, wobei die Laufschicht aus einer Zinnbasislegierung besteht.Description: The invention relates to a sliding bearing with a supporting layer and a running layer, which is arranged on and connected to the supporting layer, wherein the running layer consists of a tin-based alloy.

[0002] Die Verwendung von Weißmetallen in der Gleitlagertechnik ist bereits seit langem bekannt. Aufgrund der Forderung von emissionsarmen (Zweitakt)Motoren, insbesondere Schiffsdieselmotoren, und den damit verbundenen höheren Zünddrücken, sind Gleitlager einer steigenden Belastung ausgesetzt. Derartige Motoren weisen üblicherweise Leistungen im Bereich zwischen 4000 kW und 90000 kW auf. Bei dieser Anwendung von Weißmetallgleitlagern ist es das Ziel, eine besonders weiche und fehlerverzeihende Laufschicht zu haben, die zudem den erhöhten Zünddrücken standhält.The use of white metals in the plain bearing technology has long been known. Due to the demand of low-emission (two-stroke) engines, especially marine diesel engines, and the associated higher ignition pressures, plain bearings are exposed to increasing load. Such motors usually have powers in the range between 4000 kW and 90000 kW. In this application of white metal plain bearings, the goal is to have a particularly soft and forgiving overlay, which also withstands the increased ignition pressures.

[0003] Weißmetalle werden häufig im Schleuderguss verarbeitet, wodurch die Zusammensetzung der Legierung aufgrund der Fliehkraftentmischung während des Aufgießens limitiert ist. Die derzeitig verwendeten Weißmetalllegierungen sind geprägt durch die Anwendung der Mischkristallverfestigung und der Härtung durch heterogene Ausscheidung. Für die Mischkristallverfestigung werden üblicherweise Antimon, Bismut oder Cadmium zulegiert. Zur Härtung werden Kupfer, Nickel, Kobalt, Aluminium oder Zink eingesetzt. Das Risiko bei heterogener Ausscheidung ist jedoch die bereits angesprochene prozessmäßig nur schwer kontrollierbare erzwungene Schwerkraftseigerung und der Verringerung der Duktilität durch den erhöhten Anteil an Sprödphasen. Die Kaltverfestigung durch Verpressen oder die Feinkornverfestigung, beispielsweise durch Zulegieren von Tellur oder Arsen, sind aufgrund der angewandten relativ hohen Temperaturen für Weißmetalle nicht oder nur kurzzeitig wirksam.White metals are often processed by centrifugal casting, whereby the composition of the alloy is limited due to the centrifugal force during the pouring. The currently used white metal alloys are characterized by the use of solid solution hardening and hardening by heterogeneous precipitation. For solid solution hardening usually antimony, bismuth or cadmium are added. For hardening copper, nickel, cobalt, aluminum or zinc are used. However, the risk of heterogeneous excretion is the forced gravity segregation, which is already difficult to control, and the reduction in ductility due to the increased proportion of brittle phases. Hardening by compression or fine grain hardening, for example by alloying tellurium or arsenic, are not or only briefly effective because of the relatively high temperatures used for white metals.

[0004] Es sind aber auch Weißmetalllegierungen bekannt bei denen sowohl der Effekt der Mischkristallverfestigung als auch der Kornfeinung ausgenutzt wird. So ist z.B. aus der WO 2012/028136 A2 ist eine Gleitlagerlegierung bekannt mit 6 Gew.-% - 18 Gew.-% Sb, 3 Gew.-% - 10 Gew.-% Cu, 0,5 Gew.-% - 3,5 Gew.-% Bi, 0 Gew.- % - 2,0 Gew.-% Zn, 0 Gew.-% - 0,5 Gew.-% Mg, 0 Gew.-% - 0,5 Gew.-% Li, 0 Gew.-% - 0,5 Gew.-% Au, 0 Gew.-% -1 Gew.-% Cr, 0 Gew.-% -1 Gew.-% Ag, 0,01 Gew.-% - 0,04 Gew.-% eines Kornfeinungsmittels gebildet durch ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe Te, Se, Ce, Ni, und dem Rest Sn und den unvermeidbaren Verunreinigungen.But there are also known white metal alloys in which both the effect of solid solution hardening and grain refining is exploited. For example, e.g. from WO 2012/028136 A2 a plain bearing alloy is known with 6 wt .-% - 18 wt .-% Sb, 3 wt .-% - 10 wt .-% Cu, 0.5 wt .-% - 3.5 wt % Bi, 0 wt%, 2.0 wt% Zn, 0 wt%, 0.5 wt% Mg, 0 wt%, 0.5 wt% Li, 0 wt .-% - 0.5 wt .-% Au, 0 wt .-% -1 wt .-% Cr, 0 wt .-% -1 wt .-% Ag, 0.01 wt .-% - 0 , 04 wt .-% of a grain refining agent formed by one or more elements from the group Te, Se, Ce, Ni, and the rest Sn and the unavoidable impurities.

[0005] Wie aus all dem zu ersehen ist, gibt es im Stand der Technik unterschiedlichste Lösungsansätze, um Gleitlagerlegierungen auf Weißmetallbasis hinsichtlich ihrer Festigkeit zu verbessern.As can be seen from all this, there are in the prior art a variety of approaches to improve plain bearing alloys based on white metal in terms of their strength.

[0006] Auch der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Zinnbasislegierung, insbesondere für den Schleuderguss, anzugeben, die eine relativ hohe Festigkeit aufweist und die bleifrei ist.The present invention is based on the object, a tin-based alloy, in particular for centrifugal casting to specify, which has a relatively high strength and is lead-free.

[0007] Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Gleitlager dadurch gelöst, dass die Zinnbasislegierung Magnesium enthält, wobei der Magnesiumanteil ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 9 Gew.-%.This object is achieved in the slide bearing mentioned above in that the tin-based alloy contains magnesium, wherein the magnesium content is selected from a range with a lower limit of 0.5 wt .-% and an upper limit of 9 wt .-% ,

[0008] Von Vorteil ist dabei, dass das Magnesium mit Zinn die intermetallische Phase Mg2Sn bildet, die festigkeitssteigernd für die Zinnmatrix wirkt. Durch die Mengenanteile an Magnesium wird anders als bei der üblichen Ausscheidungshärtung durch intermetallische Phasen aber im Bereich der eutektischen Zusammensetzung gearbeitet, wodurch das Gefüge hinsichtlich Mg2Sn sehr feinkörnig ist. Es wird damit einerseits erreicht, dass bereits geringe Mengen an Magnesium für eine Festigkeitssteigerung der Zinnbasislegierung ausreichen, sodass eine Laufschicht erhalten werden kann, die nicht nur gutmütige Fressneigungen und eine relativ hohe Härte aufweist, sondern diese Laufschicht aufgrund des hohen Zinnanteils auch eine im Vergleich zu Stand der Technik Weißmetalllaufschichten maximal geringfügige Änderung der Duktilität, verglichen mit der heterogenen Ausscheidungshärtung, aufweist. Durch die hohe Dauerfestigkeit der Laufschicht kann im Sinne des Schadensfortschrittes bei gleich bleibenderThe advantage here is that the magnesium with tin forms the intermetallic phase Mg2Sn, which acts to increase the strength of the tin matrix. Due to the proportions of magnesium, unlike the usual precipitation hardening by intermetallic phases but in the range of the eutectic composition is used, whereby the microstructure is very fine with respect to Mg2Sn. It is thus achieved on the one hand that even small amounts of magnesium are sufficient for an increase in strength of the tin-based alloy, so that a running layer can be obtained, which not only good-natured Fressneigungen and a relatively high hardness, but this running layer due to the high tin content also compared to Background of the Invention White metal running layers exhibit at most slight change in ductility as compared to heterogeneous precipitation hardening. Due to the high fatigue strength of the overlay, the damage progress can be maintained at the same level

Belastung die Laufschicht über einen längeren Zeitraum bis zum Schadenseintritt betrieben werden oder es kann bei gleichbleibenden Zeitraum bis zum Schadenseintritt das Gleitlager einer höheren Belastung ausgesetzt werden. Infolge der feinkörnigen eutektischen Ausscheidungen wird ein Mikroverbund innerhalb der Laufschicht erreicht, der sich ebenfalls positiv auf die mechanischen Eigenschaften der Laufschicht auswirkt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass diese eutektische Zusammensetzung zumindest annähernd keine Seigerungsnei-gung aufweist, sodass die Herstellung der Laufschicht mittels Schleuderguss deutlich vereinfacht werden kann, bzw. kann damit die Laufschicht an sich einfacher zusammengesetzt werden, da keine weiteren Zusätze für die Verringerung der Seigerungsproblematik erforderlich sind.Load the running layer over a longer period of time to the damage occurrence are operated or it can be exposed to a higher load for the same period until the onset of damage, the sliding bearing. As a result of the fine-grained eutectic precipitations, a micro-composite within the overlay is achieved, which also has a positive effect on the mechanical properties of the overlay. Another advantage is the fact that this eutectic composition has at least approximately no Seigerungsnei-supply, so that the production of the overlay can be significantly simplified by centrifugal casting, or can thus be more easily assembled the overlay per se, as no further additives for Reducing the problem of segregation.

[0009] Nach eine Ausführungsvariante des Gleitlagers ist vorgesehen, dass die Zinnbasislegierung zusätzlich Zink enthält, wobei der Zinkanteil ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 6,5 Gew.-%. Durch diesen Mengenanteil an Zink wird das binäre eutektische System auf ein ternäres ausgeweitet, sodass also voranstehenden Effekte auch für diese Ausführungsvariante gelten. Dieses ternäre Eutektikum verbraucht allerdings nur einen Teil des Magnesiums, wodurch in der Folge gröbere Mg2Sn-Körner ausgeschieden werden. Es kann damit eine weitere Erhöhung der Härte der Laufschicht bei vernachlässigbarem Abfall der Duktilität erreicht werden. Darüber hinaus kann die Seige-rungsrichtung dieser gröberen Mg2Sn-Körner im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Weißmetalllaufschichten umgekehrt werden, sodass während der Herstellung der Laufschicht durch Schleuderguss gleichzeitig ein Härtegradient mit zunehmender Härte in Richtung auf die Lauffläche ausgebildet werden kann. Durch den Härtegradient kann eine bessere Anpassung an die harte Stützmetallschicht erreicht werden, indem die Bindezone zur Stützmetallschicht keine zu hohe Festigkeit aufweist und damit eine Versprödung der Bindezone besser vermieden werden. Dadurch kann die Verbundfestigkeit des Werkstoffverbundes verbessert werden kann. Zusätzlich dazu bewirkt Zink eine Verbesserung der Mischkristallverfestigung und der Anpassungsfähigkeit der Schicht.According to a variant of the plain bearing is provided that the Zinnbasislegierung additionally contains zinc, wherein the zinc content is selected from a range with a lower limit of 0.5 wt .-% and an upper limit of 6.5 wt .-% , Due to this amount of zinc, the binary eutectic system is extended to a ternary, so that the preceding effects also apply to this variant. However, this ternary eutectic consumes only a portion of the magnesium, resulting in the excretion of coarser Mg2Sn grains. It can thus be achieved a further increase in the hardness of the overlay with negligible drop in ductility. In addition, the segregation direction of these coarser Mg2Sn grains can be reversed compared to prior art white metal running layers, so that during production of the overlay by centrifugal casting, a hardness gradient with increasing hardness towards the tread can be formed simultaneously. Due to the hardness gradient, a better adaptation to the hard support metal layer can be achieved by the bonding zone to the support metal layer does not have too high strength and thus embrittlement of the bonding zone can be better avoided. As a result, the bond strength of the composite material can be improved. In addition, zinc causes an improvement in solid solution strengthening and layer adaptability.

[0010] Nach einer anderen Ausführungsvariante des Gleitlagers kann vorgesehen werden, dass die Zinnbasislegierung zusätzlich Wismut enthält, wobei der Wismutanteil ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 4,5Gew.-%. Es wird damit wiederum eine ternäre eutektische Ausscheidung aus Mg2(Sn,Bi) erreicht, die härtesteigernd für die Zinnmatrix wirkt.According to another embodiment of the sliding bearing can be provided that the Zinnbasislegierung additionally contains bismuth, wherein the bismuth portion is selected from a range with a lower limit of 0.5 wt .-% and an upper limit of 4.5Gew.- %. This in turn leads to a ternary eutectic precipitation of Mg2 (Sn, Bi), which increases the hardness of the tin matrix.

[0011] Es kann weiter vorgesehen werden, dass die Zinnbasislegierung direkt auf der Stützschicht angeordnet ist. Es kann damit der Aufbau des Gleitlagers vereinfacht werden, wodurch deren Herstellkosten verringert werden können. Darüber hinaus kann aber auch die Verfahrenstechnik vereinfacht werden.It can further be provided that the tin-based alloy is arranged directly on the support layer. It can thus be simplified, the construction of the plain bearing, whereby their production costs can be reduced. In addition, however, the process technology can be simplified.

[0012] Andererseits kann aber auch vorgesehen sein, dass zwischen der Stützschicht und der Zinnbasislegierung eine Bindeschicht angeordnet ist, um eine verbesserte Verbundfestigkeit zwischen der Stützmetallschicht und der Laufschicht zu erreichen.On the other hand, it can also be provided that between the support layer and the tin-based alloy, a bonding layer is arranged in order to achieve an improved bond strength between the support metal layer and the overlay.

[0013] Vorzugsweise wird die Bindeschicht durch Zinn, Kupfer, Zink oder die Legierungen dieser Elemente gebildet, da damit gleichzeitig eine Diffusionssperre für aus der Laufschicht in die Stützmetallschicht eindiffundierende Metalle erreicht werden kann, wodurch wiederum einer Versprödung der Bindezone durch Entstehung von intermetallischen Sprödphasen mit dem/den Metall(en) der Stützmetallschicht vorgebeugt werden kann.Preferably, the bonding layer is formed by tin, copper, zinc or the alloys of these elements, since at the same time a diffusion barrier for diffusing from the running layer in the supporting metal metals can be achieved, which in turn embrittlement of the bonding zone by formation of intermetallic brittle with the metal (s) of the support metal layer can be prevented.

[0014] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the following figures.

[0015] Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung: [0016] Fig. 1 ein Gleitlager in Schrägansicht.In a simplified, schematic representation: [0016] FIG. 1 shows a sliding bearing in oblique view.

[0017] Einführend sei festgehalten, dass die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezo gen sind und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.By way of introduction, it should be noted that the location information chosen in the description, such as. top, bottom, side, etc. are on the immediately described and illustrated figure bezo conditions and these position information in a change in position mutatis mutandis to transfer to the new location.

[0018] Fig. 1 zeigt ein Gleitlager 1 in Schrägansicht. Das Gleitlager 1 umfasst bzw. besteht aus eine(r) Stützschicht 2 und eine(r) darauf angeordneten und mit dieser verbundenen Laufschicht 3.Fig. 1 shows a plain bearing 1 in an oblique view. The sliding bearing 1 comprises or comprises a support layer 2 and a running layer 3 arranged thereon and connected thereto.

[0019] Das nicht geschlossene Gleitlager 1 kann neben der Halbschalenausführung mit einer Winkelbereichüberdeckung von zumindest annähernd 180 0 auch eine davon abweichende Winkelbereichüberdeckung aufweisen, beispielsweise zumindest annähernd 120 0 oder zumindest annähernd 90 °, sodass also das Gleitlager 1 auch als Drittelschale oder als Viertelschale ausgebildet sein kann, die mit entsprechenden weiteren Lagerschalen in einer Lageraufnahme kombiniert werden, wobei das Gleitlager 1 nach der Erfindung bevorzugt im höher belasteten Bereich der Lageraufnahme eingebaut wird.The non-closed slide bearing 1, in addition to the half-shell design with an angular coverage of at least approximately 180 0 also have a deviating angular range coverage, for example, at least approximately 120 0 or at least approximately 90 °, so that the sliding bearing 1 also formed as a third shell or quarter shell may be, which are combined with corresponding further bearing shells in a bearing receptacle, wherein the sliding bearing 1 is preferably installed according to the invention in the higher loaded area of the bearing receptacle.

[0020] Es sind aber auch andere Ausführungsvarianten des Gleitlagers 1 möglich, beispielsweise eine Ausführung als Lagerbüchse, wie dies in Fig. 1 strichliert angedeutet ist.However, other embodiments of the sliding bearing 1 are possible, for example, a design as a bearing bush, as indicated by dashed lines in Fig. 1.

[0021] Die Stützschicht 2 besteht üblicherweise aus einem harten Werkstoff. Als Werkstoffe für die Stützschicht 2, auch Stützschale genannt, können Bronzen, Messing, etc. verwendet werden. In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung besteht die Stützschicht 2 aus einem Stahl.The support layer 2 is usually made of a hard material. As materials for the support layer 2, also called support shell, bronzes, brass, etc. can be used. In the preferred embodiment of the invention, the support layer 2 consists of a steel.

[0022] Die Laufschicht 3 ist bei der Ausführungsvariante nach Fig. 1 als Gleitschicht ausgebil-det, die in direktem Kontakt mit dem zu lagernden Bauteil, beispielsweise einer Welle, steht.The running layer 3 is ausgebil det in the embodiment of FIG. 1 as a sliding layer, which is in direct contact with the component to be stored, for example, a shaft.

[0023] Es besteht im Rahmen der Erfindung aber neben der zweischichtigen Ausführung auch die Möglichkeit, das Gleitlager 1 aus mehr als zwei Schichten aufzubauen. In diesem Fall ist die Laufschicht 3 eine Lagermetallschicht, auf der in der Folge noch die Gleitschicht, z.B. aus einem Gleitlack gebildet, aufgebracht wird. Es besteht dabei die Möglichkeit, dass zwischen dieser Lagermetallschicht und der Gleitschicht zumindest eine Zwischenschicht angeordnet wird, beispielsweise eine Diffusionssperrschicht und/oder eine Bindeschicht.It is within the scope of the invention but in addition to the two-layer design also the ability to construct the sliding bearing 1 from more than two layers. In this case, the running layer 3 is a bearing metal layer on which subsequently the sliding layer, e.g. made of a lubricating varnish, is applied. There is the possibility that at least one intermediate layer is arranged between this bearing metal layer and the sliding layer, for example a diffusion barrier layer and / or a bonding layer.

[0024] Derartige konstruktive Aufbauten von Mehrschichtgleitlagern sind prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt, sodass diesbezüglich auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen sei.Such constructive structures of multi-layer plain bearings are known in principle from the prior art, so reference is made in this regard to the relevant prior art.

[0025] Die Laufschicht 3 besteht aus Zinnbasislegierung. In der einfachsten Ausführungsvariante des Gleitlagers 1 ist die Zinnbasislegierung eine binäre Legierung aus Zinn und Magnesium. Der Anteil des Magnesiums an der Zinnbasislegierung ist ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 9 Gew.-%. Den Rest auf 100 Gew.-% bildet Zinn mit den üblichen erschmelzungsbedingten Verunreinigungen. Die Zinnbasislegierung weist also eine Zusammensetzung im Bereich der eutektischen Zusammensetzung oder die eutektische Zusammensetzung auf.The running layer 3 is made of tin-based alloy. In the simplest embodiment of the sliding bearing 1, the tin-based alloy is a binary alloy of tin and magnesium. The proportion of magnesium in the tin-based alloy is selected from a range having a lower limit of 0.5 wt% and an upper limit of 9 wt%. The remainder to 100 wt .-% forms tin with the usual melting impurities. The tin-base alloy thus has a composition in the range of the eutectic composition or the eutectic composition.

[0026] Mit dieser Zusammensetzung werden während der Erstarrung Mg2Sn Körner ausgeschrieben, die fein verteilt in der Matrix vorliegen. Der Vorteil dabei ist weiter, dass die Erstarrung sehr rasch erfolgt, also kein bzw. kein großes Temperaturintervall der Erstarrung durchlaufen wird, sodass also die Zinnbasislegierung keine Zeit hat zu seigern.With this composition Mg2Sn grains are tenderized during solidification, which are finely dispersed in the matrix. The advantage here is that the solidification is very rapid, so no or no large temperature interval of solidification is passed through, so that so the tin-based alloy has no time to seigern.

[0027] Mit einem Magnesiumanteil von unter 0,5 Gew.-% ist der Anteil an Mg2Sn Körnern in der Zinnmatrix zu gering, sodass die erwünschte Festigkeitssteigerung zu gering ist, und damit die Dauerfestigkeit nicht ausreichend ist für die derzeit geforderten Belastungen des Gleitlagers 1.With a magnesium content of less than 0.5 wt .-%, the proportion of Mg2Sn grains in the tin matrix is too low, so that the desired increase in strength is too low, and thus the fatigue strength is not sufficient for the currently required loads of the sliding bearing. 1 ,

[0028] Mit einem Magnesiumanteil von über 9 Gew.-% wird hingegen der Anteil der Zinnmatrix an der Legierung durch den höheren Anteil an Mg2Sn Körnern zu stark reduziert, wodurch die Duktilität der Laufschicht 3 ebenfalls zu stark reduziert wird und damit die Anpassungsfähigkeit der Laufschicht 3 an den jeweiligen Gleitpartner bzw. generell die tribologischen Eigenschaften der Laufschicht 3 verschlechtert werden.With a magnesium content of more than 9 wt .-%, however, the proportion of the tin matrix is reduced to the alloy by the higher proportion of Mg2Sn grains too strong, whereby the ductility of the overlay layer 3 is also reduced too much and thus the adaptability of the overlay 3 to the respective sliding partner or generally the tribological properties of the overlay 3 are deteriorated.

[0029] Vorzugsweise ist der Anteil des Magnesiums an der Zinnbasislegierung ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 6,5 Gew.-%.Preferably, the proportion of magnesium in the tin-based alloy is selected from a range having a lower limit of 0.5 wt% and an upper limit of 6.5 wt%.

[0030] Besonders bevorzugt ist der Anteil des Magnesiums an der Zinnbasislegierung ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 5 Gew.-%.Particularly preferably, the proportion of magnesium in the tin-based alloy is selected from a range with a lower limit of 0.5 wt .-% and an upper limit of 5 wt .-%.

[0031] In der eutektischen Zusammensetzung besteht die Laufschicht 3 dieser Ausführungsvariante aus 1,9 Gew.-% Magnesium und 98,11 Gew.-% Zinn.In the eutectic composition, the overlay 3 of this embodiment consists of 1.9% by weight of magnesium and 98.11% by weight of tin.

[0032] Anstelle einer binären Zinnbasislegierung kann die Laufschicht 3 aber auch aus einer ternären Zinnbasislegierung bestehen.Instead of a binary tin-based alloy, the overlay layer 3 may also consist of a ternary tin-based alloy.

[0033] Diese ternäre Zinnbasislegierung kann in einer ersten Ausführungsvariante aus Magnesium, Zink und Zinn mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen bestehen.This ternary tin-based alloy may consist in a first embodiment of magnesium, zinc and tin with the impurities caused by melting.

[0034] Der Anteil des Magnesiums kann aus den voranstehend genannten Bereichen ausgewählt sein.The proportion of magnesium may be selected from the ranges mentioned above.

[0035] Der Anteil an Zink kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 6,5 Gew.-%.The amount of zinc may be selected from a range having a lower limit of 0.5 wt% and an upper limit of 6.5 wt%.

[0036] Den Rest auf 100 Gew.-% bildet das Zinn (mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen).The remainder to 100 wt .-% forms the tin (with the melting-related impurities).

[0037] Bei einem Anteil an Zink von unter 0,5 Gew.-% ist keine bzw. keine ausreichende Wirkung erkennbar.With a proportion of zinc of less than 0.5 wt .-% no or no sufficient effect is recognizable.

[0038] Bei einem Anteil an Zink von mehr als 6,5 Gew.-% kommt es hingegen zu einer zu starken Korrosionsneigung der Legierung.With a proportion of zinc of more than 6.5 wt .-%, however, it comes to a too strong corrosion tendency of the alloy.

[0039] Vorzugsweise ist der Anteil an Zink ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 6 Gew.-%.Preferably, the proportion of zinc is selected from a range with a lower limit of 0.5 wt .-% and an upper limit of 6 wt .-%.

[0040] Besonders bevorzugt ist der Anteil an Zink ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 5,5 Gew.-%.Particularly preferably, the proportion of zinc is selected from a range with a lower limit of 0.5 wt .-% and an upper limit of 5.5 wt .-%.

[0041] Insbesondere kann die Laufschicht 3 aus einer Zinnbasislegierung mit einem Zinkanteil ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3,5 Gew.- % und einer oberen Grenze von 4,5 Gew.-% und einem Magnesiumanteil ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 4,5 Gew.-% bestehen.In particular, the overlay layer 3 may be made of a tin-based alloy having a zinc content selected from a range having a lower limit of 3.5 wt% and an upper limit of 4.5 wt% and a magnesium content selected from the range of a lower limit of 1% by weight and an upper limit of 4.5% by weight.

[0042] In der eutektischen Zusammensetzung besteht die Laufschicht 3 aus 1,5 Gew.-% Magnesium, 7,5 Gew.-% Zink, wobei den Rest auf 100 Gew.-% das Zinn bildet (mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen).In the eutectic composition, the overlay layer 3 consists of 1.5% by weight of magnesium, 7.5% by weight of zinc, the remainder to 100% by weight forming the tin (with the impurities due to melting).

[0043] Die ternäre Zinnbasislegierung kann in einer weiteren Ausführungsvariante aus Magnesium, Wismut und Zinn mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen bestehen.The ternary tin-based alloy may consist in a further embodiment of magnesium, bismuth and tin with the impurities caused by melting.

[0044] Der Anteil des Magnesiums kann aus den voranstehend genannten Bereichen für die binären Zinn-Magnesium-Legierungen ausgewählt sein.The proportion of magnesium may be selected from the above ranges for the binary tin-magnesium alloys.

[0045] Der Anteil an Wismut kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 4,5 Gew.-%.The proportion of bismuth may be selected from a range having a lower limit of 0.5 wt% and an upper limit of 4.5 wt%.

[0046] Den Rest auf 100 Gew.-% bildet das Zinn (mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen).The remainder to 100 wt .-% forms the tin (with the impurities caused by melting).

[0047] Bei einem Anteil an Wismut von unter 0,5 Gew.-% ist die Wirkung des Wismutzusatzes zu gering.With a bismuth content of less than 0.5% by weight, the effect of the bismuth additive is too low.

[0048] Bei einem Anteil an Wismut von mehr als 4,5 Gew.-% kommt es hingegen zu einer zu starken Schmelzpunktserniedrigung der Legierung.With a bismuth content of more than 4.5% by weight, on the other hand, the melting point of the alloy is lowered too much.

[0049] Vorzugsweise ist der Anteil an Wismut ausgewählt aus einem Bereich mit einer unterenPreferably, the proportion of bismuth is selected from a range with a lower one

Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 4 Gew.-%.Limit of 0.5 wt .-% and an upper limit of 4 wt .-%.

[0050] Besonders bevorzugt ist der Anteil an Wismut ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 3,5 Gew.-%.Particularly preferred is the proportion of bismuth selected from a range with a lower limit of 0.5 wt .-% and an upper limit of 3.5 wt .-%.

[0051] Insbesondere kann die Laufschicht 3 aus einer Zinnbasislegierung mit einem Wismutanteil ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,7 Gew.-% und einer oberen Grenze von 3 Gew.-% und einem Magnesiumanteil ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 Gew.-% und einer oberen Grenze von 4,5 Gew.-% bestehen.Specifically, the overlay layer 3 may be made of a tin-base alloy having a bismuth portion selected from a range having a lower limit of 0.7 wt% and an upper limit of 3 wt% and a magnesium content selected from a lower-range range Limit of 1 wt .-% and an upper limit of 4.5 wt .-% consist.

[0052] In der eutektischen Zusammensetzung besteht die Laufschicht 3 aus 2 Gew.-% Magnesium, 2 Gew.-% Wismut, wobei den Rest auf 100 Gew.-% das Zinn bildet (mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen).In the eutectic composition, the overlay layer 3 consists of 2% by weight of magnesium, 2% by weight of bismuth, the remainder to 100% by weight forming the tin (with the impurities caused by melting).

[0053] Neben den genannten Legierungsbestandteilen kann die Zinnbasislegierung der Laufschicht 3 aber auch noch weitere Bestandteile aufweisen, insbesondere zur Kornfeinung und/oder Veredelung der Legierung. Diese können ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend oder bestehend aus Palladium, Gold, Strontium, Mangan, Platin, Eisen, Ruthenium, Kobalt, Natrium, Kupfer, Phosphor, Barium, Chrom, Nickel, Zirkonium, Silizium, Arsen, Cadmium, Aluminium.In addition to the abovementioned alloy constituents, however, the tin-base alloy of the overlay layer 3 may also have further constituents, in particular for grain refining and / or refinement of the alloy. These may be selected from a group comprising or consisting of palladium, gold, strontium, manganese, platinum, iron, ruthenium, cobalt, sodium, copper, phosphorus, barium, chromium, nickel, zirconium, silicon, arsenic, cadmium, aluminum.

[0054] Der Gesamtanteil dieser zusätzlichen Bestandteile beträgt zwischen 0 Gew.-% und 5 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,1 Gew.-% und 5 Gew.-%, mit der Maßgabe, dass der Summenanteil der Elemente Palladium, Gold, Mangan, Platin, Eisen, Ruthenium, Kobalt, Kupfer, Chrom, Nickel, Zirkonium zwischen 0 Gew.-% und 4 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,1 Gew.-% und 4 Gew.-%, beträgt.The total proportion of these additional constituents is between 0 wt .-% and 5 wt .-%, in particular between 0.1 wt .-% and 5 wt .-%, with the proviso that the sum of the elements palladium, gold , Manganese, platinum, iron, ruthenium, cobalt, copper, chromium, nickel, zirconium between 0 wt .-% and 4 wt .-%, in particular between 0.1 wt .-% and 4 wt .-%, is.

[0055] Mit diesen Elementen kann die eutektische Erstarrung und das Gefüge bzw. die Morphologie gesteuert werden.With these elements, the eutectic solidification and the structure or the morphology can be controlled.

[0056] Die Laufschicht 3 ist also bleifrei.The overlay 3 is therefore lead-free.

[0057] Die Herstellung des Gleitlagers 1 erfolgt vorzugsweise durch Schleuderguss. Dabei wird auf einen gereinigten Metallstreifen, der im Gleitlager 1 die Stützschicht 2 bildet, die Zinnbasislegierung zur Bildung der Laufschicht 3 aufgeschleudert. Nach dem Erstarren der Laufschicht 3 kann eine weitere mechanische Bearbeitung der Laufschicht 3, beispielsweise durch Feinbohren, erfolgen. Diese prinzipielle Verfahrensweise ist aus dem Stand der Technik bekannt, so-dass hierzu auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen sei.The production of the sliding bearing 1 is preferably carried out by centrifugal casting. In this case, the tin-base alloy is spun onto a cleaned metal strip, which forms the support layer 2 in the sliding bearing 1, to form the running layer 3. After solidification of the overlay layer 3, a further mechanical processing of the overlay layer 3, for example by fine boring, take place. This basic procedure is known from the prior art, so-that reference is made to the relevant prior art.

[0058] Die Laufschicht 3 kann dabei direkt auf die Stützschicht 2 aufgebracht werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass zwischen der Stützschicht 2 und der Laufschicht 3 eine Bindeschicht 4 angeordnet ist, wie dies in Fig. 1 strichliert angedeutet ist. Diese Bindeschicht 4 kann dem Stand der Technik für Bindeschichten entsprechend ausgebildet sein.The running layer 3 can be applied directly to the support layer 2. But there is also the possibility that between the support layer 2 and the running layer 3, a bonding layer 4 is arranged, as indicated by dashed lines in Fig. 1. This bonding layer 4 may be formed according to the prior art for bonding layers.

[0059] Die Stützschicht 2 kann eine Schichtdicke zwischen 5 mm und 35 mm aufweisen.The support layer 2 may have a layer thickness between 5 mm and 35 mm.

[0060] Die Laufschicht 3 kann eine Schichtdicke zwischen 0,5 mm und 5 mm aufweisen.The running layer 3 may have a layer thickness between 0.5 mm and 5 mm.

[0061] Die Bindeschicht 4 kann eine Schichtdicke zwischen 1 pm und 1 mm aufweisen.The bonding layer 4 may have a layer thickness between 1 pm and 1 mm.

[0062] Im Rahmen der Erfindung wurden die in Tabelle 1 angegebenen Testmuster aus einer Stahlhalbschale als Stützschicht 2 und der Laufschicht 3 aus der Zinnbasislegierung mittels Schleuderguss unter Anwendung der voranstehend genannten Parameter hergestellt. Sämtliche Angaben zur Zusammensetzung sind in Gew.-% zu verstehen.In the context of the invention, the test specimens indicated in Table 1 were produced from a steel half-shell as support layer 2 and the running layer 3 from the tin-based alloy by means of centrifugal casting using the parameters mentioned above. All information on the composition is to be understood in% by weight.

[0063] Tabelle 1: Zusammensetzungen von Zinnbasislegierungen der Laufschicht 3Table 1: Compositions of tin-base alloys of the overlay layer 3

[0064] Zum Vergleich wurde ein Gleitlager 1 hergestellt mit einer Stützschicht 2 aus Stahl und einer Laufschicht 3 aus TEGOSTAR. Die Laufschicht 3 wies bei diesem Vergleichsbeispiel eine Härte nach Brinell von 27 HB 2,5/15,625 auf.For comparison, a sliding bearing 1 was produced with a steel support layer 2 and a running layer 3 made of TEGOSTAR. The running layer 3 had a Brinell hardness of 27 HB 2.5 / 15.625 in this comparative example.

[0065] Wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, weist die erfindungsgemäße Laufschicht 3 eine Härte von mindestens 30 HB 2,5/15,625 auf.As can be seen from the results, the running layer 3 according to the invention has a hardness of at least 30 HB 2.5 / 15.625.

[0066] Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Gleitlagers 1.The embodiments show possible embodiments of the sliding bearing. 1

[0067] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Gleitlasers 1 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.For the sake of order, it should finally be pointed out that, for a better understanding of the structure of the sliding laser 1, this or its components have been shown partly unevenly and / or enlarged and / or reduced in size.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Gleitlager 2 Stützschicht 3 Laufschicht 4 BindeschichtREFERENCE LIST 1 Sliding bearing 2 Backing layer 3 Backing layer 4 Bonding layer

Claims

1. Sliding bearing (1) with a support layer (2) and a running layer (3) which is arranged on the support layer (2) and connected thereto, wherein the running layer (3) consists of a tin-based alloy, characterized in that the Tin-based alloy contains magnesium, wherein the magnesium content is selected from a range with a lower limit of 0.5 wt .-% and an upper limit of 9 wt .-% and the remainder of tin with the production-related impurities forms.

Sliding bearing (1) according to claim 1, characterized in that a part of the tin fraction is replaced by zinc, the zinc fraction being selected from a range with a lower limit of 0.5% by weight and an upper limit of 6, 5% by weight.

3. sliding bearing (1) according to claim 1 or 2, characterized in that a part of the tin content is replaced by bismuth, wherein the bismuth portion is selected from a range having a lower limit of 0.5 wt .-% and an upper limit of 4.5% by weight.

4. plain bearing (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tin-based alloy is arranged directly on the support layer (2).

5. plain bearing (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the support layer (2) and the Zinnbasislegierung a bonding layer (4) is arranged.

6. sliding bearing (1) according to claim 5, characterized in that the bonding layer (4) is formed by tin or copper or zinc or an alloy of these elements. For this 1 sheet drawings