AT518177B1

AT518177B1 - Multilayer plain bearings

Info

Publication number: AT518177B1
Application number: ATA50014/2016A
Authority: AT
Inventors: Dipl Ing Zidar Jakob
Original assignee: Miba Gleitlager Austria Gmbh
Priority date: 2016-01-13
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2017-08-15
Also published as: AT518177A4; WO2017120631A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrschichtgleitlager (1) umfassend eine Stützschicht (2) und eine Gleitschicht (3), wobei die Gleitschicht (3) aus einer Kupferbasislegierung mit Kupfer als Hauptbestandteil, das zumindest teilweise eine Kupferphase bildet, besteht, die neben Kupfer zumindest ein Element aus einer ersten Elementgruppe bestehend aus Zinn, Germanium und Silizium in einem Summenanteil von 1 At.-% bis 5 At.-%, zumindest ein Element aus einer zweiten Elementgruppe bestehend aus Zink, Antimon, Indium, Aluminium und Gallium in einem Summenanteil von 2 At.-% bis 8 At.-%, sowie Blei und Bismut enthält, wobei der Anteil an Blei zwischen 2 Masse-% bis 8 Masse-% beträgt, und der Rest durch Kupfer gebildet ist. Das Massenverhältnis von Bismut zu Blei beträgt zwischen 1:10 und 1:800 wobei der Mindestanteil an Bismut 0,01 Masse-% beträgt.The invention relates to a multi-layer sliding bearing (1) comprising a supporting layer (2) and a sliding layer (3), wherein the sliding layer (3) consists of a copper-based alloy with copper as the main component, which at least partially forms a copper phase, which at least one element in addition to copper from a first elemental group consisting of tin, germanium and silicon in a sum fraction of 1 at.% to 5 at.%, at least one element from a second elemental group consisting of zinc, antimony, indium, aluminum and gallium in a total content of 2 At .-% to 8 at .-%, and contains lead and bismuth, wherein the proportion of lead between 2 mass% to 8 mass%, and the remainder is formed by copper. The bismuth to lead mass ratio is between 1:10 and 1: 800 with the minimum bismuth content being 0.01 mass%.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Mehrschichtgleitlager umfassend eine Stützschicht und eine Gleitschicht, wobei die Gleitschicht aus einer Kupferbasislegierung mit Kupfer als Hauptbestandteil, das zumindest teilweise eine Kupferphase bildet, besteht, die neben Kupfer zumindest ein Element aus einer ersten Elementgruppe bestehend aus Zinn, Germanium und Silizium in einem Summenanteil von 1 At.-% bis 5 At.-%, zumindest ein Element aus einer zweiten Elementgruppe bestehend aus Zink, Antimon, Indium, Aluminium und Gallium in einem Summenanteil von 2 At.- % bis 8 At.-%, sowie Blei und Bismut enthält, wobei der Anteil an Blei zwischen 2 Masse-% bis 6 Masse-% beträgt, und der Rest durch Kupfer gebildet ist.The invention relates to a multilayer sliding bearing comprising a supporting layer and a sliding layer, wherein the sliding layer consists of a copper-based alloy with copper as the main component, which at least partially forms a copper phase, which in addition to copper at least one element of a first element group consisting of tin, Germanium and silicon in a sum of 1 At .-% to 5 At .-%, at least one element of a second elemental group consisting of zinc, antimony, indium, aluminum and gallium in a total content of 2 at.% To 8 At. -%, and contains lead and bismuth, wherein the proportion of lead between 2% by mass to 6% by mass, and the remainder is formed by copper.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Kupferbasislegierung.Further, the invention relates to the use of such a copper-based alloy.

[0003] Bleibronzen, wie beispielsweise CuPb22Sn2, haben sich in der Vergangenheit als Gleitlagerwerkstoffe bewährt. Durch den hohen Bleianteil sind diese Legierungen jedoch als umweltschädlich eingestuft und daher in den meisten Anwendungen nicht mehr zugelassen. Aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften sind diese hochbleihaltigen Legierungen in einigen wenigen Einsatzgebieten der Motorentechnik noch zugelassen, beispielsweise in Hochleistungs-Dieselmotoren. Aus umwelttechnischen Gesichtspunkten wäre es aber wünschenswert, wenn auch in diesen Anwendungen Legierungen zum Einsatz kommen, die einen geringen Bleianteil aufweisen, ohne dabei aber Einbußen im Eigenschaftsspektrum für Gleitlageranwendungen zu erzeugen.Lead bronzes, such as CuPb22Sn2, have been proven in the past as sliding bearing materials. Due to the high lead content, however, these alloys are classified as harmful to the environment and are therefore no longer permitted in most applications. Due to their outstanding properties, these alloys with high lead content are still permitted in a few fields of application of engine technology, for example in high-performance diesel engines. From an environmental point of view, however, it would be desirable if alloys are used in these applications as well, which have a low lead content, without, however, producing losses in the property spectrum for slide bearing applications.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bleihaltige Legierung für Hochleistungs-Dieselmotoren zur Verfügung zu stellen, die einen geringen Bleianteil aufweist, wobei jedoch die bekannten vorteilhaften Eigenschaften von Legierungen mit höheren Bleigehalten nicht verloren gehen sollen.The present invention has for its object to provide a lead-containing alloy for high-performance diesel engines available, which has a low lead content, but the known advantageous properties of alloys with higher lead contents should not be lost.

[0005] Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass unter dem Begriff „Hochleistungs-Dieselmotor“ einerseits ein schnelllaufender Dieselmotor mit einem Drehzahlbereich von größer 1.200 Um-drehungen/Minute und andererseits Großdieselmotoren mit einem Drehzahlbereich zwischen 300 Umdrehungen/Minute und 1.200 Umdrehungen/Minute verstanden wird. In beiden Fällen stellt eine Befeuerung mit Gas besondere Anforderungen an den Schmierstoff und damit an die Korrosionsfestigkeit, speziell gegenüber Bleiangriff. Bei Verwendung von flüssigen Kraftstoffen sind Motorenöle im Einsatz, die zum Teil eine erhebliche Verlängerung der Ölwechselintervalle ermöglichen. Die dazu eingesetzten Additive, z.B. spezielle, proprietäre Derivate von Zinkdithi-ophosphat (ZdDP), können bei der Betriebstemperatur mit Kupfer reagieren und dort zu Korrosion durch Sulfidbildung führen.It should be mentioned at this point that the term "high-performance diesel engine" on the one hand, a high-speed diesel engine with a speed range of greater than 1,200 revolutions / minute and on the other hand large diesel engines with a speed range between 300 revolutions / minute and 1,200 revolutions / minute is understood. In both cases, firing with gas places particular demands on the lubricant and thus on the corrosion resistance, especially against lead attack. When using liquid fuels engine oils are in use, which in some cases allow a significant extension of the oil change intervals. The additives used for this purpose, e.g. Special proprietary derivatives of zinc dithiophosphate (ZdDP) can react with copper at operating temperature leading to corrosion by sulfide formation.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung wird mit dem eingangs genannten Mehrschichtgleitlager gelöst, bei dem das Massenverhältnis von Bismut zu Blei zwischen 1:10 und 1:800 und der Mindestanteil an Bismut 0,01 Masse-% beträgt.The object of the invention is achieved with the aforementioned multi-layer sliding bearing, in which the mass ratio of bismuth to lead between 1:10 and 1: 800 and the minimum content of bismuth 0.01% by mass.

[0007] Weiter wird die Aufgabe der Erfindung durch die Verwendung einer in den Ansprüchen definierten bleihaltigen Kupferbasislegierung in einem Mehrschichtgleitlager gelöst.Further, the object of the invention is achieved by the use of a lead-containing copper-base alloy defined in the claims in a multilayer plain bearing.

[0008] Von Vorteil ist dabei, dass durch die Zugabe von Bismut im genannten Mindestanteil und im genannten Mengenverhältnis zu Blei bei der Erstarrung der Legierung durch die dabei auftretende Volumenzunahme des Bismuts in der Kupferbasislegierung kontrolliert Druckspannungen aufgebaut werden können. Außerdem kann durch die Volumenzunahme die Bildung von Poren im Zuge der Erstarrung reduziert oder ganz vermieden werden. Dies ermöglicht es den Bleianteil zu reduzieren, wodurch der Vorteil einer geringeren Bleikorrosion erreicht wird. Zudem erhöht die Bismutzugabe an sich ebenfalls die Korrosionsfestigkeit der in der Legierung vorliegenden Bleiphase.The advantage here is that controlled by the addition of bismuth in said minimum amount and in said ratio to lead in the solidification of the alloy by the volume increase of bismuth occurring in the copper base alloy controlled compressive stresses can be established. In addition, the volume increase can reduce the formation of pores in the course of solidification or completely avoided. This makes it possible to reduce the lead content, whereby the advantage of less lead corrosion is achieved. In addition, the bismuth addition per se also increases the corrosion resistance of the lead phase present in the alloy.

[0009] Bei einem Anteil von weniger als 0,01 Masse-% Bismut konnte dieses Verhalten zwar beobachtet werden, allerdings in einem für die Anwendung in einem Gleitlager nicht ausreichendem Ausmaß.With a proportion of less than 0.01% by mass of bismuth, this behavior could indeed be observed, but in an insufficient for use in a plain bearing extent.

[0010] Wenn das Masseverhältnis von Bismut zu Blei von kleiner 1:10 ist, besteht ein erhöhtes Risiko, dass sich zumindest lokal eine eutektische Zusammensetzung bildet, deren Schmelzpunkt bei 125°C liegt. Ein lokales Schmelzen würde zu einem extremen Festigkeitsverlust und zum Austritt der Schmelze führen. Eine Temperatur von 125°C kann schon beim normalen Betrieb des Gleitlagers auftreten.When the mass ratio of bismuth to lead is less than 1:10, there is an increased risk that at least locally forms a eutectic composition whose melting point is at 125 ° C. Local melting would lead to extreme loss of strength and leakage of the melt. A temperature of 125 ° C can already occur during normal operation of the plain bearing.

[0011] Ist hingegen das Masseverhältnis größer als 1:800 wird der Bleianteil wieder zu groß bzw. der Bismutanteil entsprechend zu klein, um voranstehende Effekte in ausreichendem Ausmaß zu zeigen.If, however, the mass ratio is greater than 1: 800, the lead content is again too large or the bismuth proportion correspondingly too small to show the above effects sufficiently.

[0012] Nach einer Ausführungsvariante des Mehrschichtgleitlagers kann vorgesehen sein, dass die Kupferphase Körner aufweist, wobei die Kupferphase pro Korn durchschnittlich zwischen 0,1 und 2 Zwillingskristalle aufweist. Es kann damit eine Erhöhung der Festigkeit bei nur geringfügiger Verschlechterung der Duktilität erreicht werden. Durch die gezielte Einstellung von Erstarrungs-, Verformungs- und Rekristallisationszwillingen kann das Aufhärtungsverhalten der Gleitschicht beeinflusst werden. Darüber hinaus kann damit die Bearbeitbarkeit sowie die Festigkeit der Gleitschicht im Betrieb beeinflusst werden.According to a variant of the multi-layer sliding bearing can be provided that the copper phase has grains, wherein the copper phase per grain has an average of between 0.1 and 2 twin crystals. It can thus be achieved an increase in strength with only a slight deterioration of the ductility. The hardening behavior of the sliding layer can be influenced by the targeted adjustment of solidification, deformation and recrystallization twins. In addition, the workability and the strength of the sliding layer can be influenced during operation.

[0013] Es von Vorteil, wenn die bleireiche Phase in diskreten Bereichen ohne die Ausbildung eines zusammenhängenden Netzwerks vorliegt. Es kann damit die Bleikorrosion weiter verringert bzw. einfacher vermieden werden, da das Blei kein zusammenhängendes Bleinetzwerk im Gefüge der Legierung ausbildet. Durch die Vermeidung eines zusammenhängenden Bleinetzwerks kann auch die Verarbeitung dieser Legierung verbessert werden, da sich das Blei beim Abwalzen nicht „entleert“.It is advantageous if the bleireiche phase is present in discrete areas without the formation of a contiguous network. It can thus be further reduced lead corrosion or easier avoided, since the lead does not form a continuous lead network in the structure of the alloy. By avoiding a contiguous lead network, the processing of this alloy can also be improved because the lead does not "deflate" during the rolling process.

[0014] Nach einer anderen Ausführungsvariante des Mehrschichtgleitlagers kann vorgesehen sein, dass die Kupferphase zu 75 Masse-% bis 95 Masse-% als Alpha-Mischkristall und zu 25 Masse-% bis 5 Masse-% als intermetallische Phase vorliegt. Es kann damit die Bearbeitbarkeit der Gleitschicht verbessert werden, wodurch der Bleigehalt der Kupferbasislegierung - Blei verbessert ebenfalls die Bearbeitbarkeit der Gleitschicht - weiter reduziert werden kann. Zudem können durch einen geringen Gehalt an einer feindispersen intermetallischen Phase die tribolo-gischen Eigenschaften des Materials verbessert werden.According to another embodiment of the multi-layer plain bearing can be provided that the copper phase is present at 75% by mass to 95% by mass as alpha-mixed crystal and 25% by mass to 5% by mass as intermetallic phase. It can thus improve the workability of the sliding layer, whereby the lead content of the copper-based alloy - lead also improves the machinability of the sliding layer - can be further reduced. In addition, a low content of a finely dispersed intermetallic phase, the tribological properties of the material can be improved.

[0015] Die Kupferbasislegierung kann neben Kupfer, Bismut und Blei jeweils nur ein Element aus der ersten und der zweiten Elementgruppe enthalten. Es kann damit das gewünschte Gefüge besser eingestellt werden.In addition to copper, bismuth and lead, the copper-base alloy may contain only one element each of the first and the second element group. It can thus be better adjusted to the desired structure.

[0016] Bevorzugt sind das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der ersten Elementgruppe Silizium und das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der zweiten Elementgruppe Aluminium. Durch Silizium kann einerseits die Festigkeit der Kupferbasislegierung stark erhöht werden, andererseits wirkt es aber auch in Hinblick auf die Bildung von intermetallischen Phasen begünstigend. Aluminium hat ebenfalls eine stark festigkeitssteigernde Wirkung, verbunden mit einer hohen Korrosionsschutzwirkung. Diese Legierungen eignen sich insbesondere für höchstbelastete Anwendungen, die eine außergewöhnliche Festigkeit des Materials erfordern und Anwendungen in der Kolbenbolzenbuchse mit vergleichsweise geringen Gleitgeschwindigkeiten.Preferably, the element of the first element group contained in the copper-based alloy is silicon and the element of the second element group contained in the copper-based alloy is aluminum. On the one hand, the strength of the copper-based alloy can be greatly increased by silicon, but on the other hand, it also has a favorable effect with regard to the formation of intermetallic phases. Aluminum also has a strong strength-increasing effect, combined with a high anti-corrosion effect. These alloys are particularly suitable for highly loaded applications requiring exceptional strength of the material and applications in the piston pin bushing with comparatively low sliding speeds.

[0017] Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsvariante sind das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der ersten Elementgruppe Zinn und das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der zweiten Elementgruppe Zink. Durch Zinn kann einerseits die Festigkeit der Kupferbasislegierung verbessert werden, andererseits wirkt es aber auch in Hinblick auf die Bildung der intermetallischen Phase begünstigend, sodass die Bearbeitbarkeit der Kupferbasislegierung verbessert werden kann. Durch Zink wiederum kann die Korrosionsfestigkeit gegenüber Schwefel (aus dem Schmiermittel) der Kupferbasislegierung verbessert werden, wobei Zink auch zur Erhöhung von deren Festigkeit bei gleichzeitigem Erhalt der Duktilität beiträgt.According to another preferred embodiment, the element of the first element group contained in the copper-base alloy is tin and the element of the second element group contained in the copper-based alloy is zinc. By tin, on the one hand, the strength of the copper-base alloy can be improved, but on the other hand, it also promotes the formation of the intermetallic phase, so that the workability of the copper-base alloy can be improved. In turn, zinc can improve the corrosion resistance to sulfur (from the lubricant) of the copper-based alloy, with zinc also contributing to increasing its strength while maintaining ductility.

[0018] Nach einer weiteren Ausführungsvariante des Mehrschichtgleitlagers dazu kann vorgesehen sein, dass sich die Massenanteile des in der Kupferbasislegierung enthaltenen Elements der ersten Elementgruppe und des in der Kupferbasislegierung enthaltenen Elements der zwei- ten Elementgruppe um weniger als einen Faktor 2 unterscheiden. Diese Elemente sind also in ähnlichen Massenanteilen enthalten. Es kann damit eine verbesserte Kombination hinsichtlich der Festigkeit und Härte mit Gleiteigenschaften und guter Spanbarkeit erreicht werden. Sofern die beiden Elemente Zinn und Zink sind, kann damit der Entzinkungsproblematik wirksam vorgebeugt werden.According to a further embodiment variant of the multilayer plain bearing, it can be provided that the mass fractions of the element of the first element group contained in the copper-base alloy and of the element of the second element group contained in the copper-base alloy differ by less than a factor of 2. These elements are therefore contained in similar mass fractions. It can thus be an improved combination in terms of strength and hardness with sliding properties and good machinability can be achieved. If both elements are tin and zinc, the problem of dezincification can be effectively prevented.

[0019] Es ist weiter möglich, dass ein Teil des Kupferanteils durch Silber in einem Anteil von 0,3 Masse-% bis 3 Masse-% und/oder das ein Teil des Kupferanteils durch zumindest ein Element aus einer dritten Elementgruppe bestehend aus Phosphor, Seltene Erden, Natrium, Lithium, Calcium und Magnesium in einem Summenanteil von 0,005 At.-% bis 0,2 At.-% ersetzt ist. Durch Silber kann eine weitere tribologisch wirksame Phase in die Legierung eingebracht werden. Die weiteren Elemente können zur Desoxidation und Einstellung der Schmelzviskosität der Schmelze zugesetzt werden, wodurch die Gießbarkeit und insbesondere die Bildung von Fehlstellen im Guss deutlich reduziert werden kann. Durch Phosphor kann zudem eine vorhandene Gammaphase homogener in der Legierung verteilt werden. Bei einem Anteil von zumindest einem dieser Elemente weniger als 0,005 At.-% wurde keine ausreichende Verbesserung der Kupferbasislegierung in Hinblick auf deren Verwendung als Gleitschichtlegierung beobachtet. Andererseits bringt eine über 0,2 At.-% hinausgehende Erhöhung von deren Anteil an der Kupferbasislegierung keine proportional steigende Verbesserung der Legierungseigenschaften, sodass eine weitere Erhöhung dieses Anteils auch aus ökonomischen Gründen nicht sinnvoll ist.It is also possible that a part of the copper content by silver in a proportion of 0.3 mass% to 3% by mass and / or a part of the copper content by at least one element of a third element group consisting of phosphorus, Rare earths, sodium, lithium, calcium and magnesium is replaced in a total amount of 0.005 at.% To 0.2 at.%. By silver, another tribologically active phase can be introduced into the alloy. The further elements can be added for deoxidation and adjustment of the melt viscosity of the melt, whereby the pourability and in particular the formation of voids in the casting can be significantly reduced. Phosphorus also makes it possible to distribute an existing gamma phase more homogeneously in the alloy. At a content of at least one of these elements less than 0.005 at.%, No sufficient improvement of the copper-base alloy was observed with respect to its use as a sliding-layer alloy. On the other hand, an increase in their proportion of the copper-base alloy beyond 0.2 at.% Does not bring about a proportionally increasing improvement in the alloy properties, so that a further increase in this proportion is not meaningful for economic reasons.

[0020] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert.For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the following figure.

[0021] Es zeigt in vereinfachter, schematischer Darstellung: [0022] Fig. 1 ein Mehrschichtgleitlager in Seitenansicht.In a simplified, schematic representation: FIG. 1 shows a multilayer plain bearing in a side view.

[0023] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.By way of introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, wherein the disclosures contained in the entire description can be mutatis mutandis transferred to like parts with the same reference numerals or the same component names. Also, the location information chosen in the description, such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and to transmit mutatis mutandis to the new situation in a change in position.

[0024] Fig. 1 zeigt ein Mehrschichtgleitlager 1 in Form einer Gleitlagerhalbschale. Dargestellt ist eine zweischichtige Variante des Mehrschichtgleitlagers 1, bestehend aus einer Stützschicht 2 und einer Gleitschicht 3, die auf einer Vorderseite 4 (radial innere Seite) des Mehrschichtgleitlagers 1, die einem zu lagernden Bauteil zuwendbar ist, angeordnet ist.Fig. 1 shows a multi-layer slide bearing 1 in the form of a plain bearing half shell. Shown is a two-layer variant of the multi-layer plain bearing 1, consisting of a support layer 2 and a sliding layer 3, which is arranged on a front side 4 (radially inner side) of the multi-layer plain bearing 1, which is zuwendbar a component to be stored.

[0025] Gegebenenfalls kann eine Lagermetallschicht 5 zwischen der Gleitschicht 3 und der Stützschicht 2 angeordnet sein, wie dies in Fig. 1 strichliert angedeutet ist.Optionally, a bearing metal layer 5 may be arranged between the sliding layer 3 and the support layer 2, as indicated by dashed lines in Fig. 1.

[0026] Der prinzipielle Aufbau derartiger Mehrschichtgleitlager 1, wie sie z.B. in Verbrennungskraftmaschinen Verwendung finden, ist aus dem Stand der Technik bekannt, sodass sich weitere Ausführungen hierzu erübrigen. Es sei jedoch erwähnt, dass weitere Schichten angeordnet werden können, also beispielsweise zwischen der Gleitschicht 4 und der Lagermetallschicht 5 eine Haftvermittlerschicht und/oder eine Diffusionssperrschicht, ebenso kann zwischen der Lagermetallschicht 3 und der Stützschicht 2 eine Haftmittelschicht angeordnet werden.The basic structure of such multilayer plain bearings 1, as they are e.g. find use in internal combustion engines, is known from the prior art, so that further explanations on this unnecessary. However, it should be mentioned that further layers can be arranged, that is, for example, between the sliding layer 4 and the bearing metal layer 5 an adhesion promoter layer and / or a diffusion barrier layer, as well as between the bearing metal layer 3 and the support layer 2, an adhesive layer can be arranged.

[0027] Im Rahmen der Erfindung kann das Mehrschichtgleitlager 1 auch anders ausgeführt sein, beispielsweise als Lagerbüchse, wie dies in Fig. 1 strichliert angedeutet ist. Ebenso sind Ausführungen wie Anlaufringe, axial laufende Gleitschuhe, oder dergleichen möglich.In the context of the invention, the multi-layer sliding bearing 1 can also be designed differently, for example as a bearing bush, as indicated by dashed lines in Fig. 1. Likewise, embodiments such as thrust rings, axially running sliding shoes, or the like are possible.

[0028] Die Stützschicht 2 besteht bevorzugt aus Stahl, kann aber auch aus einem anderen Werkstoff, der dem Mehrschichtgleitlager 1 die erforderliche Strukturfestigkeit verleiht, bestehen. Derartige Werkstoffe sind aus dem Stand der Technik bekannt.The support layer 2 is preferably made of steel, but may also consist of another material that gives the multi-layer plain bearing 1 the required structural strength exist. Such materials are known from the prior art.

[0029] Für die Lagermetallschicht 5 sowie die Zwischenschichten können die aus dem ein- schlägigen Stand der Technik bekannten Legierungen bzw. Werkstoffe verwendet werden, und sei diesbezüglich darauf verwiesen.For the bearing metal layer 5 as well as the intermediate layers, the alloys or materials known from the relevant state of the art can be used, and reference is made in this connection.

[0030] Die Gleitschicht 3 besteht aus einer Kupferbasislegierung mit Kupfer als Hauptbestandteil, d.h. dass Kupfer den Bestandteil mit dem größten Massenanteil an der Kupferbasislegierung bildet.The sliding layer 3 is made of a copper base alloy with copper as a main component, i. E. that copper forms the component with the largest mass fraction of the copper-based alloy.

[0031] Wenn im Folgenden Legierungszusammensetzungen angegeben sind, sind diese -sofern nichts anderes angegeben ist - so zu verstehen, dass Kupfer jeweils den Rest der angegebenen Zusammensetzungen bildet.If alloy compositions are specified below, these are-unless otherwise stated-understood to mean that copper in each case forms the remainder of the compositions indicated.

[0032] Zahlenangaben zur Zusammensetzung der Kupferbasislegierung beziehen sich immer auf die gesamte Legierung.Figures on the composition of the copper-based alloy always refer to the entire alloy.

[0033] Weiter sind die Angaben zu den Legierungszusammensetzungen so zu verstehen, dass diese übliche Verunreinigungen, wie sie in großtechnisch eingesetzten Rohstoffen auftreten, mitumfassen. Es besteht aber im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass Rein- bzw. Reinstmetalle eingesetzt werden.Furthermore, the information on the alloy compositions should be understood to include conventional contaminants such as occur in commodities used on a large scale. However, it is within the scope of the invention, the possibility that pure or pure metals are used.

[0034] Die Kupferbasislegierung enthält neben Kupfer zumindest ein Element aus einer ersten Elementgruppe, zumindest ein Element aus einer zweiten Elementgruppe sowie Bismut und Blei.The copper-based alloy contains, in addition to copper, at least one element of a first element group, at least one element of a second element group, and also bismuth and lead.

[0035] Die erste Elementgruppe umfasst die Elemente Zinn, Germanium und Silizium bzw. besteht aus diesen Elementen. Diese Elemente erhöhen die Festigkeit der Kupferbasislegierung.The first element group comprises the elements tin, germanium and silicon or consists of these elements. These elements increase the strength of the copper-based alloy.

[0036] Silizium kann darüber hinaus die mechanische, insbesondere spanende, Bearbeitbarkeit der Kupferbasislegierung verbessern.In addition, silicon can improve the mechanical, in particular machining, machinability of the copper-base alloy.

[0037] Ebenso kann Zinn die mechanische, insbesondere spanende, Bearbeitbarkeit der Kupferbasislegierung verbessern, wobei Zinn auch eine Verbesserung der Korrosionsresistenz der Kupferbasislegierung bewirkt, insbesondere durch Vermeidung der Entzinkung, falls Zink in der Kupferbasislegierung vorhanden ist.Also, tin can improve the mechanical, particularly machining, machinability of the copper base alloy, with tin also providing an improvement in the corrosion resistance of the copper base alloy, particularly by avoiding dezincification if zinc is present in the copper base alloy.

[0038] Der Anteil des zumindest einen Elementes aus der ersten Elementgruppe an der Kupferbasislegierung beträgt zwischen 1 At.-% bis 5 At.-%, insbesondere zwischen 1,5 At.-% und 4,2 At.-%. Dieser Zahlenangaben zum Anteil gelten sowohl für jedes dieser Elemente an sich, wenn die Kupferbasislegierung nur eines dieser Elemente enthält, als auch für den Summenanteil dieser Elemente, sodass also bei Vorhandensein von mehr als einem Element aus dieser Elementgruppe in der Kupferbasislegierung deren Anteil in Summe nicht weniger als 1 At.-% und nicht mehr als 5 At.-% beträgt. Sofern sich die untere Grenze von 1 At.-% auf den Summenanteil von mehr als einem dieser Elemente bezieht, kann ein einzelnes Element dieser Elementgruppe also auch einen Anteil an der Kupferbasislegierung aufweisen, der kleiner als 1 At.-% ist.The proportion of the at least one element of the first element group on the copper-based alloy is between 1 at.% To 5 at.%, In particular between 1.5 at.% And 4.2 at.%. These proportions for the proportion apply to each of these elements per se, if the copper-based alloy contains only one of these elements, as well as for the sum of these elements, so that in the presence of more than one element from this group of elements in the copper base alloy their share in total not is less than 1 at.% and not more than 5 at.%. If the lower limit of 1 at.% Refers to the sum fraction of more than one of these elements, then a single element of this element group may also have a proportion of the copper-base alloy which is less than 1 at.%.

[0039] Durch die Beschränkung des Anteils des zumindest einen Elements aus der ersten Elementgruppe auf maximal 5 At.-% wird erreicht, dass dieses Element bzw. diese Elemente vorwiegend in der Kupferphase gelöst sind. Im oberen Bereich der Anteile dieses ersten Elementes ist die Bildung von intermetallischen Phasen möglich, so dass eine Verbesserung der Spanbarkeit und eine Verbesserung der tribologischen Eigenschaften erzielt werden kann.By limiting the proportion of the at least one element of the first element group to a maximum of 5 At .-% is achieved that this element or these elements are mainly dissolved in the copper phase. In the upper portion of the proportions of this first element, the formation of intermetallic phases is possible, so that an improvement in the machinability and an improvement of the tribological properties can be achieved.

[0040] Die Kupferbasislegierung kann also neben Blei und Bismut auch Zinn oder Germanium oder Silizium oder Zinn und Germanium oder Zinn und Silizium oder Germanium und Silizium oder Zinn und Germanium und Silizium enthalten.Thus, in addition to lead and bismuth, the copper-base alloy can also contain tin or germanium or silicon or tin and germanium or tin and silicon or germanium and silicon or tin and germanium and silicon.

[0041] Die zweite Elementgruppe umfasst die Elemente Zink, Antimon, Indium, Aluminium und Gallium bzw. besteht aus diesen Elementen. Diese Elemente wirken in der Kupferbasislegierung ebenfalls festigkeitssteigernd, erhöhen zudem auch die Korrosionsfestigkeit gegenüber Schwefel bzw. schwefelhaltigen Additiven in Schmiermitteln, insbesondere Schmierölen. Weiter wirken diese Elemente desoxidierend und bewirken eine geringere Aufhärtung der Kupferba- sislegierung beim Abwalzen auf die gewünschte Schichtdicke.The second group of elements comprises the elements zinc, antimony, indium, aluminum and gallium or consists of these elements. These elements also increase strength in the copper-base alloy, and also increase the corrosion resistance to sulfur or sulfur-containing additives in lubricants, in particular lubricating oils. Furthermore, these elements are deoxidizing and cause less hardening of the copper base alloy during rolling to the desired layer thickness.

[0042] Der Anteil des zumindest einen Elementes aus der zweiten Elementgruppe an der Kupferbasislegierung beträgt zwischen 2 At.-% bis 8 At.-%, insbesondere zwischen 3,2 At.-% und 6,7 At.-%. Dieser Zahlenangaben zum Anteil gelten sowohl für jedes dieser Elemente an sich, wenn die Kupferbasislegierung nur eines dieser Elemente enthält, als auch für den Summenanteil dieser Elemente, sodass also bei Vorhandensein von mehr als einem Element aus dieser Elementgruppe in der Kupferbasislegierung deren Anteil in Summe nicht weniger als 2 At.-% und nicht mehr als 8 At.-% beträgt. Sofern sich die untere Grenze von 2 At.-% auf den Summenanteil von mehr als einem dieser Elemente bezieht, kann ein einzelnes Element dieser Elementgruppe also auch einen Anteil an der Kupferbasislegierung aufweisen, der kleiner als 2 At.-% ist.The proportion of the at least one element of the second element group of the copper-based alloy is between 2 at.% To 8 at.%, In particular between 3.2 at.% And 6.7 at.%. These proportions for the proportion apply to each of these elements per se, if the copper-based alloy contains only one of these elements, as well as for the sum of these elements, so that in the presence of more than one element from this group of elements in the copper base alloy their share in total not is less than 2 at.% and not more than 8 at.%. If the lower limit of 2 At .-% refers to the sum of more than one of these elements, so a single element of this element group may also have a proportion of the copper-based alloy, which is less than 2 At .-%.

[0043] Die Kupferbasislegierung kann also neben Blei und Bismut und zumindest einem ersten Element der ersten Elementgruppe, insbesondere einer der voranstehend angegebenen Möglichkeiten zur Zusammensetzung der Kupferbasislegierung bezgl. der ersten Elementgruppe, auch Zink und/oder Antimon und/oder Indium und/oder Aluminium und/oder Gallium enthalten.The copper-base alloy can therefore contain not only lead and bismuth and at least one first element of the first element group, in particular one of the abovementioned possibilities for composing the copper-base alloy of the first element group, but also zinc and / or antimony and / or indium and / or aluminum and / or gallium.

[0044] Durch Zink wird die Korrosionsbeständigkeit der Kupferbasislegierung verbessert. Durch Zink wird zudem die Kaltumformbarkeit der Kupferbasislegierung verbessert. Antimon und Indium verbessern die Anpassungsfähigkeit und/oder die Korrosionsfestigkeit der Kupferbasislegierung. Durch Aluminium und Gallium wird weiter die Neigung der Kupferbasislegierung zu verschweißen vermindert.By zinc, the corrosion resistance of the copper-based alloy is improved. Zinc also improves the cold workability of the copper-based alloy. Antimony and indium enhance the adaptability and / or corrosion resistance of the copper base alloy. Aluminum and gallium further reduce the tendency of the copper-based alloy to weld.

[0045] Blei ist in einem Anteil von 2 Masse-% bis 8 Masse-%, insbesondere von 2,5 Masse-% bis 6 Masse-%, in der Kupferbasislegierung enthalten. Durch die Beschränkung des Bleianteils auf einen Maximalanteil von 8 Masse-% wird vermieden, dass Blei in der Kupferbasislegierung ein zusammenhängendes Netzwerk ausbildet.Lead is contained in a proportion of 2% by mass to 8% by mass, especially 2.5% by mass to 6% by mass, in the copper-base alloy. The limitation of the lead content to a maximum proportion of 8% by mass avoids that lead in the copper-base alloy forms a coherent network.

[0046] Blei liegt also in der Kupferbasislegierung in Form von in der Kupferphase dispergierten, nicht zusammenhängenden Partikeln vor. Blei hat die aus dem Stand der Technik für derartige Gleitschichtlegierungen bekannten Wirkungen.Lead is thus present in the copper-based alloy in the form of dispersed in the copper phase, non-contiguous particles. Lead has the effects known from the prior art for such sliding layer alloys.

[0047] Durch den Bismutanteil an der Kupferbasislegierung kann die Korrosionsfestigkeit der in der Kupferbasislegierung enthaltenen Bleiphase verbessert werden. Bismut ist in einem Anteil von zumindest 0,01 Masse-% insbesondere zumindest 0,05 Masse-%, enthalten.By the bismuth content of the copper-base alloy, the corrosion resistance of the lead phase contained in the copper-base alloy can be improved. Bismuth is contained in a proportion of at least 0.01 mass%, especially at least 0.05 mass%.

[0048] Weiter ist vorgesehen, dass das Massenverhältnis von Bismut zu Blei zwischen 1:10 und 1:800, insbesondere zwischen 1:50 und 1:500, vorzugsweise zwischen 1: 100 und 1:250, beträgt. Es wird damit u.a. das Erstarrungs-, Verformungs- und Rekristallisationsverhalten der Kupferbasislegierung beeinflusst.It is further provided that the mass ratio of bismuth to lead between 1:10 and 1: 800, in particular between 1:50 and 1: 500, preferably between 1: 100 and 1: 250, is. It is thus u.a. influences the solidification, deformation and recrystallization behavior of the copper-base alloy.

[0049] Die Kupferbasislegierung kann mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden, insbesondere durch schmelzmetallurgische, sintertechnische oder galvanische Verfahren. Da diese Verfahren bekannt sind, sie zu Einzelheiten dazu auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.The copper-base alloy can be prepared by methods known in the art, in particular by melt metallurgy, sintering or electroplating. Since these methods are known, they refer to the relevant prior art for details.

[0050] Die Kupferphase wird durch Körner gebildet. Nach einer bevorzugten Ausführungsvariante des Mehrschichtgleitlagers 1 ist vorgesehen, dass die Kupferphase pro Korn durchschnittlich zwischen 0,1 und 2 Zwillingskristalle aufweist. Erreicht wird dies beispielsweise durch die Erhöhung des Zinkanteils. Die Zwillungsbildung kann aber zum Beispiel auch eine nachträgliche Verformung, beispielsweise durch Walzen, und anschließende Rekristallisation bei erhöhter Temperatur erreicht werden. Beispielsweise kann das Walzen mit einem Stich zwischen 5 % und 20 % und die Rekristallisation bei einer Temperatur zwischen 300 °C und 400 °C für eine Zeitspanne zwischen 1 Stunden und 5 Stunden erfolgen.The copper phase is formed by grains. According to a preferred embodiment variant of the multilayer plain bearing 1, it is provided that the copper phase per grain has on average between 0.1 and 2 twin crystals. This is achieved, for example, by increasing the zinc content. However, the formation of twinning can also be achieved, for example, by subsequent deformation, for example by rolling, and subsequent recrystallization at elevated temperature. For example, rolling can be done with a stitch between 5% and 20% and recrystallization at a temperature between 300 ° C and 400 ° C for a period between 1 hour and 5 hours.

[0051] Durch die Einstellung bestimmter Mengenanteile einzelner Legierungsbestandteile innerhalb der voranstehend angegebenen Grenzen kann erreicht werden, dass die Kupferphase zu 75 Masse-% bis 95 Masse-% als Alpha-Mischkristall und zu 25 Masse-% - 5 Masse-% als intermetallische Phase vorliegt.By adjusting certain proportions of individual alloying components within the limits given above can be achieved that the copper phase to 75% by mass to 95% by mass as alpha-mixed crystal and 25% by mass - 5% by mass as intermetallic phase is present.

[0052] Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsvariante des Mehrschichtgleitlagers 1 enthält die Kupferbasislegierung neben Kupfer, Bismut und Blei jeweils nur ein Element aus der ersten und der zweiten Elementgruppe, wobei besonders bevorzugt ist, wenn das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der ersten Elementgruppe Zinn und das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der zweiten Elementgruppe Zink sind. Dabei kann weiter vorgesehen werden, dass das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der ersten Elementgruppe und das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der zweiten Elementgruppe in gleichen Mengenanteilen enthalten sind.According to another preferred embodiment of the multi-layer sliding bearing 1, the copper-based alloy contains copper, bismuth and lead in each case only one element of the first and the second element group, wherein it is particularly preferred if the element contained in the copper-based alloy of the first element group tin and in the copper-base alloy contained element of the second element group are zinc. It can further be provided that the element of the first element group contained in the copper-based alloy and the element of the second element group contained in the copper-based alloy are contained in equal proportions.

[0053] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Mehrschichtgleitlagers sind das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der ersten Elementgruppe Silizium und das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der zweiten Elementgruppe Aluminium.According to another preferred embodiment of the multi-layer sliding bearing, the element of the first element group contained in the copper-base alloy is silicon and the element of the second element group contained in the copper-base alloy is aluminum.

[0054] Zur weiteren Verbesserung der Eignung der Kupferbasislegierung zur Herstellung der Gleitschicht 3 des Mehrschichtgleitlagers 1 kann ein Teil des Kupferanteils durch zumindest ein Element aus einer dritten Elementgruppe umfassend oder bestehend aus Phosphor, Seltene Erden (Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), Natrium, Lithium, Calcium und Magnesium ersetzt sein. Diese Elemente werden vor allem zur Desoxidation und zur Einstellung der Schmelzviskosität der Schmelze zugesetzt. Aus diesem Grund werden die Anteile dieser Elemente an der Kupferbasislegierung sehr niedrig gewählt, um die Entstehung von harten, spröden Verbindungen, wie z.B. Cu3P zu vermeiden, die die mechanische Bearbeitbarkeit der Kupferbasislegierung negative beeinflussen können.In order to further improve the suitability of the copper-based alloy for producing the sliding layer 3 of the multilayer plain bearing 1, a part of the copper content may be formed by at least one element from a third element group comprising or consisting of phosphorus, rare earths (Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), sodium, lithium, calcium and magnesium. These elements are mainly added for deoxidation and for adjusting the melt viscosity of the melt. For this reason, the proportions of these elements in the copper-base alloy are chosen to be very low in order to prevent the formation of hard, brittle compounds, e.g. To avoid Cu3P, which may adversely affect the mechanical workability of the copper-based alloy.

[0055] Mit Lanthan bildet Kupfer ebenfalls intermetallisch Phasen. Überraschenderweise weisen diese aber für intermetallische Phasen eine relativ hohe Duktilität auf, die sich positiv auf die tribologischen Eigenschaften der Kupferbasislegierung auswirkt.Copper also forms intermetallic phases with lanthanum. Surprisingly, however, these have a relatively high ductility for intermetallic phases, which has a positive effect on the tribological properties of the copper-based alloy.

[0056] Der Summenanteil an diesen Elementen an der Kupferbasislegierung daher ausgewählt aus einem Bereich von 0,005 At.-% bis 0,2 At.-%, insbesondere aus einem Bereich von 0,005 At.-% bis 0,1 At.-%.The sum amount of these elements on the copper-base alloy, therefore, selected from a range of 0.005 at.% To 0.2 at.%, In particular, within a range of 0.005 at.% To 0.1 at.%.

[0057] Neben den genannten Wirkungen können einige dieser Elemente, insbesondere die Seltenen Erden, eine Kornfeinung bewirken.In addition to the above-mentioned effects, some of these elements, in particular the rare earths, can cause grain refining.

[0058] Weiter kann es von Vorteil sein, wenn die Legierung Silber im Ausmaß von 0,3 Masse-% - 3 Masse-%% enthält, da dieses neben der Bleiphase als zweite tribologische Weichphase wirken kann. Der Effekt ist unter 0,3 Masse-% zu schwach und über 3 Masse-% ist ein erhöhtes Korrosionsrisiko durch Schwefelangriff gegeben und die Edelmetallkosten erreichen eine ökonomisch nicht mehr vertretbare Höhe.Further, it may be advantageous if the alloy contains silver in the amount of 0.3 mass% - 3 mass - %%, since this can act in addition to the lead phase as a second tribological soft phase. The effect is too weak below 0.3 mass% and above 3 mass% there is an increased risk of corrosion by sulfur attack and the precious metal costs reach an economically unacceptable level.

[0059] Weiter kann die Zugabe oder ein unbeabsichtigt hoher Nickel- oder Mangangehalt nachteilig wirken, da durch Bildung von intermetallischen Phasen Bismut abgebunden wird und so nicht mehr positiv in der Bleimatrix wirken kann. Der Effekt beginnt bei 0,1 Masse-% Nickel und Mangan aufzutreten und kann bis 3 Masse-% Nickel und Mangan durch höhere Bismutzugaben innerhalb der angegebenen Grenzen ausgeglichen werden.Further, the addition or an unintentionally high nickel or manganese content may be detrimental, since bismuth is set by the formation of intermetallic phases and thus can no longer act positively in the lead matrix. The effect begins at 0.1% by weight of nickel and manganese and can be compensated for up to 3% by weight of nickel and manganese by adding more bismuth within the specified limits.

[0060] Ein unbeabsichtigt hoher Gehalt an Nickel kann beispielsweise durch eine Nickelbindeschicht, die in direktem Kontakt mit der Gleitschicht 3 steht, aufgrund von Diffusion entstehen.An unintentionally high content of nickel, for example, by a nickel binder layer, which is in direct contact with the sliding layer 3, arise due to diffusion.

[0061] Die Zugabe von Nickel und/oder Mangan kann aber die Korrosionsbeständigkeit der Kupferbasislegierung verbessern.However, the addition of nickel and / or manganese can improve the corrosion resistance of the copper-base alloy.

[0062] Zur Evaluierung der Eignung der Kupferbasislegierung für die Verwendung als Gleitschicht in dem Mehrschichtgleitlager 1 wurden folgende Zusammensetzungen getestet. Mit Ausnahme von Blei, Bismut und Silber, deren Anteil in Masse-% angegeben ist, beziehen sich die Zahlenwerte in Tabelle 1 auf At.-%. Den Rest bildet jeweils Kupfer. Hergestellt wurden jeweils Zweischichtgleitlager, umfassend ein Stahlstützschicht auf der die Gleitschicht 3 aus der Kupferbasislegierung galvanisch abgeschieden wurde.In order to evaluate the suitability of the copper-base alloy for use as a sliding layer in the multilayer plain bearing 1, the following compositions were tested. With the exception of lead, bismuth and silver, the proportion of which is given in mass%, the numerical values in Table 1 refer to at.%. The remainder is copper. In each case, two-layer sliding bearings were produced, comprising a steel support layer on which the sliding layer 3 was galvanically deposited from the copper-based alloy.

[0063] Die Abkürzung SE in Tabelle 1 steht für Seltene Erden. In der vorletzten Spalte ist dazu das jeweils eingesetzte Element konkretisiert.The abbreviation SE in Table 1 stands for rare earths. In the penultimate column, the element used is specified in each case.

[0064] Die Abkürzung BW in der letzten Spalte steht für „Bewertung“ [0065] Tabelle 1: Zusammensetzungen von Gleitschichten 3The abbreviation BW in the last column stands for "evaluation". Table 1: Compositions of sliding layers 3

[0075] Die Bewertung der Ausführungsbeispiele laut Tabelle 1 erfolgte unter Berücksichtigung folgender Parameter: [0076] Härte (Festigkeit, Dauerfestigkeit): HV 1; [0077] Tribologie: Fressneigung-Prüfstandtest (Fressgrenzlast und Fressgeschwindigkeit 1-10); [0078] Korrosion: Prüfung auf zusammenhängendes Bleinetzwerk.The evaluation of the embodiments according to Table 1 was carried out taking into account the following parameters: [0076] Hardness (strength, fatigue strength): HV 1; Tribology: predisposition test (feeding limit load and feeding speed 1-10); Corrosion: testing for coherent lead network.

[0079] Das zusammenhängende Bleigefüge wurde über eine elektrochemische Messung nachgewiesen. Zu diesem Zweck wurden die Proben des Materials bis auf eine definierte Fläche mit einem isolierenden Lack beschichtet und anschließend in einen Elektrolyten getaucht. Als Elektrolyt wurde eine 15%-ige Tetrafluoroborsäure verwendet. Es wurde ein Strom von 0,1-1 A/dm2 angelegt, wobei das jeweilige Mehrschichtgleitlager 1 als Anode geschaltet wurde. Die Kathode wurde parallel zur Probe ausgerichtet und bestand aus Edelstahl. Bestimmt wurde der Potentialanstieg in Abhängigkeit von der Zeit. Bei einer bleifreien Probe steigt dabei das Potential sehr rasch an. Eine bleihältige Probe verursacht einen relativ raschen Anstieg des Potentials, wenn kein zusammenhängendes Beilnetzwerk ausgebildet ist, und einen sehr langsamen Anstieg bei einem zusammenhängenden Bleinetzwerk.The continuous lead structure was detected by an electrochemical measurement. For this purpose, the samples of the material were coated with an insulating lacquer down to a defined area and then immersed in an electrolyte. As the electrolyte, a 15% tetrafluoroboric acid was used. A current of 0.1-1 A / dm2 was applied, whereby the respective multi-layer sliding bearing 1 was switched as an anode. The cathode was aligned parallel to the sample and was made of stainless steel. The potential increase was determined as a function of time. With a lead-free sample, the potential increases very rapidly. A lead-containing sample causes a relatively rapid increase in potential when no cohesive via network is formed, and a very slow increase in a contiguous lead network.

[0080] Korrosionstest Schwefel: Es wurde die Dunkelfärbung der Ausführungsbeispiele des Mehrschichtgleitlagers 1 durch Tauchen in eine verdünnte Lösung von Schwefelleber (Kalium-polysufid; Stoffgemisch aus Kaliumsulfid, Kaliumpolysulfiden, Kaliumthiosulfat und Kaliumsulfat, erhältlich durch Zusammenschmelzen von Kaliumcarbonat und Schwefel unter Luftabschluss bei 250 °C) in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt.Sulfur Testing: The darkening of the exemplary embodiments of the multilayer plain bearing 1 was achieved by immersion in a dilute solution of sulfuric acid (potassium polysulfide, mixture of potassium sulfide, potassium polysulfides, potassium thiosulfate and potassium sulfate obtainable by fusing together potassium carbonate and sulfur with exclusion of air at 250 ° C C) as a function of time.

[0081] Generell wurden für die einzelnen Kriterien Kennziffern zwischen 1 und 10 vergeben, wobei 1 für sehr gut und 10 für sehr schlecht steht.In general, code numbers between 1 and 10 were assigned for the individual criteria, with 1 being very good and 10 being very bad.

[0082] In Tabelle 1 ist in der letzten Spalte jeweils eine Kennzahl angegeben, die aus diesen Parametern gebildet wurde, und aus der die Verwendbarkeit der jeweiligen Kupferbasislegierung für Mehrschichtgleitlager 1 ersichtlich ist.In Table 1, a key figure is given in the last column, which was formed from these parameters, and from the usability of the respective copper base alloy for multi-layer plain bearing 1 is apparent.

[0083] Zum Vergleich der Ausführungsbeispiele wurden folgende Vergleichsbeispiele verwendet. Die Angabe zur Zusammensetzung beziehen sich auf Masse-%.For comparison of the embodiments, the following comparative examples were used. The information on the composition refers to% by mass.

[0084] CuPb20Sn2-Bandguss: Härte: 45- 100 HV 1,CuPb20Sn2 strip casting: hardness: 45-100 HV 1,

Tribologie: sehr gut,Tribology: very good,

Zusammenhängendes Bleinetzwerk „sehr schlecht"Contiguous lead network "very bad"

Gesamtnote: 7 [0085] CuSn10Pb10-gesintert: Härte: 70 - 130 HV 1,Overall grade: 7 CuSn10Pb10-sintered: hardness: 70-130 HV 1,

Tribologie: mittel-gut,Tribology: medium-good,

Zusammenhängendes Bleinetzwerk: mittel-gut Gesamtnote: 8 [0086] CuSn10Pb10-Schleuderguss: Härte: ca. 100 HV1,Connected lead network: medium-good Overall grade: 8 CuSn10Pb10 centrifugal casting: Hardness: approx. 100 HV1,

Tribologie: mittel-gut,Tribology: medium-good,

Kein zusammenhängendes Bleinetzwerk: sehr gut Gesamtnote: 7 [0087] CuSn5Zn1: Härte: 130 HV 1,No coherent lead network: very good Overall grade: 7 CuSn5Zn1: Hardness: 130 HV 1,

Tribologie: eher schlecht,Tribology: rather bad,

Kein zusammenhängendes Bleinetzwerk: sehr gutNo coherent lead network: very good

Gesamtnote: 5 [0088] CuAI8: Härte: 150 HV 1,Overall grade: 5 CuAl8: hardness: 150 HV 1,

Tribologie: mittel,Tribology: medium,

Kein zusammenhängendes Bleinetzwerk: sehr gut Gesamtnote: 3 [0089] Von den Proben 107 bis 121 wurden stellvertretend für alle anderen Ausführungsvarianten des Mehrschichtgleitlagers 1 nach dem Aufbringen bzw. Abscheiden der Gleitschicht 3 auf die bzw. der Stützschicht 2 einer Wärmebehandlung zur Rekristallisation unterzogen. Es hat sich dabei heraus gestellt, dass in der Eignung der Legierungen praktisch keine Verschlechterung auftritt, wenn pro Korn nur maximal zwischen 0,1 und 2 Zwillingskristalle durch die Rekristallisation entstehen.No coherent lead network: very good overall grade: 3 Of the samples 107 to 121, a representative heat treatment for recrystallization was carried out on behalf of all other variants of the multi-layer sliding bearing 1 after application or deposition of the sliding layer 3 onto the support layer 2. It has been found that there is virtually no deterioration in the suitability of the alloys if only a maximum of between 0.1 and 2 twin crystals per re-emergence occurs per grain.

[0090] Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind.The embodiments show or describe possible embodiments, it being noted at this point that various combinations of the individual embodiments are possible with each other.

[0091] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Mehrschichtgleitlagers 1 dieses teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurde.For the sake of order, it should finally be pointed out that for a better understanding of the multilayer plain bearing 1, this has been shown to be partly un-scaled and / or enlarged and / or reduced in size.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Mehrschichtgleitlager 2 Stützschicht 3 Gleitschicht 4 Vorderseite 5 LagermetallschichtREFERENCE LIST 1 Multilayer plain bearing 2 Support layer 3 Slip layer 4 Front side 5 Layer of bearing metal

Claims

claims

A multilayer sliding bearing (1) comprising a supporting layer (2) and a sliding layer (3), wherein the sliding layer (3) consists of a copper-based alloy with copper as the main component, which at least partially forms a copper phase, which comprises at least one element in addition to copper first element group consisting of tin, germanium and silicon in a sum of 1 At .-% to 5 At .-%, at least one element of a second element group consisting of zinc, antimony, indium, aluminum and gallium in a total content of 2 At. % bis 8 At .-%, and contains lead and bismuth, wherein the proportion of lead between 2% by mass to 8% by mass, and the balance is formed by copper, characterized in that the mass ratio of bismuth to lead between 1:10 and 1: 800, with bismuth in any case contained in a minimum proportion of 0.01% by mass.

Second multi-layer plain bearing (1) according to claim 1, characterized in that the copper phase has grains, wherein the copper phase per grain has on average between 0.1 and 2 twin crystals.

3. multilayer plain bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the lead-rich phase is present in discrete areas without the formation of a contiguous network.

4. multilayer plain bearing (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the copper phase to 75% by mass to 95% by mass is present as alpha mixed crystal and bound to 5 mass% to 25% by mass in intermetallic phases is.

5. multilayer plain bearing (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the copper-based alloy in addition to copper, bismuth and lead each contains only one element of the first and the second element group.

The multilayer plain bearing (1) according to claim 5, characterized in that the element of the first element group contained in the copper-base alloy is tin and the element of the second element group contained in the copper-base alloy is zinc.

The multilayer plain bearing (1) according to claim 6, characterized in that the element of the first element group contained in the copper-base alloy is silicon and the element element of the second element group contained in the copper-base alloy is aluminum.

8. Multi-layer plain bearing (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the mass fractions of the element contained in the copper-based alloy of the first element group and the element contained in the copper-based alloy of the second element group differ by less than a factor of 2.

9. multilayer plain bearing (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that a part of the copper content by silver in a proportion of 0.3 mass% to 3 mass% and / or a portion of the copper content by at least one Element is replaced by a third element group consisting of phosphorus, rare earths, sodium, lithium, calcium and magnesium in a total content of 0.005 at .-% to 0.2 at .-%.

10. Use of a copper-based alloy as defined in claims 1 to 9 as a sliding layer (3) in a multi-layer sliding bearing (1) having a support layer (2) and the sliding layer (3).