CN101873928B - 制造具有含铋滑动层的滑动轴承元件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造滑动轴承元件(1)的方法，根据该方法，任选地在设置至少一个中间层之后，通过气相沉积在支承元件(4)上产生滑动层(6)，其中，滑动层(6)具有铝基体，在所述铝基体中除了铝之外还作为主要成分含有铋以及任选地含有铜，在每种情况下具有制造过程导致的元素的杂质。通过至少一种熔点比铋高至少950℃的元素的气相沉积和/或通过对所述支承元件施加偏压，使铋的晶核密度提高。

Description

制造具有含铋滑动层的滑动轴承元件的方法
本发明涉及制造滑动轴承元件的方法，根据该方法，任选地在设置至少一个中间层之后，通过气相沉积在支承元件上产生滑动层，其中，滑动层具有铝基体，在所述铝基体中除了铝之外还作为主要成分含有铋以及任选地含有铜；以及具有支承元件的滑动轴承元件，在支承元件上设置有由气相沉积的滑动层，并且任选地在支承元件与滑动层之间设置有至少一个中间层，其中，所述滑动层具有铝基体，在所述铝基体中除了铝之外还在形成含铋的相的情况下作为主要成分含有铋，并且任选地含有铜。
过去，滑动轴承的滑动层通常用铅作为软质相元素形成合金，从而一方面赋予所述滑动层以所期望的自润滑能力，另一方面赋予其以包埋由摩擦产生的杂质粒子的能力。除此之外，经过一段时间，还研发了用锡作为软质相元素的滑动层，其中锡就其性质而言逊于铅，因为其具有比铅低的熔点。
众所周知的是，铅具有毒性，因而会造成环境问题，因此其应用变得越来越不普遍，或者被汽车行业或发动机工业中相应的法律或法规所禁止。
在较早期的专利文献中，铋也被一再称作锡或铅的部分替代物。铋具有位于锡和铅之间的熔点，因此，在大功率发动机中的应用方面是引人注目的。
例如，DE 32 49 133C描述了一种制造用于组合轴承的铝基合金的方法，该合金含有0.5～11重量％的选自由硅、锰、铁、钼、镍、锆、钴、钛、锑、铬和铌的至少一种硬质元素，其中余量由氯和不可避免的杂质构成，所述方法通过熔融、浇铸、伴随中间退火的一次或多次辊轧进行，其中为了产生基本上为球状的硬质粒子(所述粒子的最大直径为5～40μm，并且以每3.56×10-2mm2至少5个粒子的单位面积浓度存在于所述合金的各个部分中)，在最后的辊轧之后、与钢支承轴瓦压焊之前将所述合金在高于350～550℃的温度下退火至少一个半小时，随后以小于200℃每小时的速率冷却。所述合金含有1～35重量％的锡，以及0.1～10重量％的至少一种铅、镉、铟、铊和铋元素。
由DE 36 40 698C已知一种制造铝基轴承合金的方法，所述合金是由如下元素所组成的：至少一种选自铅、锡、铟、锑和铋的润滑元素，其总量为在总的横截面积上，大于0.04，但不大于0.07的横截面积份额；作为硬质元素的硅，其量为0.01～0.17横截面积份额；以及0.2～5重量％的至少一种选自铜、铬、镁、锰、镍、锡和铁的强化元素；以及0～3重量％的至少一种选自钛、硼、锆、钒、镓、钪、钇以及原子序数为51～71的稀土元素的晶粒细化元素；其余为铝，其中，所述至少一种润滑元素的晶粒尺寸不大于8μm，硅的晶粒尺寸不大于12μm，其中所述合金在常温下的拉伸强度不小于117N/mm2，在常温下的膨胀不小于11％。所述轴承合金是通过如下方法制造的：将基于铝的第一合金粉末在350～550℃的温度下加热，直至所述合金粉末中的硅晶粒长大至6～12μm，所述合金是由如下元素所组成的：8～12重量％、0.4～1.8重量％的锡、1～15重量％的硅、0.2～5重量％的至少一种选自铜、铬、镁、锰、锌和铁的强化元素，其余为铝；将所述加热阶段之后的、基于铝的第一合金粉末与基于铝的第二合金粉末混合，所述第二合金含有至少一种选自铅、锡、铟、锑和铋的润滑剂，从而使得得到的合金粉末混合物具有与要制造的轴承合金相同的化学组成；将所述合金粉末混合物压成棒，将所述棒在不小于10的流压比下进行流压。
DE 37 29 414A描述了一种用于滑动轴承元件，例如径向滑动轴承或轴向滑动轴承的层状材料，其由金属支承层，以及施加在所述支承层上的、由基于铝的轴承材料制造的减摩层所组成，任选地还配备有所施加的粘结层和调节层，其中，所述轴承材料是几乎均质的铝合金，在所述铝中含有通常允许的杂质，1～3质量％的镍、0.5～2.5质量％的锰和0～2质量％的铅，并且可含有由镍和锰构成的硬质粒子或者含镍或含锰的硬质粒子，所述硬质粒子的粒子尺寸基本上小于或等于5μm，其中所述形成轴承材料的铝合金含有0.1～2质量％的铋添加剂。由此，应当通过切削表面处理使可制造性和可加工性得到改进，并且使滑动性能，特别是为减摩层而设计的轴承材料的自润滑性得到改进。
尽管将铋设计为轴承合金的添加剂或者设计为耐磨层是已知的，但是直到目前，在市场上仍无法获得产品，这可能是由于铋是脆性的，因而难以加工。只是在最近一段时间，铋才重新出现在滑动轴承的用途中-主要是由于上文所述的铅的问题。
因此，例如DE 100 32 624C描述了一种滑动轴承，其包含轴承金属和在所述轴承金属上形成的摩擦层，所述摩擦层由铋或铋合金构成，其中，该层中的铋微晶具有特定的取向(用X-射线衍射强度表示)。通过电镀制造所述铋或铋合金层。由此，滑动轴承的摩擦层所需的疲劳强度和相容性得以改善。
DE 10 2004 025 560B4描述了一种滑动元件，其包含轴承合金层和在所述轴承合金层上形成的覆盖层，其中，所述覆盖层是由铋基合金制造的，所述铋基合金含有0.1～10重量％的铜，以及总共0.5～10重量％的锡和/或铟。
DE 10 2004 045 110B3描述了一种用于滑动轴承，特别是用于曲轴或连杆轴承的滑动层，其由具有多个相的合金所构成，它们形成基体和分散相，其中，所述分散相在所述基体金属中仅仅具有低的溶解度，其中，所述金属基体是由铝合金形成的，所述分散相是由铋或高熔点铋合金形成的；以及一种用于制造的溅射方法。整个滑动层中的铋含量可为10～40重量％，其中，铋或铋合金如此细地分散存在，使得它们是X-射线无定形的，或者它们的初相中无法通过光学显微镜识别。除了指出在铋-铝体系中的共晶体外，所述DE-B文献没有公开如何获得这种细晶粒。
DE 10 2004 055 228A1描述了一种连杆的轴承套，所述轴承套设置于大的连杆孔中，其中所述轴承套是由多个热注射层所形成的，所述轴承套的最上面的材料层基本上由铝/铋合金所形成。同样地，整个轴承套可以基本上由铝-铋合金的热注射层所形成。而且描述了如下如下内容：铋应当如此细地分散存在，使得其是X-射线无定形的，或者无法通过光学显微镜识别初相。所述铝-铋合金的铋含量可为10～40重量％。这种具有由铋或铋合金构成的确定的分散相的非常细的结构通过在高温下形成之后非常快速的冷却而获得。但是，这存在如下缺点：所述方法进程只能以如下方式有条件地加以控制，尝试或高或低程度精确地调节出所述高冷却速率。
最后，DE 10 2005 050 374A描述了一种制造滑动层的方法，所述滑动层由具有主要合金成分铋和/或锡、铜和硅的铝合金构成，借助PVD、CVD或溅射，通过由气相以细晶或无定形形式将合金成分沉积到基材上，对沉积的层进行热处理，其中如此对所述热处理的温度和时间加以选择，使得硅再结晶并且晶粒增长，并且由此形成粗晶硅沉积。由此，所述滑动层的压力、温度和长期稳定性的要求应当得到改善，特别是应当获得低的磨损速率，以及廉价的制造方法成为可能。对于该滑动层而言必需的是，所述硅沉积物以粗晶态存在，并且铋不像硅那样起着硬质材料的作用，而是起着润滑物的作用。铋含量可为10～35重量％。该DE-A也没有公开如何获得铋相的细分散分布。特别是，在此用于增大硅的晶粒的热处理，对于所述铋的晶粒细度而言是成问题的。
因此，本发明的目的是提供一种制造具有铋含量的滑动轴承元件的滑动层的方法，所述滑动层具有高耐磨性。
本发明的该目的是通过开头所述的制造滑动轴承元件的方法而实现的，其中，通过熔点比铋高至少950℃的至少一种元素的气相沉积，和/或通过对支承元件施加偏压，提高了铋的晶核密度；以及与此独立地，通过所述滑动轴承元件，所述滑动轴承元件在铝基体中含有至少一种比铋的熔点高至少950℃的元素。
在这种情况下有利的是，通过提高铋的晶核密度，能获得更细的结构，通过这种方式，还能降低所述层的粗糙度，其结果是所述滑动层的耐磨性得以提高。这一方面可以由以下方式实现：加入具有非常低的迁移性并由此抑制铋的可移动性的元素，例如钼，低的可移动性首先由于以下原因获得：加入具有高熔点的元素-或者通过加入与铋具有一定亲和性的元素，由此可以实现晶核位置
Figure GPA00001141369700051
增加，或者通过对支承元件施加偏压，使得结果是所沉积的层的晶格缺陷的数目得以增加，由此存在更多的活性中心，在这些活性中心上铋能够结晶。
优选地，加入熔点比铋高至少1500℃的元素，特别是熔点比铋高2000℃的元素。
在此有利的是，如果产生这样的晶核密度，所述晶核密度选自下限为4·106晶核/cm2，上限为2.5·109晶核/cm2的范围，因为在本发明的进程中已经表明，出自所述范围的晶核密度导致耐磨性得到特别的改善。
所述铋的晶核密度也可选自下限为4·106晶核/cm2，上限为2·108晶核/cm2的范围，或者下限为8·106晶核/cm2，上限为6·107晶核/cm2的范围。
同样适宜的是，如果在所述支承元件上施加的偏压选自下限为20V，上限为150V的范围。
该偏压还可选自下限为30V，上限为120V的范围，或者选自下限为45V，上限为100V的范围。
特别地，在所加入的元素与所施加的偏压共同作用下，这些效应还可得到进一步改善。
所述至少一种比铋的熔点高的元素，优选与所述铋同时加入到气相中，因为以这种方式，通过控制由所述元素构成的靶，能改变所述元素的沉积量，由此能够直接影响晶核的数目，即晶核密度。
还有利的是，如果将所述至少一种具有比铋的熔点高的元素以这样的浓度加入到气相中，所述浓度选自下限为1％，上限为10％的范围。采用该元素的这种浓度，能获得铋的高浓度，同时具有在所述层的耐磨性以及滑动特性本身方面相对积极的性能。
所述至少一种具有比铋的熔点高的元素也能以选自如下范围的浓度加入到气相中，所述浓度选自下限为2％，上限为7.5％；特别地，下限为3.25％，上限为6.15％的范围。
还可以用所述至少一种具有比铋的熔点高的元素，至少部分代替铜，其任选地加入到铝基体中以形成硬质相并由此使基体强化，因为以这种方式该元素不仅有助于晶粒细化，而且有助于强化所述基体本身。这特别涉及能与铋形成金属间相的元素，例如镍，其对于铝的基体强化性能本身在现有技术中是已知的。因而，与不含铋的常规铝基体合金相比，在这方面只需对所述合金稍加改性。
根据所述滑动轴承元件的具体实施方案设计，含铋的相具有这样的晶粒尺寸，该晶粒尺寸选自下限为50nm，上限为3μm的范围。基本上，这是上文所述的、优选的晶核密度的结果，由此使所述耐磨性得以改进。通过提高具有比铋高的熔点的所述元素的含量，所述铋相的晶粒尺寸能够减小，或者通过降低该含量，所述铋相的晶粒尺寸能够增大。因此，能够以更高含量的比铋的熔点高的元素获得非常细的层。
所述含铋相也可具有这样的晶粒尺寸，该晶粒尺寸选自下限为250nm，上限为2μm的范围，特别是选自下限为500nm，上限为1.5μm的范围。
加入到所述铝基体中的所述至少一种元素，优选选自如下组：钼、镍、锰、铬、铁、铪、碳、铌、铱、锇、铼、铑、钌、钽、钒、钨、锝和钛。这些元素部分具有高熔点，由此它们能强烈地抑制铋的可移动性，即在所述滑动轴承元件制造期间铋的表面扩散性，并且以这种方式可将所述晶核密度调节出相当高的水平。
通过高晶核密度，可以在所述滑动层中实现直至上限为45重量％的铋含量。特别地，滑动层中的铋含量为10重量％～45重量％。通过滑动层中这种高含量的铋，作为铅和锡的替代物用于该目的铋的应用得到显著改善。
在本发明的范围之内，铋的含量可选自下限为20重量％，上限为45重量％的范围，或者选自下限为25重量％，上限为45重量％的范围。
此外，铜的含量可选自下限为0.5重量％，上限为5重量％的范围，以便使所述铝基体获得充分的基体强化效果，从而能够相应地调节所述滑动层的硬度。在这种情况下，在本发明的范围之内，铜的含量可以选自下限为1重量％，上限为2.5重量％的范围，其中在后面提到的范围内，所述滑动层的性质就耐磨性和滑动能力而言，是特别突出的。
所述至少一种元素的含量优选选自下限为0.5重量％，上限为10重量％的范围，条件是出自这一组的多种元素的总和不超过15重量％。低于所给定的限度，不能观察到铋的晶核密度的充分增大，从而使得耐磨性的改善不充分。高于所给定的限度，进一步加入这些元素中的至少一种无法进一步改善耐磨性，并且只能导致铋含量下降或者所述滑动层的硬度的过度增大，由此使得所述滑动层的滑动性质恶化。
特别地，所述至少一种元素的含量选自下限为2.5重量％，上限为8重量％的范围，优选选自下限为3.25重量％，上限为7.15重量％的范围。
所述滑动层优选具有这样的层厚度，所述层厚度选自下限为10μm，上限为最高150μm的范围。低于该限度的层厚度有时能够由于过快的磨损而引起耐磨性的恶化，特别是如果所述铋晶粒的晶粒尺寸处于上述范围内的较低范围。高于所述给定的范围的层厚度原则上也能采用，但是在此可能还会出现如下现象：所述滑动层的粘着性恶化，从而过早地发生磨损。
特别地，根据一个具体实施方案，制得所述滑动层的层厚度，所述层厚度选自下限为12μm，上限为80μm的范围，优选选自下限为20μm，上限为30μm的范围。
在本发明的范围之内也有利的是，如果所述滑动层具有这样的维氏硬度，该维氏硬度选自下限为50UMHV(3pond)，上限为250UMHV(3pond)的范围。特别地，具有出自该范围的硬度的滑动层作为含铅滑动层的替代物已经证明是有利的。如果所述滑动层的硬度低于所给定的范围，则所述滑动层不再具有所期望的耐磨性。相反，如果所述滑动层具有高于所给定的值的硬度，则该滑动层太硬，由此该滑动层的耐磨性虽然更佳，但是以这种方式能观察到其对要支承的构件的磨损增大，特别是在润滑不足的情况下运行性能也会恶化。
特别地，所述维氏硬度可选自下限为70UMHV(3pond)，上限为230UMHV(3pond)的范围，优选选自下限为85UMHV(3pond)，上限为200UMHV(3pond)的范围。
所述硬度参数涉及维氏超微硬度测量，测试力为3pond，参照DINEN ISO 6507-1标准。
由于所述铋晶粒或者铋相晶粒的细粒度可能出现这样的情况：由于滑动轴承元件的温度负荷，铋能不断地扩散到位于其下方的层中。在这种情况下有利的是，如果在所述滑动层与位于其下方的轴承金属层之间设置由钢，特别是精炼钢构成的层，因为这类扩散阻挡层通过避免与所述扩散阻挡层形成金属间相，比常规的由铁或镍构成的扩散阻挡层更有效。
为了更好地理解本发明，参照下文的附图和实施例更详细地阐释本发明。
在此，分别以大大图示简化的描绘显示：
图1所示的是滑动轴承半轴瓦或全轴瓦形式的滑动轴承元件
图2所示的是连杆的连杆孔的直接涂层。
首先应当注意到，在所描述的不同的示例性具体实施方案中，相同的部件被赋予相同的附图标记以及相同的部件名称，其中在整个说明书中所包含的公开内容可以根据意义推广到具有相同附图标记和相同构件名称的相同部件。同样，在本说明书中所选择的位置表述，例如，上面、下面、侧面等，与直接描述的以及描绘的附图有关，并且在位置变化时根据意义推广至新的位置。此外，来源于所示的和所描述的不同的实施例的各特征或者特征的组合能表现为独立的、有创造性的或者根据本发明的解决方案。
在本说明书中，与数值范围有关的所有表述，都应如此理解：一并包括来自该范围的任意的和所有的部分的范围，例如，1～10的表述应理解为一并包括所有的部分范围，从下限值1开始，和上限值10，即，以下限值1或更大的数值开始的、以上限值10或更小的数值结束的所有部分范围，如1～1.7、或者3.2～8.1或者5.5～10。
图1所示的是根据本发明的、滑动轴承半轴瓦形式的滑动轴承元件1。
在这一点上，应当提及的是，本发明不限于滑动轴承半轴瓦形式的滑动轴承元件1，而是还包括其他滑动轴承元件1，例如止推环、全轴瓦轴承元件，如在图1中以虚线表示的那种；轴承套，同样地如直接涂覆的应用场合，例如连杆轴承2，即连杆孔3，如图2中所示的那种，等。所述滑动轴承元件1可表现为径向或轴向滑动轴承。
根据图1，所述滑动轴承元件1由支承元件4或者支承轴瓦、轴承金属层5以及滑动层6构成。所述支承元件4通常是由钢构成的，但是，当然也可由类似的材料构成，采用这些材料能实现相同或类似的功能，即提供所述滑动轴承元件1的机械强度。这样，整个滑动轴承元件1的机械强度取决于各自的应用领域，因而能采用，例如，不同的铜合金，如黄铜或青铜。此外，通过所述支承元件4，能确保一定的形状稳定性。
应当指出，在本发的范围之内并非绝对必要的是，将轴承金属层5设置在滑动层6与支承元件4之间，而是可将滑动层6直接设置在支承元件4之上。例如这种情况，如果例如连杆轴承2被直接涂覆，即连杆的连杆孔3。
原则上，作为所述轴承金属层5可以考虑由现有技术已知的用于这类滑动轴承元件1的轴承金属，其中所述轴承金属优选是不含铅的。其例子如：
1.基于铝的轴承金属(部分地，根据DIN ISO 4381或4383)：AlSn6CuNi、AlSn20Cu、AlSi4Cd、AlCd3CuNi、AlSi11Cu、AlSn6Cu、AlSn40、AlSn25CuMn、AlSi11CuMgNi、AlZn4.5；
2.基于铜的轴承金属(部分地，根据DIN ISO 4383)：CuSn10，CuAl10Fe5Ni 5，CuZn31Si，CuSn8Bi10，CuSn2.5-11Zn0.5-5，例如CuSn4.5Zn；
还可能的是，如从现有技术已知的那样，在各位置或者至少各层之间，即，在例如支承元件4和轴承金属层5和/或轴承金属层5和/或滑动层6之间，设置至少一个连结层形式或者还作为扩散阻挡层的中间层，以便防止由于滑动轴承元件1的热负荷各成分从一层扩散至另外一层，从而防止使某一层缺乏所述元素；或者以便改善各层的粘附强度。作为连结层考虑例如，由纯的铝或铝合金，例如铝与钪的合金构成的层。扩散阻挡层可由，例如镍、铜或银层形成。特别地，考虑到铋的存在，采用由钢，特别是精炼钢构成的扩散阻挡层。
所述连结层或扩散阻挡层通常具有1～3μm的低层厚度。
所述轴承金属层5可具有这样的层厚度，该层厚度选自下限为100μm，上限为1mm的范围，所述支承元件4可具有这样的层厚度，所述层厚度选自下限为1mm，上限为7mm的范围。
根据本发明现在设计，所述滑动层6由具有铝基体的铝基合金形成，其中除了铝之外，铋形成所述合金的主要成分。任选地为了强化基体也可含有铜。
所述滑动轴承元件1尤其是不含铅的，即在轴承金属层5和滑动层6中均不含铅。在本发明中，术语“不含铅”是指不加入另外的铅，但是由于所使用的各元件的制造工艺所造成的污染铅可以以痕量存在，只要不是采用高纯度的元件。
所述滑动层6的制造，即在支承元件4或轴承金属层5或设置于它们之间的扩散阻挡层或连结层上由气相，优选通过溅射进行沉积。因为溅射法本身已经由现有技术已知，在此参见与靶的构成与设置、在涂层室中待涂层的构件的设置等有关的现有技术。
优选地，也溅射由钢，尤其是精炼钢构成的扩散阻挡层。
所述轴承金属层5和/或附加的中间层可任选地为电沉积的，或者可以通过辊轧电镀(Walzplattieren)使所述中间层与所述支承元件4结合，或者特别地，通过浇铸法，特别是水平连续浇铸施加所述中间层。
这些方法也是现有技术中充分记载了的，因此在此不需对其进行进一步讨论。
为了将所述熔点比铋高至少950℃的至少一种元素混合，可以由这些元素制成靶，或者还存在这样的可能，由具有铋或者具有铝的预合金制造相应的靶。也就是，在本发明的范围之内，可使用纯的金属或者预合金。
在滑动层6中还可以含有多种，例如，2种、3种或4种上述具有较高熔点的元素，并且为此还可以使用由多种元素构成的相应的预合金或者也可以分别使用多个单个的靶。这些元素优选是金属并且不具有放射性。
对于这种情况，存在这样的可能，只要使用分别为单个的靶形式的多种元素，则交替地对所述单个的靶施加能量，使得在气相中交替地存在这些元素的不同浓度并且由此使主要是这些元素逐层地沉积在所述支承元件4或者轴承金属层5上，其中任选地可以将浓度波动抵消掉，只要这是所期望的并且在所述滑动层6中无需调节出各元素的浓度梯度，例如涉及在所述滑动层的表面区域中(所述滑动层面向要安置的构件，例如轴)不同的硬度，以及通过由在制造过程中的热负荷所造成的扩散，在所述轴承金属层5的这些区域中较高的硬度。
因为申请人在本发明的范围之内进行的试验可超出本说明书的范围，在下文中仅仅描述了本发明的选择性实施例。
1.实施例
通过水平带铸法(Bandguβ)，采用由浇铸CuSn5Zn构成的轴承金属层5，将钢带涂覆，随后将复合物成型成滑动轴承半轴瓦的形状。然后，将所述滑动轴承半轴瓦移至测试装置的涂覆室中，接着将所述涂覆室抽真空。任选地可以在将所述滑动轴承半轴瓦转移进所述涂覆室之后用氩气将所述涂覆室清洗数次并在其间进行抽真空。
在所述转移之后，通过反向溅射，采用Ar作为工艺气体，对表面进行清洁。
作为用于对所述滑动层6进行溅射的靶子，特别地，采用粉末冶金制得的由钼、铝和铋构成的合金钯。采用如下参数进行涂覆：
温度：150℃
压力：2·10-3毫巴
功率：4kW
沉积速率：0.85μm/分钟
所述滑动层6的最终组成为AlBi15Mo2。
制得层厚度为16μm的滑动层6。
在该方案的可选的具体实施方案中，在沉积所述滑动层6之前，在所述轴承金属层5上设置一个精炼钢构成的中间层。
钼具有约为2620℃的熔点，也就是其比铋的熔点(约271℃)要高得多。由于这种高熔点，实际上，在涂覆过程中钼不会在所述滑动层6中扩散，因而由此仅为附着于其中的铋原子提供了有限的扩散空间，也就是由此阻碍了铋的表面扩散。结果是由此防止了多个铋原子随着时间的流逝而结合成更分散的相，相反这些单个的铋晶粒或者铋原子构成了对于其它铋原子而言的晶核，其中通过防止扩散提供了非常多的晶核-关于晶核密度参见上文的描述-并由此制得细得多的构造。
如下物质也表现出至少几乎相同的作用机理：例如碳，特别是钻石，熔点为约3547℃；熔点为3422℃的钨；熔点为3186℃的铼；熔点为3033℃的锇；熔点为3017℃的钽；熔点为2,477℃的铌；熔点为2446℃的铱；熔点为2334℃的钌；熔点为2233℃的铪；熔点为2157℃的锝。但是，采用其他低于2000℃的金属元素，例如钯或铂，也可观察到这种效果，其中能观察到，采用熔点比铋高至少1500℃，或者至少几乎是2000℃的给定的金属元素，这种效果更为明显。
2.实施例
除了滑动层6，采用了具有与实施例1相同构造的滑动轴承元件1。
在这种情况下，代替钼使用镍作为所述靶中的合金元素，其中在这种情况下也采用铜以硬化铝基体，但是其中与现有技术中用于该目的铜的常规浓度相比，仅仅加入一半量的铜，另一半用镍代替。采用下面的参数进行涂覆：
温度：150℃
压力：2.5·10-3毫巴
功率：4.5kW
沉积速率：0.8μm/分钟
滑动层6的最终组成为AlBi11Cu0.5Ni0.5。
制得厚度为20μm的滑动层6。
铋与镍形成有限的金属间相，例如NiBi或NiBi3。由此通过加入镍，为铋的沉积提供了更大数目的可能的晶核位置，从而获得了更细的构造-关于晶粒尺寸参见上文的描述。此外，镍对铝基体具有强化效果，因而采用镍或者具有相同作用的元素，例如锰，就所述滑动层6的耐磨性而言可获得双倍的效果。
在这一点上应当提及的是，在本发明的范围中可能的是，同时利用实施例1和2中的这两种效应，即向所述铝基合金中既加入具有非常高的熔点的金属元素又加入对铋具有一定亲和性的元素。
3.实施例
为了提高晶核密度，以便由此获得更细的构造，尝试对基体，即支承元件4施加-50V的偏压，伴随着在铝和铋的沉积过程中产生晶格缺陷，其中所述晶格缺陷形成活性中心并由此形成晶核点。在这种情况下，采用下述参数。
温度：175℃
压力：2·10-2毫巴
功率：4.5kW
沉积速率：0.8μm/分钟
滑动层6的最终组成为AlBi25Cu。
以这种方式，制得了为15μm的滑动层6的厚度。
此外，应当提及的是，在本发明的范围中可能的是，为了制造滑动轴承元件1，即，特别是滑动层6，利用1～3中的所有三种效应，或者仅仅采用实施例1和3或者2和3的两种效应。
滑动层6或者本发明的轴承构造尤其可用于载重汽车轴承。
所述实施例示出了滑动轴承元件1的各种具体实施方案变体，其中在这一点上应当注意的是，本发明不限于特别描述的具体实施方案变体，各具体实施方案变体的各种不同的组合也是可能的，并且由于所述技术步骤的教导，这种改变也处于该技术领域的普通技术人员的能力范围之内。因而，所有能想到的具体实施方案变体(该变体可能是通过将所示意的和描述的具体实施方案的各细节加以组合而得到的)，也为本发明的保护范围所覆盖。
最后，为了条理起见要指出的是，为了更好地理解所述滑动轴承元件1的构造，所述滑动轴承元件及其组件没有以真实比例表示和/或其尺寸被放大了和/或缩小了。
基于独立的有创造性的技术方案的任务可由说明书获知。
特别是图1，2中所示的各具体实施方案，可构成本发明的独立的技术方案的主题。与其相关的本发明目标和技术方案，可由这些附图的详细描述中获知。
附图标记列表
1   滑动轴承元件            5   轴承金属层
2   连杆轴承                6   滑动层
3   连杆孔
4   支承元件

Claims (14)

1.制造滑动轴承元件(1)的方法，根据该方法，任选地在设置至少一个中间层之后，通过气相沉积在支承元件(4)上产生滑动层(6)，其中，滑动层(6)具有铝基体，在所述铝基体中除了铝之外还作为主要成分含有铋以及任选地含有铜，在每种情况下具有制造过程导致的元素的杂质，其特征在于，通过至少一种熔点比铋高至少950℃的元素的气相沉积和／或通过对所述支承元件施加偏压，使铋的晶核密度提高，其中铋在滑动轴承元件(1)中的比例选自下限为10重量％和上限为45重量％的范围。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，铋的晶核密度被设定为这样的值，该值选自下限为4·106晶核／cm2，上限为2.5·109晶核／cm2的范围。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述支承元件上的偏压选自下限为-20V，上限为-150V的范围。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述至少一种熔点比铋高的元素与铋同时加入到气相中。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述至少一种熔点比铋高的元素以这样的浓度加入到所述气相中，该浓度选自下限为0.5％，上限为10％的范围。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，铜至少部分地被所述至少一种熔点比铋高的元素所代替。
7.具有支承元件(4)的滑动轴承元件(1)，在支承元件(4)上设置有由气相沉积的滑动层(6)，并且任选地在支承元件(4)与所述滑动层之间设置有至少一个中间层，其中，滑动层(6)具有铝基体，在所述铝基体中除了铝之外还在形成含铋的相的情况下作为主要成分含有铋，并且任选地含有铜，每种情况下具有制造过程导致的元素的杂质，其中在所述铝基体中含有至少一种熔点比铋高至少950℃的元素，其特征在于，铋的比例选自下限为10重量％和上限为45重量％的范围并且含铋的相具有选自下限为50nm和上限为3μm的范围的晶粒尺寸。
8.如权利要求7所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，所述至少一种元素选自如下组：钼、镍、锰、铬、铁、铪、碳、铌、铱、锇、铼、铑、钌、钽、钒、钨、锝和钛。
9.如权利要求7或8所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，铜的比例选自下限为0.5重量％，上限为5重量％的范围。
10.如权利要求7或8所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，所述至少一种元素的比例选自下限为0.5重量％，上限为10重量％的范围，条件是选自该组的多种元素的总和不超过15重量％。
11.如权利要求7或8所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，所述滑动层(6)具有这样的层厚度，该层厚度选自下限为至少10μm，上限为最高150μm的范围。
12.如权利要求7或8所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，所述滑动层(6)具有这样的维氏硬度，该维氏硬度选自下限为50UMHV(3pond)，上限为250UMHV(3pond)的范围。
13.如权利要求7或8所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，在支承元件(4)上设置有轴承金属层(5)，在该轴承金属层之上设置有滑动层(6)，在轴承金属层(5)与滑动层(6)之间设置有由钢构成的扩散阻挡层。
14.如权利要求13所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，所述钢是精炼钢。
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