CN102918182B - 具有抗微动磨损层的多层滑动轴承 - Google Patents

具有抗微动磨损层的多层滑动轴承 Download PDF

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Abstract

本发明涉及多层滑动轴承（1），其具有可面向待支承的元件的正面（4）和与所述正面相对的背面（6），包括支撑层（2）、布置在所述正面（4）上的减摩层（3）和布置在所述背面（6）上的抗微动磨损层（5），其中所述抗微动磨损层（5）由具有铜混合晶体颗粒的铜基合金构成。所述抗微动磨损层（5）的铜基合金由二元合金或至少三元的合金形成，所述二元合金具有选自组铝、锌、铟、硅、锗、锑的合金元素，所述至少三元的合金具有选自组铝、锌、铟、硅、锗、锡、锑的合金元素和选自所述组和/或其它组镍、钴、铁、锰、铋、铅、银、磷的至少一种其它元素，可能地具有由制备产生的不可避免的杂质，其中所述合金元素的总比例是至少1wt%且最多30wt%。

Description

具有抗微动磨损层的多层滑动轴承
技术领域
本发明涉及具有可面向待支承元件的正面和与所述正面相对的背面的多层滑动轴承，包括支撑层、布置在所述正面上的减摩层和布置在所述背面上的抗微动磨损层，其中所述抗微动磨损层由具有铜混合晶体颗粒的铜基合金构成。
背景技术
具有抗微动磨损层的滑动轴承的背涂层已经从现有技术已知。利用这种涂层，意于在轴承壳体中避免由于组件彼此的不希望的相对运动引起的滑动轴承的摩擦焊接或摩擦腐蚀和因此的"咬住"。摩擦腐蚀经常也导致摩擦疲劳断裂。摩擦腐蚀主要还由材料的配对决定。具有硬表面层的硬材料或组件比软材料更加倾向于由摩擦腐蚀引起的磨损，所述软材料更加倾向于咬住。在后一种情况下，则虽然相对运动被阻止，但是还存在损害。
为了解决这种问题，在现有技术中已经描述了用于制备抗微动磨损层的许多不同的材料。因此，例如，本申请人的AT 506 641 A1描述了用于这种应用的银合金。从同样是本申请人的AT 399 544 B已知由Sn-合金形成的腐蚀防护层。用于抗微动磨损层的Ni、Cr或Co合金从GB 2315301 A1获知。根据WO 02/48563 A1，使用锡青铜作为抗微动磨损层。从GB 556,248 A或GB 554,355 A获知在钢上电镀沉积为抗微动磨损层的Cu-Sn-合金，其具有10%-15%的锡比例。
发明内容
本发明要解决的问题是提供改进的多层滑动轴承，尤其是基于铜的改进的抗微动磨损层。
所述问题由开头所述多层滑动轴承得到解决，其中所述抗微动磨损层的铜基合金含有选自包括或由铝、锌、铟、硅、锗、锑组成的组的合金元素，或含有选自包括或由铝、锌、铟、硅、锗、锡、锑组成的组的合金元素，以及选自所述组和/或包括或由镍、钴、铁、锰、铋、铅、银、磷组成的第二组的至少一种其它元素并含有由制备产生的不可避免的杂质，其中这些合金元素的总比例是至少1wt%且最大30wt%。
在寻找具有改进的性能的抗微动磨损层中，申请人已经除了已经提及的银合金层之外还尤其研究了铜基合金，并已经令人惊奇地确认上述的铜基合金比其它物质具有好得多的抗磨性和/或大得多的疲劳强度，但在每种情况下具有改进的对由微动磨损引起的损害的防护，由此配备有它们的轴承可以尤其用于受高应力的轴承。这归因于添加选自包括或由铝、锌、铟、硅、锗、硒、锑组成的组的合金元素以形成二元合金，或选自包括或由铝、锌、铟、硅、锗、锡、锑组成的组的合金元素，和至少一种选自所述组和/或包括或由镍、钴、铁、锰、铋、铅、银、磷组成的第二组的其它元素，以便形成至少三元的合金体系。
特别地，所述抗微动磨损层的强度由硅改进。
抗微动磨损层的耐腐蚀性利用锌、镍和钴改进。抗微动磨损层的冷成型能力也由锌改进。
为了改进抗微动磨损层的可滑动性，除了铜混合晶体相之外在基质中还可以存在能滑动的软相，其尤其由铅、铋或至少一种固体润滑剂例如MoS2、石墨、WS2等形成。
锗、铟、锡、铋、铅和锑改进抗微动磨损层在容纳滑动轴承的壳体的适配性和/或耐腐蚀性。
利用铝、锌、铟、硅、锗、硒和锑，还降低铜材料与钢焊接的倾向。申请人推测，一方面是相互的溶解性，即壳体材料在涂料中的互溶性，反之亦然，并由此是材料的转移降低，通过形成取代混合晶体而改进耐腐蚀性和耐磨损和疲劳的机械抗性，和利用合金配伍剂促进采用油添加剂形成将表面彼此隔离的薄的牢固粘附的氧化物层和/或反应层。
利用这些元素的组合，涂层的性能可以有目的地调节或根据相应的应用情况定制。
据观察，小于特定含量，则效果太低，大于特定含量，尤其是大于30wt%的总含量，形成大量硬、脆性的金属间的相，它们对抗微动磨损层具有不利影响。
因此，例如，通过添加1wt%-25wt%Zn或1wt%-20wt%铟，Cu-Sn或Cu-Ge合金对腐蚀性作用，尤其是含硫的油添加剂的腐蚀性作用变得明显更不敏感。
Cu-Al合金通过添加0.2wt%-15wt%锑而显著更加耐磨，因为所述合金元素的一部分作为细分散AlSb硬相而沉积。
通过合金入一种或多种选自组锰、铁、镍、钴的元素，涂层的机械强度和它的耐腐蚀性得到显著地提高。特别地，利用镍，还改进可成形性。遗憾的是，通过这些元素，与壳体材料焊接的倾向提高。这种影响尤其在大于5wt%，尤其是大于10wt%的含量下观察到。
与磷组合，形成Me3P和Me2P相，其中Me表示选自上组锰、铁、镍、钴的金属。这种在基质中细分的硬相显著地改进抗微动磨损性能。由于相应的金属束缚在所述相中，它们对与壳体材料焊接倾向的不利影响减小并大多数被硬相的有利影响胜过，其中强度通常由细分散的沉淀物维持。
通过合金入一种或多种选自组铅、铋和银的元素或通过添加固体润滑剂诸如石墨、MoS2、WS2，将另外的相引入到结构中，该结构具有尤其好的滑移性能。这样，可以进一步降低微动磨损损害或可以降低在极限工作状态下的损害（与轴承金属的紧急运转性能可比）。
铅、铋和固体润滑剂是尤其软的材料，它们可能潜在地削弱涂层负荷能力，因此它们的含量必须具有上限。
银受许多油添加剂，尤其是含硫的油添加剂严重侵蚀。这种不希望的影响在超过20wt%的含量下尤其显著。
以下实施方案变型中的优选的范围的数据应该在上文提及的这些观点下进行考虑。
根据一个实施方案变型，锡含量为5wt%-25wt%，优选8wt%-19wt%，尤其是10wt%-16wt%。这样，所述抗微动磨损层的硬度得到提高，由此一方面降低"咬住"的倾向，另一方面由此还进一步提高耐磨性。以大于25wt%形成主要是金属间的相，它们是非常脆性的，由此耐磨性再次下降。相反，以小于5wt%可以观察到微小的改进，然而这些改进本身单独不产生所希望的改进。
特别地，当满足以下条件中至少一种时，发生与更好的抗磨性、更大的疲劳强度和/或改进的抗微动磨损损害的保护有关的上述效果：
-铝在所述铜基合金中的量为2wt%-12wt%，优选4wt%-8wt%。
-硅在所述铜基合金中的量为2wt%-10wt%，优选3wt%-5wt%。
-锗在所述铜基合金中的量为3wt%-15wt%，优选4wt%-10wt%。
-铟在所述铜基合金中的量为0.2wt%-20wt%，优选1wt%-5wt%，尤其是2wt%-4wt%。
-锌在所述铜基合金中的量为0.5wt%-25wt%，优选1wt%-5wt%。大于15wt%的情况下，所述抗微动磨损层太"脆"。小于0.5wt%的情况下，在铜合金的性能方面可能观察不到相当大的改进。
-锰在所述铜基合金中的量为0.2wt%-5wt%，优选0.2wt%-2wt%，尤其是0.3wt%-1wt%。
-铁在所述铜基合金中的量为0.2wt%-5wt%，优选0.2wt%-2wt%，尤其是0.3wt%-1wt%。
-镍在所述铜基合金中的量为0.2wt%-8wt%，优选0.5wt%-5wt%，尤其是1wt%-3wt%。
-钴在所述铜基合金中的量为0.2wt%-8wt%，优选0.5wt%-5wt%，尤其是1wt%-3wt%。
-锰、铁、镍和钴的总量是最多10wt%，优选最多6wt%。
-铋在所述铜基合金中的量为1wt%-25wt%，优选2wt%-15wt%，尤其是5wt%-10wt%。
-铅在所述铜基合金中的量为1wt%-25wt%，优选2wt%-15wt%，尤其是5wt%-10wt%。
-银在铜基合金中的量为1wt%-20wt%，优选2wt%-10wt%。
-锑在所述铜基合金中的量为0.2wt%-15wt%，优选0.2wt%-10wt%，尤其是1wt%-5wt%。
-磷的量为0.01wt%-3wt%，优选0.05wt%-0.3wt%，或在Mn、Fe、Ni和Co的总合金量大于0.6wt%的情况下，优选占该值的2%-50%，更加优选10%-30%，而该量为0.05wt%-0.3wt%。
-稀土金属、铬、锆、钛和铍的量是总共0.001wt%-0.5wt%，优选0.01wt%-0.2wt%。所述元素可以除了至少两种主要合金元素以外成为合金元素以便晶粒细化或硬化。
-硒的量是最多0.1wt%，优选0.0001wt%-0.01wt%。硒在氰化物类铜电解质中充当光泽添加剂，即可以改进微散射和微平整。然而，更高含量的硒使该层变脆。
也可以使用硫或碲代替硒。
还可能的是抗微动磨损层含有元素硅、锗、铟、锌、镍、钴、铋、铅和锑中一种或多种，其中它们的总比例为0.2wt%-20wt%。因此，抗微动磨损层针对高度受应力的轴承的进一步适配是可能的。
根据一个实施方案变型，所述抗微动磨损层具有2μm-100μm，优选3μm-30μm，尤其是4μm-15μm的层厚度。通过保持所述层厚度的2μm的下限实现，所述抗微动磨损层甚至在微凸体的磨损后仍形成连续的层。在超过100μm的层厚度下，观察到由界面张力引起的抗微动磨损层对基底的粘附性的劣化。
抗微动磨损层对于3公斤力（Pond）的试验负荷优选具有HV200-HV 500，优选HV 230-HV 400，尤其是HV 250-HV 350的维氏（Vickers）微观硬度，由此可以降低由在壳体中滑动轴承的微动引起的磨损并因此可以进一步降低抗微动磨损层的摩擦腐蚀。大于500HV的情况下，塑性变形性通常如此低以致作用力局部导致在该层中形成裂纹和该层的断裂。小于200HV的情况下，耐磨性达不到所需程度。
优选地，抗微动磨损层中的铜混合晶体颗粒具有大于5nm，优选大于10nm，尤其是大于50nm的粒度。这样，铜基合金的结晶特征更显著，由此结果是依赖于上述取向的性能也更明显地体现出来。
根据一个实施方案变型，抗微动磨损层优选基本上不含金属间的相，并在XRD测量中作为具有铜晶格的混合晶体出现，其中根据一个优选的实施方案变型，其由具有0.3630nm-0.3750nm的晶格常数的铜混合晶体构成。这样，铜基合金的层中铜混合晶体颗粒的优选定向的形成得到支持，或至少不受阻碍，以致抗微动磨损层具有更均匀的性能分布。
根据一个实施方案变型，抗微动磨损层具有支撑层或任选地布置在支撑层和抗微动磨损层之间的中间层的粗糙度Rz的至少50%，尤其是至少150%且最大1000%，优选最大300%的层厚度。这样，达到抗微动磨损层下方的层的"平整效果"，其中同时利用存在的粗糙度可以在所述层和抗微动磨损层之间达到改进的粘附。特别地，由此更好地避免磨蚀，该磨蚀可能由在抗微动磨损层下面布置的层的粗糙度轮廓的轮廓顶端引起。
为了提高多层滑动轴承对容纳该多层滑动轴承的壳体表面的适配性可以设计，抗微动磨损层具有比该抗微动磨损层更软的涂层。优选地，所述涂层在此由选自锡、铅、铋、聚合物基减摩漆的材料制成。
为了更好理解本发明，将参照以下附图更详细地说明本发明。
附图说明
在简化的示意图中：
图1以侧视图示出了呈滑动轴承轴瓦形式的多层滑动轴承。
首先应该指出的是，说明书中选择的位置信息，例如顶部、底部、侧面等，涉及直接描述和代表的附图，并在位置改变的情况下根据含义应该将其转移到新位置。另外，所示和所描述的不同实施例的各个特征或特征组合也可以本身构成独立的根据本发明的解决方案。
图1示出了呈滑动轴承轴瓦形式的多层滑动轴承1。示出了多层滑动轴承1的三层变型，其由支撑层2、减摩层3和抗微动磨损层5构成，该减摩层3布置在多层滑动轴承2的正面4上，即可面向待支承的组件的那面，该抗微动磨损层5布置在多层滑动轴承1的背面6上和支撑层2上。必要时，轴承金属层7可以布置在减摩层4和支撑层2之间，如图1中的虚线指示那样。
此种多层滑动轴承1（例如内燃发动机中所使用的那些）的主结构从现有技术中是已知的，使得对此不必要进一步说明。然而应该提及的是，可以布置附加层，即例如可以在减摩层4和轴承金属层3之间和/或在抗微动磨损层5和支撑层2之间布置粘合促进剂层和/或扩散阻挡层，同样可以在轴承金属层3和支撑层2之间布置粘合剂层。
在本发明范围内，多层滑动轴承1还可以其它方式配置，例如配置为轴承瓦，如图1中的虚线指示那样。诸如止推环、轴向运转滑块或类似物的实施方案也是可能的。
另外，在本发明范围内还可能的是，省略轴承金属层3，以致减摩层4可以直接地或在中间布置粘合促进剂和/或扩散阻挡层的情况下施加在支撑层2上。
支撑金属层2优选由钢制成，但是也可以由给予多层滑动轴承1必要的结构强度的材料制成。此种材料从现有技术中是已知的。
对于轴承金属层3或减摩层3以及中间层，可以使用从相关现有技术获知的合金或材料，并与此相关地对其进行参考。
根据本发明，抗微动磨损层5由铜基合金构成，该铜基合金除了Cu之外还含有选自包括或由铝、锌、铟、硅、锗、锑组成的组的合金元素，或含有选自包括或由铝、锌、铟、硅、锗、锡、锑组成的组的合金元素，和选自所述组和/或包括或由镍、钴、铁、锰、铋、铅、银、磷组成的第二组的至少一种其它合金元素，以及由制备产生的不可避免的杂质，其中这些合金元素总比例是至少1wt%且最大30wt%，其中在所述铜合金中存在由铜和所述元素形成的铜混合晶体颗粒。
铝在所述铜基合金中的量可以为2wt%-12wt%，优选4wt%-8wt%。
锡含量可以为5wt%-25wt%，优选8wt%-19wt%，尤其是10wt%-16wt%。
锌含量可以为0.5wt%-25wt%，优选1wt%-5wt%。
锰的量可以为0.2wt%-5wt%，优选0.2wt%-2wt%，尤其是0.3wt%-1wt%。
铁的量可以为0.2wt%-5wt%，优选0.2wt%-2wt%，尤其是0.3wt%-1wt%。
硅的含量可以为2wt%-10wt%，优选3wt%-5wt%。
锗含量可以为3wt%-15wt%，优选4wt%-10wt%。
铟含量可以为0.2wt%-20wt%，优选1wt%-5wt%，尤其是2wt%-4wt%。
镍含量可以为0.2wt%-8wt%，优选0.5wt%-5wt%，尤其是1wt%-3wt%。
钴含量可以为0.2wt%-8wt%，优选0.5wt%-5wt%，尤其是1wt%-3wt%。
铋含量可以为1wt%-25wt%，优选2wt%-15wt%，尤其是5wt%-10wt%。
铅含量可以为1wt%-25wt%，优选2wt%-15wt%，尤其是5wt%-10wt%。
银的量可以为1wt%-20wt%，优选2wt%-10wt%。
锑含量可以为0.2wt%-15wt%，优选0.2wt%-10wt%，尤其是1wt%-5wt%。
磷的量可以为0.01wt%-3wt%，优选0.05wt%-0.3wt%，或在Fe、Ni和Co的总合金量超过0.2wt%的情况下，优选占该值的10%-200%，更加优选50%-150%。
稀土金属、铬、锆、钛和铍的量可以总计是0.001wt%-0.5wt%，优选0.01wt%-0.2wt%。
硒的量可以是最多0.1wt%，尤其是0.0001wt%-0.01wt%。
也可以使用硫或碲代替硒。
优选，元素硅、锗、铟、锌、镍、钴、铋、铅和锑中一种或多种的总含量是0.2wt%-20wt%。
所述铜基合金优选电镀沉积在相应基材，即例如支撑层2的背面6上。用于此的电解质可以含有氰化物或优选不含氰化物。沉积的优选参数和优选的浴组成在以下实例中给出。
实例1：用于沉积Cu-Sn-Zn合金的含氰化物电解质
铜(I)…………0.25mol/l－0.35mol/l
锡(IV)……………0.10mol/l－0.20mol/l
锌…………………0.05mol/l－0.20mol/l
游离氰化物………0.30mol/l－0.45mol/l
游离碱度……………0.20mol/l－0.30mol/l
酒石酸盐……………0mol/l－0.20mol/l
添加剂………………0.5g/l－5g/l
温度………………55℃－65℃
电流密度…………1A/dm2－4A/dm2
实例2：用于沉积Cu-Ge-Zn合金的含氰化物电解质
铜(I)…………0.25mol/l－0.35mol/l
锗………………0.05mol/l－0.30mol/l
锌…………………0.05mol/l－0.20mol/l
游离氰化物………0.30mol/l－0.45mol/l
游离碱度……………0.20mol/l－1.0mol/l
柠檬酸盐………………0mol/l－0.20mol/l
添加剂…………………0.5g/l－5g/l
温度……………………55℃－65℃
电流密度………………1A/dm2－4A/dm2
实例3：用于沉积Cu-Sn-Bi合金的基于甲烷磺酸的无氰化物电解质
铜(II)…………0.25mol/l－0.35mol/l
锡(II)……………0.10mol/l－0.20mol/l
铋……………0.05mol/l－0.2mol/l
游离酸…………0.8mol/l－2mol/l
添加剂…………………5g/l－50g/l
温度………………20℃－30℃
电流密度……………0.5A/dm2－3A/dm2
实例4：用于沉积Cu-Sn-Sb-Pb合金的基于四氟硼酸的无氰化物电解质
铜(II)…………0.25mol/l－0.35mol/l
锡(II)……………0.10mol/l－0.20mol/l
锑(III)………0.02mol/l－0.10mol/l
铅(II)……………0.05mol/l－0.5mol/l
游离酸…………0.8mol/l－2mol/l
添加剂…………………5g/l－50g/l
温度………………20℃－30℃
电流密度……………0.5A/dm2－3A/dm2
实例5：用于沉积Cu-Sn-In合金的基于焦磷酸盐或膦酸盐的无氰化物电解质
铜(II)…………0.10mol/l－0.40mol/l
锡(II)……………0.05mol/l－0.50mol/l
铟………………0.05mol/l－0.50mol/l
pH值................8－10
添加剂…………………0.5g/l－50g/l
温度………………40℃－80℃
电流密度……………0.5A/dm2－5A/dm2
在电解质的优选的实施方案中，电解质除了含有待沉积的金属的盐之外还含有有机化合物。特别地，在氰化物类电解质情况下，其是多元羧酸盐例如柠檬酸盐或酒石酸盐，在非氰化物类酸性电解质情况下，其是萘酚或萘酚衍生物或硫代化合物。由此实现，根据本发明的定向可以在宽的浴参数范围内得到。
以下盐可以用于沉积金属：
铜可以呈四氟硼酸铜（II）、甲烷磺酸铜（II）、硫酸铜（II）、焦磷酸铜（II）、氰化铜（I）、羟基-和/或氨基膦酸的铜盐形式使用。一般而言，铜在电解质中的浓度可以为0.05mol/l-1mol/l。
锡可以呈四氟硼酸锡（II）、甲烷磺酸锡（II）、硫酸锡（II）、焦磷酸锡（II）、锡酸钠、锡酸钾、羟基-和/或氨基膦酸的锡（II）盐形式使用。一般而言，锡在电解质中的浓度可以是至多0.5mol/l。
锌可以呈四氟硼酸锌（II）、甲烷磺酸锌（II）、硫酸锌（II）、焦磷酸锌（II）、氧化锌、氰化锌、羟基-和/或氨基-膦酸的锌（II）盐形式使用。一般而言，锌在电解质中的浓度可以是至多0.5mol/l。
硅可以作为粉末或例如呈碳化硅形式添加到电解质中以便由此形成分散层。
锗可以呈二氧化锗或锗酸钠或锗酸钾形式使用。一般而言，锗在电解质中的浓度可以是至多0.5mol/l。
铟可以呈氧化铟、氰化铟、硫酸铟、氟硼酸铟、甲烷磺酸铟形式使用。一般而言，铟在电解质中的浓度可以是至多0.5mol/l。
镍可以呈四氟硼酸镍（II）、甲烷磺酸镍（II）、硫酸镍（II）、硫酸铵镍、氯化镍（II）、焦磷酸镍（II）、氧化镍（II）形式使用。一般而言，镍在电解质中的浓度可以是至多1mol/l。
锰、钴和铁可以呈与镍相同的形式和浓度使用。
铋可以呈三氟化铋、甲烷磺酸铋(III)、硫酸铋(III)、焦磷酸铋(III)、氧化铋、铋酸钠或铋酸钾形式使用。一般而言，铋在电解质中的浓度可以是至多0.5mol/l。
铅可以呈四氟硼酸铅（II）、甲烷磺酸铅（II）、焦磷酸铅（II）、乙酸铅、氧化铅（II）、铅酸钠或铅酸钾形式使用。一般而言，铅在电解质中的浓度可以是至多0.3mol/l。
锑可以呈四氟硼酸锑(III)、三氟化锑、氧化锑(III)、酒石酸钾锑形式使用。一般而言，锑在电解质中的浓度可以是至多0.2mol/l。
银可以呈氰化物、碱性氰化银、甲烷磺酸银、硝酸银形式使用。一般而言，锑在电解质中的浓度可以是至多0.5mol/l。
磷可以呈磷酸、碱金属亚磷酸盐、碱金属次磷酸盐形式使用。一般而言，浓度可以是至多2mol/L。
硒可以呈二氧化硒、碱金属硒酸盐或碱金属亚硒酸盐形式使用。一般而言，硒在电解质中的浓度可以为0.05mmol/l-5mmol/l。
可能的稳定剂或基本电解质、导电盐或络合剂是：碱金属氰化物、碱金属氢氧化物、四氟硼酸、氢氟酸、甲烷磺酸、酒石酸和其碱金属盐和铵盐、柠檬酸和其碱金属盐和铵盐、焦磷酸铵盐和碱金属盐、膦酸和其碱金属盐和铵盐、2，2-亚乙基二硫代二乙醇、乙内酰脲和其衍生物、琥珀酰亚胺和其衍生物、酚磺酸和甲酚磺酸，按0.1mol/l-2mol/l的总浓度使用。
无氰化物电解质中的可能的氧化抑制剂是：间苯二酚、氢醌、焦儿茶酚、连苯三酚、甲醛、甲醇，按0.03mol/l-0.3mol/l的总浓度使用。
可能的添加剂是：按0.0005mol/l-0.05mol/l，优选0.002mol/l-0.02mol/l的总浓度使用的酚酞、硫代化合物和其衍生物、硫脲和其衍生物、α-或β-萘酚和它们的乙氧基化物、α-和β-萘酚磺酸和它们的乙氧基化物、邻甲苯胺、羟基喹啉、木质素磺酸盐、丁炔二醇，和按0g/l-50g/l的总浓度使用的明胶、粘胶、非离子和阳离子表面活性剂、氨基化合物，例如C8-C20-酰氨基丙胺和其衍生物、聚乙二醇和其官能化衍生物、胨、甘氨酸。
还可以在每种情况下使用电解质的上述组分的混合物，即例如一种或各金属的至少两种盐和/或至少两种稳定剂和/或至少两种氧化抑制剂和/或至少两种添加剂。
应该注意的是，从安全原因考虑，含氰化物的电解质仅可以由碱金属盐或预混物制备。
可以将合金元素呈上述、可溶性化合物或络合物形式添加到相应的电解质中并使其从所述电解质中共同沉积出。同样地，可以通过使所述元素扩散到所述层中或使悬浮在电解质中的颗粒共同沉积形成合金。
但是，除了电镀沉积之外，制备铜基合金或抗微动磨损层的其它方法也是可能的。例如，可以浇铸铜基合金，并由它形成的条带辊压到基材上。然而，在基材上直接浇铸也是可能的，由此可以省略形成条带的附加制备步骤。所述方法原则上是从现有技术中已知的，以致在这方面对其进行参考。
然而，PVD方法，例如溅镀、蒸气沉积、CVD方法、离子注入方法、火焰喷雾和等离子喷涂方法、浇铸方法、烧结方法或镀覆方法，也可以用于制备抗微动磨损层5或用于它的改性，例如利用离子注入方法等。
各抗微动磨损层5的沉积可以在已经预形成的多层滑动轴承1上，即例如在滑动轴承轴瓦上进行。同样地，在本发明范围内可能的是，将抗微动磨损层5沉积在平的基材条带、例如钢带上，并且仅在后续制备步骤中才进行形成成品多层滑动轴承1（例如通过压制等）的机械成形。
以此方式，制备具有表1中给出的以下组成的抗微动磨损层5。关于组成的数据在此以wt%给出。在每种情况下，铜形成达到100wt%的余量。
表1：抗微动磨损层5的组成
Al Si Ge Sn In Zn Mn Fe Ni Co Bi Pb Ag Sb P 其它
1 2 10 0.3 0.2
2 4 1 1 Cr：0.1
3 6 8
4 8 5
5 12 2
6 5 2
7 7 1.5 0.1
8 2 2
9 5 2
10 4 5
11 10 1
12 15 1 5 La：0.1
13 10 3 1
14 15 2
15 20 3
16 10 5 0.5
17 13 1 Zr：0.05
18 10 1 10
19 10 15
20 5 5 15
21 5 2
22 2 10
23 17 2 10
24 12 9
25 1 2 5 5
26 11 3
27 24 5
28 3 15 2 2 1
29 2 2 1.2 0.8
30 10 10
31 15 5
32 20 4
33 25 5 MoS2：2
34 8 20
35 2 25 1
36 8 1 20
出于对比的目的，另外在钢上制备根据GB 2315301 A1的CuSn合金（实施例37-40）和在Ti连杆上制备根据WO 02/48563 A1的CuSn合金（实施例41）。表2中关于组成的数据又以wt%给出。
表2：根据现有技术的CuSn合金
编号 Sn Cu
37 11 余量
38 8.4 余量
39 15 余量
40 13 余量
41 6 余量
在试验台上表明，根据本发明的至少三元的CuSn合金具有比根据现有技术的CuSn合金好得多的性能。在此，将圆柱形印模（显示壳体穿孔）用10MPa的压力压到涂有相应材料的板（显示轴承背面）上。为接触区涂油。让所述印模和板经历以10Hz频率0.1mm振幅的相对运动。所有试验在120℃下进行1,000,000个相对运动。在试验结束后，研究在所述板和印模上的接触点。在所有样品中，在接触面上形成油炭。损害度在1，无损害，和10，重度微动磨损侵蚀之间分级。结果概括在表3中。
表3：实施例1-35的试验结果
编号 结果 编号 结果 编号 结果
1 3 2 5 3 4
4 2 5 3 6 5
7 3 8 6 9 4
10 4 11 4 12 5
13 3 14 3 15 5
16 3 17 4 18 3
19 3 20 3 21 4
22 5 23 2 24 2
25 4 26 4 27 4
28 3 29 3 30 2
31 5 32 5 33 4
34 3 35 3 36 2
37 10 38 8 39 9
40 7 41 6
试验采用不同印模材料（例如钢铸铁、铝、钛）和表面状态（经打磨、经喷丸等）以及用没有涂层和有不同表面状态的板材进行，在此证实上述结果。还改变试验参数例如加压、振幅、温度和润滑油。将所述结果与来自发动机试验的结果和来自现场（Feld）的部件上的试验结果相关联。
已经清楚地表明，根据本发明的所有抗微动磨损层5以及根据现有技术的所有试验层与未涂覆的材料相比减小微动磨损侵蚀。这种结果不令人意外，因此所述各个结果没有在此详细显示。相应地也设置评价标度以致可以更好地区分好的和不太好的涂层，其中再次必须强调的是，具有9或甚至10（重度微动磨损侵蚀）的评价的经涂覆试验部件一般比未涂覆的试验配对物，例如钢板对钢印模或钛板对钢印模，受损害少得多。
更加令人意外的是，用本发明的抗微动磨损层5与现有技术中的层相比，可以达到由微动磨损引起的损害的进一步的明显减小。
抗微动磨损层5的在上述量范围中的二元合金具有4-6的评价。
根据抗微动磨损层5的一个优选的实施方案变型，该抗微动磨损层5具有2μm-100μm，优选3μm-30μm，尤其是4μm-15μm的层厚度，如上方已经阐明的那样。
如上已述，抗微动磨损层5具有支撑层或任选地布置在支撑层和抗微动磨损层之间的中间层的粗糙度Rz的至少50%，尤其是至少150%且最大1000%，优选最大300%的层厚度。
为此还进行试验。结果概括在表4中。
表4：层厚度对抗微动磨损层5（基底打磨，Rz=5μm）的质量的影响的研究
层厚度[μm] 评价
CuSn13Zn3 1 10
CuSn13Zn3 4 5
CuSn13Zn3 12 3
CuSn13Zn3 25 4
CuSn13Zn3 100 5
CuSn13Zn3 500 9
优选，出于上述原因，抗微动磨损层5在3公斤力的试验负荷下具有HV 200-HV 500，优选HV 230-HV 400，尤其是HV 250-HV 350的维氏微观硬度。
X射线衍射研究的评价已经显示，如果铜混合晶体颗粒具有大于5nm，优选大于10nm，尤其是大于50nm的粒度，则抗微动磨损层5的性能发生改进。
抗微动磨损层5的XRD测量还已经显示，当铜基合金基本上不含金属间的相并表现为具有铜晶格的混合晶体时，则铜基合金具有更好的性能，在此如果所述铜基合金由具有0.3630nm-0.3750nm的晶格常数的铜混合晶体构成，则是尤其优选的。
出于上文所述原因，抗微动磨损层5还可以具有比抗微动磨损层5更软的涂层，其中所述涂层优选由选自锡、铅、铋、聚合物基减摩漆的材料制成。原则上，可以使用滑动轴承领域已知的所有减摩漆。然而，优选地，使用在干燥状态下由40wt%-45wt%MoS2，20wt%-25wt%石墨和30wt%-40wt%聚酰胺酰亚胺构成的减摩漆，其中任选地还有硬颗粒例如氧化物、氮化物或碳化物可以按总共最多20wt%的比例包含在减摩漆中，其替代固体润滑剂的比例。
按顺序最后应该指出的是，为了更好理解多层滑动轴承1的结构，该多层滑动轴承或其组件部分地没有按比例表示和/或已经被放大和/或缩小。
附图标记列表
1多层滑动轴承
2支撑层
3减摩层
4正面
5抗微动磨损层
6背面
7轴承金属层

Claims (27)

1.多层滑动轴承(1)，其具有可面向待支承的元件的正面(4)和与所述正面相对的背面(6)，包括支撑层(2)、布置在所述正面(4)上的减摩层(3)和布置在所述背面(6)上的抗微动磨损层(5)，所述抗微动磨损层(5)由具有铜混合晶体颗粒的铜基合金构成，其中所述抗微动磨损层(5)的铜基合金由二元合金或至少三元的合金形成，所述二元合金具有选自组锌、铟、硅、锗、锑的合金元素，所述至少三元的合金具有选自组锌、铟、锗、锡、锑的合金元素和选自所述组和/或其它组镍、钴、铁、锰、铋、铅、银、磷的至少一种其它元素，其中这些合金元素总比例是至少1wt％且最大30wt％；
其中铁在所述铜基合金中的比例为0.2wt％-5wt％；镍在所述铜基合金中的比例为0.5wt％-5wt％；铅在所述铜基合金中的比例为1wt％-25wt％；锌在所述铜基合金中的比例为0.5wt％-25wt％。
2.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中锡在所述铜基合金中的比例为5wt％-25wt％。
3.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中铜基合金另外包含铝，其中铝在所述铜基合金中的比例为2wt％-12wt％。
4.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中铜基合金另外包含硅，其中硅在所述铜基合金中的比例为2wt％-10wt％。
5.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中锗在所述铜基合金中的比例为3wt％-15wt％。
6.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中铟在所述铜基合金中的比例为0.2wt％-20wt％。
7.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中锌在所述铜基合金中的比例为1wt％-5wt％。
8.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中锰在所述铜基合金中的比例为0.2wt％-5wt％。
9.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中铁在所述铜基合金中的比例为0.2wt％-2wt％。
10.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中镍在所述铜基合金中的比例为1wt％-3wt％。
11.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中钴在所述铜基合金中的比例为0.2wt％-8wt％。
12.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中铋在所述铜基合金中的比例为1wt％-25wt％。
13.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中铅在所述铜基合金中的比例为2wt％-15wt％。
14.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中银在所述铜基合金中的比例为1wt％-20wt％。
15.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中锑在所述铜基合金中的比例为0.2wt％-15wt％。
16.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中磷的比例为0.01wt％-3wt％。
17.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中所述合金含有硒，其中硒的比例是最多0.1wt％。
18.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中锰、铁、镍和钴的总量是最多10wt％。
19.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中所述铜基合金按总共0.001wt％-0.5wt％的量含有至少一种选自第三组的另外的元素，该第三组包括或由稀土金属、铬、锆、钛和铍组成。
20.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中所述抗微动磨损层(5)具有2μm-100μm的层厚度。
21.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中所述抗微动磨损层(5)在3公斤力的试验负荷下具有HV 200-HV 500的维氏微观硬度。
22.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中所述铜混合晶体颗粒具有大于5nm的粒度。
23.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中所述抗微动磨损层(5)不含金属间的相并且在XRD测量中作为具有铜晶格的混合晶体出现。
24.根据权利要求23的多层滑动轴承(1)，其中所述抗微动磨损层(5)由具有0.3630nm-0.3750nm的晶格常数的铜混合晶体构成。
25.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中所述抗微动磨损层(5)具有支撑层(2)或布置在支撑层(2)和抗微动磨损层(5)之间的中间层的粗糙度Rz的至少50％且最大1000％的层厚度。
26.根据权利要求1的多层滑动轴承(1)，其中所述抗微动磨损层(5)具有比所述抗微动磨损层(5)更软的涂层。
27.根据权利要求26的多层滑动轴承(1)，其中所述涂层由选自锡、铅、铋、聚合物基减摩漆的材料构成。
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