DE102010011083B3 - Gleitlagerverbundwerkstoff - Google Patents

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Abstract

Gleitlagerverbundwerkstoff (2) mit einer Trägerschicht (4), insbesondere aus Stahl, mit einer darauf aufgebrachten Schicht (6) aus einem Lagermaterial, insbesondere auf Kupfer-Basis oder Aluminium-Basis, mit einer elektrisch oder chemisch abgeschiedenen Zwischenschicht und mit einer auf der Zwischenschicht elektrisch oder chemisch abgeschiedenen Laufschicht (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht eine Nickeldispersionsschicht (8) mit darin dispergierten tribologisch wirksamen Bestandteilen (9) ist und dass die tribologisch wirksamen Bestandteile (9) Graphit, Molybdändisulfid (MOS2), hexagonales Bornitrid oder PTFE umfassen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer Trägerschicht, insbesondere aus Stahl, mit einer darauf aufgebrachten Schicht aus einem Lagermaterial, insbesondere auf Kupfer-Basis oder Aluminium-Basis, mit einer elektrisch, also galvanisch, oder chemisch, also stromlos (autokatalytisch) abgeschiedenen Zwischenschicht und mit einer auf der Zwischenschicht wiederum elektrisch oder chemisch abgeschiedenen Laufschicht.
  • Gleitlagerverbundwerkstoffe der vorstehend beschriebenen Art mit einer Zwischenschicht aus Nickel oder Zinn-Nickel sind bekannt, beispielsweise aus DE 36 01 439 C1 , wo allerdings die Zwischenschicht und die Laufschicht durch Kathodenzerstäubung aufgebracht sind.
  • Zur Bereitstellung verschleißbeständiger Oberflächen wurde verschiedentlich der Vorschlag unterbreitet, auf der Oberseite eine Nickel oder nickelhaltige Beschichtung vorzusehen. Gemäß DE 10 2004 047 423 B3 wird eine Nickeldispersionsschicht mit darin dispergierten Teilchen, insbesondere PTFE, stromlos abgeschieden. Durch Angabe einer spezifischen Badzusammensetzung soll durch eine stromlose Abscheidung auch auf geometrisch komplexen Bauteilen ein gleichmäßiger Schichtaufbau erreicht werden, insbesondere bei Vergasergehäusen und Kraftstoffverteilern für Einspritzsysteme. Die stromlos abgeschiedene Nickeldispersionsschicht bildet dabei die die Oberfläche des Bauteils bildende Schicht.
  • Ausgehend von einem Gleitlagerverbundwerkstoff der eingangs erwähnten Art, insbesondere zur Herstellung von Lagerschalen oder Lagerbuchsen, insbesondere für motorische Anwendungen, wie Pleuellagerschalen, Pleuellagerbuchsen, Hauptlagerschalen, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Gleitlagerverbundwerkstoff im Hinblick auf typischerweise auftretende Probleme infolge fehlender Anpassungsfähigkeit und fehlender Partikelverträglichkeit zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Gleitlagerverbundwerkstoff der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zwischenschicht eine Nickeldispersionsschicht mit darin dispergierten tribologisch wirksamen Bestandteilen ist und dass die tribologisch wirksamen Bestandteile Graphit, Molybdändisulfid (MOS2), hexagonales Bornitrid oder PTFE umfassen.
  • Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass durch Ausbildung der (bei bekannten Gleitlagerverbundwerkstoffen lediglich als Sperrschicht zwischen einer galvanischen Laufschicht und dem eigentlichen Lagerwerkstoff dienenden) nickelbasierten Schicht als Nickeldispersionsschicht mit darin dispergierten tribologisch wirksamen Partikeln im Zusammenwirken mit der Laufschicht eine wesentliche Verbesserung des Laufverhaltens der aus dem Gleitlagerverbundwerkstoff hergestellten Gleitlagerelemente erreicht werden kann. Dies wird darauf zurückgeführt, dass die Nickeldispersionsschicht im Betrieb des Gleitlagerverbundwerkstoffs bzw. des hieraus hergestellten Gleitlagers bei lokalem Abtrag der Laufschicht den dispergierten Bestandteil teilweise freisetzt, so dass er tribologisch aktiv wird. Insgesamt wird hierdurch die Fressneigung wesentlich verbessert.
  • Der Anteil der tribologisch wirksamen Bestandteile an der Nickeldispersionsschicht beträgt (8) 5–30 Gew.-%, insbesondere 10–30 Gew.-%, insbesondere 15–25 Gew.-%.
  • Das Lagermaterial ist vorzugsweise von einer CuSn-, CuZn-, CuAl- oder CuNi-Legierung oder von einer AlSn-, AlZn- oder AlSi-Legierung gebildet.
  • Die erwähnte galvanische Laufschicht umfasst typischerweise und bevorzugtermaßen Sn, SnCu, SnZn, Zn, Bismut, Silber, Indium, Antimon oder deren Legierungen.
  • Die Dicke der Nickeldispersionsschicht beträgt vorteilhafterweise 3–12 μm, insbesondere 3–10 μm, insbesondere 5–7 μm.
  • Die Dicke der die Oberfläche bildenden Laufschicht beträgt vorteilhafterweise 3–18 μm, insbesondere 3–12 μm, insbesondere 3–8 μm.
  • Gegenstand der Erfindung sind auch aus dem vorstehend beschriebenen Gleitlagerverbundwerkstoff hergestellte Gleitlagerelemente, insbesondere Gleitlagerschalen, Gleitlagerbuchsen und Anlaufscheiben, für motorische oder motorennahe Anwendungen.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstoffs.
  • In der Zeichnung zeigt: Die Figur eine schematische Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstoff.
  • Die Figur zeigt in schematischer Schnittansicht (nicht maßstabsgetreu) einen Gleitlagerverbundwerkstoff 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Gleitlagerverbundwerkstoff 2 umfasst eine Trägerschicht 4, vorzugsweise aus Stahl, und eine darauf aufgebrachte Schicht 6 aus einem Lagermaterial, insbesondere Bronze. Darauf ist eine Nickeldispersionsschicht 8, insbesondere mit dispergiertem PTFE 9 vorgesehen. Die Nickeldispersionsschicht 8 ist elektrisch oder chemisch, d. h. elektrolytisch/galvanisch oder stromlos, autokatalytisch, auf der Lagermaterialschicht 6 abgeschieden. Darauf ist wiederum elektrisch oder chemisch eine Laufschicht 10 insbesondere auf Zinn- oder Zinn-Kupfer-Basis einer bevorzugten Dicke von beispielsweise 6 μm abgeschieden.
  • Der Gleitlagerverbundwerkstoff bzw. ein hieraus hergestelltes Gleitlagerelement, insbesondere Gleitlagerschale oder Gleitlagerbuchse oder Anlaufscheibe, zeichnet sich durch eine gute Anpassungsfähigkeit und daher durch eine geringe Fressneigung, insbesondere während der Anlaufphase aus.

Claims (7)

  1. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) mit einer Trägerschicht (4), insbesondere aus Stahl, mit einer darauf aufgebrachten Schicht (6) aus einem Lagermaterial, insbesondere auf Kupfer-Basis oder Aluminium-Basis, mit einer elektrisch oder chemisch abgeschiedenen Zwischenschicht und mit einer auf der Zwischenschicht elektrisch oder chemisch abgeschiedenen Laufschicht (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht eine Nickeldispersionsschicht (8) mit darin dispergierten tribologisch wirksamen Bestandteilen (9) ist und dass die tribologisch wirksamen Bestandteile (9) Graphit, Molybdändisulfid (MOS2), hexagonales Bornitrid oder PTFE umfassen.
  2. Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der tribologisch wirksamen Bestandteile an der Nickeldispersionsschicht (8) 5–30 Gew.-% insbesondere 10–30 Gew.-%, insbesondere 15–25 Gew.-% beträgt.
  3. Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagermaterial von einer CuSn-, CuZn-, CuAl- oder CuNi-Legierung oder von einer AlSn-, AlZn- oder AlSi-Legierung gebildet, ist.
  4. Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanische Laufschicht (10) Sn, SnCu, SnZn, Zn, Bismut, Silber, Indium, Antimon oder deren Legierungen umfasst.
  5. Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Nickeldispersionsschicht (8) 3–12 μm, insbesondere 3–10 μm, insbesondere 5–7 μm beträgt.
  6. Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Laufschicht 3–18 μm, insbesondere 3–12 μm, insbesondere 3–8 μm beträgt.
  7. Gleitlagerelement für motorische oder motorennahe Anwendungen, insbesondere Gleitlagerschale oder -buchse oder Anlaufscheibe, hergestellt aus einem Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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DE202020103086U1 (de) Metallischer Gleitlagerverbundwerkstoff

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R026 Opposition filed against patent

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R006 Appeal filed
R008 Case pending at federal patent court
R011 All appeals rejected, refused or otherwise settled
R031 Decision of examining division/federal patent court maintaining patent unamended now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee