DE10249051A1

DE10249051A1 - Aluminiumlegierung für ein Gleitelement

Info

Publication number: DE10249051A1
Application number: DE10249051A
Authority: DE
Inventors: Johannes Humer; Herbert Kirsch; Markus Manner; Robert Mergen
Original assignee: Miba Gleitlager Austria GmbH
Current assignee: Miba Gleitlager Austria GmbH
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: AT410946B; ATA17492001A; US6783869B2; DE10249051B4; US20030108765A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung für ein Gleitelement, enthaltend jeweils in Gew.-% 4,2% bis 4,8% Zn, 3,0% bis 7,0% Si, 0,8% bis 1,2% Cu, 0,7% bis 1,3% Pb, 0,12% bis 0,18% Mg, 0% bis 0,3% Mn und 0% bis 0,2% Ni. Weiters sind jeweils in Gew.-% 0,05% bis 0,1% Zr, 0% bis 0,05% Ti, 0% bis 0,4% Fe, 0% bis 0,2% Sn enthalten. Den Rest bildet Al mit den üblichen erschmelzungsbedingten Verunreinigungen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung für ein Gleitelement, ein Gleitelement aus der Aluminiumlegierung, einen Verbundwerkstoff für ein Gleitelement, ein Verfahren zur Herstellung der Aluminiumlegierung sowie die Verwendung der Aluminiumlegierung entsprechend den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 2, 3, 7, 8, 9 und 10.
Der technische Fortschritt in der Motorenindustrie bedingt, daß an Gleitelemente, wie z. B. Gleitlager, immer härtere Anforderungen gestellt werden. Einschichtgleitlager können diesen Anforderungen, beispielsweise gegenüber fressendem Verschleiß aufgrund eines sich verdünnenden Ölfilms bei hohen Drehzahlen, nicht mehr gerecht werden, so daß die Gleitlagerindustrie vermehrt auf sogenannte Mehrschichtgleitelemente ausweicht. Derartige Mehrschichtgleitelemente bestehen üblicherweise aus einer Stahlstützschicht, auf die eine oder mehrere weitere Schichten durch Aufwalzen, Plattieren, etc. aufgebracht werden. Diese weiteren Schichten sind zum einen die Lagermetallschicht, welche gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer sogenannten Bindeschicht auf der Stahlstützlage befestigt wird.

Ein derartiges Gleitlager ist z. B. aus der DE 40 15 593 A1 bekannt. Das darin geoffenbarte Lagermetall auf Aluminiumbasis ist in seiner einfachsten Form aus 1 bis 10 Gew.-% Zink, 1 bis 15 Gew.-% Silicium, 0,1 bis 5 Gew.-% Kupfer, 0,1 bis 5 Gew.-% Blei, 0,005 bis 0,5 Gew.-% Strontium und zum Rest Aluminium mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen gebildet. Zusätzlich können noch Nickel, Magnesium, Mangan, Vanadium und Chrom in bestimmten Mengenanteilen enthalten sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mechanischen Eigenschaften einer Legierung auf Aluminiumbasis bzw. eines Gleitelementes dahingehend zu verbessern, daß diese den Anforderungen moderner Hochleistungsmotoren gerecht werden.

Diese Aufgabe der Erfindung wird jeweils eigenständig durch die Merkmale in den Kennzeichenteilen der unabhängigen Ansprüche 1, 2, 3 und 7 gelöst. Von Vorteil ist dabei, daß durch den Zusatz von Zirkonium die Streckgrenze und die Dehnung verbessert werden kann, wodurch sich die Verarbeitbarkeit dieser Aluminiumlegierung verbessern läßt. Darüber hinaus hat sich überraschenderweise gezeigt, daß aufgrund des Einsatzes von Zirkonium die Mengenanteile der anderen Legierungsbestandteile verringert werden können, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit für den Produktionsbetrieb erhöhen läßt. Es kann neben der Duktilität die Kerbwirkung durch den geringeren Siliziumgehalt verbessert und die Anfälligkeit gegen Bildung von Mikrolunkern gesenkt werden, wodurch die Ausschußrate bei der Herstellung von Gleitelementen aus dieser Aluminiumlegierung verringert werden kann. Durch die Bildung von adsorptiven Bindungen mit Aluminium kann zu dem bewirkt werden, daß intermetallische Phasen zwischen Aluminium und Zirkonium während des Erstarrens der Schmelze der Aluminiumlegierung gebildet werden, wobei diese intermetallischen Phasen kornverfeinernd auf das Gefüge wirken und damit zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften der Legierung beitragen. Durch die Ausscheidung von intermetallischen Phasen zwischen Zirkonium und Aluminium, insbesondere von AlZr₃ kann eine Verfestigung über diese intermetallischen Hartphasen in der Matrix erreicht werden.

Ausführungsvarianten des Verbundwerkstoffes sind in den Ansprüchen 4 bis 6 gekennzeichnet und können deren Vorteile aus der folgenden Detailbeschreibung entnommen werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der folgenden Ausführungsbeispiele und der Figuren näher erläutert, wobei bereits jetzt darauf hingewiesen sei, daß diese in Hinblick auf den Schutzumfang der Erfindung nicht limitierend zu verstehen sind, und umfaßt die Erfindung vielmehr auch jene Ausführungsvarianten, die im Rahmen der Abänderung dieser Beispiele aufgrund der Lehre dieser Ausführungen dem Können des auf diesem Gebiet tätigen Fachmannes zuzurechnen sind.

Die Figuren zeigen:
Fig. 1 die Wechselbiegefestigkeit einer erfindungsgemäßen Legierung im Vergleich zu Legierungen aus dem Stand der Technik;
Fig. 2 die Freßgrenzlast eines erfindungsgemäßen Zweistofflagers im Vergleich zu entsprechenden Gleitlagern aus dem Stand der Technik.
Einführend sei festgehalten, daß Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen können.
Die erfindungsgemäße Knetlegierung auf Aluminiumbasis für ein Gleitelement enthält zumindest folgende Legierungsbestandteile, wobei die Angaben zu den unteren bzw. oberen Grenzwerten der erfindungsgemäßen Bereiche für die Mengenanteile der Legierungselemente an der Legierungszusammensetzung jeweils in Gewichtsprozent angegeben sind.

4,2% bis 4,8% Zink (Zn)
3,0% bis 7,0% Silicium (Si)
0,8% bis 1, 2% Kupfer (Cu)
0,7% bis 1,3% Blei (Pb)
0,12% bis 0,18% Magnesium (Mg)
0,05% bis 0,1% Zirkonium (Zr)
Den Rest auf 100 Gew.-% bildet Aluminium mit den üblichen erschmelzungsbedingten Verunreinigungen, wie z. B. Si, Fe. Verwendung für die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung findet z. B. sogenanntes Hüttenaluminium mit einem Reinheitsgrad zwischen 99,5 bis 99,8%. Selbstverständlich können aber auch andere Aluminiumreinheiten, z. B. ca. 95%iges bzw. Reinstaluminium verwendet werden.
Zusätzlich kann die Aluminiumlegierung in Ausführungsvarianten wahlweise noch enthalten:

0% bis 0,2% Nickel (Ni)
0% bis 0,05% Titan (Ti)
0% bis 0,4% Eisen (Fe)
0% bis 0,2% Zinn (Sn)
0% bis 0,3% Mangan (Mn)

wobei auch hier wiederum die Angaben zu den Bereichsgrenzen der Mengenanteile jeweils in Gewichtsprozent, bezogen auf die Aluminiumlegierung, zu verstehen sind.
Die Elemente Cu, Mg, Si und Zn werden von Aluminium in fester Lösung aufgenommen, wodurch aluminiumreiche Mischkristalle entstehen.
Cu bzw. Cu und Mg bilden mit Al sogenannte aushärtbare Knetlegierungen, welche gut verformbar und abwälzbar sind. Cu wirkt zudem durch Mischkristallhärtung matrixverstärkend. Al₂Cu und Al₃Zr bilden sich unabhängig voneinander aus, so daß es zu keiner heterogenen Keimbildung kommt. Die Ausscheidung dieser Kristallite beginnt dabei nahezu gleichzeitig.
Durch Cu kann die Ermüdungsbeständigkeit der Aluminiumlegierung erhöht werden. Weiters wird dadurch die Korrosionsbeständigkeit der Aluminiumlegierung, z. B. verursacht durch korrosiv wirkende Ölinhaltsstoffe, verbessert.
Eine Verbesserung der Härteeigenschaften einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung wird durch Zugabe von Fe erreicht, wodurch durch entsprechende Al-Fe-Si-Phasen härtende Eigenschaften ausgebildet werden.
Mg wird weiters von Al nicht nur in fester Lösung aufgenommen, sondern bildet insbesondere durch den Zusatz von Si intermetallische Verbindungen, wie Mg₂Si, die entweder ausgefällt oder ebenfalls in Al gelöst vorliegen. Es wird dadurch eine entsprechende verbesserte Aushärtbarkeit der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung ermöglicht. Der Mengenanteil an Mg sollte jedoch nicht so groß sein, daß sich Al₃Mg₂-Phasen an den Korngrenzen ausscheiden, wodurch interkristalline Korrosion hervorgerufen werden kann.
Wie aus dem binären Zustandsdiagramm Al-Si ersichtlich, ist Si in Al beinahe unlöslich und bildet bei ca. 12,5 Gew.-% Si ein Eutektikum, wodurch Si in der Legierung fein verteilt vorliegt und aufgrund der Härte des Si eine entsprechende mechanische Festigkeit der Aluminiumlegierung hervorgerufen werden kann. Si dient darüber hinaus als sogenannter "Abstandshalter" eines aus der Legierung gebildeten Lagerelementes, z. B. zu einer gelagerten Welle, wodurch ein weiterer Verschleiß der weichen Al-Matrix verhindert und somit insgesamt die Belastbarkeit des Lagerelementes verbessert werden kann. Durch die Härte der Si-Körner werden weiters Unregelmäßigkeiten der zu lagernden Welle abgeschliffen, so daß die Beständigkeit des Lagerelementes gegenüber fressendem Verschleiß verbessert wird.
Zn weist in Al eine relativ hohe Löslichkeit auf und wird im Vergleich zu Al bevorzugt oxidiert, so daß die Nachteile eines harten Al-Oxidfilms vermieden werden. Zudem erhöht Zn die Verträglichkeit der Legierung gegenüber Schmieröl. Durch Zn wird die Aushärtbarkeit der Legierung verbessert.
Durch die Zugabe von Pb sowie wahlweise von Sn wird die spanabhebende Bearbeitbarkeit sowie die Beständigkeit der Aluminiumlegierung gegenüber fressendem Verschleiß verbessert. Beide Elemente sind im festen Zustand in Al praktisch unlöslich, so daß es sich streng genommen gar nicht um eine echte Legierung handelt. Die Folge davon ist, daß Pb bzw. Sn während der Abkühlung sich aus der Schmelze ausscheiden und verteilt in dieser vorliegen. Es können damit die Gleiteigenschaften, die Duktilität sowie die Einbettfähigkeit für Fremdpartikel der Aluminiumlegierung, um nur einige Eigenschaften zu nennen, verbessert werden. Der Ersatz eines Teils des Pb durch Sn hat den Vorteil, daß die Umweltverträglichkeit der Aluminiumlegierung verbessert werden kann - bekanntlich hat Pb toxische Eigenschaften - wobei durch die Kombination der höhere Schmelzpunkt des Pb und die damit erreichbaren Vorteile ausgenutzt werden können.
Durch die erfindungsgemäße Zugabe von Zr kann durch Bildung von Al₃Zr eine Verfestigung über intermetallische Hartphasen erreicht werden, wodurch in der Folge der Si-Gehalt der Aluminiumlegierung bei zumindest teilweise und bereichsweise verbesserten mechanischen Eigenschaften der Si-Gehalt im Vergleich zu Aluminiumlegierungen aus dem Stand der Technik gesenkt werden kann, wodurch wiederum auf vorteilhafte Weise die Kerbwirkung, die durch höhere Si-Gehalte hervorgerufen wird, zumindest teilweise vermindert bzw. herabgesetzt werden kann.
Der positive Nebeneffekt, der durch die Zugabe von Zr auftritt, ist, daß durch die Bildung dieser Trialuminide Al₃Zr eine Kornverfeinerung erreicht wird, insbesondere in Hinblick auf die Kornverfeinerung der Si-Teilchen.
Durch die wahlweise Zugabe von Ni kann wiederum, wie dies bereits bei Mg ausgeführt wurde, die Ermüdungsfestigkeit der Aluminiumlegierung erhöht werden, wobei Ni in fester Lösung bzw. in Form von intermetallischen Verbindungen ausgefällt vorliegen kann. Ni erhöht wie Cu die Warmfestigkeit der Legierung.
Eine Kornverfeinerung kann auch durch die Zugabe von Ti erreicht werden.
Mn-Zusätze wirken verfestigend und verbessern die Korrosionsbeständigkeit. Es kann damit auch die Rekristallisationstemperatur erhöht werden. Außerdem kann speziell bei kleinen Fe-Gehalten die Ausbildung von langspießigen, spröden Al₃Fe-Nadeln verhindert werden, indem Fe von den günstiger geformten Al₆Mn-Kristallen aufgenommen wird.
Schließlich kann die Legierung wahlweise auch noch Fe im angegebenen Bereich enthalten. Fe kann durch die Bildung von intermetallischen Phasen mit Al und Si die ausgebildete Si- Phase modifizieren, wobei sich hierbei die Zugabe von Zn als vorteilhaft erweist, da primär entstandene Fe-Aluminide in Nadelform in derbere Formen überführt werden können. Dadurch ist es möglich, derartige Legierungen auch bei höheren Temperaturen zu belasten, da Aluminide mit runden Formen weniger Rekristallisationskeime bilden als nadelige und somit durch das Zusammenwirken mit Zr das Rekristallisationsverhalten derartiger Legierungen optimiert werden kann.
Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung kann durch Vermengen der einzelnen oben angeführten Bestandteile bzw. von Vorlegierungen hieraus im festen bzw. schmelzflüssigen Zustand erfolgen, wobei nach dem Einschmelzen der Legierung und nach Abkühlung der Schmelze gegebenenfalls ein Rekristallisations- und/oder zumindest ein Walzvorgang durchgeführt wird.
Aus der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung wurde ein Gleitelement hergestellt und dessen Wechselbiegefestigkeit im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Aluminiumlegierungen für diesen Verwendungszweck gemessen und ist das Ergebnis hieraus in Fig. 1 dargestellt. Dabei ist auf der X-Achse die Anzahl der Lastwechsel logarithmisch aufgetragen und entlang der Y-Achse die Biegespannung in MPa. Verglichen wurden einerseits die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung AlZn4Si3 mit AlZn4Si5, welches aus der eingangs genannten DE 40 15 593 A1 bekannt ist, AlZn4SiPb und AlSn20Cu. Die zugehörige Legende ist in Fig. 1 enthalten.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, konnte mit der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung für massive Lagerwerkstoffe im Vergleich zur Standardlegierung AlZn4SiPb hinsichtlich der Wechselbiegefestigkeit eine bedeutende Verbesserung erreicht werden, was sich durch die erhöhte Anzahl an möglichen Lastwechseln, bevor eine Schädigung des Lagerwerkstoffes auftritt, bei der entsprechenden Biegespannung zum Ausdruck kommt.
Im Vergleich zur Legierung AlZn4Si5 weist die erfindungsgemäße Lagerlegierung aufgrund des geringeren Si-Gehaltes bei einer Biegespannung von ca. 125 MPa eine geringere Zahl an Lastwechseln auf. Der Vorteil, der sich mit der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung im Vergleich zu dieser Aluminiumlegierung erreichen läßt ist, daß bei einer hohen Anzahl ein Lastwechseln durch die geringere Kerbwirkung und des geringeren Si-Gehaltes eine höhere Festigkeit erreicht werden kann.
AlSn20Cu wurde in dieser Betrachtung lediglich deswegen aufgenommen, um den Vergleich mit einem typischen Lagerwerkstoff für ein Verbundlager, wie z. B. eines Dreischichtlagers, darzustellen.
Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung bestand für den Vergleich nach Fig. 1 aus 4,5 Gew.-% Zn, 3,3 Gew.-% Si, 1 Gew.-% Cu, 1 Gew.-% Pb, 0,15 Gew.-% Mg und 0,08 Gew.-% Zr, wobei den Rest Al mit den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen bildet.
Wie bereits erwähnt, kann die Aluminiumlegierung wahlweise aber auch zumindest ein Element aus einer Gruppe umfassend die Elemente Mn, Ni, Ti, Fe sowie Sn in den angegebenen Gewichtsanteilen bzw. Mengenbereichen enthalten, wodurch sich eine weitere Verbesserung der Wechselbiegefestigkeit des erfindungsgemäßen Lagerstoffes erreichen läßt. Z. B. kann in Ausführungsvarianten die Aluminiumlegierung entsprechend folgender Tabelle zusammengesetzt sein, wobei die Zahlenangaben in Gew.-% bezogen auf die Aluminiumlegierung zu verstehen sind.
Die angeführten Beispiele stellen nur eine Auswahl möglicher Zusammensetzungen der Aluminiumlegierung dar und es sind andere Zusammensetzungen in den oben angeführten Bereichen möglich.
Wie bereits einleitend ausgeführt, können aus der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung auch Verbundwerkstoffe für Gleitelemente hergestellt werden. Derartige Verbundwerkstoffe umfassen dem Stand der Technik entsprechend eine Stützschicht, z. B. aus Stahl, und in einer ersten Ausführungsvariante eine darauf angeordnete Zweitschicht aus der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung, welche als Laufschicht ausgebildet ist.
Ein derartiger Verbundwerkstoff in Form eines Gleitelementes, insbesondere eines Gleitlagers in Halbschalenform wurde wiederum mit entsprechenden Zweistofflagern aus dem Stand der Technik entsprechend Fig. 2 hinsichtlich der Freßgrenzlast untersucht. Hierbei sind in Fig. 2 entlang der X-Achse verschiedene Laufschichten von Zweistofflagern aufgetragen, wobei diese Laufschichten jeweils auf einer Stahlstützschale auf der konkaven Seite, d. h. der Seite, welche dem zu lagernden drehbeweglichen Teil, beispielsweise einer Welle, zugewandt ist, angeordnet sind. Als Legierungen wurden für diese Zweistofflager folgende Legierungen verwendet, wobei diese in Fig. 2 von links nach rechts jeweils nebeneinanderliegend aufgetragen sind:

1. AlSn6CuNi
2. AlSn20Cu
3. AlZn4SiPb
4. AlZn4Si3 (Legierung nach der Erfindung gemäß obiger Zusammensetzung entsprechend der ersten Ausführungsvariante)
5. AlZn4Si5 (Legierung entsprechend der eingangs erwähnten DE 40 15 593 A).

Entlang der Y-Achse wurde die spezifische Lagerlast in Prozenten aufgetragen.
Des weiteren ist aus Fig. 2 in Form von schwarzen Dreiecken die Anzahl der jeweiligen Durchläufer aufgetragen sowie schraffiert das jeweilig auftretende Streuband.
Wie aus Fig. 2 deutlich ersichtlich ist, weist die als ausgesprochene Lagerlegierung zu bezeichnende Legierung AlSn20Cu hinsichtlich der geforderten Lagereigenschaften sehr gute Werte auf, sowohl hinsichtlich des Streubandes, d. h. ein relativ enges Streuband und daher großteils gleichbleibende Eigenschaften unterschiedlicher Lager gleichen Aufbaus, als auch in bezug auf die Anzahl der Durchläufer, die in diesem Fall bei 88% liegt.
Ausgehend von dieser reinen Laufschicht ist anhand des Zweistofflagers mit der AlSn6CuNi- Lagerschicht erkennbar, daß zwar das Streuband mit dieser Aluminiumlegierung verkleinert werden kann, daß allerdings die Anzahl der Durchläufer auf 0% absinkt und somit diese Legierung nur bedingt als Laufschicht verwendbar ist.
Die Standardlegierung AlZn4SiPb zeigt ebenfalls nur eine geringe Anzahl an Durchläufer (ca. 40%) und ist zudem das Streuband sehr groß, wodurch sich diese Standardaluminiumlegierung ebenfalls nur bedingt für Zweistofflager als Laufschicht eignet.
Demgegenüber zeigen die beiden Legierungen AlZn4Si3 (nach der Erfindung) bzw. AlZn4Si5 im Vergleich zur Laufschicht AlSn20Cu ein sehr enges Streuband, wobei jenes bei der Aluminiumlegierung nach der Erfindung enger ist als jenes bei der aus dem Stand der Technik bekannten Legierung AlZn4Si5 und zudem die Anzahl der Durchläufer bedeutend erhöht ist (67% bei AlZn4Si3 und 50% bei AlZn4Si5).
Die Schichtdicke der Lagerschicht lag für alle genannten Zweistofflager im Bereich zwischen 0,350 mm bis 0,420 mm, wobei die Rauhigkeit im Bereich zwischen 2 µm und 3,2 µm betrug.
Es wurden jeweils 10 Prüfläufe durchgeführt und die maximale Freßgrenzlast auf das Zweistofflager mit der AlSn20Cu-Aluminiumlegierung normiert.
Selbstverständlich können auch bei Zweistofflagern obige in der Tabelle angeführten Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen sowie weitere Zusammensetzungen, wobei die Elemente in den angegebenen Bereichen enthalten sind, verwendet werden.
Es zeigt sich aus diesen beiden Diagrammen nach Fig. 1 und Fig. 2 sehr deutlich, daß die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung sowohl für Massivlager als auch für Verbundlager eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik aufweist und im Falle von Verbundlagern an reine Laufschichttypen wie AlSn20Cu heranreicht.
Durch diese mechanischen Ausbildungen der Aluminiumlegierung wird es aber auch möglich, diese als Bindeschicht für ein Mehrschichtgleitlagern zu verwenden. Als Gleitlager können hierbei wiederum ringförmige Lagerelemente bzw. Halbschalen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, ausgeformt werden bzw. können aus der Aluminiumlegierung auch Anlaufringe gebildet werden. Es ist damit auf vorteilhafte Weise eine universelle Einsetzbarkeit der Aluminiumlegierung gegeben.
In mehrschichtigen Verbundwerkstoffen für Gleitelemente, insbesondere dreischichtigen, kann die Laufschicht aus folgenden Legierungen gebildet sein, wobei die Bindeschicht jeweils durch eine erfindungsgemäße Aluminiumlegierung gebildet ist:

1. Lagermetalle auf Aluminiumbasis (nach DIN.ISO 4381 bzw. 4383):
AlSn6CuNi, AlZn5SiCuPBMg, AlSn20Cu, AlSi4Cd, AlCd3CuNi, AlSi11Cu, AlSn6Cu, AlSn40, AlSn25CuMn, AlSi11CuMgNi, AlZn4SiPb;
2. Lagermetalle auf Kupferbasis (nach DIN ISO 4383):
CuPb10Sn10, CuSn10, CuPb15Sn7, CuPb20Sn4, CuPb22Sn2, CuPb24Sn4, CuPb24Sn, CuSn8P, CuPb5Sn5Zn, CuSn7Pb7Zn3, CuPb10Sn10, CuPb30;
3. Lagermetalle auf Bleibasis:
PbSb10Sn6, PbSb15Sn10, PbSb15SnAs, PbSb14Sn9CuAs, PbSn10Cu2, PbSn18Cu2, PbSn10TiO2, PbSn9Cd, PbSn10;
4. Lagermetalle auf Zinnbasis:
SnSb8Cu4, SnSb12Cu6Pb.

Selbstverständlich können auch andere als die genannten Lagermetalle auf Aluminium-, Kupfer-, Blei- oder Zinnbasis verwendet werden.
Weiters ist es möglich, als Laufschicht organische Substanzen, wie z. B. Gleitlacke oder polymere Werkstoffe, wie z. B. thermoplastische Kunststoffe, wie z. B. Polyamid (PA) 66, Polyamid (PA) 6, Guß-Polyamid 6, Guß-Polyamid 12, Polyamid 610, Polyoxymethylen, Polyethylentherephthalat, Polybutylentherephthalat oder dgl. zu verwenden.
Die Lagerschichten können dabei durch galvanische Verfahren, durch Sputterverfahren, durch Walzen, durch Plattieren, wie z. B. Elektroplattieren, durch Aufspritzen oder dgl. auf einen bereits bestehenden Verbund aus der Stützschale, z. B. aus Stahl, aus Bronze oder dgl. und einer darauf angeordneten Bindeschicht auf letzterer aufgebracht werden. Für die Anordnung der Bindeschicht auf der Stützschale gelten im wesentlichen zumindest teilweise die selben Ausführungen.
Es ist nicht nur möglich, die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung für Dreistofflager als Binde- bzw. Laufschicht zu verwenden, sondern können diese Lager aus mehr als drei Schichten aufgebaut sein, beispielsweise durch Anordnung von Diffusionssperrschichten, beispielsweise aus Al, Ni oder dgl.

Claims

1. Aluminiumlegierung für ein Gleitelement enthaltend jeweils in Gew.-% 4,2% bis 4,8% Zn, 3,0% bis 7,0% Si, 0,8% bis 1,2% Cu, 0,7% bis 1,3% Pb, 0,12% bis 0,18% Mg, 0% bis 0,3% Mn und 0% bis 0,2% Ni dadurch gekennzeichnet, daß weiters jeweils in Gew.-% 0,05% bis 0,1% Zr, 0% bis 0,05% Ti, 0%-0,4% Fe, 0% bis 0,2% Sn enthalten sind und den Rest Al mit den üblichen erschmelzungsbedingten Verunreinigungen bildet.

2. Gleitelement aus einer Aluminiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 gebildet ist.

3. Verbundwerkstoff für ein Gleitelement umfassend eine Stützschicht, insbesondere aus Stahl, und eine darauf angeordnete Zweitschicht aus einer Aluminiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 gebildet ist.

4. Verbundwerkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitschicht als Laufschicht eines Gleitlagers ausgebildet ist.

5. Verbundwerkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitschicht als Bindeschicht eines Gleitlagers ausgebildet ist.

6. Verbundwerkstoff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Bindeschicht eine Laufschicht ausgewählt aus einer Gruppe, umfassend Lagermetalle auf Aluminiumbasis, Lagermetalle auf Kupferbasis, Lagermetalle auf Zinnbasis, Lagerlegierungen auf Bleibasis, ein Gleitlack, eine Polymerschicht, angeordnet ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung für ein Gleitelement bei dem jeweils in Gew.-% zwischen 4,2% bis 4,8% Zn, 3,0% bis 7,0% Si, 0,8% bis 1,2% Cu, 0,7% bis 1,3% Pb, 0,12% bis 0,18% Mg, 0% bis 0,3% Mn und 0% bis 0,2% Ni mit Al mit den üblichen erschmelzungsbedingten Verunreinigungen vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung weiters jeweils in Gew.-% zwischen 0,05% bis 0,1% Zr, 0% bis 0,05% Ti, 0% bis 0,4% Fe, 0% bis 0,2% Sn zugesetzt werden und die Mischung erschmolzen wird.

8. Verwendung der Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Anlaufringes.

9. Verwendung der Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Laufschicht eines Gleitlagers.

10. Verwendung der Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Bindeschicht eines Gleitlagers.