DE112011100456B4

DE112011100456B4 - Gleitelement

Info

Publication number: DE112011100456B4
Application number: DE112011100456.7T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Asakura; Mikihito YASUI; Satoshi Takayanagi
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2015-03-12
Anticipated expiration: 2031-02-05
Also published as: KR20120112693A; US20120277131A1; DE112011100456T5; WO2011096524A1; KR101328083B1; JP2011163382A; GB2492673A; GB201213852D0; JP5243468B2

Abstract

Offenbart wird ein Gleitelement, das eine Laufschicht (13) hat, die Bi-basierte Partikel (14), die Bi oder eine Bi-Legierung umfassen, enthält. Die Längsachse der Bi-basierten Partikel (14) wird als X, die kurze Achse als Y und das Dimensionsverhältnis Z = X ÷ Y angesehen. Die vorstehend genannten Bi-basierten Partikel werden als eines von entweder ersten Bi-basierten Partikeln, die Z < 2 genügen, zweiten Bi-basierten Partikeln, die die 2 ≤ Z < 3 genügen, oder dritten Bi-basierten Partikel, die 3 ≤ Z genügen, klassifiziert. Bezüglich der Gesamtzahl an Bi-basierten Partikeln gilt a ÷ b = d und a ÷ c = e, wenn angenommen wird, dass der Verhältnisanteil der ersten Bi-basierten Partikel a% ist, der Verhältnisanteil der zweiten Bi-basierten Partikel b% ist und der Verhältnisanteil der dritten Bi-basierten Partikel c% ist, wobei das Gleitelement a ≥ 30, 0,5 ≤ d ≤ 6,0 und 0,5 ≤ e ≤ 6,0 genügt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitelement, das eine Laufschicht hat, die Bi-basierte Partikel umfasst, welche aus Bi oder einer Bi-Legierung bestehen.
Stand der Technik
Unter Gleitelementen hat ein Gleitlager, das in einem Verbrennungsmotor für Kraftfahrzeuge oder dergleichen eingesetzt wird, eine Basis, die aus einer Metallstützschicht, die z. B. aus einem Stahl hergestellt ist, und einer Lagerlegierungsschicht, die aus einer Cu-Legierung oder einer Al-Legierung hergestellt ist, auf der Metallstützschicht aufgebaut ist. Im Allgemeinen ist auf der Basis eine Laufschicht angeordnet, um die Lagereigenschaften, zum Beispiel Ermüdungsbeständigkeit und schlechtere Beständigkeit gegen Festfressen, zu verbessern.
Die Laufschicht wurde herkömmlicherweise aus einer weichen Pb-Legierung hergestellt. In den letzten Jahren wurde vorgeschlagen, Bi als ein alternatives Material für Pb zu verwenden, da Pb eine große Umweltbelastung darstellt. Bi hat ein Problem, dass ein Gleitlager mit einer aus Bi hergestellten Laufschicht im Allgemeinen im Vergleich zu solchen, die aus einer Pb-Legierung hergestellt sind, eine schlechtere Ermüdungsbeständigkeit und schlechtere Beständigkeit gegen Festfressen hat, da Bi seiner Beschaffenheit nach brüchig ist.
Aus diesem Grund offenbart zum Beispiel die Patentliteratur 1 Bi oder eine Bi-Legierung, die eine Laufschicht bilden, die säulenförmige Körner hat. Die säulenförmigen Körner in Patentliteratur 1 beziehen sich auf Kristallstrukturen, die im Wesentlichen vertikal aus einer Oberfläche der Basis wachsen, mit anderen Worten, Kristallkörner, die in einer Dickerichtung der Laufschicht lang sind. Gemäß Patentliteratur 1 wird eine Last einer Welle, die ein Gleitgegenstück einer Kurbelwelle und dergleichen ist, durch die Körner aus Bi oder einer Bi-Legierung, die in einer Längsrichtung orientiert sind, gestützt bzw. getragen, wodurch eine Verbesserung bei der Ermüdungsbeständigkeit der Laufschicht erreicht wird. Darüber hinaus wird gemäß Patentliteratur 1 eine dichte konkav-konvexe Oberfläche an der Gleitoberfläche der Laufschicht durch Vorsprünge an einer Gleitoberflächenseite der Bi-Körner gebildet, wodurch ein Schmiermittel in den Konkavitäten der Gleitoberfläche unter Bildung der Beständigkeit der Laufschicht gegen Festfressen gehalten wird.
Patentliteratur 2 beschreibt ein Gleitlager, welches ein Lagermetall und eine Laufschicht aus Bismut oder Bismutlegierung mit verbesserter Kompatibilität und Ermüdungsfestigkeit umfasst. Die Laufschicht ist gekennzeichnet durch die folgende Orientierung. Das relative Verhältnis der Röntgenstrahlbeugungsstärke I_(hkl) der Laufschicht aus Bismut oder Bismutlegierung erfüllt die folgenden Bedingungen (a) und (b): (a) das relative Verhältnis der Röntgenstrahlbeugungsstärke I_(hkl) von anderen Ebenen als (012) ist 0,2 bis 5 mal so hoch wie das Verhältnis der Röntgenstrahlbeugungsstärke I₍₀₁₂₎, das heißt, 0,2I₍₀₁₂₎ ≤ I_(hkl) ≤ 5I₍₀₁₂₎; (b) das relative Verhältnis der Röntgenstrahlbeugungsstärke I_(hkl) von drei oder mehr anderen Ebenen als (012) fällt in einen Bereich, der 0,5 bis 2 mal so hoch ist wie das relative Verhältnis der Röntgenstrahlbeugungsstärke I₍₀₁₂₎, das heißt, 0,5I₍₀₁₂₎ ≤ I_(hkl) ≤ 2I₍₀₁₂₎.
Patentliteratur 3 betrifft das Problem, ein Gleitelement mit guten Anti-Blockierungseigenschaften und guten Gleiteigenschaften bereitzustellen. Als Lösung dieses Problems wird ein Bismutgrundmaterial beschrieben, bei welchem eine mit dem Millerindex (202) bezeichnete Fläche einen Ausrichtungsgrad von nicht weniger als 30% aufweist und bei welchem die (202)-Fläche einen Maximalwert im Vergleich zu anderen Flächen annimmt; dieses bildet eine winzige Struktur aus und besitzt eine Oberfläche, welche keine Hochglanzoberfläche, sondern eine feine, ungleichmäßige Oberfläche ist, auf welcher winzige und gleichförmige Vorsprünge in der Form einer trigonalen oder vierseitigen Pyramide vorhanden sind. Deshalb hält die Oberfläche Öl darauf leicht zurück, wodurch die Öl-Benetzbarkeit verbessert ist und demzufolge eine Verbesserung der Anti-Blockierungseigenschaften erzielt wird.
Literaturliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2006-266445 A
Patentliteratur 2: DE 100 32 624 C2
Patentliteratur 3: JP 2004-308883 A

Zusammenfassung der Erfindung
Auf dem Gebiet der jüngeren Verbrennungsmotoren ist die Wanddicke einer Pleuelstange zur Einsparung von Gewicht verringert, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Da die Wanddicke der Pleuelstange verringert ist, unterliegt die Pleuelstange leicht einer Verformung infolge der Verringerung der Starrheit der Pleuelstange. Somit kann ein Gleitlager in der Pleuelstange leicht verformt werden und im Gleitlager tritt infolge der Wiederholungen der Verformung eine Ermüdung auf.
Wenn darüber hinaus ein Schmieröl mit geringer Viskosität verwendet wird, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern, wird ein Ölfilm des Schmieröls infolge einer Last von einer Gegenwelle leicht gebrochen bzw. gerissen. Damit tritt das Problem auf, dass die Gegenwelle in Kontakt mit einer Gleitoberfläche des Gleitlagers ohne das Schmieröl dazwischen kommt, wodurch ein Festfressen auftreten kann.
Daher besteht Bedarf für ein Gleitelement, das eine verbesserte Ermüdungsbeständigkeit und verbesserte Beständigkeit gegen Festfressen im Vergleich zu den herkömmlichen hat.
Unter den obigen Umständen wurde die Erfindung gemacht. Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Gleitelements, das eine Laufschicht hat, die Bi-basierte Partikel umfasst, die aus Bi oder einer Bi-Legierung bestehen, und das bezüglich Ermüdungsbeständigkeit und Beständigkeit gegen Festfressen ausgezeichnet ist.
Die Erfinder erkannten eine Form von Bi-basierten Partikeln in einer Laufschicht, die Bi-basierte Partikel enthält, die aus Bi oder einer Bi-Legierung bestehen, und unterzogen diese Versuchen. Als Resultat kamen die Erfinder zu der Erkenntnis, dass ein Gleitelement mit verbesserter Ermüdungsbeständigkeit und Beständigkeit gegen Festfressen erhalten wird, wenn ein Verhältnis der drei Typen an Bi-basierten Partikeln in einem bestimmten Bereich liegt, wobei die Bi-basierten Partikel in der Laufschicht durch ihre Form in die drei Typen klassifiziert werden.
Auf der Basis der Erkenntnis haben die Erfinder die folgende Erfindung gemacht.
Das Gleitelement der Erfindung hat eine Basis und eine Laufschicht (overlay layer) auf der Basis, die Bi-basierte Partikel umfasst, die aus Bi oder einer Bi-Legierung bestehen. In einem Querschnitt der Laufschicht entlang der Dickerichtung hat eine Hauptachse der Bi-basierten Partikel eine Länge, ausgedrückt durch X, und hat eine Nebenachse, orthogonal zu der Hauptachse X in einer Position eines Mittelpunkts der Hauptachse, eine Länge, ausgedrückt durch Y. Ein Dimensionsverhältnis Z wird durch X/Y definiert. Die Bi-basierten Partikel werden jeweils in erste Bi-basierte Partikel, die Z < 2 genügen, zweite Bi-basierte Partikel, die 2 ≤ Z < 3 genügen, und dritte Bi-basierte Partikel, die 3 ≤ Z genügen, klassifiziert. Das Verhältnis der Anzahl der ersten Bi-basierten Partikel zu der Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel wird durch a% ausgedrückt, das Verhältnis der Zahl der zweiten Bi-basierten Partikel wird durch b% ausgedrückt und das Verhältnis der Zahl der dritten Bi-basierten Partikel wird durch c% ausgedrückt, und a/b wird durch d ausgedrückt und a/c wird durch e ausgedrückt. Dann genügt das Gleitelement der Erfindung der folgenden Formel: a ≥ 30; 0,5 ≤ d ≤ 6,0; und 0,5 ≤ e ≤ 6,0.
Die ”Basis”, auf die in der Beschreibung Bezug genommen wird, gibt einen Teil, der die Laufschicht trägt, als einen Teil des Gleitelements an. Wenn zum Beispiel eine Lagerlegierungsschicht auf der Metallstützschicht ausgebildet ist und eine Zwischenschicht als Bindungsschicht zwischen der Lagerlegierungsschicht und der Laufschicht angeordnet ist, umfasst die Basis die Metallstützschicht, die Lagerlegierungsschicht und die Zwischenschicht. Wenn darüber hinaus eine Lagerlegierungsschicht auf einer Metallstützschicht ausgebildet ist und eine Laufschicht auf der Lagerlegierungsschicht angeordnet ist, umfasst die Basis die Metallstützschicht und die Lagerlegierungsschicht. Wenn eine Laufschicht direkt auf einer Metallstützschicht angeordnet ist, umfasst die Basis außerdem die Metallstützschicht.
Die Lagerlegierungsschicht ist aus einer Al-basierten Lagerlegierung, einer Cu-basierten Lagerlegierung oder anderen Metallen gebildet. In der Laufschicht sind Bi-basierte Partikel eingeschlossen. Die Bi-basierten Partikel sind Körner, die aus Bi oder einer Bi-Legierung bestehen. Die Bi-Legierung umfasst eine Bi-Cu-Legierung, eine Bi-Sn-Legierung oder eine Bi-Sn-Cu-Legierung.
Die Metallstützschicht, die Lagerlegierungsschicht, die Zwischenschicht und die Laufschicht können andere Elemente als die obigen enthalten. Sie können unvermeidliche Verunreinigungen enthalten.
Eine Betrachtung eines Querschnitts der Laufschicht wird unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops, eines Elektronenrastermikroskops, eines FIB/SIM (Focusionenstrahl/Scanningionenmikroskop), EBSP (electron backscatter diffraction analysis image process, Rückstreuelektronenbeugunganalysen-Bildverfahren) oder anderer Mittel, die eine Betrachtung von Körnern ermöglichen, durchgeführt. Ein betrachtetes Sichtfeld ist 5 μm × 5 μm und in diesem Fall ist die Messvergrößerung vorzugsweise 25.000fach.
Im Folgenden werden Form und Größe der Bi-basierten Partikel in einem Querschnitt, die die Laufschicht in Dickerichtung schneidet, beschrieben. Die ”Dickerichtung” gibt in dieser Beschreibung eine Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Basis an, wenn die Oberfläche auf der Laufschichtseite als eine horizontale Oberfläche betrachtet wird. Gemäß der Erfindung wurden die Bi-basierten Partikel in der Laufschicht durch ihre Form in drei Typen klassifiziert.
Spezifisch ausgedrückt, wenn die Länge der Hauptachse der Bi-basierten Partikel in der Laufschicht durch X ausgedrückt wird, die Länge der Nebenachse durch Y ausgedrückt wird und X/Y als Dimensionsverhältnis Z bestimmt wird, wie es in 1 gezeigt ist, werden die Bi-basierten Partikel in solche der ersten Bi-basierten Partikel, die Z < 2 genügen, der zweiten Bi-basierten Partikel, die 2 ≤ Z < 3 genügen, und der dritten Bi-basierten Partikel, die 3 ≤ Z genügen, klassifiziert.
Wie in 2 gezeigt ist, gibt die Hauptachse X eine gerade Linie an, die so gezeichnet ist, dass eine maximale Länge in einem Bi-basierten Partikel erhalten wird. Die Nebenachse Y ist eine gerade Linie, die so gezeichnet ist, dass sie orthogonal zu der Hauptachse X an einem Mittelpunkt der Hauptachse ist. Die Hauptachse X und die Nebenachse Y werden erhalten, indem ein Querschnitt der Laufschicht unter dem Elektronenmikroskop oder dergleichen betrachtet wird und tatsächlich eine Größe des Bi-basierten Partikels gemessen wird.
”Dimensionsverhältnis”, das in der Beschreibung genannt wird, bezeichnet einen Wert, der erhalten wird, indem die Hauptachsenlänge X durch die Nebenachsenlänge Y, wie sie oben beschrieben sind, dividiert wird. Wenn ein Partikel zum Beispiel kugelförmig ist, haben die Hauptachse X und die Nebenachse Y dieselbe Länge und das Dimensionsverhältnis Z wird 1. Wenn die Bi-basierten Partikel in drei Formen, wie es oben gemäß der Erfindung beschrieben ist, klassifiziert werden, haben die ersten Bi-basierten Partikel eine Form, die einer Kugel am nächsten kommt.
Gemäß der Erfindung wird, wenn das Verhältnis der Anzahl der ersten Bi-basierten Partikel zu der Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel durch a% ausgedrückt wird, das Verhältnis der Anzahl der zweiten Bi-basierten Partikel durch b% ausgedrückt wird und das Verhältnis der Anzahl der dritten Bi-basierten Partikel durch c% ausgedrückt wird und das Verhältnis ”d” als Rate des Dimensionsverhältnisses a/b bestimmt wird und das Verhältnis ”e” als Rate des Dimensionsverhältnisses a/c bestimmt wird, die Größe der Bi-basierten Partikel so eingestellt, dass sie a ≥ 30, 0,5 ≤ d ≤ 6,0, und 0,5 ≤ e ≤ 6,0 genügt.
Der Ausdruck ”Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel” gibt die Gesamtzahl der ersten Bi-basierten Partikel, der zweiten Bi-basierten Partikel und der dritten Bi-basierten Partikel an. Die Anzahl der Bi-basierten Partikel (die ersten Bi-basierten Partikel, die zweiten Bi-basierten Partikel und die dritten Bi-basierten Partikel) wird erhalten, indem ein Querschnitt der Laufschicht mit einem Elektronenmikroskop oder dergleichen betrachtet wird und die Zahl der Partikel tatsächlich gezählt wird.
Das Verhältnis der Anzahl der Partikel der ersten Bi-basierten Partikel ”a ≥ 30” bedeutet, dass das Verhältnis der Anzahl der Partikel der ersten Bi-basierten Partikel zu der Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel nicht weniger als 30% ist.
Wenn eine Last von einem Gegenelement auf eine Gleitoberfläche der Laufschicht angewendet wird, wird die Last durch die Bi-basierten Partikel getragen. Die ersten Bi-basierten Partikel unter den Bi-basierten Partikeln werden leicht durch die angewendete Last nach unten und horizontal verformt. Demnach wird die Gleitoberfläche der Laufschicht in Nachbarschaft eines Teils, wo die Last angewendet wird, leicht verformt werden. Somit wird die Konformabilität des Gleitelements verbessert. Als Resultat kann die Laufschicht des Gleitelements die Last von dem Gegenelement leicht verteilen, und es ist möglich, die Beeinträchtigungen durch ein Gegenelement zu reduzieren, wenn es lokal gegen die Laufschicht auftrifft.
Die Rate des Dimensionsverhältnisses ”0,5 ≤ d ≤ 6,0” bedeutet, dass die Anzahl der ersten Bi-basierten Partikel das 0,5fache bis 6,0fache der Anzahl der zweiten Bi-basierten Partikel ist. Da das Dimensionsverhältnis Z der zweiten Bi-basierten Partikel größer als das der ersten Bi-basierten Partikel ist, haben die zweiten Bi-basierten Partikel eine länglichere Form als die ersten Bi-basierten Partikel. In einem Fall, in dem die zweiten Bi-basierten Partikel in der Laufschicht verteilt sind, wird die Wahrscheinlichkeit, dass die Hauptachse X der zweiten Bi-basierten Partikel entlang der Dickerichtung in der Laufschicht gerichtet ist, höher. In diesem Fall wird, wenn die Last von einem Gegenelement auf die Gleitoberfläche der Laufschicht angewendet wird, die Last leicht durch Oberflächen der zweiten Bi-basierten Partikel an der Gleitoberflächenseite getragen (im Folgenden ist die Oberfläche an der Gleitoberflächenseite als ”Oberfläche am oberen Ende” bezeichnet). Wenn demnach eine Last in Richtung der Basisseite in Dickerichtung der Basis von der Oberfläche des oberen Endes der zweiten Bi-basierten Partikel angewendet wird, wird eine Kompressionskraft auf das zweite Bi-basierte Partikel in der Längsrichtung angewendet. Infolge einer großen Längsfestigkeit des zweiten Bi-basierten Partikels ist das zweite Bi-basierte Partikel schwer in der Längsrichtung zu verformen.
Die Größe des Dimensionsverhältnisses ”0,5 ≤ e ≤ 6,0” gibt an, dass die Anzahl der ersten Bi-basierten Partikel das 0,5fache bis 6,0fache der Zahl der dritten Bi-basierten Partikel ist. Da das Dimensionsverhältnis Z der dritten Bi-basierten Partikel größer ist als das der zweiten Bi-basierten Partikel, haben die dritten Bi-basierten Partikel eine länglichere Form als die zweiten Bi-basierten Partikel.
Die dritten Bi-basierten Partikel wirken auch ähnlich wie die zweiten Bi-basierten Partikel. Da die dritten Bi-basierten Partikel eine länglichere Form als die zweiten Bi-basierten Partikel haben, sind die dritten Bi-basierten Partikel im Vergleich zu den zweiten Bi-basierten Partikeln nicht leicht zu verformen. Wie oben angegeben wurde, hat ein Gleitelement ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit und ausgezeichnete Beständigkeit gegen Festfressen, wenn es die ersten Bi-basierten Partikel, die Z < 2 genügen, die zweiten Bi-basierten Partikel, die 2 ≤ Z < 3 genügen, und dritten Bi-basierten Partikel, die 3 ≤ Z genügen, hat und a ≥ 30%, 0,5 ≤ d ≤ 6,0 und 0,5 ≤ e ≤ 6,0 genügt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung genügt das Gleitelement 35 ≤ a ≤ 70, 0,8 ≤ d ≤ 4,0 und 0,8 ≤ e ≤ 4,0.
Es ist möglich, eine verbesserte Ermüdungsbeständigkeit und eine verbesserte Beständigkeit gegen Festfressen zu erzielen, wenn 35 ≤ a ≤ 70, 0,8 ≤ d ≤ 4,0 und 0,8 ≤ e ≤ 4,0 ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Basis eine Metallstützschicht, eine Lagerlegierungsschicht auf der Metallstützschicht und eine Zwischenschicht auf der Lagerlegierungsschicht und enthält die Zwischenschicht eines von Ni, einer Ni-Legierung, Ag, einer Ag-Legierung, Co, einer Co-Legierung, Cu und einer Cu-Legierung. Die Ni-Legierung umfasst z. B. eine Ni-Sn-Legierung.
In dieser Ausführungsform wird eine Laufschicht auf der Basis, die die Metallstützschicht, die Lagerlegierungsschicht und die Metallstützschicht und die Zwischenschicht auf der Lagerlegierungsschicht umfasst, angeordnet. Da die Basis die Lagerlegierungsschicht umfasst, hat das Gleitelement die Lagerleistungsfähigkeit der Lagerlegierungsschicht. Da außerdem die Zwischenschicht als eine Bindungsschicht zwischen der Lagerlegierungsschicht und der Laufschicht angeordnet ist, ist es möglich, soweit wie möglich zu verhindern, dass sich die Laufschicht von der Basis ablöst. Die Zwischenschicht, die aus Ni oder dergleichen besteht, kann stark an die Lagerlegierungsschicht und die Laufschicht gebunden sein. Dies kann wirksam verhindern, dass sich die Laufschicht von der Basis ablöst.
In einem Fall, in dem eine Laufschicht, die die Bi-basierten Partikel, bestehend aus Bi oder einer Bi-Legierung, enthält, auf der Basis unter Verwendung von Bi-Elektroplattierung gebildet wird, haben die Erfinder festgestellt, dass die Form der Bi-basierten Partikel in der Laufschicht verändert werden kann, indem während des Bi-Elektroplattierens an der Oberfläche der Basis eine sehr geringe Unregelmäßigkeit der Stromdichte erzeugt wird. Die Erfinder stellten fest, dass eine winzige Unregelmäßigkeit der Stromdichte erzeugt werden kann, indem Mikronanoblasen, die winzige Blasen sind, auf die Oberfläche der Basis während der Bi-Elektroplattierung zur Bildung der Laufschicht auf der Basis geführt werden. Dadurch ist es möglich, die ersten Bi-basierten Partikel, die zweiten Bi-basierten Partikel und die dritten Bi-basierten Partikel in der Laufschicht zu verteilen.
Ein Verfahren zur Erzeugung der Mikronanoblasen umfasst z. B. einen Ejektortyp, einen Kavitationstyp, einen Drehtyp, einen Drucklösungstyp, einen Ultraschalltyp oder einen Mikroporentyp. Die Mikronanoblasen haben einen Durchmesser von 500 nm bis 1000 nm. Wenn der Durchmesser der Mikronanoblasen nicht mehr als 1000 nm ist, gibt es eine Tendenz zur Bildung einer winzigen Unregelmäßigkeit der Stromdichte an der Oberfläche der Basis, und es ist möglich, in einfacher Weise Bi-basierte Partikel mit verschiedenen Formen zu formen. Es wird betont, dass das Verfahren zur Regulierung der Form der Bi-basierten Partikel nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt wird.
Im Hinblick auf eine Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit ist der Kohlenstoffgehalt in der Laufschicht vorzugsweise nicht mehr als 0,2 Massen-% und bevorzugter nicht mehr als 0,1 Massen-%. Die Erfinder fanden durch Experimente, dass die Laufschicht 13 dazu tendiert, brüchig zu werden, und dass die Ermüdungsbeständigkeit der Laufschicht dazu tendiert, verringert zu sein, wenn der Kohlenstoffgehalt ansteigt, und zwar in dem Fall, in dem Kohlenstoff an den Grenzen der Bi-basierten Partikel in der Laufschicht vorliegt. Die Erfinder fanden auch durch Experimente, dass je niedriger der Kohlenstoffgehalt in der Laufschicht ist, desto höher eine maximale spezifische Last ist, bei der keine Ermüdung auftritt. Die Erfinder fanden zum Beispiel, dass die maximalen spezifischen Lasten, bei welchen keine Ermüdung in einem Gleitelement, dessen Kohlenstoffgehalt in der Laufschicht 0,2 Massen-% ist, auftritt, 5 bis 10 MPa höher sind als die in einem Gleitelement, dessen Kohlenstoffgehalt in der Laufschicht 0,2 Massen-% übersteigt.
Im Allgemeinen ist der Kohlenstoffgehalt in der Laufschicht proportional zu der Menge an Additiven in einer Bi-Elektroplattierungslösung. Die Additive sind zur Verbesserung der Stabilität des Films, zum Beispiel für eine gleichmäßige Elektroabscheidbarkeit der Laufschicht, essentiell. Die Erfinder haben auch festgestellt, dass die Laufschicht ausgezeichnete Stabilität des Films für die Basis, selbst wenn die Menge der Additive verringert wird, im Vergleich zu einer herkömmlichen hat, indem das Mikronanoblasenverfahren zur Verringerung des Kohlenstoffgehalts in der Laufschicht, zum Beispiel bei Bi-Elektroplattierung, eingeführt wird.
Die Erfinder haben durch Versuche gezeigt, dass ein Orientierungsindex der (012)-Ebene als Miller's-Index vorzugsweise nicht mehr als 14% in der Laufschicht in einem Gleitelement ist, welches eine Basis und eine Laufschicht auf der Basis hat und Bi-basierte Partikel, bestehend aus Bi oder einer Bi-Legierung, enthält, und zwar im Hinblick auf eine Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit des Gleitelements. Nach diesen Experimenten ist, wenn der Orientierungsindex der (012)-Ebene der Laufschicht kleiner ist, der maximale Druck, bei dem keine Ermüdung auftritt, erhöht. Der Orientierungsindex ist so definiert, dass der Orientierungsindex = R(012) × 100/ΣR(hkl), wenn die Röntgenbeugungsintensität jeder Oberfläche eines Kristalls von Bi oder einer Legierung in der Laufschicht als R(hkl) bezeichnet wird. In dem Ausdruck ist R(012) die Röntgenbeugungsintensität der (012)-Ebene und ist ΣR(hkl) eine Summierung der Röntgenstrahlintensität der gesamten Oberfläche.
Die Laufschicht, die einen Orientierungsindex der (012)-Ebene hat, der nicht mehr als 14% ist, wird zum Beispiel durch Zuführen von Mikronanobläschen, welche winzige Bläschen sind, zu einer Plattierungslösung während der Durchführung einer Bi-Elektroplattierung und Ändern der Zuführungsrate derselben in konstanten Zeitintervallen erhalten. Spezifisch ausgedrückt, der Orientierungsindex der (012)-Ebene der Laufschicht wurde nicht mehr als 14%, indem Mikronanobläschen zu der Bi-Elektroplattierungslösung geführt wurden, wobei eine Zuführungsrate von 50 ml/min bis 10 l/min mit einem Intervall von 5 bis 60 Sekunden verwirklicht wurde.
Die Laufschicht mit einem Orientierungsindex der (012)-Ebene, der nicht mehr als 14% ist, kann auch durch andere Verfahren als das Verfahren, das Mikronanobläschen involviert, erhalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsdarstellung, die ein Gleitelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch zeigt.
2 ist eine schematische Darstellung, die eine Hauptachse X und eine Nebenachse Y eines Bi-basierten Partikels in einer Laufschicht zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Ausführungsform eines Gleitelements gemäß der Erfindung beschrieben.
Ein Gleitmaterial 11, das in 1 gezeigt ist, umfasst eine Basis 12 und eine Laufschicht 13 auf der Basis 12. Die ”Basis”, auf die in der Beschreibung Bezug genommen wird, bezeichnet einen Teil des Gleitelements, der die Laufschicht 13 tragt. Wie zum Beispiel in 1 gezeigt ist, in der eine Lagerlegierungsschicht 12b auf einer Metallstützschicht 12a und einer Zwischenschicht 12c als Bindungsschicht zwischen der Lagerlegierungsschicht 12b und der Laufschicht 13 angeordnet ist, umfasst die Basis 12 drei Schichten aus der Metallstützschicht 12a, der Lagerlegierungsschicht 12b und der Zwischenschicht 12c. Darüber hinaus umfasst in einem Fall, in dem eine Lagerlegierungsschicht 12b auf der Metallstützschicht 12a angeordnet ist und eine Laufschicht 13 auf der Lagerlegierungsschicht 12b angeordnet ist, die Basis 12 zwei Schichten aus der Metallstützschicht 12a und der Lagerlegierungsschicht 12b. Außerdem ist in einem Fall, in dem eine Laufschicht 13 direkt auf einer Metallstützschicht 12a angeordnet ist, die Basis 12 die Metallstützschicht 12a.
Die Lagerlegierungsschicht 12b wird aus einer Al-basierten Lagerlegierung, einer Cu-basierten Lagerlegierung oder anderem Metall gebildet. Bi-basierte Partikel 14 sind in der Laufschicht 13 eingeschlossen. Die Bi-basierten Partikel 14 sind Kristallkörner, die aus Bi oder einer Bi-Legierung bestehen. Die Bi-Legierung umfasst zum Beispiel eine Bi-Cu-Legierung, eine Bi-Sn-Legierung oder eine Bi-Sn-Cu-Legierung.
Die Metallstützschicht 12a, die Lagerlegierungsschicht 12b und die Laufschicht 13 können andere Elemente als die oben beschriebenen Elemente sowie unvermeidliche Verunreinigungen enthalten.
Ein Querschnitt der Laufschicht 13 kann unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops, eines Eletronenrastermikrospops, eines FIB/SIM (eines Focusionenstrahl/Scanningionen-Mikroskops), EBSP (Elektronenrückstreubeugungsanalyse-Bildverfahren) oder anderer Mittel, die ermöglichen, dass Kristallkörner betrachtet werden, betrachtet werden. Ein Betrachtungs-Sichtfeld ist 5 μm × 5 μm, und in diesem Fall ist eine Messungsvergrößerung vorzugsweise 25.000fach. 2 zeigt ein Bi-basiertes Partikel 14 schematisch im Querschnitt, der durch Schneiden der Laufschicht 13 entlang der Dickerichtung erhalten wird. Die ”Dickerichtung”, die hier genannt wird, bezeichnet eine Richtung senkrecht zu der horizontalen Oberfläche der Basis 12, wenn eine Oberfläche an der Seite der Laufschicht 13 zusammen mit den Oberflächen der Basis 12 als diese horizontale Oberfläche angesehen wird.
Gemäß der Erfindung wurden die Bi-basierten Partikel 14 in der Laufschicht 13 durch ihre Form in drei Typen klassifiziert.
Spezifisch ausgedrückt, wie in 2 gezeigt ist, wird die Länge einer Hauptachse der Bi-basierten Partikel 14 in der Laufschicht 13 als X bezeichnet und die Länge der Nebenachse wird als Y bezeichnet. Das Dimensionsverhältnis Z wird durch X/Y definiert. Wie in 1 gezeigt ist, wurden die Bi-basierten Partikel in eines von ersten Bi-basierten Partikeln 14a, die Z < 2 genügen, zweiten Bi-basierten Partikeln 14b, die 2 ≤ Z < 3 genügen, und dritten Bi-basierten Partikeln 14c, die 3 ≤ Z genügen, klassifiziert. Wie in 2 gezeigt ist, bezeichnet die Hauptachse X eine gerade Linie, die so gezogen ist, dass die maximale Länge eines Bi-basierten Partikels 14 erhalten wird. Die Nebenachse Y ist eine gerade Linie, die so gezeichnet ist, dass sie orthogonal zur Hauptachse X am Mittelpunkt der Hauptachse X ist. Die Hauptachse X und die Nebenachse Y werden erhalten, indem ein Querschnitt der Laufschicht 13 mit dem Elektronenmikroskop oder dergleichen betrachtet wird und die Größe des Bi-basierten Partikels 14 tatsächlich gemessen wird.
Das ”Dimensionsverhältnis”, auf das in der Beschreibung Bezug genommen wird, bezeichnet einen Wert, der durch Dividieren der Hauptachse X durch die Nebenachse Y erhalten wird. Wenn beispielsweise ein Partikel kugelförmig ist, haben die Hauptachse X und die Nebenachse Y dieselbe Länge und das Dimensionsverhältnis Z wird 1. Wenn in der Erfindung die Bi-basierten Partikel 14 in drei Formen klassifiziert werden, haben die ersten Bi-basierten Partikel 14a eine Form, die einer Kugel am nächsten kommt.
Wenn in der Erfindung das Verhältnis der Anzahl der ersten Bi-basierten Partikel 14a zu der Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel als a% bezeichnet wird, das Verhältnis der Anzahl der zweiten Bi-basierten Partikel 14b als b% bezeichnet wird und das Verhältnis der dritten Bi-basierten Partikel 14c als c% bezeichnet wird, wird die Rate des Dimensionsverhältnisses a/b als ”d” ausgedrückt und die Rate des Dimensionsverhältnisses a/c als ”e” ausgedrückt. Die Größe der Bi-basierten Partikel wird so eingestellt, dass sichergestellt wird, dass die Bedingungen a ≥ 30, 0,5 ≤ d ≤ 6,0 und 0,5 ≤ e ≤ 6,0 erfüllt sind.
Die ”Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel 14” ist die Gesamtzahl der ersten Bi-basierten Partikel 14a, der zweiten Bi-basierten Partikel 14b und der dritten Bi-basierten Partikel 14c. Die Anzahl der Bi-basierten Partikel 14 (der ersten Bi-basierten Partikel 14a, der zweiten Bi-basierten Partikel 14b und der dritten Bi-basierten Partikel 14c) wird erhalten, indem ein Querschnitt der Laufschicht 13 mit dem oben beschriebenen Elektronenmikroskop oder dergleichen betrachtet wird und die tatsächliche Anzahl der Partikel gezählt wird.
Gemäß der Erfindung zeigt ”a ≥ 30”, dass ein Verhältnis der Zahl der ersten Bi-basierten Partikel 14a zu der Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel 14 nicht weniger als 30% beträgt.
Wenn eine Last von einem Gegenelement auf eine Gleitoberfläche der Laufschicht 13 angewendet wird, wird die Last durch die Bi-basierten Partikel 14 gestützt. Die ersten Bi-basierten Partikel 14a unter den Bi-basierten Partikeln 14 werden leicht nach unten und horizontal durch die angewandte Last verformt. Somit wird die Gleitoberfläche der Laufschicht 13 in der Nachbarschaft eines Teils angewendeter Last leicht verformt, wodurch die Konformabilität des Gleitelements 11 verbessert wird. Als Ergebnis kann die Laufschicht 13 des Gleitelements 11 leicht die Last verteilen, die von dem Gegenelement aufgenommen wird, und es ist möglich, Beeinträchtigungen zu verringern, wenn das Gegenelement lokal auf die Laufschicht 13 auftrifft.
Gemäß der Erfindung zeigt ”0,5 ≤ d ≤ 6,0”, dass die Anzahl der ersten Bi-basierten Partikel 14a das 0,5- bis 6,0fache der Anzahl der zweiten Bi-basierten Partikel 14b ist. Da das Dimensionsverhältnis Z der zweiten Bi-basierten Partikel 14b größer als das der ersten Bi-basierten Partikel 14a ist, haben die zweiten Bi-basierten Partikel 14b eine länglichere Form als die ersten Bi-basierten Partikel 14a. In dem Fall, in dem die zweiten Bi-basierten Partikel 14a in der Laufschicht 13 verteilt sind, ist auch die Wahrscheinlichkeit, dass die Hauptachse X der zweiten Bi-basierten Partikel 14b sich entlang der Dickerichtung der Laufschicht 13 erstreckt, hoch. Wenn eine Last von einem Gegenelement auf die Gleitoberfläche der Laufschicht 13 angewendet wird, zeigt die Last die Tendenz, leicht von Oberflächen der zweiten Bi-basierten Partikel 14b an der Gleitoberflächenseite (im Folgenden wird die Oberfläche auf der Gleitoberflächenseite als ”Oberfläche am oberen Ende” bezeichnet) getragen. Wenn die Last in Richtung der Seite der Basis 12 in der Dickerichtung der Basis 12 von der Oberfläche am oberen Ende der zweiten Bi-basierten Partikel 14b angewendet wird, wird eine Kompressionskraft auf das zweite Bi-basierte Partikel 14b in Längsrichtung angewendet. Infolge einer hohen Festigkeit des zweiten Bi-basierten Partikels 14b in Längsrichtung ist es jedoch schwierig, das zweite Bi-basierte Partikel 14b in der Längsrichtung zu deformieren.
Gemäß der Erfindung zeigt ”0,5 ≤ e ≤ 6,0”, dass die Anzahl der ersten Bi-basierten Partikel 14a das 0,5- bis 6,0fache der Anzahl der dritten Bi-basierten Partikel 14c ist. Da das Dimensionsverhältnis Z der dritten Bi-basierten Partikel 14c größer als das der zweiten Bi-basierten Partikel 14b ist, haben die dritten Bi-basierten Partikel 14c eine länglichere Form als die zweiten Bi-basierten Partikel 14b. Die dritten Bi-basierten Partikel 14c wirken auch ähnlich wie die zweiten Bi-basierten Partikel 14b. Da die dritten Bi-basierten Partikel 14c insbesondere eine länglichere Form als die zweiten Bi-basierten Partikel 14b haben, werden die dritten Bi-basierten Partikeln 14c im Vergleich zu den zweiten Bi-basierten Partikel 14b nicht leicht verformt. Demnach erhält ein Gleitelement ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit und Beständigkeit gegen Festfressen, indem es alle Partikel, die ersten Bi-basierten Partikel 14a, die Z < 2 genügen, die zweiten Bi-basierten Partikel 14b, die 2 ≤ Z < 3 genügen, und die dritten Bi-basierten Partikel 14c, die 3 ≤ Z genügen, hat und bei dem die Bedingungen a ≥ 30%, 0,5 ≤ d ≤ 6,0 und 0,5 ≤ e ≤ 6,0 erfüllt sind.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform, wie sie oben beschrieben wurde, kann die Erfindung auf ein Gleitelement 11 angewendet werden, das mit einer Laufschicht 13 auf einer Basis 12, die eine Metallstützschicht 12a, eine Lagerlegierungsschicht 12b auf der Metallstützschicht 12a und eine Zwischenschicht 12a auf der Lagerlegierungsschicht 12b hat, versehen ist. Es ist möglich, Lagereigenschaften der Lagerlegierungsschicht 12b zu erhalten, da die Lagerlegierungsschicht 12b in der Basis 12 eingeschlossen ist. Da darüber hinaus die Zwischenschicht 12c als eine Bindungsschicht zwischen der Lagerlegierungsschicht 12b und der Laufschicht 13 angeordnet ist, ist es möglich, soweit wie möglich zu verhindern, dass sich die Laufschicht 13 von der Basis 12 ablöst. Die Zwischenschicht 13c, die eines von Ni, einer Ni-Legierung, Ag, einer Ag-Legierung, Co, einer Co-Legierung, Cu und einer Cu-Legierung enthält, kann fest an die Lagerlegierungsschicht 12b und die Laufschicht 13 binden. Dies kann wirksam verhindern, dass sich die Laufschicht 13 von der Basis 12 ablöst.
In dem Fall, in dem eine Laufschicht 13, die die Bi-basierten Partikel 14, bestehend aus Bi oder einer Bi-Legierung, enthält, auf einer Basis 12 durch Bi-Elektroplattierung gebildet wird, haben die Erfinder festgestellt, dass die Form der Bi-basierten Partikel 14 in der Laufschicht 13 variiert werden kann, indem die Bi-Elektroplattierung durchgeführt wird, während eine sehr geringe Unregelmäßigkeit der Stromdichte an der Oberfläche der Basis 12 erzeugt wird. Das heißt, die Erfinder haben festgestellt, dass wenn Mikronanoblasen, die winzige Bläschen sind, an die Oberfläche der Basis 12 während der Durchführung der Bi-Elektroplattierung zur Bildung der Laufschicht 13 auf die Basis 12 geleitet werden, und wenn eine sehr geringe Unregelmäßigkeit der Stromdichte an der Oberfläche der Basis 12 erzeugt werden, es möglich ist, zu bewirken, dass die ersten Bi-basierten Partikel 14a, die zweiten Bi-basierten Partikel 14b und die dritten Bi-basierten Partikel 14c in der Laufschicht 13 verteilt sind.
Beispiele
Im Allgemeinen wird ein Gleitlager, welches ein Gleitelement ist, wie folgt erhalten. Eine Lagerlegierungsschicht, die aus einer Cu-Legierung oder einer Al-Legierung hergestellt ist, wird auf einer Metallstützschicht, die aus Stahl besteht, angeordnet und eine Zwischenschicht wird, bei Bedarf, auf der Lagerlegierungsschicht angeordnet, um eine Basis zu bilden. Auf der Basis wird eine Laufschicht gebildet.
Das Gleitelement (Gleitlager) der Erfindung wird wie folgt erhalten. Um die Wirkungen des Gleitelements (Gleitlagers) der Erfindung zu bestätigen, wurden Proben (Beispiele der Erfindung 1 bis 7 und Vergleichsbeispiele 1 bis 5), die in Tabelle 1 gezeigt sind, erhalten. [Tabelle 1]
Zuerst wurde ein Bimetall hergestellt, indem eine Lagerlegierungsschicht aus einer Cu-Legierung auf ein Stahlstützmetall laminiert wurde, und dann wurde das Bimetall zu einer halbzylindrischen oder zylindrischen Form geformt, um ein Produkt zu erhalten. Als Nächstes wurde eine Oberfläche der Lagerlegierungsschicht des Produktes durch Bohrung fertiggestellt und die Oberfläche wurde durch elektrolytische Entfettung und Säurebehandlung gereinigt. Als Nächstes wurde eine Zwischenschicht auf einer Oberfläche des Produktes, falls erforderlich, ausgebildet und eine Laufschicht wurde durch Bi-Elektroplattierung auf dem Produkt (oder einer Zwischenschicht, wenn die Zwischenschicht in dem geformten Stück geformt wird) geformt. Die Bi-Elektroplattierung wurde unter den in Tabelle 2 gezeigten Bedingungen durchgeführt.

Für Beispiele 1 bis 7 der Erfindung wurden Mikronanoblasen in einer Plattierungslösung unter Verwendung eines Mikronanoblasengenerators (Darstellung weggelassen) während der Bi-Elektroplattierung erzeugt, und die Mikronanoblasen wurden an die Oberfläche des Produktes (der Zwischenschicht) geleitet. [Tabelle 2]

Zusammensetzung der Plattierungslösung	Bi-Konzentration	20–70 g/Liter
	Sn-Konzentration	0–10 g/Liter
	Cu-Konzentration	0–10 g/Liter
	Organische Sulfonsäure	30–90 g/Liter
	Additive	5–70 g/Liter
Stromdichte		3–8 A/dm²
Plattierungsbadtemperatur		35–60°C
Mittel zur Erzeugung von Unregelmäßigkeit der Stromdichte		Verwendung einer Mikronanoblasenerzeugungsvorrichtung

Durch Zuführen von Mikronanoblasen wurde eine sehr geringe Unregelmäßigkeit der Stromdichte an der Oberfläche des geformten Produkts (der Zwischenschicht) erzeugt und so wurden erste Bi-basierte Partikel, zweite Bi-basierte Partikel und dritte Bi-basierte Partikel präzipitiert. Als Vorrichtung zur Erzeugung von Mikronanoblasen wurde eine Vorrichtung verwendet, die eine Plattierungslösung und Luft unter hohem Druck in einem Spiralflussdurchgang Scherung aussetzt. In dem Flussweg wird die Plattierungslösung in der Reihenfolge Plattierungstank, Pumpe, Filter und Plattierungstank im Kreislauf geführt. Die Vorrichtung zur Erzeugung von Mikronanoblasen war zwischen dem Filter und dem Plattierungstank im Flussweg angeordnet.
Der Durchmesser der Mikronanoblasen in der Plattierungslösung wurde unter Verwendung einer Shimadzu-Nanopartikeldurchmesserverteilungsvorrichtung ”SALD-7100” gemessen. Als Resultat der Messung hatten nicht weniger als 80% der Zahl aller Blasen in der Bi-Plattierungslösung, die in der Herstellung der Beispiele 1 bis 7 der Erfindung eingesetzt wurde, einen Durchmesser von 500 bis 1000 nm.
Die Beispiele 1 bis 7 der Erfindung wurden durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren erhalten.
Vergleichsbeispiele 1 bis 5 wurden durch dasselbe Herstellungsverfahren wie die Beispiele 1 bis 7 der Erfindung hergestellt, allerdings mit der Ausnahme, dass keine geringe Unregelmäßigkeit der Stromdichte herbeigeführt wurde.
Die Differenz zwischen den Werten von ”a”, ”b” und ”c” des ”Dimensionsverhältnisses” in Tabelle 1 wurden durch die Wirkung der sehr kleinen Unregelmäßigkeit der Stromdichte, die durch Zuführen von Blasen erzeugt wurde, verursacht.
Spalte ”a” des ”Dimensionsverhältnisses” in Tabelle 1 drückt, als Prozentangabe, ein Verhältnis der Anzahl der ersten Bi-basierten Partikel zu der Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel aus. Entsprechend drückt Spalte ”b” des ”Dimensionsverhältnisses” in Tabelle 1, als Prozentangabe, ein Verhältnis der Anzahl der zweiten Bi-basierten Partikel zu der Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel aus und drückt Spalte ”c” des ”Dimensionsverhältnisses” in Tabelle 1, als Prozentwert, ein Verhältnis der Zahl der dritten Bi-basierten Partikel zu der Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel aus. In der Spalte ”Rate des Dimensionsverhältnisses” in Tabelle 1 drückt ”d” einen Wert von ”a/b” aus und drückt ”e” einen Wert von ”a/c” aus.
Ein Querschnitt der Laufschicht 13 wurde mit einem Scanningionenmikroskop betrachtet. Ein Betrachtungs-Sichtfeld ist 5 μm × 5 μm und die Messungsvergrößerung ist 25.000fach. Eine Hauptachse X und eine Nebenachse Y wurden für alle Bi-basierten Partikel, die in dem Betrachtungs-Sichtfeld enthalten sind, gemessen. Das Dimensionsverhältnis Z wurde erhalten, indem die Hauptachse X durch die Nebenachse Y dividiert wurde, und auf der Basis des Dimensionsverhältnisses Z wurden die betrachteten Bi-basierten Partikel in eine Klasse, die der ersten Bi-basierten Partikel, die der zweiten Bi-basierten Partikel und die der dritten Bi-basierten Partikel, klassifiziert, um Werte für ”a”, ”b”, ”c”, ”d” und ”e” in Tabelle 1 zu erhalten.

Für jede der oben beschriebenen Proben wurde ein Ermüdungsbeständigkeitstest unter den in Tabelle 3 unten gezeigten Bedingungen durchgeführt und ein Test auf Festfressen wurde unter den in Tabelle 4 gezeigten Bedingungen durchgeführt. Die Resultate sind in Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 3]

Innendurchmesser des Lagers	60 mm
Lagerbreite	20 mm
Umdrehungen	3000 UpM
Schmiermittel	VG22
Wellenmaterial	JIS S55C
Testdauer	12 Stunden
Evaluierungsverfahren	Maximale spezifische Last ohne Risse

[Tabelle 4]

Innendurchmesser des Lagers	50 mm
Lagerbreite	18 mm
Geschwindigkeit	15 m/Sekunde
Schmiermittel	VG22
Ölfluss	100 ml/Minute
Testlast	5 MPa erhöht im 10-Minuten-Intervall
Evaluierungsverfahren	Festfressen wird beurteilt, wenn die Lageraußenoberflächentemperatur über 200°C steigt oder der Kurbelwellenantriebsriemen durchrutscht.

Die Resultate des Tests auf Ermüdungsbeständigkeit und des Tests auf Festfressen wurden analysiert.
Aus dem Vergleich zwischen den Beispielen 1 bis 7 der Erfindung und den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 ergibt sich, dass Beispiele 1 bis 7 der Erfindung sowohl bezüglich Ermüdungsbeständigkeit als auch bezüglich Beständigkeit gegen Festfressen den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 überlegen sind, da die Beispiele 1 bis 7 der vorliegenden Erfindung allen Bedingungen a ≥ 30 (%), 0,5 ≤ d ≤ 6,0 und 0,5 ≤ e ≤ 6,0 genügen.
Aus einem Vergleich zwischen den Beispielen 1 und 2 der Erfindung und den Beispielen 3 bis 7 der Erfindung ergibt sich, dass Beispiele 1 und 2 sowohl bezüglich Ermüdungsbeständigkeit als auch bezüglich Beständigkeit gegen Festfressen in den Beispielen 3 bis 7 überlegen sind, da Beispiele 1 und 2 allen Bedingungen 35 ≤ a ≤ 70, 0,8 ≤ d ≤ 4,0 und 0,8 ≤ e ≤ 4,0 genügen.
In den Beispielen der vorliegenden Erfindung, welche eine Zwischenschicht zwischen einer Lagerlegierungsschicht und einer Laufschicht umfassen, insbesondere die Zwischenschicht, die aus einem von Ag, einer Ag-Legierung, Co, einer Co-Legierung, Cu und einer Cu-Legierung hergestellt ist, umfassen, löste sich die Laufschicht nach dem Test nicht von Basis ab, selbst wenn der Test unter strengen Bedingungen durchgeführt wurde.
Industrielle Anwendbarkeit
Ein typisches Beispiel für ein Gleitelement ist ein Gleitlager, das in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs und dergleichen verwendet wird.
Liste der Bezugszeichen
In den Zeichnungen bezeichnet 11 ein Gleitelement, bezeichnet 12 eine Basis, bezeichnet 12a eine Metallstützschicht (Basis), bezeichnet 12b eine Lagerlegierungsschicht (Basis), bezeichnet 12c eine Zwischenschicht (Basis), bezeichnet 13 eine Laufschicht und bezeichnet 14 ein Bi-basiertes Partikel.

Claims

Gleitelement, umfassend: eine Basis und eine Laufschicht auf der Basis, wobei die Laufschicht Bi-basierte Partikel umfasst, die aus Bi oder einer Bi-Legierung bestehen, wobei die Bi-basierten Partikel eine Hauptachse und eine Nebenachse, die orthogonal zu der Hauptachse am Mittelpunkt der Hauptachse ist, haben, wobei, wenn die Länge der Hauptachse durch X ausgedrückt wird und die Länge der Nebenachse durch Y ausgedrückt wird und das Dimensionsverhältnis Z durch X/Y definiert wird, die Bi-basierten Partikel in erste Bi-basierte Partikel, die Z < 2, genügen, zweite Bi-basierte Partikel, die 2 ≤ Z < 3 genügen, und dritte Bi-basierte Partikel, die 3 ≤ Z genügen, klassifiziert werden und wobei, wenn das Verhältnis der Anzahl der ersten Bi-basierten Partikel zu der Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel durch a% ausgedrückt wird, das Verhältnis der Anzahl der zweiten Bi-basierten Partikel zu der Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel durch b% ausgedrückt wird und das Verhältnis der Anzahl der dritten Bi-basierten Partikel zu der Gesamtzahl der Bi-basierten Partikel durch c% ausgedrückt wird, a/b als d definiert ist und a/c als e definiert ist, a ≥ 30, 0,5 ≤ d ≤ 6,0 und 0,5 ≤ e ≤ 6,0 genügt.
Gleitelement gemäß Anspruch 1, wobei 35 ≤ a ≤ 70, 0,8 ≤ d ≤ 4,0 und 0,8 ≤ e ≤ 4,0 genügt.
Gleitelement gemäß Anspruch 1, wobei die Basis eine Metallstützschicht, eine Lagerlegierungsschicht auf der Metallstützschicht und eine Zwischenschicht auf der Lagerlegierungsschicht umfasst, und wobei die Zwischenschicht wenigstens eine Schicht umfasst, die aus einem Material besteht, das aus der Gruppe, bestehend aus Ni, einer Ni-Legierung, Ag, einer Ag-Legierung, Co, einer Co-Legierung, Cu und einer Cu-Legierung, ausgewählt ist.
Gleitelement gemäß Anspruch 2, wobei die Basis eine Metallstützschicht, eine Lagerlegierungsschicht auf der Metallstützschicht und eine Zwischenschicht auf der Lagerlegierungsschicht umfasst und wobei die Zwischenschicht wenigstens eine Schicht umfasst, die aus einem Material besteht, das aus der Gruppe, bestehend aus Ni, einer Ni-Legierung, Ag, einer Ag-Legierung, Co, einer Co-Legierung, Cu und einer Cu-Legierung, ausgewählt ist.
Gleitelement gemäß Anspruch 3, wobei die Lagerlegierungsschicht eine Al-basierte Lagerlegierung umfasst.
Gleitelement gemäß Anspruch 3, wobei die Lagerlegierungsschicht eine Cu-basierte Lagerlegierung umfasst.