DE112019000021T5

DE112019000021T5 - Gleitelement

Info

Publication number: DE112019000021T5
Application number: DE112019000021.7T
Authority: DE
Inventors: Masaya Ichikawa
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2019-11-28
Also published as: JP6731969B2; CN110582593B; JP2019183230A; WO2019198285A1; CN110582593A; US20200392994A1; US11028879B2

Abstract

Gleitelement umfassend eine Deckschicht, die mit einem Plattierungsfilm einer Bi- und Sb-Legierung ausgebildet ist, wobei die Sb-Konzentration in der Deckschicht mit der Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht ansteigt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitelement mit einer Deckschicht aus einem Plattierungsfilm aus einer Bi- und Sb-Legierung.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Gleitelement mit einer Deckschicht, die eine Bi-Beschichtung und eine Ag-Zwischenschicht enthält, ist bekannt (siehe JP2006-266445 A ). In JP2006-266445 A wird die Größe der Ag-Kristallkörner in der Zwischenschicht eingestellt, um die Lagenanhaftung der Deckschicht zu verbessern. Die Größe der Bi-Kristallkörner in der Beschichtung wird ebenso eingestellt, um die Anhaftung und die Ermüdungsbeständigkeit der Deckschicht zu verbessern.
Jedoch besteht auch dann, wenn die Lagenanhaftung durch Einstellen der Kristallkorngröße wie in JP2006-266445 A verbessert wird, im Fall einer Zweilagenstruktur der Deckschicht das Problem, dass eine Ablösung der Lagen nicht zu vermeiden ist. Es besteht auch das Problem, dass plötzliche Änderungen der Auflage-Eigenschaften bei der Abnutzung nicht zu vermeiden sind, wenn die Deckschicht eine Zweilagenstruktur aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser Probleme entwickelt, und der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gleitelement bereitzustellen mit einer Deckschicht, die ein Ablösen der Lagen verhindert, während eine günstige Ermüdungsbeständigkeit erreicht wird.
Um die Aufgabe zu erfüllen, umfasst das Gleitelement eine Deckschicht, die mit einem Plattierungsfilm aus einer Bi- und Sb-Legierung gebildet wird, wobei die Sb-Konzentration in der Deckschicht mit der Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht ansteigt.
In der vorgenannten Konfiguration enthält die Deckschicht nicht nur Bi, das weich ist, sondern auch Sb, das hart ist, und das harte Sb verbessert die Ermüdungsbeständigkeit. Weil die Sb-Konzentration mit der Höhe ab der Oberfläche zunimmt, wird im anfänglichen Abnutzungszeitraum eine günstige Gleichförmigkeit erreicht, und in der Stufe fortgeschrittener Abnutzung wird eine hohe Verschleißfestigkeit erreicht. Weil die Sb-Konzentration mit der Höhe ab der Oberfläche zunimmt, kann ein Ablösen der Lagen verhindert werden.
Die Konzentrations-Steilheit von Sb in einem ersten Bereich auf einer ersten Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht kann höher sein als die Konzentrations-Steilheit von Sb in einem zweiten Bereich auf einer Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht, die geringer als die erste Höhe ist. Bei einer solchen Konfiguration kann die Härte der Deckschicht mit fortschreitender Abnutzung plötzlich ansteigen.
Es ist bestätigt worden, dass sowohl Gleichförmigkeit als auch Ermüdungsbeständigkeit erreicht wurden, wenn die durchschnittliche Konzentration von Sb in der Deckschicht insgesamt auf 1,3 Masse-% bis einschließlich 3,0 Masse-% eingestellt wurde. Der Ausdruck durchschnittliche Konzentration von Sb in der Deckschicht bezeichnet die durchschnittliche Konzentration von Sb über die gesamte Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht des Gleitelements gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Diagramm von Sb-Konzentrationen in Deckschichten;
3 ist ein Foto des Querschnitts einer Deckschicht;
4 ist eine erläuternde Ansicht einer Ermüdungsprüfung; und
5 ist ein Diagramm und zeigt das Verhältnis zwischen der Sb-Konzentration und dem Anteil des Ermüdungsbereichs.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Reihenfolge beschrieben.

(1) Erste Ausführungsform:
- (1-1) Konfiguration des Gleitelements:
- (1-2) Verfahren zur Herstellung des Gleitelements:
(2) Weitere Ausführungsformen:

Erste Ausführungsform:
Konfiguration des Gleitelements:
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gleitelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Gleitelement 1 weist ein Rückwandblech 10, eine Auskleidung 11 und eine Deckschicht 12 auf. Das Gleitelement 1 ist ein Halbspreiz-Metallelement, gebildet durch Zweiteilen eines Hohlrohrs in radialer Richtung und mit einem halbbogenförmigen Querschnitt. Ein Gleitlager A wird durch Einsetzen zweier Gleitelemente 1 in eine Röhrenform gebildet. Das Gleitlager A trägt in einem hohlen Bereich im Inneren eine zylindrische Gegenwelle 2 (Motorkurbelwelle). Der Außendurchmesser der Gegenwelle 2 ist etwas kleiner ausgebildet als der Innendurchmesser des Gleitlagers A. Schmieröl (Motoröl) wird in einem Schlitz bereitgestellt, der zwischen der Außenumfangsfläche der Gegenwelle 2 und der Innenumfangsfläche des Gleitlagers A ausgebildet ist. Mit dem so bereitgestellten Schmieröl gleitet die Außenumfangsfläche der Gegenwelle 2 auf der Innenumfangsfläche des Gleitlagers A.
Das Gleitelement 1 wird durch Laminieren des Rückwandblechs 10, der Auskleidung 11 und der Deckschicht 12, in dieser Reihenfolge auf den Krümmungsmittelpunkt zu, hergestellt. Dementsprechend bildet das Rückwandblech 10 die äußerste Schicht des Gleitkörpers 1, und die Gleitschicht 12 bildet die innerste Schicht des Gleitelements 1. Das Rückwandblech 10, die Auskleidung 11 und die Deckschicht 12 weisen in Umfangsrichtung jeweils eine gleichmäßige Dicke auf. Die Dicke des Rückwandblechs 10 beträgt 1,8 mm, die Dicke der Auskleidung 11 ist 0,2 mm, und die Dicke der Deckschicht 12 ist 20 µm. Der zweifache Radius der Oberfläche der Deckschicht 12 auf der Seite des Krümmungsmittelpunktes (Innendurchmesser des Gleitelements 1) beträgt 55 mm. Die Breite des Gleitlagers A ist 19 mm. Nachstehend bezieht sich der Ausdruck innen auf die Seite des Krümmungsmittelpunktes des Gleitelements 1, und der Ausdruck außen bezieht sich auf die Seite gegenüber dem Krümmungsmittelpunkt des Gleitelements 1. Die Innenseite der Deckschicht 12 bildet die Gleitfläche der Gegenwelle 2.
Das Rückwandblech 10 besteht aus Stahl, der 0,15 Masse-% C, 0,06 Masse-% Mn, und im übrigen Fe enthält. Das Rückwandblech 10 braucht nicht aus Stahl zu sein, solange das Rückwandblech 10 aus einem Werkstoff besteht, der die Last von der Gegenwelle 2 durch die Auskleidung 11 und die Deckschicht 12 tragen kann.
Die Auskleidung 11 ist eine Schicht, die auf die Innenseite des Rückwandblechs 10 laminiert ist und die erfindungsgemäße Grundschicht darstellt. Die Auskleidung 11 enthält 10 Masse-% Sn, 8 Masse-% Bi, und der Rest ist Cu und unvermeidbare Verunreinigungen. Beispiele der unvermeidbaren Verunreinigungen der Auskleidung 11 umfassen Mg, Ti, B, Pb und Cr, die bei der Raffination oder beim Verschrotten eingebracht werden. Der Gehalt an unvermeidbaren Verunreinigungen in der Auskleidung 11 ist insgesamt 0,5 Masse-% oder weniger.

Die Deckschicht 12 ist eine auf die Innenfläche der Auskleidung 11 laminierte Schicht. Die Deckschicht 12 ist ein Plattierungsfilm aus einer Bi- und Sb-Legierung. Die Deckschicht 12 enthält Bi, Sb, und unvermeidbare Verunreinigungen. Der Gehalt an unvermeidbaren Verunreinigungen in der Deckschicht 12 ist insgesamt 0,5 Masse-% oder weniger. [Tabelle 1]

	Abstand von Grenzfläche (µm)	Erster Bereich				Zweiter Bereich																durchschnittliche Konzentration insgesamt	Erster Bereich/ Zweiter Bereich
	Abstand von Grenzfläche (µm)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	durchschnittliche Konzentration insgesamt	Erster Bereich/ Zweiter Bereich
Sb Konzentration von Beispiel A	Konzentration (Masse-%)	13,12	9,30	4,19	2,39	2,53	2,14	2,56	1,99	2,31	2,18	1,94	2,67	1,98	2,18	2,12	2,14	1,76	2,05	2,36	1,73	3,05	-
	Anstieg (Masse-%/µm)	3,82	5,11	1,80	0,14	0,39	0,42	0,57	0,32	0,13	0,24	0,73	0,69	0,20	0,06	0,02	0,38	0,29	0,31	0,63	-	-	-
	durchschnittlicher Anstieg (Masse-%/µm)	2,72				0,36																-	7,6
	Standard-Abweichung (Masse-%)	4,89				0,27																-	18,1
Sb Konzentration von Beispiel B	Konzentration (Masse-%)	4,37	2,78	1,57	1,66	0,90	1,42	0,96	0,83	0,94	1,07	1,11	1,11	1,05	1,26	0,53	0,63	0,95	0,55	-	-	1,31	-
	Anstieg (Masse-%/µm)	1,59	1,21	0,09	0,76	0,52	0,46	0,13	0,11	0,13	0,04	0,00	0,06	0,21	0,73	0,10	0,32	0,40	-	-	-	-	-
	durchschnittlicher Anstieg (Masse-%/µm)	0,91				0,25														-	-	-	3,7
	Standard-Abweichung (Masse-%)	1,31				0,40														-	-	-	3,2
Sb Konzentration von Beispiel C	Konzentration (Masse-%)	1,83	0,92	1,34	1,62	0,38	1,22	1,71	1,78	2,28	2,44	2,26	2,72	1,42	1,69	2,90	1,88	2,39	3,26	-	-	1,89	-
	Anstieg (Masse-%/µm)	0,91	0,42	0,28	1,24	0,84	0,49	0,07	0,50	0,16	0,18	0,46	1,30	0,27	1,21	1,02	0,51	0,87	-	-	-	-	-
	durchschnittlicher Anstieg (Masse-%/µm)	0,71				0,61														-	-	-	1,2
	Standard-Abweichung (Masse-%)	0,39				0,98														-	-	-	0,4

Tabelle 1 listet die Konzentrationen (Masse-Konzentrationen) von Sb in der Deckschicht 12 auf. 2 ist ein Diagramm und zeigt Konzentrationen (Masse-Konzentrationen) von Sb in der Deckschicht 12. In 2 gibt die horizontale Achse den Abstand von der Grenzfläche zu der Auskleidung 11 an, und die vertikale Achse gibt die Sb-Konzentration an. Tabelle 1 und 2 zeigen die Konzentrationen (Dreiecke) von Sb in einem Beispiel A, die sich bei etwa 2 Masse-% annähern, die Konzentrationen (Kreise) von Sb in einem Beispiel B, die sich bei etwa 1 Masse-% annähern, und die Konzentrationen (Vierecke) eines Beispiels C, das keinen Konzentrationsanstieg aufweist. Wie in 2 gezeigt, ist in den Beispielen A und B die Sb-Konzentration maximal bei der Grenzfläche an der Auskleidung 11. Die Sb-Konzentration fällt in den Beispielen A und B kontinuierlich ab, während der Abstand von der Grenzfläche zu der Auskleidung 11 steigt (wobei die Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht 12 abnimmt). Die durchschnittliche Konzentration von Sb in der Deckschicht 12 insgesamt war 3,05 Masse-%.

In den Beispielen A und B, wenn der Abstand von der Grenzfläche zu der Auskleidung 11 steigt, fällt der Anstieg der Sb-Konzentration (Absolutwert) ab, und die Sb-Konzentration nähert sich an eine nahezu konstante Höhe an, in dem Bereich, wo der Abstand von der Grenzfläche zu der Auskleidung 11 wenigstens 4 µm beträgt. In den Beispielen A und B sind Anstieg und Standard-Abweichung der Sb-Konzentration in einem ersten Bereich (Bereich, wo der Abstand von einer Grenzfläche X zu der Auskleidung 11 4 µm oder weniger beträgt) wo die Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht 12 eine erste Höhe ist, größer als Anstieg und Standard-Abweichung der Sb-Konzentration in einem zweiten Bereich (Bereich, wo der Abstand von der Grenzfläche X zu der Auskleidung 11 größer als 4 µm ist), wo die Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht größer als die erste Höhe ist.
In dem Beispiel A war der Anstieg der Sb-Konzentration in dem ersten Bereich das 7,6-fache des Anstiegs der Sb-Konzentration in dem zweiten Bereich. In dem Beispiel A war die Standard-Abweichung der Sb-Konzentration in dem ersten Bereich das 18,1-fache der Standard-Abweichung der Sb-Konzentration in dem zweiten Bereich. In dem Beispiel B war der Anstieg der Sb-Konzentration in dem ersten Bereich das 3,7-fache des Anstiegs der Sb-Konzentration in dem zweiten Bereich. In Beispiel B war die Standard-Abweichung der Sb-Konzentration in dem ersten Bereich das 3,2-fache der Standard-Abweichung der Sb-Konzentration in dem zweiten Bereich.
Die Deckschicht 12 der vorliegenden Ausführungsform wurde mittels eines Herstellungsverfahrens ähnlich wie in Beispiel A ausgebildet, und die Sb-Konzentration in der Oberfläche der Deckschicht 12 mit einer Dicke von 20 µm war 1,8 Masse-%. Dementsprechend kann festgestellt werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform ein Anstieg der Sb-Konzentration ähnlich wie in Beispiel A in 2 vorliegt. Die Sb-Konzentration in der Deckschicht 12 ist durch Variieren der Sb-Konzentration im Galvanisierbad der Deckschicht 12 einstellbar, wie nachstehend beschrieben.
3 ist ein Foto des Querschnitts der Deckschicht 12. Das Querschnittsfoto der 3 zeigt die durchgeführte Abbildung, so dass Bereiche mit höherer Sb-Konzentration eine dunklere Farbe zeigen. Wie in 3 dargestellt, fällt die Sb-Konzentration kontinuierlich ab, wenn die Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht 12 abnimmt. Das heißt, die Sb-Konzentration steigt kontinuierlich an, wenn die Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht 12 zunimmt. Weil der Rest abgesehen von Sb als Bi angenommen werden kann, fällt die Bi-Konzentration kontinuierlich ab, wenn die Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht 12 zunimmt. Das heißt, dass die Bi-Konzentration kontinuierlich ansteigt, wenn die Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht 12 abnimmt. 3 ist ein Foto des Querschnitts der Deckschicht 12 mit einer Dicke von etwa 10 µm.
Die Sb-Konzentration in der Deckschicht 12 wurde durch energiedispersive Röntgenspektroskopie mit einem Elektronenstrahl-Mikroanalysator gemessen (JMS-6610A, hergestellt durch JEOL). Insbesondere wurde eine Vielzahl rechteckiger Bereiche E mit Abstand von der Grenzfläche X zwischen der Deckschicht 12 und der Auskleidung 11 zu der Oberkante (Kante der Oberflächenseite) mit jeweils 1 µm Unterschied gebildet, und die durchschnittliche Masse-Konzentration von Sb in dem jeweiligen rechteckigen Bereich E wurde als Sb-Masse-Konzentration beim jeweiligen Abstand gemessen. Ein Gesamtbereich EA bestehend aus sämtlichen Rechteckbereichen E wurde gebildet, und die durchschnittliche Masse-Konzentration von Sb in dem Gesamtbereich EA wurde als durchschnittliche Gesamt-Sb-Konzentration in der Deckschicht gemessen.
Wenn eine Dauerversuchsprobe (Verbindungsstange R) mit einer Deckschicht 12 ähnlich dem oben beschriebenen Gleitelement 1 hergestellt und der Anteil des Ermüdungsbereichs der Dauerversuchsprobe gemessen wurde, ergab sich ein Anteil des Ermüdungsbereichs von 30%, was günstig ist. Der Anteil des Ermüdungsbereichs wurde auf die folgende Weise gemessen. 4 ist eine erläuternde Ansicht der Ermüdungsprüfung. Wie in 4 dargestellt, wurde die Verbindungsstange R mit zylindrischen Durchgangslöchern an beiden Enden in Längsrichtung ausgebildet, und eine Prüfwelle H (schraffiert) wurde an einem Ende durch das Durchgangsloch gehalten.
Eine Deckschicht 12 (schwarz) wurde in gleicher Weise wie die des Gleitelements 1 in der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs der Verbindungsstange R, welche die Prüfwelle H hält, ausgebildet. Die Prüfwelle H wurde außerhalb der Verbindungsstange R auf beiden Seiten in Axialrichtung der Prüfwelle H gehalten, welche mit einer Gleitdrehzahl von 6,6 m/s rotierte. Der Ausdruck Gleitdrehzahl ist die Relativgeschwindigkeit zwischen der Oberfläche der Deckschicht 12 und der Prüfwelle H. Das Ende der Verbindungsstange R auf der Seite gegenüber der Prüfwelle H war mit einem bewegbaren Körper F verbunden, der sich in Längsrichtung der Verbindungsstange R hin und her bewegte, und die oszillierende Last des bewegbaren Körpers F war auf 80 MPa eingestellt. Motoröl mit etwa 140°C wurde zwischen der Verbindungsstange R und der Prüfwelle H zugeführt.
Dieser Zustand wurde 50 Stunden lang aufrechterhalten als Dauerversuch auf der Deckschicht 12. Nach dem Dauerversuch wurde die Innenfläche (Gleitfläche) der Deckschicht 12 von einer Position auf einer Linie rechtwinklig zu der Oberfläche fotografiert, wobei die Linie als optische Hauptachse diente, und das fotografierte Bild wurde als Auswertungsbild verwendet. In dem Auswertungsbild sichtbare beschädigte Bereiche der Oberfläche der Deckschicht 12 wurden mittels Binokular (Lupe) betrachtet, und der beschädigte Oberflächenbereich, d.h. die Oberfläche der beschädigten Bereiche, wurde berechnet. Insbesondere wurde der beschädigte Oberflächenbereich durch den gesamten Oberflächenbereich der in dem Auswertungsbild erscheinenden Deckschicht 12 geteilt, und das Ergebnis, der Anteil des Ermüdungsbereichs wurde ermittelt, ausgedrückt in Prozent.
Da in der Deckschicht 12 der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform sowohl hartes Sb wie auch weiches Bi verwendet wird, wird die Ermüdungsbeständigkeit durch das harte Sb verbessert. Weil die Sb-Konzentration mit der Höhe ab der Oberfläche zunimmt, wird im anfänglichen Abnutzungszeitraum eine günstige Gleichförmigkeit erreicht, und in der Stufe fortgeschrittener Abnutzung wird eine hohe Verschleißfestigkeit erreicht. Weil die Sb-Konzentration mit der Höhe ab der Oberfläche zunimmt, kann ein Ablösen der Lagen verhindert werden. Cu hat die Eigenschaft, dass es leichter als Bi in Sb dispergiert. Jedoch kann ein Einstellen der durchschnittlichen Konzentration insgesamt von Sb in der Deckschicht 12 von weniger als 3,1 Masse-% die Menge von Cu, das von der Auskleidung 11 in die Deckschicht 12 hinein dispergiert, unterdrücken und das Phänomen verhindern, dass das andernfalls dispergierte Cu die Ermüdungsbeständigkeit senken würde.
Der Anstieg der Sb-Konzentration in dem ersten Bereich (Bereich, wo der Abstand ab der Grenzfläche X zu der Auskleidung 11 4 µm oder weniger beträgt), wobei die Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht 12 eine erste Höhe ist, ist größer als der Anstieg der Sb-Konzentration in dem zweiten Bereich (Bereich, wo der Abstand ab der Grenzfläche X zu der Auskleidung 11 größer als 4 µm ist), wo die Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht größer als die erste Höhe ist. Eine solche Konfiguration steigert schnell die Härte der Deckschicht 12 mit zunehmender Abnutzung.
Verfahren zur Herstellung des Gleitelements:
Eine flache Platte aus kohlenstoffarmem Stahl mit derselben Dicke wie das Rückwandblech 10 wurde vorbereitet.
Pulver aus dem Werkstoff, der die Auskleidung 11 bildete, wurde auf der flachen Platte aus kohlenstoffarmem Stahl verteilt. Insbesondere wurde Cu-Pulver, Bi-Pulver und Sn-Pulver auf die flache Platte aus kohlenstoffarmem Stahl verteilt, so dass das oben beschriebene Massenverhältnis der Komponenten in der Auskleidung 11 erhalten wurde. Legierungspulver aus Cu-Bi, Cu-Sn oder dergleichen kann auf der flachen Platte aus kohlenstoffarmem Stahl verteilt werden, so lange das Massenverhältnis jeder Komponente in der Auskleidung 11 erreicht wird. Die Körnung des Pulvers wurde mittels eines Prüfsiebs (JIS Z8801) auf höchstens 150 µm eingestellt.
Dann wurden die flache Platte aus kohlenstoffarmem Stahl und das darauf verteilte Pulver gesintert. Die Sintertemperatur wurde auf 700°C bis 1000°C geregelt, und das Sintern wurde in inerter Atmosphäre durchgeführt. Nach dem Sintern wurde das Ergebnis abgekühlt. Die Auskleidung 11 muss nicht durch Sintern ausgebildet werden und kann beispielsweise durch Gießen gebildet werden.
Nach dem Ende des Kühlens bildete sich eine Cu-Legierungsschicht auf der flachen Platte aus kohlenstoffarmem Stahl. Die Cu-Legierungsschicht enthielt weiche Bi-Partikel, die während des Kühlens ausgefällt wurden.
Dann wurde der mit der Cu-Legierungsschicht ausgebildete kohlenstoffarme Stahl in eine Form gepresst, die durch gleichmäßiges Trennen eines Hohlrohrs in radialer Richtung in zwei Teile erhalten wurde. Das Pressen wurde so durchgeführt, dass der Außendurchmesser des kohlenstoffarmen Stahls dem Außendurchmesser des Gleitelements 1 entsprach.
Dann wurde die Oberfläche der auf dem Rückwandblech 10 ausgebildeten Cu-Legierungsschicht beschnitten. Der Umfang des Schneidens wurde so gesteuert, dass die Dicke der auf dem Rückwandblech 10 ausgebildeten Cu-Legierungsschicht mit der Dicke der Auskleidung 11 identisch war. Damit wurde die Auskleidung 11 nach dem Schneiden aus der Cu-Legierungsschicht ausgebildet. Das Schneiden wurde beispielsweise mittels einer Drehbank mit einem Schneidwerkzeug aus einem gesinterten Diamanten durchgeführt. Die Oberfläche der Auskleidung 11 nach dem Schneiden bildete die Grenzfläche der Auskleidung 11 zu der Deckschicht 12.
Danach wurde die Deckschicht 12 durch Laminieren von Bi auf die Oberfläche der Auskleidung 11 mittels Galvanisieren bis zu einer Dicke von 10 µm gebildet. Der Galvanisiervorgang war wie folgt. Zunächst wurde die Oberfläche der Auskleidung 11 mit Wasser gespült. Ferner wurde die Oberfläche der Auskleidung 11 mit Säure gewaschen, um nicht benötigte Oxide von der Oberfläche der Auskleidung 11 zu entfernen. Dann wurde die Oberfläche der Auskleidung 11 erneut mit Wasser gespült.
Nach Fertigstellung der vorbeschriebenen Vorbehandlung wurde elektrischer Strom an die Auskleidung 11 angelegt, die zur Durchführung einer Galvanisierung in ein Galvanisierbad eingetaucht war. Die Zusammensetzung des Galvanisierbades enthielt 150 g/L Methansulfonsäure, 20 g/L Bi-Methansulfonsäure und 25 g/L organisches Tensid. 0,18 g/L reines Sb wurde mittels Elektrolyse in dem Galvanisierbad gelöst. Die Temperatur des Galvanisierbades war auf 30°C eingestellt. Ein Gleichstrom mit einer Stromdichte von 2,0 A/dm² wurde an die Auskleidung 11 angelegt.
In dem Galvanisierbad kann die Methansulfonsäure auf 50 bis 250 g/L eingestellt werden, die Bi-Methansulfonsäure auf 5 bis 40 g/L, das Sb auf 0,1 bis 3 g/L, und das organische Tensid auf 0,5 bis 50 g/L. Die Temperatur des Galvanisierbades kann auf 20°C bis 50°C eingestellt werden, und die Stromdichte des an die Auskleidung 11 angelegten Stroms kann auf 0,5 bis 7,5 A/dm² eingestellt werden. Die Sb-Konzentration in der Deckschicht 12 kann durch Erhöhen der Sb-Ionen-Konzentration in dem Galvanisierbad gesteigert werden.
Durch Einstellen beispielsweise der Sb-Konzentration in dem Galvanisierbad auf 0,2 g/L wurden Sb-Konzentrationen (Dreiecke) erhalten, die annähernd 2 Masse-% in 2 waren. Durch Einstellen der Sb-Konzentration in dem Galvanisierbad auf 0,1 g/L wurden Sb-Konzentrationen (Kreise) erhalten, die annäherne 1 Masse-% in 2 waren. Es verstand sich, dass die Anstiege der Sb-Konzentration durch Verwendung von Methansulfonsäure in dem Galvanisierbad erreicht wurden. Wenn die Deckschicht 12 in einem Galvanisierbad mittels Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) statt Methansulfonsäure gebildet wurde, wurde eine Deckschicht 12 ohne Anstieg der Konzentration gebildet, wie in dem Beispiel C der 2.
Somit wurde eine Galvanisierung durchgeführt, gefolgt von Spülen und Trocknen. Damit war das Gleitelement 1 fertiggestellt. Durch Montieren von zwei Gleitelementen 1 in ein Rohr wurde das Gleitlager A gebildet, und dann wurde das Gleitlager A an einem Motor angebracht.
Weitere Ausführungsformen:
Tabelle 2 listet die Ergebnisse vom Messen des Anteils des Ermüdungsbereichs einer Vielzahl von Beispielen 1 bis 8 auf, wobei die Dicke der Deckschicht 12 und die Sb-Konzentration in der Oberfläche unterschiedlich waren. Die erste Ausführungsform entspricht dem Beispiel 7. 5 ist ein Diagramm der Anteile der Ermüdungsbereiche der Beispiele 1 bis 8. In 5 stellt die vertikale Achse den Anteil des Ermüdungsbereichs dar, und die horizontale Achse stellt die Sb-Konzentration in der Oberfläche dar.
[Tabelle 2]

Probe Nr.	Deckschicht Dicke (µm)	Sb Konzentration (Masse-%) in Oberfläche	Anteil des Ermüdungsbereichs (%)
1	11	0	9,9
2	11	1,7	0,2
3	11	2,6	0,8
4	14	0	31,5
5	14	1,8	2,4
6	20	0	41,1
7 (erste Ausführungsform)	20	1,8	29,6
8	20	2,4	21,8

Je größer die Dicke der Deckschicht 12, desto größer ist der Anteil des Ermüdungsbereichs. Dieses Ergebnis ist vermutlich dadurch entstanden, dass die inneren Spannungen auf der Deckschicht 12 ansteigen, wenn die Dicke der Deckschicht 12 ansteigt, unabhängig von der Sb-Konzentration. Jedoch hat sich bestätigt, dass die Verwendung von Sb in der Deckschicht 12 erfolgreich den Anteil des Ermüdungsbereichs in allen Dicken reduzierte. Dementsprechend kann das Gleitelement 1 auch dann mit günstiger Ermüdungsbeständigkeit gebildet werden, wenn die Dicke der Deckschicht 12 wie in der ersten Ausführungsform 20 µm ist.
Im Vergleich des Anteils des Ermüdungsbereichs mit identischen Dicken kann der Anteil des Ermüdungsbereichs mit einer höheren Sb-Konzentration in der Oberfläche unterdrückt werden. Der Anteil des Ermüdungsbereichs kann unterdrückt werden durch Einstellen der Sb-Konzentration in der Oberfläche auf 1,0% bis einschließlich 3,0 Masse-% (wünschenswert 1,7% bis einschließlich 2,6 Masse-%).
Bei der ersten Ausführungsform wurde beispielhaft das Gleitelement 1 erläutert, welches das Gleitlager A zum Lagern der Kurbelwelle eines Motors bildet, jedoch kann das erfindungsgemäße Gleitelement 1 zum Ausbilden des Gleitlagers A für andere Zwecke verwendet werden. Beispielsweise kann eine Getriebebuchse oder ein Radiallager, wie z.B. eine Kolbenbuchse oder ein Kolbenauge, mit dem erfindungsgemäßen Gleitelement 1 ausgebildet werden. Das erfindungsgemäße Gleitelement kann auch ein Axiallager, jede Art Ringscheibe oder eine Taumelscheibe für einen Kfz-Luftverdichter sein. Die Matrix der Auskleidung 11 ist nicht auf eine Cu-Legierung beschränkt und kann aus Matrixwerkstoffen entsprechend der Härte der Gegenwelle 2 ausgewählt werden. Das Rückwandblech 10 ist nicht wesentlich und kann weggelassen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006266445 A [0002, 0003]

Claims

Gleitelement mit einer Deckschicht, die mit einem Plattierungsfilm einer Bi- und Sb-Legierung ausgebildet ist, wobei die Sb-Konzentration in der Deckschicht mit der Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht ansteigt.
Gleitelement gemäß Anspruch 1, wobei der Anstieg der Sb-Konzentration in einem ersten Bereich bei einer ersten Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht größer als der Anstieg der Sb-Konzentration in einem zweiten Bereich bei einer Höhe ab der Oberfläche der Deckschicht ist, die geringer als die erste Höhe ist.