DE19608028C2

DE19608028C2 - Gleitflächenaufbau

Info

Publication number: DE19608028C2
Application number: DE19608028A
Authority: DE
Inventors: Yusuke Toyoda; Masamune Tabata; Kenji Dosaka; Takahiro Gunji
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2016-03-02
Also published as: US5882804A; DE19608028A1; FR2733557A1; FR2733557B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gleitflächenaufbau, der aus einem Aggregat von Fe-Kristallen gebildet ist.

Derartige herkömmlich bekannte Gleitflächenaufbauten umfassen zum Beispiel eine Fe-plattierte Schicht, die an einer Außenum fangsfläche eines Kontaktabschnitts und eines Randabschnitts eines aus einem Stahl gefertigten Substrats an einem Kolben für eine Brennkraftmaschine vorgesehen ist, um eine Verbesserung in der Abnutzungsbeständigkeit zu liefern.

Allerdings hat der bekannte Gleitflächenaufbau ein Problem da hingehend, daß unter auftretenden Umständen, bei denen die Dreh zahl- und die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine zuzunehmen neigen, der bekannte Gleitflächenaufbau eine unzureichende Öl rückhalteeigenschaft, d. h. ein unzureichendes Ölrückhaltever mögen und eine schlechte Freßbeständigkeit aufgrund seiner rela tiv harten Gleitoberfläche aufweist.

Deshalb hat der Anmelder der vorliegenden Anmeldung einen Gleit flächenaufbau mit einer großen Anzahl pyramidenförmiger Metall kristalle in bzw. an einer Gleitoberfläche des Aufbaus vorge schlagen (siehe z. B. die japanische Patentanmeldungsoffenle gungsschrift Nr. 174089/94).

Wenn der Gleitflächenaufbau in dieser Art und Weise ausgebildet ist, greifen benachbarte pyramidenförmige Metallkristalle wech selweise ineinander, und infolgedessen nimmt die Gleitfläche eine komplizierte Morphologie an, welche eine große Anzahl von feinen Gipfeln, eine große Anzahl von zwischen den Gipfeln ge bildeter Täler und eine große Anzahl von aufgrund des wechsel weisen Ineinandergreifens der Gipfel gebildeter feiner Sümpfe umfaßt. Deshalb weist der Gleitflächenaufbau ein gutes Ölrück haltevermögen auf. Somit ist die Freßbeständigkeit des Gleit flächenaufbaus verbessert.

Als ein Ergebnis verschiedenster Überprüfungen des Gleitflächen aufbaus ist allerdings klar geworden, daß der Gleitflächenaufbau eine relativ geringe Härte aufweist. Um einem harten bzw. rauhen Gleitumfeld gerecht zu werden, ist es folglich notwendig, die Härte des Gleitflächenaufbaus zu vergrößern, um die Abnutzung der pyramidenförmigen Metallkristalle in einem derartigen Gleit umfeld zu hemmen bzw. dieser entgegenzuwirken und hierdurch zu ermöglichen, daß der Gleitflächenaufbau ein gutes Ölrückhalte vermögen behält.

Aus der DE-OS-23 20 524 ist eine verschleißfeste phosphorreiche Sinterlegie rung bekannt. Diese Legierungen, welche als Werkstoff für Gleitstücke eingesetzt werden sollen, enthalten Kohlenstoff, Phosphor, einen hohen Anteil an Eisen und gegebenenfalls Nickel und/oder Molybdän. Da derartige Legierungen in einem Sintervorgang hergestellt werden, liegt eine definierte Kristallstruktur nicht vor.

Auch die JP-52-5 0910 offenbart eine Gleitmateriallegierung aus Eisen, Bor und Kohlenstoff, welche in einem Sinterverfahren hergestellt wird.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gleitflä chenaufbau des oben beschriebenen Typs bereitzustellen, welcher Gleitflächenaufbau eine hohe Härte aufweist, wodurch dem Abnut zen der pyramidenförmigen Metallkristalle in einem harten bzw. rauhen Gleitumfeld entgegengewirkt werden kann, wodurch ein gutes Ölrückhaltevermögen aufrechterhalten wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den im Anspruch 1 angegebenen Gleichflächenaufbau gelöst.

Wenn die pyramidenförmigen Fe-Kristalle in dem oben beschrie benen Bereich festgesetzt sind, greifen benachbarte pyramiden förmige Fe-Kristalle wechselseitig ineinander. Deshalb nimmt die Gleitoberfläche eine komplizierte Morphologie an, welche eine große Anzahl feiner Gipfel, eine große Anzahl zwischen den Gipfeln gebildeter feiner Täler und eine große Anzahl aufgrund des wechselweisen Ineinandergreifens der Gipfel gebildeter fei ner Sümpfe umfaßt.

Da der Gehalt an O (Sauerstoff) und/oder P (Phosphor) in dem Aggregat in dem angegebenen Bereich festgesetzt ist, kann die Härte des Gleitflächen aufbaus wesentlich erhöht werden.

Bei einem derartigen Gleitflächenaufbau wird dem Abnutzen der pyramidenförmigen Fe-Kristalle entgegengewirkt bzw. diesem widerstanden, selbst wenn der Gleitflächenaufbau in einem harten bzw. rauhen Gleitumfeld angeordnet ist. Deshalb wird bei Schmie rung das Ölrückhaltevermögen des Gleitflächenaufbaus gut auf rechterhalten, und unter Nicht-Schmierung ist die Gleitlast durch die große Anzahl feiner pyramidenförmiger Fe-Kristalle verteilt. Somit zeigt der Gleitflächenaufbau sowohl unter Schmierung als auch unter Nicht-Schmierung eine ausgezeichnete Freßbeständigkeit.

Falls die Flächenrate A der pyramidenförmigen Fe-Kristalle kleiner als 40% ist, neigt die Gleitoberfläche dazu, einfacher zu sein, so daß eine derartige Flächenrate A kleiner als 40% nicht wünschenswert ist. Falls der O-Gehalt kleiner als 0,2 Gew.-% (Gewichts-Prozent) ist und/oder der P-Gehalt kleiner als 0,04 Gew.-%, wird der Härtevergrößerungsgrad des Gleitflächen aufbaus verringert. Andererseits ist es wünschenswert, daß die obere Grenze des O-Gehalts gleich 22,9 Gew.-% ist. Falls der O- Gehalt größer als 22,9 Gew.-% ist, besteht die Gefahr, daß ein Wüstit erzeugt wird. Falls das Wüstit erzeugt und an einer Korn grenze abgeschieden wird, wird die Festigkeit des Gleitflächen aufbaus reduziert.

Es ist vorgesehen, daß die obere Grenze des P-Gehalts gleich 11,5 Gew.-% ist. Falls der P-Gehalt größer als 11,5 Gew.-% ist, wird ein Metallphosphid (Fe₃P) in einer größeren Menge erzeugt. Aus diesem Grund besteht die Gefahr, daß die Fe-Kristalle in bzw. an der Gleitfläche granuliert sind, und die Festigkeit des Gleitflächenaufbaus wird aufgrund der Korngrenzenabscheidung von Fe₃P verringert.

Wenn eine bestimmte Menge von Wasserstoff (H) und/oder eine bestimmte Menge von Kohlenstoff (C) zusammen mit Sauerstoff (O) und Phosphor (P) in dem Gleitflächenaufbau enthalten sind (ist), kann die Freßbeständigkeit des Gleitflächenaufbaus weiter ver größert werden. Die Ursache hierfür wird weiter unten beschrie ben.

Da der Gehalt an H in dem Aggregat in dem vorstehend genann ten Bereich festgesetzt ist, kann die Härte der pyramidenförmi gen Metallkristalle vergrößert werden, und wenigstens ein Teil des in dem Aggregat enthaltenen Wasserstoffs (H) kann in die pyramidenförmigen Fe-Kristalle eingebaut werden.

Wenn ein derartiger Gleitflächenaufbau gleitet, wird die pla stische Verformung der freien Enden (Spitzenenden) der pyrami denförmigen Fe-Kristalle vermieden, und die freien Enden der pyramidenförmigen Fe-Kristalle werden aufgrund einer durch das in den pyramidenförmigen Fe-Kristalle enthaltenen Was serstoffs (H) verursachten Versprödung in einer Richtung ge schert (insbesondere abgeschert) und abgenutzt, die sich mit einer Höhenrichtung schneidet. Als eine Folge wird die Ölrück haltung durch die Täler gewährleistet, und es wird ermöglicht, daß das Fläche-an-Fläche-Gleiten auftritt, was zu einem redu zierten Reibungskoeffizienten führt. Der Gleitflächenaufbau zeigt somit eine ausgezeichnete Gleitcharakteristik.

Falls der H-Gehalt geringer als 0,01 Gew.-% ist, ist der Härte vergrößerungsgrad der pyramidenförmigen Fe-Kristalle verrin gert. Zusätzlich ist die vorhandene Menge von in die pyramiden förmigen Fe-Kristalle eingebautem H verringert, und die oben beschriebene Scherung wird somit nicht verursacht. Andererseits ist es wünschenswert, daß die obere Grenze des H-Gehalts gleich 0,1 Gew.-% ist. Falls der H-Gehalt größer als 0,1 Gew.-% ist, ist die Härte HmV des Gleitflächenaufbaus gleich oder größer als 900, und aus diesem Grund besteht die Gefahr, daß der Gleitflä chenaufbau bricht bzw. Risse oder Sprünge bildet.

Da der Gehalt an C in dem Aggregat in dem vorstehend genann ten Bereich festgesetzt ist, kann die Härte des Gleitflächen aufbaus wesentlich vergrößert werden.

Falls der C-Gehalt geringer als 0,03 Gew.-% ist, ist der Härte vergrößerungsgrad des Gleitflächenaufbaus verringert. Anderer seits ist es wünschenswert, daß die obere Grenze des C-Gehalts gleich 0,8 Gew.-% ist. Falls der C-Gehalt größer als 0,8 Gew.-% ist, ist es schwierig, die Fe-Kristalle in bzw. an der Gleit oberfläche zu der Pyramidenform zu formen.

Ferner kann der erfindungsgemäße Gleitflächenaufbau Bor (B) mit einem B- Gehalt im Bereich von B ≧ 0,01 Gew.-% umfassen.

Falls eine bestimmte Menge von B in dem Aggregat, wie oben be schrieben, enthalten ist, wird das Bor (B) bevorzugt in einer Korngrenze (Grenzfläche) zwischen benachbarten säulenartigen Fe-Kristalle präzipitiert (abgelagert, abgeschieden), so daß die Korngrenze verstärkt wird. Zusätzlich wird durch die bevor zugte Präzipitation von B in der Korngrenze das diametrale bzw. diametrische Wachstum benachbarter säulenartiger Fe-Kristalle gehemmt. Diese säulenartigen Fe-Kristalle sind somit fein unterteilt, was eine vergrößerte Härte des Gleitflächenaufbaus zur Folge hat. In dieser Art und Weise wird die Härtevergröße rung des Gleitflächenaufbaus erreicht.

Wenn allerdings der B-Gehalt kleiner als 0,01 Gew.-% ist, ist die Fähigkeit, die Korngrenze zu verstärken, und die Fähigkeit, das diametrale bzw. diametrische Wachstum zu hemmen, verringert, und aus diesem Grund ist es unmöglich, die Härte des Gleitflächen aufbaus zu vergrößern. Es ist wünschenswert, daß die obere Gren ze des B-Gehalts gleich 3,7 Gew.-% ist. Falls der B-Gehalt größer als 3,7 Gew.-% ist, besteht die Gefahr, daß eine intermetallische Verbindung auf Bor-Grundlage in der Korngrenze präzipitiert wird. Falls eine derartige intermetallische Verbindung auf Bor- Grundlage präzipitiert wird, weist der resultierende Gleitflä chenaufbau eine verringerte Festigkeit auf.

Der Gleitflächenaufbau, der mit der Flächenrate A der pyramiden förmigen Fe-Kristalle, den zugefügten Elementen und dem spe zifizierten Gehalt dieser Elemente gebildet ist, zeigt eine ausgezeichnete Gleitcharakteristik in einem harten bzw. rauhen Gleitumfeld, wie etwa unter einem hohen Flächendruck oder dgl.

Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfin dung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. In den Zeichnungen ist

Fig. 1 eine weggebrochene perspektivische Ansicht eines we sentlichen Abschnitts eines Kolbenbolzens;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer kubisch raumzen trierten Struktur und ihrer (hhh)-Ebene und ihrer (2hhh)-Ebene;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht nach Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine Ansicht mit Sichtrichtung entsprechend Pfeil 4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht eines dreieckpyramiden-förmigen Me tallkristalls;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Modells des drei eckpyramiden-förmigen Metallkristalls;

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Modells zum Erklären der Abnutzung des pyramidenförmigen Metallkristalls;

Fig. 8 eine schematische Darstellung zum Erklären der Neigung einer (hhh)-Ebene in der kubisch raumzentrierten Struktur;

Fig. 9 eine Wellenform eines Ausgabesignals von einer Ener giequelle zum elektrolytischen Plattieren;

Fig. 10 ein Röntgenbeugungsdiagramm für ein Beispiel 4;

Fig. 11A ein Mikrobild, das die Kristallstruktur einer Gleit fläche des Beispiels 4 zeigt;

Fig. 11B ein Mikrobild, das die Kristallstruktur eines Verti kalschnitts des Beispiels 4 zeigt;

Fig. 12 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem O-Gehalt und der Härte zeigt;

Fig. 13 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem O-Gehalt und der Fressen erzeugenden Last zeigt;

Fig. 14 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Flächen rate A von dreieckpyramiden-förmigen und sechseckpyra miden-förmigen Fe-Kristallen und der Fressen erzeugen den Last zeigt;

Fig. 15 ein Röntgenbeugungsdiagramm für das Beispiel 4;

Fig. 16 ein Mikrobild, das die Kristallstruktur der Gleitflä che des Beispiels 4 zeigt;

Fig. 17 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem P-Gehalt und der Härte darstellt;

Fig. 18 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem P-Gehalt und der Fressen erzeugenden Last darstellt;

Fig. 19 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Flächen rate A von dreieckpyramiden-förmigen und sechseckpyra miden-förmigen Fe-Kristallen und der Fressen erzeugen den Last darstellt;

Fig. 20 ein Diagramm, das ein erstes Beispiel der Beziehung zwischen enthaltenen Elementen und der Fressen erzeu genden Last darstellt;

Fig. 21 ein Mikrobild, das die Kristallstruktur eines Verti kalschnitts eines Beispiels 1 nach einem Gleittest zeigt;

Fig. 22 ein Diagramm, das ein zweites Beispiel der Beziehung zwischen enthaltenen Elementen und der Fressen erzeu genden Last darstellt;

Fig. 23 ein Diagramm, das ein drittes Beispiel der Beziehung zwischen enthaltenen Elementen und der Fressen erzeu genden Last darstellt;

Fig. 24 ein Mikrobild, das die Kristallstruktur eines Verti kalschnitts des Beispiels 1 zeigt;

Fig. 25 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Sputter tiefe und der relativen Dichte von B darstellt;

Fig. 26 ein Diagramm, das ein viertes Beispiel der Beziehung zwischen enthaltenen Elementen und der Fressen erzeu genden Last darstellt;

Fig. 27 ein Diagramm, das ein fünftes Beispiel der Beziehung zwischen enthaltenen Elementen und der Fressen erzeu genden Last darstellt;

Fig. 28 ein Diagramm, das ein sechstes Beispiel der Beziehung zwischen enthaltenen Elementen und der Fressen erzeu genden Last darstellt; und

Fig. 29 ein Diagramm, das ein siebtes Beispiel der Beziehung zwischen enthaltenen Elementen und der Fressen erzeu genden Last darstellt.

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein Kolbenbolzen 1 für eine Brennkraftmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor umfaßt ein aus Stahl hergestelltes, rohrartiges Substrat 2. Auf der Außenum fangsfläche 3 des Substrats 2 ist durch Plattieren ein lamella rer Gleitflächenaufbau 4 gebildet.

Der Gleitflächenaufbau 4 ist aus einem Aggregat von Metallkri stallen gebildet, die eine kubisch raumzentrierte Struktur (bcc- Struktur = body-centered cubic structure) aufweisen, wie bei der dargestellten Ausführungsform in Fig. 2 gezeigt. Das Aggregat umfaßt eine große Anzahl säulenartiger Metallkristalle 5, die auf dem Substrat 2 aufgewachsen sind, wie in Fig. 3 gezeigt. Jeder der säulenartigen Metallkristalle 5 ist ein bzw. umfaßt einen (hhh)-orientierten Metallkristall, dessen (hhh)-Ebene zu einer Gleitfläche 4a hin orientiert ist, und/oder einen (2hhh)- orientierten Metallkristall, dessen (2hhh)-Ebene zu der Gleit fläche 4a hin orientiert ist. Die Orientierungen bzw. die Ebenen sind durch Miller-Indices angegeben.

Wenn der säulenartige Metallkristall 5 der (hhh)-orientierte Metallkristall ist, können die freien Enden bzw. Spitzenenden der säulenartigen Metallkristalle 5 in bzw. an der Gleitfläche 4a zu sechseckpyramiden-förmigen Metallkristallen 6 geformt sein, wie in Fig. 4 gezeigt, oder zu dreieckpyramiden-förmigen Metallkristallen 7, wie in Fig. 5 gezeigt. Die sechseckpyrami den-förmigen Metallkristalle 6 haben im Vergleich mit den drei eckpyramiden-förmigen Metallkristallen 7 eine kleine mittlere Korngröße und eine im wesentlichen gleichmäßige Korngröße. In den sechseckpyramiden-förmigen Metallkristallen 6 oder dgl. besteht eine Beziehung zwischen der Korngröße und der Höhe. Da die Korngrößen gleichmäßig sind, heißt dies für die Höhen, daß diese zueinander im wesentlichen gleich sind.

Wenn der säulenartige Metallkristall 5 der (2hhh)-orientierte Metallkristall ist, können die freien Enden der säulenartigen Metallkristalle 5 zu kleinen pyramidenförmigen Metallkristallen geformt sein.

Die Flächenrate A (area rate A) der pyramidenförmigen Metall kristalle, wie etwa die sechseckpyramiden-förmigen und dreieck pyramiden-förmigen Metallkristalle 6 und 7 und die kleinen pyra midenförmigen Metallkristalle, ist auf einen Bereich von A ≧ 40% (einschließlich A ≧ 100%) festgesetzt.

Wenn die Flächenrate A auf einen derartigen Bereich festgesetzt ist, werden zum Beispiel die sechseckpyramiden-förmigen Metall kristalle 6 derart ausgebildet, daß benachbarte Metallkristalle ineinandergreifen, wie in Fig. 4 gezeigt. Somit hat die Gleit fläche 4a einen vergrößerten Flächenbereich im Vergleich zu einer aus dreieckpyramiden-förmigen Metallkristallen 7 gebilde ten Gleitfläche und nimmt eine sehr komplizierte Morphologie an, welche eine große Anzahl extrem feiner Gipfel 8, eine große Anzahl zwischen den Gipfeln 8 gebildeter, extrem feiner Täler 9 und eine große Anzahl aufgrund des wechselweisen Intereinander greifens der Gipfel 8 gebildeter, extrem feiner Sümpfe 10 um faßt.

Das Aggregat enthält Sauerstoff (O) und/oder Phosphor (P). Der O-Gehalt ist auf einen Bereich von O ≧ 0,2 Gew.-% festgesetzt, und der P-Gehalt ist auf einen Bereich von P ≧ 0,04 Gew.-% fest gesetzt. Falls der O-Gehalt und/oder der P-Gehalt auf diesem jeweiligen Bereich festgesetzt ist, kann die Härte des Gleit flächenaufbaus wesentlich vergrößert sein.

Bei einem derartigen Gleitflächenaufbau 4 kann die Abnutzung der sechseckpyramiden-förmigen Metallkristalle gehemmt bzw. verzö gert werden, selbst wenn der Gleitflächenaufbau 4 in einem har ten bzw. rauhen Gleitumfeld verwendet bzw. diesem ausgesetzt wird. Deshalb wird unter Schmierung das Ölrückhaltevermögen des Gleitflächenaufbaus beibehalten und wird unter Nicht-Schmierung durch die "unendliche" Anzahl extrem feiner sechseckpyramiden förmiger Metallkristalle 6 die Gleitbelastung verteilt. Somit zeigt der Gleitflächenaufbau 4 eine ausgezeichnete Freßbestän digkeit sowohl unter Schmierung als auch unter Nicht-Schmierung.

Ferner kann als ein Ergebnis der gleichmäßigen feinen Untertei lung der sechseckpyramiden-förmigen Metallkristalle 6 eine lo kale Erhöhung des Flächendrucks vermieden werden und kann die feine Aufteilung der Gleitbelastung erreicht werden. Somit zeigt der Gleitflächenaufbau 4 eine ausgezeichnete Abnutzungsbestän digkeit nicht nur unter Schmierung, sondern auch unter Nicht- Schmierung.

Die vorliegende Erfindung betrifft derartige Gleitflächenaufbaue, bei welchen eine Flächenrate A pyramidenförmiger Fe-Kristalle in einem Bereich von A ≧ 40% liegt und das Aggregat wenigstens ein Element von Sauerstoff und Phosphor mit einem O-Gehalt im Bereich von 22,9 Gew.-% ≧ O ≧ 0,2 Gew.-% und mit einem P-Gehalt im Bereich von 11,5 Gew.-% ≧ P ≧ 0,04 Gew.-% enthält, und wenigstens ein Element von Kohlenstoff und Wasserstoff mit einem C-Gehalt im Bereich von 0,8 Gew.-% ≧ C ≧ 0,03 Gew.-% und mit einem H-Gehalt im Bereich von 0,1 Gew.-% ≧ H ≧ 0,01 Gew.-% enthält.

Wenn der H-Gehalt in dem Aggregat auf einen derartigen Bereich festgesetzt ist, kann die Härte der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle 6 und dgl. vergrößert sein, und wenigstens ein Teil des in dem Aggregat enthaltenen Wasserstoffs (H) kann in den sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle 6 und dgl. ein gebaut sein.

Wenn ein derartiger Gleitflächenaufbau 4 gleitet, kann die pla stische Deformation der freien Enden der sechseckpyramiden-för migen Metallkristalle 6 und dgl. vermieden werden, und die frei en Enden der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle 6 und dgl. werden aufgrund einer durch den Einbau von Wasserstoff in den sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle 6 und dgl. ver ursachten Sprödigkeit bzw. Versprödung in einer Richtung ge schert (abgeschert) und abgenutzt, die sich mit einer Höhenrich tung schneidet. Als ein Ergebnis ist das Ölrückhaltevermögen durch die Täler 9 gewährleistet, und es ist ermöglicht, daß das Fläche-an-Fläche-Gleiten auftritt, was zu einem reduzierten Reibungskoeffizienten führt. Somit zeigt der Gleitflächenaufbau eine ausgezeichnete Gleitcharakteristik.

Ein Grund für das Auftreten des Scherens bzw. Abscherens ist ein unten beschriebenes Phänomen, das aus dem Mikrobild geschlossen werden kann, das die Kristallstruktur des vertikalen Schnitts des Gleitflächenaufbaus nach einem Gleittest zeigt. Es wird z. B. geglaubt, daß der sechseckpyramiden-förmige Fe-Kristalle 6 eine Struktur aufweist, in der eine große Anzahl kubischer Git ter 11 aufeinander gestapelt sind, wie in Fig. 6 gezeigt, und daß wenigstens einiger Wasserstoff auf bzw. in einer Kristall ebene existiert, die (mit einem rechten Winkel bei der darge stellten Ausführungsform) eine Höhenrichtung innerhalb des sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle 6 schneidet, d. h. auf einer (hhh)-Ebene. Die freien Enden der sechseckpyramiden-förmi gen Fe-Kristalle 6 werden somit an einer vorgewählten (hhh)- Ebene geschert, wie in Fig. 7 gezeigt, wenn der Gleitflächen aufbau gleitet. Da die (hhh)-Ebene eine Kristallebene mit einer hohen Flächenenergie ist, weist eine durch das Scheren bzw. Abscheren erzeugte ebene Fläche eine gute Ölbenetzbarkeit auf, und es bildet sich nach der Abnutzung zugleich ein Ölfilm auf der Gleitfläche 4a.

Falls der C-Gehalt in dem Aggregat auf den oben beschriebenen Bereich festgesetzt ist, kann die Härte des Gleitflächenaufbaus 4 wesentlich vergrößert werden.

Falls der B-Gehalt in dem Aggregat auf den oben beschriebenen Bereich festgesetzt ist, wird Bor bevorzugt in bzw. an einer Korngrenze 12 (s. Fig. 3) zwischen benachbarten säulenartigen Metallkristallen 5 präzipitiert, so daß die Korngrenze 12 ver stärkt wird. Zusätzlich wird das diametrale Wachstum bzw. das Durchmesserwachstum der benachbarten säulenartigen Fe-Kristalle 5 durch das bevorzugte Wachstum des Bors in der Korn grenze bzw. Korngrenzfläche 12 aufgehalten bzw. gehemmt. Deshalb sind die säulenartigen Fe-Kristalle 5 fein unterteilt, was eine vergrößerte Härte des Gleitflächenaufbaus ergibt. Auf diese Art und Weise wird die Vergrößerung der Härte des Gleitflächen aufbaus erreicht.

Wie in Fig. 8 gezeigt, zeigt sich die Neigung der (hhh)-Ebene bezüglich einer Phantomebene 13 entlang der Gleitfläche 4a als eine Neigung der sechseckpyramiden-förmigen oder dreieckpyrami den-förmigen Metallkristalle 6 und 7 und übt folglich einen Einfluß auf das Ölrückhaltevermögen und die Abnutzungsbeständig keit des Gleitflächenaufbaus aus. Deshalb ist der durch die (hhh)-Ebene bezüglich der Phantomebene 13 gebildete Neigungs winkel θ auf einen Bereich von 0° ≦ θ ≦ 15° festgesetzt. In diesem Fall ist die Neigungsrichtung der (hhh)-Ebene nicht be schränkt. Falls der Neigungswinkel θ größer als 15° ist, weist der Gleitflächenaufbau ein verringertes Ölrückhaltevermögen und eine verringerte Abnutzungsbeständigkeit auf. Der Neigungswinkel θ trifft auf die (2hhh)-Ebene zu.

Beispiele weiterer Metallkristalle mit bcc-Struktur umfassen einfache Kristalle aus Cr, Mo, W, Ta, Zr, Nb und V und Kristalle von Legierungen dieser Elemente.

In einem Plattierprozeß zum Bilden des Gleitflächenaufbaus sind die Grundbedingungen für ein Plattierbad beim Durchführen eines elektrolytischen Fe-Plattierprozesses, also für die elektroly tische Abscheidung der Fe-Plattierung derart wie in Tabelle 1 gegeben.

Tabelle 1

Als ein Unterstromsetzungsverfahren wird hauptsächlich ein Puls stromprozeß verwendet. In den Pulsstromprozeß wird ein elektri scher Strom I von einer Plattierenergiequelle derart gesteuert, daß er eine Pulswellenform mit einem zeitlichen Verlauf (Zeit T) beschreibt, so daß der Strom I von einem minimalen Stromwert Imin ansteigt und einen maximalen Stromwert Imax erreicht und dann zu dem minimalen Stromwert Imin abfällt, wie in Fig. 9 gezeigt.

Die Unterstromsetzzeitperiode von dem Beginn des Anstiegs des elektrischen Stroms I zu dem Beginn des Abfallens des elektri schen Stroms I ist durch T_ON repräsentiert, und eine Zykluszeit periode ist durch T_C repräsentiert, wobei ein Zyklus als die Zeit von dem Beginn des Anstiegs zu dem Beginn des nächsten Anstiegs definiert ist, wobei das Verhältnis der Unterstromsetzzeitpe riode T_ON zu der Zykluszeitperiode T_C, d. h. das Zeitverhältnis T_ON/T_C auf einen Bereich von T_ON/T_C ≦ 0,45 festgesetzt ist. Die maximale Kathodenstromdichte CDmax ist auf einen Bereich von CDmax ≧ 2A dm² festgesetzt, und die mittlere Kathodenstromdichte CDm ist auf einen Bereich von CDm ≧ 1A dm² festgesetzt.

Falls ein derartiger Pulsstromprozeß verwendet wird, ist die Ionenkonzentration in der Nähe einer Kathode vergleichmäßigt aufgrund der Tatsache, daß elektrischer Strom fließt und nicht in das Plattierbad fließt. Somit kann die Zusammensetzung des Gleitflächenaufbaus 4 stabilisiert bzw. konstant gehalten wer den.

Bei dem oben beschriebenen elektrischen Fe-Plattierprozeß werden die Präzipitation und der Gehalt (der eine vorhandene Menge anzeigt) der (hhh)-orientierten Fe-Kristalle oder der (2hhh)- orientierten Fe-Kristalle gesteuert, indem die Plattierbadbedin gungen und die Unterstromsetzbedingungen geändert werden. Diese Steuerung ist bei der Verwendung des Pulsstromprozesses einfach, und die Gleitfläche 4a wird somit einfach zu einer gewünschten Form geformt.

Der Gehalt an Sauerstoff (O) in dem Gleitflächenaufbau wird hauptsächlich durch den pH-Wert und die Temperatur des Plattier bads gesteuert; es können aber auch die maximale Kathodenstrom dichte CDmax, die mittlere Kathodenstromdichte CDm und dgl. als Steuerfaktoren bzw. Steuerparameter verwendet werden. Wenn Phos phor (P) in den Gleitflächenaufbau 4 eingebaut wird, wird ein Phosphor enthaltendes Additiv in einer Menge von 2 g/Liter zu dem Plattierbad hinzugefügt. Die P-enthaltenden Additive, die verwendet werden können, umfassen Substanzen, die Phosphor ent halten und in Wasser löslich sind, wie etwa Natriumhypophosphit, Kaliumpyrophosphat, Natriumdihydrogenphosphat und dgl. Der H- Gehalt wird hauptsächlich durch die Temperatur des Plattierbades gesteuert. Wenn Kohlenstoff (C) in den Gleitflächenaufbau 4 eingebaut wird, wird ein Kohlenstoff enthaltendes Additiv in einer Menge von 2 g/Liter zu dem Plattierbad zugefügt. Die C enthaltenden Additive, die verwendet werden können, umfassen Substanzen, die Kohlenstoff (C) enthalten und in Wasser löslich sind, wie etwa Saccharin, Gelatine, Ascorbinsäure und dgl. Wenn Bor (B) in den Gleitflächenaufbau 4 eingebaut wird, wird ein Bor enthaltendes Additiv in einer Menge von 30 g/Liter zu dem Plat tierbad hinzugefügt. Die B-enthaltenden Additive, die verwendet werden können, umfassen Substanzen, die Bor (B) enthalten und die in Wasser löslich sind, wie etwa Borsäure, Ammoniumborat und dgl.

Der in dem Gleitflächenaufbau 4 jeweils enthaltene Gehalt an O, P, H, C und B ist extrem klein. Um diese Bestandteile bzw. deren Mengen zu steuern bzw. zu kontrollieren und die Bestandteile gleichmäßig zu verteilen, wird ein auf die gleiche Zusammenset zung und die gleiche Temperatur wie das Plattierbad eingestell ter flüssiger Regenerator in einer vorbestimmten Menge zwischen einer Anode und einer Kathode während des Plattierens zugeführt. Falls eine derartige Zuführung nicht durchgeführt wird, ändern sich der pH-Wert und die Temperatur des Plattierbades bezüglich Sauerstoff (O), die Temperatur des Plattierbads bezüglich Was serstoff (H) und die Konzentration jedes der P-, C- und B-ent haltenden Additive bezüglich Phosphor (P), Kohlenstoff (C) bzw. Bor (B), und aus diesem Grund ist es schwierig, die Gehalte an O, P, H, C und B in dem Gleitflächenaufbau 4 zu steuern bzw. zu kontrollieren.

Neben der elektrolytischen Plattierung sind Beispiele von Plat tierprozessen ein PVD-Prozeß (Physical Vapour Deposition), ein CVD-Prozeß (Chemical Vapour Deposition), ein Sputterprozeß, ein Ionenplattierprozeß und dgl., die Gasphasenplattier- bzw. -be schichtungsprozesse sind. Die Bedingungen zum Durchführen des Plattierens bzw. Beschichtens von Wolfram (W) und Molybdän (Mo) durch den Sputterprozeß sind beispielsweise die folgenden: ein Ar-Gasdruck im Bereich von 0,2 bis 1 Pa, eine mittlere Ar-Gasbe schleunigungselektroleistung in einem Bereich von 1 bis 1,5 kW Gleichstrom und eine Substrattemperatur im Bereich von 150 bis 300°C. In diesem Fall können Sauerstoff (O), Phosphor (P), Koh lenstoff (C) und Bor (B) jeweils durch eine Prozedur in den Gleitflächenaufbau eingebaut werden, die nachfolgend beschrieben wird. Bezüglich Sauerstoff (O) wird Distickstoffoxid (N₂O) auf eine Oberfläche eines Substrats bei 0,1 bis 5 SCCM (cm³/min. cubic centimetre per minute at standard reference conditions (cc/min)) gesprüht. Bezüglich Phosphor (P) wird 5% Phosphorwas serstoff (PH₃) enthaltendes Wasserstoffgas auf eine Oberfläche eines Substrats bei 0,1 bis 5 SCCM (cm³/min) gesprüht. Bezüglich Kohlenstoff (C) wird Ethylengas auf eine Oberfläche eines Sub strats bei 0,1 bis 5 SCCM (cm³/min) gesprüht. Bezüglich Bor (B) wird 5% Diboran (B₂H₆) auf eine Oberfläche eines Substrats bei 0,1 bis 5 SCCM (cm³/min) gesprüht. Die Bedingungen zum Durch führen des W-Plattierens durch den CVD-Prozeß sind beispiels weise die folgenden: Ein Startmaterial ist WF₆; eine Gasflußrate liegt in einem Bereich von 2 bis 15 cm³/min. ein Druck innerhalb einer Kammer liegt in einem Bereich von 50 bis 300 Pa; eine Substrattemperatur liegt in einem Bereich von 400 bis 600°C; und eine mittlere Ausgangsleistung eines ArF-Excimer-Lasers liegt in einem Bereich von 5 bis 40 W. In diesem Fall können Sauerstoff (O), Kohlenstoff (C) und Bor (B) jeweils in dem Gleitflächen aufbau durch eine Prozedur eingebaut werden, die unten beschrie ben wird. Bezüglich Sauerstoff (O) wird Distickstoffoxid (N₂O) zugeführt, um mit 1 bis 10 CCM (cm³/min) innerhalb einer Kammer zu fließen. Bezüglich Phosphor (P) wird 5% Phosphorwasserstoff (PH₃) enthaltendes Wasserstoffgas zugeführt, um mit 1 bis 10 SCCM (cm³/min) innerhalb einer Kammer zu fließen. Bezüglich Kohlen stoff (C) wird Methangas zugeführt, um mit 1 bis 10 SCCM (cm³/min) innerhalb einer Kammer zu fließen. Bezüglich Bor (B) wird 5% Diboran enthaltendes Wasserstoffgas zugeführt, um mit 1 bis 10 SCCM (cm³/min) innerhalb einer Kammer zu fließen. Wenn Wasserstoff (H) in dem Gleitflächenaufbau 4 eingebaut wird, wird Wasserstoff zugeführt, um innerhalb einer Kammer während eines Gasphasenplattierprozesses zu fließen.

Erste, nicht erfindungsgemäße Ausführungsform

Die erste Ausführungsform, welche nicht von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung Gebrauch macht, wird für einen Gleitflächenaufbau beschrieben, der aus einem Aggregat von Fe-Kristallen gebildet ist. Bei diesem Gleitflächen aufbau liegt in bzw. an einer Gleitoberfläche eine große Anzahl dreieckpyrami den-förmiger Fe-Kristalle und/oder eine große Anzahl sechseckpyramiden förmiger Fe-Kristalle vor, wo da Aggregat enthält Sauerstoff (O) und/oder Phosphor (P).

(Ia) Sauerstoff (O) enthaltender Gleitflächenaufbau

Es wurde eine Mehrzahl von Kolbenbolzen 1 für eine Brennkraftma schine hergestellt, indem eine Außenumfangsfläche 3 eines aus Stahl (JIS SCM420) hergestellten, rohrartigen Substrats 2 einem elektrolytischen Fe-Plattierprozeß ausgesetzt wurde, um einen aus einem Aggregat von Fe-Kristallen gebildeten und eine Dicke von 15 µm aufweisenden Gleitflächenaufbau 4 auszubilden.

Die Tabellen 2, 3, 4 und 5 zeigen die Bedingungen für den elek trolytischen Fe-Plattierprozeß für Beispiele der Gleitflächen aufbauten; Tabelle 2 entspricht den Beispielen 1 bis 5; Tabelle 3 entspricht den Beispielen 6 bis 10; Tabelle 4 entspricht den Beispielen 11 bis 15; und Tabelle 5 entspricht den Beispielen 16 bis 20. Die Plattierdauer wurde zu verschiedenen Werten inner halb eines Bereiches von 5 bis 60 Minuten verändert, um die Dicke der Beispiele 1-20, wie oben beschrieben, auf 15 µm einzu stellen. Die Menge an zugeführtem flüssigem Regenerator war auf 0,5 l/min festgesetzt.

Die Tabellen 6, 7, 8 und 9 zeigen die Kristallform der Gleit fläche, die Flächenrate A und die Korngröße der dreieckpyrami den-förmigen und/oder sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle in bzw. an der Gleitfläche, den Gehalt (vorhandene Menge) S der orientierten Fe-Kristalle, den O-Gehalt und die Härte des Ab schnitts bzw. Schnitts des Gleitflächenaufbaus für die Beispiele 1 bis 20 der Gleitflächenaufbauten, wobei Tabelle 6 den Beispie len 1 bis 5 entspricht; Tabelle 7 den Beispielen 6 bis 10 ent spricht; Tabelle 8 den Beispielen 11 bis 15 entspricht und Ta belle 9 den Beispielen 16 bis 20 entspricht.

Die Flächenrate A von dreieckpyramiden-förmigen und/oder sechs eckpyramiden-förmigen Fe-Kristallen wurde gemäß der Gleichung

A = (c/b) × 100 (%)

bestimmt, in der b eine Fläche bzw. einen Flächengehalt der Gleitfläche repräsentiert und c eine in der Gleitfläche durch alle dreieckpyramiden-förmigen und/oder sechseckpyramiden-förmi gen Fe-Kristallen eingenommene Fläche repräsentiert. Die Korn größe der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle ist ein Mit telwert der Abstände zwischen entgegengesetzten Ecken an ent gegengesetzten Seiten einer Spitze, d. h. der Längen von drei Diagonallinien. Die Korngröße der dreieckpyramiden-förmigen Fe- Kristalle ist ein Mittelwert der Abstände von jeder Ecke über eine Spitze zu jeder entgegengesetzten Seite, d. h. von drei Abständen.

Der Gehalt S wurde für die Beispiele 1 bis 10 durch das folgende Verfahren auf Grundlage von Röntgenbeugungsmustern bestimmt, wobei die Röntgenstrahlung in einer Richtung orthogonal zu der Gleitfläche angewendet wurde. Fig. 10 ist ein Röntgenbeugungs diagramm für das Beispiel 3. Der {110}-orientierte Fe-Kristall bedeutet beispielsweise einen orientierten Fe-Kristall, dessen {110}-Ebene zu der Gleitfläche 4a hin orientiert ist.

{110}-orientierte Fe-Kristalle: S₁₁₀ = {(I₁₁₀/IA₁₁₀)/T} × 100
{200}-orientierte Fe-Kristalle: S₂₀₀ = {(I₂₀₀/IA₂₀₀)/T} × 100
{211}-orientierte Fe-Kristalle: S₂₁₁ = {(I₂₁₁/IA₂₁₁)/T} × 100
{310}-orientierte Fe-Kristalle: S₃₁₀ = {(I₃₁₀/IA₃₁₀)/T} × 100
{222}-orientierte Fe-Kristalle: S₂₂₂ = {(I₂₂₂/IA₂₂₂)/T} × 100

wobei I₁₁₀, I₂₀₀ I₂₁₁, I₃₁₀ und I₂₂₂ jeweils Meßwerte (Impulse pro Sekunde = Impulse/Sekunde (cps)) der Intensität einer von jeder Kristallebene reflektierten Röntgenstrahlung sind; IA₁₁₀, IA₂₀₀ IA₂₁₁, IA₃₁₀ und IA₂₂₂ jeweils ein Intensitätsverhältnis von von Kristallebenen in einer ASTM-Karte reflektierter Röntgenstrah lung sind (ASTM = American Society for Testing Materials), wobei gilt: IA₁₁₀ = 100; IA₂₀₀ = 20; IA₂₁₁ = 30; IA₃₁₀= 12; und IA₂₂₂ = 6.

Ferner gilt T = (I₁₁₀/IA₁₁₀) + (I₂₀₀/IA₂₀₀) + (I₂₁₁/IA₂₁₁) + (I₃₁₀/IA₃₁₀) + (I₂₂₂/IA₂₂₂).

Die Fig. 11A und 11B sind Mikrobilder, die die Kristallstruk tur des Beispiels 4 zeigen. Wie in Fig. 11A gezeigt, werden in bzw. an der Gleitfläche eine große Anzahl sechseckpyramiden förmiger Fe-Kristalle beobachtet, und wie in Fig. 11B gezeigt, werden in dem Vertikalschnitt des Gleitflächenaufbaus eine große Anzahl säulenartiger Fe-Kristalle beobachtet. In diesem Fall ist die Flächenrate A der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle gleich 90%, wie in Tabelle 6 angegeben. Die säulenartigen Fe- Kristalle und somit die sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle sind {222}-orientierte Fe-Kristalle, deren (hhh)-Ebene, d. h. deren {222}-Ebene zu der Gleitfläche hin orientiert ist. Der Gehalt S der {222}-orientierten Fe-Kristalle ist gleich 90,9%, wie in Tabelle 6 und Fig. 10 gezeigt.

Die Messung des O-Gehalts wurde durch eine Prozedur durchge führt, die das Ablösen bzw. Abschälen jedes der Beispiele 1 bis 20 vom jeweiligen Substrat 2 und nachfolgend das Aussetzen jedes Beispiels einer Analyse gemäß einer Inertgas-Schmelz-/Thermo- Konduktometrie (JIS Z2613) umfaßt.

Fig. 12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem O-Ge halt und der Härte für die Beispiele 1 bis 5 darstellt. In Fig. 12 entsprechen die Punkte (1) bis (5) den Beispielen 1, 2, 3, 4 bzw. 5. Die Beziehung zwischen dem Punkt im Beispiel trifft auf Figuren zu, die hiernach beschrieben werden. Es kann aus Fig. 12 gesehen werden, daß die Härte plötzlich zunimmt, wenn der O- Gehalt auf einen Bereich von O ≧ 0,2 Gew.-% festgesetzt wird. Gleiches gilt für die Beispiele 6 bis 20.

Es wurden desweiteren Chips, die die Beispiele 1 bis 20 aufwei sen, hergestellt und einem Freßtest im Laborversuch (Chip-auf- Scheibe) unter Schmierung ausgesetzt, um die Fressen erzeugende Last zu messen. Die bei dem Test erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 10 angegeben. Die Bedingungen für den Freßtest sind die folgenden: Das Material einer Scheibe war eine Al-Si(10 Gew.-%)- Legierung; die Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe betrug 15 m/sec; die zugeführte Ölmenge betrug 0,3 ml/min. und der Flächeninhalt der Gleitfläche des Chip betrug 1 cm².

Tabelle 10

Fig. 13 stellt die Beziehung zwischen dem O-Gehalt und der Fres sen erzeugenden Last für die Beispiele 1 bis 20 dar, und Fig. 14 stellt die Beziehung zwischen der Flächenrate A der dreieckpyra miden-förmigen und/oder sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle und der Fressen erzeugenden Last für die Beispiele 1 bis 20 dar.

Ein Vergleich der Beispiele 1 bis 5 in Fig. 13 miteinander er gibt, daß diese die gleiche Flächenrate A der sechseckpyramiden förmigen Fe-Kristalle und das gleiche anfängliche äquivalente Ölrückhaltevermögen aufweisen; bei den Beispielen 3 bis 5 ist aber der O-Gehalt gleich oder größer als 0,2 Gew.-%, und die Härte ist größer als bei den Beispielen 1 und 2. Die Beispiele 3 bis 5 zeigen deshalb eine ausgezeichnete Abnutzungsbeständig keit, und somit wird ihr Ölrückhaltevermögen beibehalten. Dem entsprechend ist die Fressen erzeugende Last der Beispiele 3 bis 5 gegenüber den Beispielen 1 und 2 größer bzw. überlegen. Das gleiche trifft zu für die Beispiele 8 bis 10 einerseits und die Beispiele 6 und 7 andererseits, für die Beispiele 13 bis 15 einerseits und die Beispiele 11 und 12 andererseits und für die Beispiele 18 bis 20 einerseits und die Beispiele 16 und 17 ande rerseits. Aus diesen Ergebnissen kann man sehen, daß zum Ver größern der Beständigkeit gegen Fressen der O-Gehalt auf einen Bereich von O ≧ 0,2 Gew.-% festgesetzt werden kann, wenn die Flächenrate A konstant gehalten wird.

Vergleicht man die Beispiele 5, 10, 15 und 20 in Fig. 14 mitein ander, so haben diese den gleichen O-Gehalt, hingegen weisen die Beispiele 5, 10 und 15 ein besseres Ölrückhaltevermögen als das Beispiel 20 auf, da die Flächenrate A gleich ist oder größer ist als 40%. Dementsprechend weisen die Beispiele 5, 10 und 15 eine dem Beispiel 20 überlegene, größere Freßbeständigkeit auf. Das selbe gilt für die Beispiele 4, 9 und 14 einerseits und das Beispiel 19 andererseits; für die Beispiele 3, 8 und 13 einer seits und das Beispiel 18 andererseits, für die Beispiele 2, 7 und 12 einerseits und das Beispiel 17 andererseits; und für die Beispiele 1, 6 und 11 einerseits und das Beispiel 16 anderer seits. Hieraus kann man sehen, daß zum Vergrößern der Freßbestä ndigkeit die Flächenrate A auf einen Bereich von A ≧ 40% fest gesetzt werden kann, falls der O-Gehalt konstant gehalten wird.

Deshalb kann geschlossen werden, daß die Anforderung an die Flächenrate A ≧ 40% und die Anforderung an den O-Gehalt ≧ 0,2 Gew.-% gelten, damit der Gleitflächenaufbau 4 einem harten bzw. rauhen Gleitumfeld widerstehen kann. Diese Anforderungen sind durch die Beispiele 3 bis 5, 8 bis 10 und 13 bis 15 er füllt. Dementsprechend ist der Fressen erzeugende Flächendruck für diese Beispiele gleich oder größer 1600 N; diese Fressen erzeugenden Flächendrücke sind im Vergleich mit Fressen erzeu genden Flächendrücken der anderen Beispiele bemerkenswert hoch.

(Ib) Phosphor (P) enthaltender Gleitflächenaufbau

Es wurde eine Mehrzahl von Kolbenbolzen 1 für eine Brennkraftma schine hergestellt, indem eine Außenumfangsfläche 3 eines aus Stahl (JIS SCM420) hergestellten rohrartigen Substrats 2 einem elektrolytischen Fe-Plattierprozeß ausgesetzt wurde, um einen aus einem Aggregat von Fe-Kristallen gebildeten Gleitflächen aufbau 4 mit einer Dicke von 15 µm auszubilden.

Die Tabellen 11, 12, 13 und 14 zeigen Bedingungen für den elek trolytischen Fe-Plattierprozeß für Beispiele der Gleitflächen aufbauten. Tabelle 11 entspricht den Beispielen 1 bis 4; Tabelle 12 entspricht den Beispielen 5 bis 8; Tabelle 13 entspricht den Beispielen 9 bis 12; und Tabelle 14 entspricht den Beispielen 13 bis 16. Die Plattierdauer wurde innerhalb eines Bereiches von 5 bis 60 Minuten zu verschiedenen Werten verändert, um die Dicke der Beispiele 1 bis 16 auf 15 µm festzusetzen, wie oben be schrieben. Die zugeführte Menge des flüssigen Regenerators war auf 0,5 Liter/min festgesetzt.

Die Tabellen 15, 16, 17 und 18 zeigen die Kristallform der Gleitfläche, die Flächenrate A und die Korngröße der dreieckpy ramiden-förmigen und/oder sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kri stalle in bzw. an der Gleitfläche, den Gehalt S (der die vorhan dene Menge angibt) von orientierten Fe-Kristallen, den P-Gehalt und die Härte eines Abschnitts bzw. Schnitts des Gleitflächen aufbaus der Beispiele 1 bis 16. Die Tabelle 15 entspricht den Beispielen 1 bis 4; die Tabelle 16 entspricht den Beispielen 5 bis 8, die Tabelle 17 entspricht den Beispielen 9 bis 12 und die Tabelle 18 entspricht den Beispielen 13 bis 16.

Die Flächenrate A, die Korngröße und der Gehalt S wurden in einer ähnlichen Art und Weise wie bei Punkt (Ia) bestimmt. Fig. 15 ist ein Röntgenbeugungsdiagramm für das Beispiel 4.

Fig. 16 ist ein auch als Mikroaufnahme, Mikrofotografie oder mikroskopische Aufnahme bezeichnetes Mikrobild, das die Kri stallstruktur der Gleitfläche des Beispiels 4 zeigt. In dem Mikrobild ist eine große Anzahl sechseckpyramiden-förmiger Fe- Kristalle zu sehen. In diesem Fall ist, wie in Tabelle 15 ge zeigt, die Flächenrate A der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kri stalle gleich 90%. Die sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle sind {222}-orientierte Fe-Kristalle, und der Gehalt S an {222}- orientierten Fe-Kristallen ist gleich 90,6%, wie in Tabelle 15 und in Fig. 15 gezeigt.

Die Messung des P-Gehalts wurde durch eine Prozedur durchge führt, die das jeweilige Ablösen bzw. Abschälen der Beispiele 1 bis 16 vom jeweiligen Substrat 2 und das Aussetzen jedes Bei spiels einer Molybdänsäure-Blau-Absorptiometrieanalyse (JIS G1214) umfaßt.

Fig. 17 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem P-Ge halt und der Härte für die Beispiele 1 bis 4 darstellt. Aus Fig. 17 kann gesehen werden, daß die Härte plötzlich zunimmt, wenn der P-Gehalt auf einen Bereich von P ≧ 0,04 Gew.-% festgesetzt wird. Das gleiche gilt für die Beispiele 5 bis 16.

Es wurden weiterhin Chips, die die Beispiele 1 bis 16 aufwiesen, hergestellt und einem Freßtest im Laborversuch (Chip-auf-Schei be) unter Schmierung ausgesetzt, um die Fressen erzeugende Last zu messen. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 19 angegeben. Die Bedingungen für den Freßtest sind identisch zu den unter Punkt (Ia) beschriebenen Bedingungen für den Freßtest.

Tabelle 19

Fig. 18 stellt die Beziehung zwischen dem P-Gehalt und der Fres sen erzeugenden Last für die Beispiele 1 bis 16 dar, und Fig. 19 stellt die Beziehung zwischen der Flächenrate A der dreieckpyra miden-förmigen und/oder sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle und der Fressen erzeugenden Last für die Beispiele 1 bis 16 dar.

Vergleicht man die Beispiele 1 bis 4 in Fig. 18 miteinander, so ergibt sich, daß sie die gleiche Flächenrate A der sechseckpyra miden-förmigen Fe-Kristalle und das gleiche anfängliche äquiva lente Ölrückhaltevermögen haben; hingegen weisen die Beispiele 3 und 4 einen P-Gehalt gleich oder höher als 0,04 Gew.-% auf, und die Härte ist höher als jene der Beispiele 1 und 2. Die Bei spiele 3 und 4 zeigen deshalb eine ausgezeichnete Abnutzungs beständigkeit, und ihr Ölrückhaltevermögen wird beibehalten. Dementsprechend haben die Beispiele 3 und 4 eine gegenüber den Beispielen 1 und 2 größere und damit überlegene Freßbeständig keit. Das gleiche gilt für die Beispiele 7 und 8 einerseits und die Beispiele 5 und 6 andererseits, für die Beispiele 11 und 12 einerseits und die Beispiele 9 und 10 andererseits, und für die Beispiele 15 und 16 einerseits und die Beispiele 13 und 14 ande rerseits. Hieraus kann man sehen, daß zum Erhöhen der Freßbestä ndigkeit der P-Gehalt auf einen Bereich von P ≧ 0,04 Gew.-% ge setzt werden kann, wenn die Flächenrate A konstant gehalten wird.

Vergleicht man die Beispiele 4, 8, 12 und 16 in Fig. 19 mitein ander, so haben sie den gleichen P-Gehalt, weisen aber ein bes seres Ölrückhaltevermögen als jenes des Beispiels 16 auf, da die Flächenrate A gleich oder größer als 40% ist. Dementsprechend weisen die Beispiele 4, 8 und 12 im Vergleich zum Beispiel 16 eine ausgezeichnete Freßbeständigkeit auf. Das gleiche gilt für die Beispiele 3, 7 und 11 einerseits und das Beispiel 15 ande rerseits, für die Beispiele 2, 6 und 10 einerseits und das Bei spiel 14 andererseits und für die Beispiele 1, 5 und 9 einer seits und das Beispiel 13 andererseits. Hieraus kann man sehen, daß zum Vergrößern der Freßbeständigkeit die Flächenrate A auf einen Bereich von A ≧ 40% festgesetzt werden kann, falls der P- Gehalt konstant gehalten wird.

Deshalb kann geschlossen werden, daß die Anforderung für die Flächenrate A ≧ 40% und die Anforderung für den P-Gehalt ≧ 0,04 Gew.-% gilt, damit der Gleitflächenaufbau 4 einem harten bzw. rauhem Gleitumfeld widerstehen kann. Diese Anforderungen werden durch die Beispiele 3, 4, 7, 8, 11 und 12 erfüllt. Dem entsprechend ist der Fressen erzeugende Flächendruck für diese Beispiele gleich oder größer als 1500 N; dieser Fressen erzeu gende Flächendruck ist im Vergleich zu dem Fressen erzeugenden Flächendruck der anderen Beispiele bemerkenswert hoch.

(Ic) Sauerstoff und Phosphor enthaltender Gleitflächenaufbau

Es wurde ein Kolbenbolzen 1 für eine Brennkraftmaschine herge stellt, indem eine Außenumfangsfläche 3 eines aus Stahl (JIS SCM420) hergestellten, rohrartigen Substrats 2 einem elektroly tischen Fe-Plattierprozeß ausgesetzt wurde, um einen aus einem Aggregat von Fe-Kristallen gebildeten Gleitflächenaufbau 4 mit einer Dicke von 15 µm auszubilden.

Tabelle 20 zeigt Bedingungen für den elektrolytischen Fe-Plat tierprozeß für Beispiel 1 des Gleitflächenaufbaus. Die Plattier dauer war auf 15 Minuten festgesetzt, und die zugeführte Menge von flüssigem Regenerator war auf 0,5 Liter/min festgesetzt.

Tabelle 21 zeigt die Kristallform der Gleitfläche, die Flächen rate A und die Korngröße der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kri stalle in bzw. an der Gleitfläche, den Gehalt S der orientierten Fe-Kristalle, den O-Gehalt, den P-Gehalt und die Härte eines Abschnitts bzw. Schnitts des Gleitflächenaufbaus für das Bei spiel.

Die Flächenrate A, die Korngröße und der Gehalt S wurden in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ia) bestimmt. Der O-Ge halt wurde in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ia) bestimmt und der P-Gehalt wurde in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ib) bestimmt.

Wie aus dem Vergleich des Beispiels 1 in Tabelle 21 mit dem Beispiel 3 in Tabelle 6 und dem Beispiel 3 in Tabelle 15 gesehen werden kann, wird die Härte gegenüber der Härte des Gleitflä chenaufbaus, der nur Sauerstoff oder Phosphor enthält, vergrö ßert, wenn der Gleitflächenaufbau sowohl Sauerstoff (O) als auch Phosphor (P) mit einem Gehalt in einem Bereich von O ≧ 0,2 Gew.-% bzw. P ≧ 0,04 Gew.-% enthält.

Es wurden desweiteren das Beispiel aufweisende Chips hergestellt und ein Freßtest im Laborversuch (Chip-auf-Scheibe) unter Schmierung durchgeführt, um die Fressen erzeugende Last zu mes sen. Das Ergebnis war eine Fressen erzeugende Last von 2500 N. Die Bedingungen für diesen Freßtest und die Bedingungen des unter Punkt (Ia) beschriebenen Freßtests sind identisch.

Wie aus dem Vergleich dieses Beispiels 1 mit dem Beispiel 3 in Tabelle 10 und dem Beispiel 3 in Tabelle 19 gesehen werden kann, weist das Beispiel 1 eine Freßbeständigkeit auf, die als ein Ergebnis des Vergrößerns der Härte größer als bei den Beispielen 3 in den Tabellen 10 und 19 und damit überlegen ist.

Natürlich ist es selbst bei dem Gleitflächenaufbau, der sowohl Sauerstoff (O) als auch Phosphor (P), wie oben beschrieben, enthält, nötig, daß die Flächenrate A der sechseckpyramiden förmigen Fe-Kristalle in bzw. an der Gleitfläche in einem Be reich von A ≧ 40% liegt.

Zweite, erfindungsgemäße Ausführungsform

Die zweite, von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung Gebrauch machende Ausführungsform wird für einen Gleitflächenaufbau beschrieben, der aus einem Aggregat von Fe-Kristallen gebildet ist. Bei diesem Gleitflächenaufbau tritt eine große Anzahl von sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristallen in bzw. an einer Gleit fläche auf, und das Aggregat enthält wenigstens ein Element der Elemente Sauerstoff (O) und Phosphor (P) und enthält wenigstens ein Element der Elemente Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C).

(IIa) Sauerstoff (O) und wenigstens ein Element der Elemente Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltender Gleitflächenaufbau

Es wurde eine Mehrzahl von Kolbenbolzen 1 für eine Brennkraftma schine hergestellt, indem eine Außenumfangsfläche 3 eines aus Stahl (JIS SCM420) hergestellten rohrartigen Substrats 2 einem elektrolytischen Fe-Plattierprozeß ausgesetzt wurde, um eine aus einem Aggregat von Fe-Kristallen gebildeten Gleitflächenaufbau 4 mit einer Dicke von 15 µm auszubilden.

Tabelle 22 zeigt Bedingungen für den elektrolytischen Fe-Plat tierprozeß für die Beispiele 1 bis 3 der Gleitflächenaufbauten. Die Plattierdauer wurde auf verschiedene Werte innerhalb eines Bereiches von 5 bis 60 Minuten verändert, um die Dicke der Bei spiele 1 bis 20 auf 15 µm einzustellen, wie oben beschrieben. Die zugeführte Menge von flüssigem Regenerator war auf 0,5 Li ter/min festgesetzt.

Tabelle 23 zeigt die Kristallform der Gleitfläche, die Flächen rate A und die Korngröße der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kri stalle in bzw. an der Gleitfläche, den Gehalt (vorhandene Menge) S der orientierten Fe-Kristalle, den O-Gehalt, den H-Gehalt, den C-Gehalt und die Härte des Abschnitts bzw. Schnitts des Gleit flächenaufbaus für die Beispiele 1 bis 3 der Gleitflächenaufbau ten.

Die Flächenrate A, die Korngröße, der Gehalt S und der O-Gehalt wurden in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ia) be stimmt. Die Messung des H-Gehalts wurde durch eine Prozedur durchgeführt, die das Ablösen bzw. Abschälen des jeweiligen der Beispiele 1 bis 3 vom Substrat 2 und danach das Aussetzen jedes Beispiels einer Analyse gemäß einer Inertgas-Schmelz-/Thermo- Konduktometrie (JIS Z2614) umfaßt. Die Messung des C-Gehalts wurde durch eine Prozedur durchgeführt, die das Ablösen bzw. Abschälen jedes Beispiels der Beispiele 1 bis 3 von dem Substrat 2 und dann das Aussetzen jedes Beispiels einer Analyse gemäß einer Infrarot-Absorptiometrie (JIS G1211) umfaßt. Der Begriff "sehr klein" für den H-Gehalt in Tabelle 23 bezeichnet z. B. ungefähr 0,005 Gew.-%, und der Begriff "sehr klein" für den C- Gehalt in Tabelle 23 bezeichnet z. B. ungefähr 0,008 Gew.-%. Das gleiche gilt für Tabellen, die hiernach beschrieben werden.

Wie aus dem Vergleich der Beispiele 1 bis 3 in Tabelle 23 mit dem Beispiel 3 in Tabelle 6 gesehen werden kann, wird die Härte gegenüber der Härte des nur Sauerstoff (O) enthaltenden Gleit flächenaufbaus vergrößert, wenn der H-Gehalt und der C-Gehalt auf Bereiche von H ≧ 0,01 Gew.-% bzw. C ≧ 0,03 Gew.-% festgesetzt sind, wenn für den O-Gehalt O ≧ 0,2 Gew.-% gilt. Es kann aus Tabelle 23 ferner gesehen werden, daß das O, H und C enthaltende Beispiel 3 die größte Härte aufweist.

Des weiteren wurden die Beispiele 1 bis 3 aufweisende Chips her gestellt und einem Freßtest im Laborversuch (Chip-auf-Scheibe) unter Schmierung ausgesetzt, um die Fressen erzeugende Last zu messen. Die Ergebnisse des Freßtests sind in Tabelle 24 angegeben. Die Bedingungen für den Freßtest sind identisch zu den unter Punkt (Ia) beschriebenen Bedingungen.

Gleitflächenaufbau
Fressen erzeugende Last (N)
Beispiel 1	2150
Beispiel 2	2200
Beispiel 3	2400

Fig. 20 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den enthal tenen Elementen und der Fressen erzeugenden Last für die Bei spiele 1 bis 3 darstellt. Wie aus Tabelle 24 und Fig. 20 er sichtlich, ist für die Beispiele 1 bis 3 mit der oben beschrie benen Zunahme in der Härte die Fressen erzeugende Last im Ver gleich zu Beispiel 3 in Tabelle 10 stark vergrößert. Das Sauer stoff (O) und Kohlenstoff (C) enthaltende Beispiel 2 weist eine gegenüber dem Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H) enthaltenden Beispiel 1 größere und somit überlegene Freßbeständigkeit auf. Weiterhin ist die Fressen erzeugende Last für das Beispiel 3, das Sauerstoff (O), Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthält, am höchsten.

Desweiteren wurde eine das Beispiel 1 aufweisende Scheibe herge stellt und einem Gleittest im Laborversuch (Chip-auf-Scheibe) unter Schmierung ausgesetzt. Die Bedingungen für den Gleittest sind die folgenden: Das Material für den Chip war JIS FC250; das Material für die Scheibe war eine Al-Si(10 Gew.-%) -Legierung; die Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe betrug 15 m/sec, die zuge führte Ölmenge war 40 cm³/min. der Flächeninhalt der Gleitfläche des Chips betrug 2 cm² und der Druck auf den Chip betrug 10 MPa.

Fig. 21 ist ein Mikrobild, das die Kristallstruktur eines Ver tikalschnitts des Beispiels, nachdem dieses dem Gleittest ausge setzt war, zeigt. Wie aus Fig. 21 für das Beispiel 1 ersicht lich, ist die Flächenrate A der sechseckpyramiden-förmigen Fe- Kristalle gleich 90%, und der H-Gehalt ist gleich 0,01 Gew.-%. Deshalb sind die freien Enden der sechseckpyramiden-förmigen Fe- Kristalle abgeschert und zu einer trapezförmigen Form abgetragen bzw. abgenutzt. Es kann somit ein Fläche-an-Fläche-Gleiten auf treten, und der Reibungskoeffizient µ ist somit reduziert, wo durch eine ausgezeichnete Gleitcharakteristik gegeben ist.

Selbst für den Gleitflächenaufbau, der wenigstens ein Element der Elemente Sauerstoff (O), Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C), wie oben beschrieben, enthält, ist es natürlich nötig, daß die Flächenrate A der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle in bzw. an der Gleitfläche gleich oder höher als 40% ist.

(IIb) Wenigstens eines der Elemente Phosphor (P), Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltender Gleitflächenaufbau

Tabelle 25 zeigt die Bedingungen für den elektrolytischen Fe- Plattierprozeß für Beispiele der Gleitflächenaufbauten. Die Plattierdauer wurde zu verschiedenen Werten innerhalb eines Bereiches von 5 bis 60 Minuten verändert, um die Dicke der Bei spiele 1 bis 3, wie oben beschrieben, auf 15 µm einzustellen. Die zugeführte Menge von flüssigem Regenerator war auf 0,5 Li ter/min festgesetzt.

Tabelle 26 zeigt die Kristallform der Gleitfläche, die Flächen rate A und die Korngröße der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kri stalle in bzw. an der Gleitfläche, den Gehalt (vorhandene Menge) S an orientierten Fe-Kristallen, den P-Gehalt, den H-Gehalt, den C-Gehalt und die Härte eines Abschnitts bzw. Schnitts des Gleit flächenaufbaus für die Beispiele 1 bis 3 von Gleitflächenaufbau ten.

Wie aus dem Vergleich der Beispiele 1 bis 3 in Tabelle 26 mit dem Beispiel 3 in Tabelle 15 ersichtlich, ist die Härte gegen über der Härte des Gleitflächenaufbaus, der nur Phosphor ent hält, erhöht, wenn der H-Gehalt und/oder der C-Gehalt auf einen Bereich von H ≧ 0,1 Gew.-% bzw. C ≧ 0,03 Gew.-% festgesetzt sind, wenn für den P-Gehalt P ≧ 0,04 Gew.-% gilt. Aus Tabelle 26 ist ferner ersichtlich, daß das Phosphor (P) und Kohlenstoff (C) enthaltende Beispiel 2 eine größere Härte aufweist als die Härte des Phosphor (P) und Sauerstoff (H) enthaltenden Beispiels 1 und daß das Phosphor (P), Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) ent haltende Beispiel 3 die größte Härte aufweist.

Desweiteren wurden die Beispiele 1 bis 3 aufweisende Chips her gestellt und einem Freßtest im Laborversuch (Chip-auf-Scheibe) unter Schmierung ausgesetzt, um die Fressen erzeugende Last zu messen. Der Freßtest ergab die in Tabelle 27 angegebenen Ergebnisse. Die Bedingungen für den Freßtest sind identisch zu den unter Punkt (Ia) beschriebenen Bedingungen.

Gleitflächenaufbau
Fressen erzeugende Last (N)
Beispiel 1	2250
Beispiel 2	2300
Beispiel 3	2500

Fig. 22 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den enthal tenen Elementen und der Fressen erzeugenden Last für die Bei spiele 1 bis 3 darstellt. Wie aus Tabelle 27 und Fig. 22 er sichtlich, ist die Fressen erzeugende Last im Vergleich zum Beispiel 3 in Tabelle 19 für die Beispiele 1 bis 3 mit der Zu nahme in der Härte, wie oben beschrieben, stark vergrößert. Das Phosphor (P) und Kohlenstoff (C) enthaltende Beispiel 2 weist gegenüber dem Phosphor (P) und Wasserstoff (H) enthaltenden Beispiel 1 eine größere und damit überlegene Freßbeständigkeit auf und die Fressen erzeugende Last für das Phosphor (P), Was serstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltende Beispiel 3 ist am höchsten.

Selbst für den wenigstens ein Element der Elemente Phosphor (P), Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltenden Gleitflächen aufbau, wie oben beschrieben, ist es natürlich nötig, daß die Flächenrate A der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle in bzw. an der Gleitfläche gleich oder höher als 40% ist.

(IIc) Wenigstens ein Element der Elemente Sauerstoff (O), Phosphor (P), Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltender Gleitflächenaufbau

Es wurde eine Mehrzahl von Kolbenbolzen 1 für eine Brennkraftma schine hergestellt, indem eine Außenumfangsfläche 3 eines aus Stahl (JIS SCM420) gefertigten rohrartigen Substrats 2 einem elektrolytischen Fe-Plattierprozeß ausgesetzt wurde, um einen aus einem Aggregat von Fe-Kristallen gebildeten Gleitflächen aufbau 4 mit einer Dicke von 15 µm auszubilden.

Die Tabelle 28 zeigt die Bedingungen für den elektrolytischen Fe-Plattierprozeß für Beispiele 1 bis 3 der Gleitflächenaufbau ten 4. Die Plattierdauer wurde auf verschiedene Werte innerhalb eines Bereiches von 5 bis 60 Minuten verändert, um die Dicke der Beispiele 1 bis 3 auf 15 µm einzustellen, wie oben beschrieben. Die Menge zugeführten flüssigen Regenerators war auf 0,5 Li ter/min eingestellt.

Tabelle 29 zeigt die Kristallform der Gleitfläche, die Flächen rate A und die Korngröße der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kri stalle in bzw. an der Gleitfläche, den Gehalt (vorhandene Menge) S an orientierten Fe-Kristallen, den O-Gehalt, den P-Gehalt, den H-Gehalt, den C-Gehalt und die Härte eines Abschnitts bzw. Schnitts des Gleitflächenaufbaus für die Beispiele 1 bis 3 von Gleitflächenaufbauten.

Die Flächenrate A, die Korngröße und der Gehalt S wurden in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ia) bestimmt. Der O-Gehalt wurde in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ia) bestimmt, der P-Gehalt wurde in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ib) bestimmt und der H-Gehalt und der C-Gehalt wurden in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (IIa) bestimmt.

Wie aus einem Vergleich der Beispiele 1 bis 3 in Tabelle 29 mit dem Beispiel 1 in Tabelle 21 ersichtlich, ist die Härte gegen über der Härte des Sauerstoff (O) und Phosphor (P) enthaltenden Gleitflächenaufbaus vergrößert, wenn der H-Gehalt und/oder der C-Gehalt auf einen Bereich von H ≧ 0,01 Gew.-% bzw. C ≧ 0,03 Gew.-% festgesetzt sind, wenn für den O- und P-Gehalt gilt O ≧ 0,2 Gew.-% und P ≧ 0,04 Gew.-%. Aus Tabelle 29 ist ferner ersichtlich, daß das Sauerstoff (O), Phosphor (P) und Kohlen stoff (C) enthaltende Beispiel 2 eine größere Härte als das Sauerstoff (O), Phosphor (P) und Wasserstoff (H) enthaltende Beispiel 1 aufweist und daß das Sauerstoff (O), Phosphor (P), Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltende Beispiel 3 die größte Härte aufweist.

Desweiteren wurden die Beispiele 1 bis 3 aufweisende Chips her gestellt und einem Freßtest im Laborversuch (Chip-auf-Scheibe) unter Schmierung ausgesetzt, um die Fressen erzeugende Last zu messen. Die Ergebnisse des Freßtests sind in Tabelle 30 angege ben. Die Bedingungen für den Freßtest sind identisch zu den Bedingungen unter Punkt (Ia).

Gleitflächenaufbau
Fressen erzeugende Last (N)
Beispiel 1	2600
Beispiel 2	2650
Beispiel 3	2900

Fig. 23 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den enthal tenen Elementen und der Fressen erzeugenden Last für die Bei spiele 1 bis 3 darstellt. Wie aus Tabelle 30 und Fig. 23 für die Beispiele 1 bis 3 ersichtlich, ist im Vergleich mit dem unter Punkt (Ic) beschriebenen Beispiel 1 die Fressen erzeugende Last mit der oben beschriebenen Zunahme in der Härte stark vergrö ßert. Das Sauerstoff (O), Phosphor (P) und Kohlenstoff (C) ent haltende Beispiel 2 weist eine gegenüber dem Sauerstoff (O), Phosphor (P) und Wasserstoff (H) enthaltenden Beispiel 1 größere (überlegene) Freßbeständigkeit auf, und die Fressen erzeugende Last ist für das Sauerstoff (O), Phosphor (P), Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltende Beispiel 3 am größten.

Selbst für den wenigstens ein Element der Elemente Sauerstoff (O) und Phosphor (P) sowie wenigstens ein Element der Elemente Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltenden Gleitflächen aufbau, wie oben beschrieben, ist es natürlich nötig, daß die Flächenrate A der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle in bzw. an der Gleitfläche gleich oder größer als 40% ist.

Dritte, nicht erfindungsgemäße Ausführungsform

Die dritte, nicht von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung Gebrauch machende Ausführungsform wird anhand eines Gleitflächenaufbaus be schrieben, der aus einem Aggregat von Fe-Kristallen gebildet ist. Bei diesem Gleitflächenaufbau weist das Aggregat eine große Anzahl säulenartiger Fe- Kristalle auf, die auf einem Substrat aufgewachsen sind und deren freie Enden aus sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristallen gebildet sind. Die sechs eckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle treten in bzw. an der Gleitfläche auf. Das Aggregat enthält wenigstens eines der Elemente Sauerstoff (O) und Phosphor (P), und Bor (B).

Es wurde eine Mehrzahl von Kolbenbolzen 1 für eine Brennkraftma schine hergestellt, indem eine Außenumfangsfläche 3 eines aus Stahl (JIS SCM420) hergestellten rohrartigen Substrats 2 einem elektrolytischen Fe-Plattierprozeß ausgesetzt wurde, um einen aus einem Aggregat von Fe-Kristallen gebildeten Gleitflächen aufbau 4 mit einer Dicke von 20 µm auszubilden.

Tabelle 31 zeigt Bedingungen für den elektrolytischen Fe-Plat tierprozeß für Beispiele 1 bis 3 der Gleitflächenaufbauten. Die Plattierdauer wurde zu verschiedenen Werten innerhalb eines Bereiches von 10 bis 60 Minuten verändert, um die Dicke der Beispiele 1 bis 3 auf 20 µm einzustellen, wie oben beschrieben. Die Menge zugeführten flüssigen Regenerators war auf 0,5 Li ter/min eingestellt.

Tabelle 32 zeigt die Kristallform der Gleitfläche, die Flächen rate A und die Korngröße der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kri stalle in bzw. an der Gleitfläche, den Gehalt S (der die vorhan dene Menge angibt) von orientierten Fe-Kristallen, den O-Gehalt, den P-Gehalt, den B-Gehalt und die Härte eines Abschnitts bzw. Schnitts des Gleitflächenaufbaus für die Beispiele 1 bis 3.

Die Flächenrate A, die Korngröße und der Gehalt S wurden in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ia) bestimmt. Der O-Ge halt wurde in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ia) bestimmt, und der P-Gehalt wurde in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ib) bestimmt. Die Messung des B-Gehalts wurde durch eine Prozedur durchgeführt, die das Ablösen bzw. Abschälen jedes der Beispiele 1 bis 3 vom jeweiligen Substrat 2 und dann das Aussetzen jedes Beispiels einer Analyse gemäß einer Kurku min-Absorptiometrie (JIS G1227) umfaßt. Der Begriff "sehr klein" für den O-Gehalt in Tabelle 32 bezeichnet zum Beispiel ungefähr 0,02 Gew.-% und der Begriff "sehr klein" für den P-Gehalt in Tabelle 32 bezeichnet zum Beispiel ungefähr 0,01 Gew.-%.

Fig. 24 ist ein Mikrobild, das die Kristallstruktur eines ver tikalen Schnitts des Beispiels 1 zeigt, in welchem Mikrobild eine große Anzahl säulenartiger Fe-Kristalle zu sehen sind. Fig. 25 zeigt Ergebnisse, die durch eine gemäß einer Auger-Elektro nenspektrometrie (AES) durchgeführten Analyse geliefert sind. Die Analyse wurde durchgeführt durch Probenehmen eines säulen artigen Fe-Kristalls aus dem Beispiel und Anwenden schneller Elektronenstrahlen an einer Seite des säulenartigen Fe-Kri stalls, um die Borkonzentration in der Tiefenrichtung zu messen. Es kann aus Fig. 25 gesehen werden, daß die Konzentration von B in bzw. an der Seite des säulenartigen Fe-Kristalls höher ist. Hieraus ergibt sich, daß Bor (B) bevorzugt an einer Korngrenze bzw. Grenzfläche zwischen den säulenartigen Fe-Kristallen präzi pitiert wird.

Wie aus dem Vergleich des Beispiels 1 in Tabelle 32 mit dem Beispiel 3 in Tabelle 6, des Beispiels 2 in Tabelle 32 mit dem Beispiel 3 in Tabelle 15 und des Beispiels 3 in Tabelle 32 mit dem Beispiel 1 in Tabelle 21 ersichtlich, ist gegenüber dem Gleitflächenaufbau, der kein Bor (B) enthält, die Korngröße der säulenartigen Fe-Kristalle verkleinert und die Härte vergrößert, wenn der B-Gehalt auf einen Bereich B ≧ 0,01 Gew.-% festgesetzt ist, wenn für den O-Gehalt O ≧ 0,2 Gew.-% und/oder für den P- Gehalt P ≧ 0,04 Gew.-% gilt.

Ferner wurden das Beispiel 1 in Tabelle 32 und das Beispiel 3 in Tabelle 6, die den gleichen O-Gehalt aufweisen, einem Zug- bzw. Dehnungstest ausgesetzt, der nachfolgend beschrieben wird. Die Beispiele 1 und 3 wurden jeweils vom Substrat abgelöst bzw. abgeschält, und die Beispiele 1 und 3 wurden einer Zuglast in einer Richtung ausgesetzt, die eine Wachstumsrichtung der säu lenartigen Fe-Kristalle schneidet. Ein Teststück wies eine Länge in dieser Schnittrichtung von 50 mm, eine Breite von 40 mm und eine Dicke von 20 µm auf.

Das Ergebnis des Zugtests machte deutlich, daß das Beispiel 1 in Tabelle 32 eine Zugfestigkeit von 410 MPa aufwies, wohingegen das Beispiel 3 in Tabelle 6 eine Zugfestigkeit von 275 MPa auf wies. Die höhere Zugfestigkeit des Beispiels 1 in Tabelle 32 gegenüber dem Beispiel 3 der Tabelle 6 wurde durch die Präzipi tation von Bor (B) an bzw. in der Korngrenze bzw. Korngrenz fläche erreicht.

Es wurden desweiteren die Beispiele 1 bis 3 aufweisende Chips hergestellt und einem Freßtest im Laborversuch (Chip-auf-Schei be) unter Schmierung ausgesetzt, um die Fressen erzeugende Last zu messen. Die Ergebnisse des Freßtests sind in Tabelle 33 ange geben. Die Bedingungen für den Freßtest sind identisch zu den unter Punkt (Ia) beschriebenen Bedingungen.

Gleitflächenaufbau
Fressen erzeugende Last (N)
Beispiel 1	2100
Beispiel 2	2200
Beispiel 3	2550

Fig. 26 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den enthal tenen Elementen und der Fressen erzeugenden Last für die Bei spiele 1 bis 3 darstellt. Wie aus Tabelle 33 und Fig. 26 er sichtlich, ist im Vergleich zu dem Beispiel 3 in Tabelle 10, dem Beispiel 3 in Tabelle 19 bzw. dem Beispiel 1 unter Punkt (Ic) die Fressen erzeugende Last für die Beispiele 1 bis 3 mit der oben beschriebenen Zunahme in der Härte stark vergrößert. Des weiteren weist das Phosphor (P) und Bor (B) enthaltende Beispiel 2 gegenüber dem Sauerstoff (O) und Bor (B) enthaltenden Beispiel 1 eine größere (überlegene) Freßbeständigkeit auf, und die Fressen erzeugende Last ist für das Sauerstoff (O), Phosphor (P) und Bor (B) enthaltende Beispiel 3 am größten.

Selbst wenn der Gleitflächenaufbau wenigstens eines der Elemente Sauerstoff (O) und Phosphor (P), und Bor (B), wie oben beschrie ben, enthält, ist es natürlich nötig, daß die Flächenrate A der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle in bzw. an der Gleit fläche in einem Bereich von A ≧ 40% liegt.

Vierte, erfindungsgemäße Ausführungsform

Die vierte, von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung Gebrauch machende Ausführungsform wird für einen Gleitflächenaufbau beschrieben, der aus einem Aggregat von Fe-Kristallen gebildet ist. Bei diesem Gleitflächenaufbau weist das Aggregat eine große Anzahl säulenartiger Fe-Kristalle auf, die an ein Substrat auf gewachsen sind und deren freien Enden von sechseckpyramiden förmigen Fe-Kristallen gebildet sind, wobei die sechseckpyrami den-förmigen Fe-Kristalle in bzw. an der Gleitfläche auftreten. Ferner enthält das Aggregat wenigstens eines der Elemente Sauer stoff (O) und Phosphor (P), Bor (B) und wenigstens ein Element der Elemente Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C).

(IVa) Sauerstoff (O), Bor (B) und wenigstens eines der Elemente Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltender Gleitflächenaufbau

Es wurde eine Mehrzahl von Kolbenbolzen 1 für eine Brennkraftma schine hergestellt, indem eine Außenumfangsfläche 3 eines aus Stahl (JIS SCM420) hergestellten rohrartigen Substrats 2 einem elektrolytischen Fe-Plattierprozeß ausgesetzt wurde, um eine aus einem Aggregat von Fe-Kristallen gebildeten Gleitflächenaufbau 4 mit einer Dicke von 20 µm auszubilden.

Die Tabelle 34 zeigt Bedingungen für den elektrolytischen Fe- Plattierprozeß für die Beispiele 1 bis 3 von Gleitflächenaufbau ten. Die Plattierdauer wurde auf verschiedene Werte innerhalb eines Bereiches von 10 bis 60 Minuten verändert, um die Dicke der Beispiele 1 bis 3 auf 20 µm einzustellen, wie oben beschrie ben. Die Menge zugeführten flüssigen Regenerators war auf 0,5 Liter/min eingestellt.

Die Tabelle 35 zeigt die Kristallform der Gleitfläche, die Flä chenrate A und die Korngröße der sechseckpyramiden-förmigen Fe- Kristalle in bzw. an der Gleitfläche, den Gehalt (vorhandene Menge) S von orientierten Fe-Kristallen, den O-Gehalt, den B- Gehalt, den H-Gehalt, den C-Gehalt und die Härte des Abschnitts bzw. Schnitts des Gleitflächenaufbaus für die Beispiele 1 bis 3 von Gleitflächenaufbauten.

Die Flächenrate A, die Korngröße und der Gehalt S wurden in der gleichen Art und Weise, wie unter Punkt (Ia) angegeben, be stimmt. Der O-Gehalt wurde ebenfalls in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ia) bestimmt, der H-Gehalt und der C-Gehalt wurden in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (IIa) be stimmt und der B-Gehalt wurde in der gleichen Art und Weise wie bei der dritten Ausführungsform bestimmt.

Wie aus einem Vergleich der Beispiele 1 bis 3 in Tabelle 35 mit dem Beispiel 1 in Tabelle 32 ersichtlich, ist die Härte gegen über der Härte des Gleitflächenaufbaus, der kein Wasserstoff (H) und kein Kohlenstoff (C) enthält, vergrößert, wenn der H-Gehalt und/oder der C-Gehalt auf einen Bereich von H ≧ 0,01 Gew.-% bzw. C ≧ 0,03 Gew.-% festgesetzt sind, wenn für den O-Gehalt und den B-Gehalt gilt O ≧ 0,2 Gew.-% und B ≧ 0,01 Gew.-%.

Es wurden desweiteren die Beispiele 1 bis 3 aufweisende Chips hergestellt und einem Freßtest im Laborversuch (Chip-auf-Schei be) unter Schmierung ausgesetzt, um die Fressen erzeugende Last zu messen. Die Ergebnisse dieses Freßtests sind in Tabelle 36 angegeben. Die Bedingungen für den Freßtest sind identisch zu den unter Punkt (Ia) beschriebenen Bedingungen.

Gleitflächenaufbau
Fressen erzeugende Last (N)
Beispiel 1	2300
Beispiel 2	2450
Beispiel 3	2600

Fig. 27 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den enthal tenen Elementen und der Fressen erzeugenden Last für die Bei spiele 1 bis 3 darstellt. Wie aus Tabelle 36 und Fig. 27 er sichtlich, ist im Vergleich zum Beispiel 1 in Tabelle 33 die Fressen erzeugende Last für die Beispiele 1 bis 3 mit der oben beschriebenen Zunahme in der Härte stark vergrößert. Desweiteren weist das Sauerstoff (O), Bor (B) und Kohlenstoff (C) enthal tende Beispiel 2 eine gegenüber dem Sauerstoff (O), Bor (B) und Wasserstoff (H) enthaltenden Beispiel 1 eine größere (überlege ne) Freßbeständigkeit auf, und die Fressen erzeugende Last für das Sauerstoff (O), Bor (B), Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltende Beispiel 3 ist am höchsten.

Selbst bei dem Sauerstoff (O), Bor (B) und wenigstens eines der Elemente Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltenen, oben beschriebenen Gleitflächenaufbau ist es natürlich nötig, daß die Flächenrate A der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kristalle in bzw. an der Gleitfläche in einem Bereich von A ≧ 40% liegt.

(IVb) Phosphor (P), Bor (B) und wenigstens ein Element der Elemente Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltender Gleitflächenaufbau

Die Tabelle 37 zeigt Bedingungen für den elektrolytischen Fe- Plattierprozeß für Beispiele 1 bis 3 von Gleitflächenaufbauten 4. Die Plattierdauer wurde zu verschiedenen Werten innerhalb eines Bereiches von 10 bis 60 Minuten verändert, um die Dicke der Beispiele 1 bis 3 auf 20 µm einzustellen, wie oben beschrie ben. Die Menge zugeführten flüssigen Regenerators war auf 0,5 Liter/min eingestellt.

Tabelle 38 zeigt die Kristallform der Gleitfläche, die Flächen rate A und die Korngröße der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kri stalle in bzw. an der Gleitfläche, den Gehalt (vorhandene Menge) S an orientierten Fe-Kristallen, den P-Gehalt, den B-Gehalt, den H-Gehalt, den C-Gehalt und die Härte des Abschnitts bzw. Schnitts des Gleitflächenaufbaus für die Beispiele 1 bis 3 von Gleitflächenaufbauten.

Die Flächenrate A, die Korngröße und der Gehalt S wurden in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ia) bestimmt. Der P-Gehalt wurde in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ib) bestimmt, der H-Gehalt und der C-Gehalt wurden in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (IIa) bestimmt, und der B-Gehalt wurde in der gleichen Art und Weise wie bei der dritten Ausführungsform bestimmt.

Wie aus dem Vergleich der Beispiele 1 bis 3 in Tabelle 38 mit dem Beispiel 2 in Tabelle 32 ersichtlich, ist die Härte gegen über der Härte des Gleitflächenaufbaus, der kein Wasserstoff (H) und/oder Kohlenstoff (C) enthält, vergrößert, wenn der H-Gehalt und/oder der C-Gehalt auf Bereiche von H ≧ 0,01 Gew.-% bzw. C ≧ 0,03 Gew.-% festgesetzt sind, wenn für den P-Gehalt und den B-Gehalt gilt P ≧ 0,04 Gew.-% und B ≧ 0,01 Gew.-%.

Es wurden desweiteren die Beispiele 1 bis 3 aufweisende Chips hergestellt und einem Freßtest im Laborversuch (Chip-auf-Schei be) unter Schmierung ausgesetzt, um die Fressen erzeugende Last zu messen. Die Ergebnisse des Freßtests sind in Tabelle 39 angegeben. Die Bedingungen für den Freßtest sind identisch zu den unter Punkt (Ia) angegebenen Bedingungen.

Fig. 28 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den enthal tenen Elementen und der Fressen erzeugenden Last für die Bei spiele 1 bis 3 darstellt. Wie aus Tabelle 39 und Fig. 28 er sichtlich, ist die Fressen erzeugende Last für die Beispiele 1 bis 3 im Vergleich zum Beispiel 1 in Tabelle 33 mit der oben beschriebenen Zunahme in der Härte wesentlich vergrößert. Des weiteren weist das Phosphor (P), Bor (B) und Kohlenstoff (C) enthaltende Beispiel 2 eine gegenüber dem Phosphor (P), Bor (B) und Wasserstoff (H) enthaltenden Beispiel 1 größere (überlegene) Freßbeständigkeit auf, und die Fressen erzeugende Last ist für das Phosphor (P), Bor (B), Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltende Beispiel 3 am höchsten.

Selbst bei dem Phosphor (P), Bor (B) und wenigstens ein Element der Elemente Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltenen Gleitflächenaufbau, wie oben beschrieben, ist es natürlich nö tig, daß die Flächenrate A der sechseckpyramiden-förmigen Fe- Kristalle in bzw. an der Gleitfläche in einem Bereich von A ≧ 40% liegt.

(IVc) Sauerstoff (O), Phosphor (P), Bor (B) und wenigstens ein Element der Elemente Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltener Gleitflächenaufbau

Tabelle 40 zeigt Bedingungen für den elektrolytischen Fe-Plat tierprozeß für Beispiele 1 bis 3 von Gleitflächenaufbauten 4. Die Plattierdauer wurde auf verschiedene Werte innerhalb eines Bereiches von 10 bis 60 Minuten verändert, um die Dicke der Beispiele 1 bis 3 auf 20 µm einzustellen, wie oben beschrieben. Die Menge zugeführten flüssigen Regenerators war auf 0,5 Li ter/min eingestellt.

Tabelle 41 zeigt die Kristallform der Gleitfläche, die Flächen rate A und die Korngröße der sechseckpyramiden-förmigen Fe-Kri stalle in bzw. an der Gleitfläche, den Gehalt (vorhandene Menge) S an orientierten Fe-Kristallen, den O-Gehalt, den P-Gehalt, den B-Gehalt, den H-Gehalt, den C-Gehalt und die Härte des Ab schnitts bzw. Schnitts des Gleitflächenaufbaus für die Beispiele 1 bis 3 von Gleitflächenaufbauten.

Die Flächenrate A, die Korngröße und der Gehalt S wurden in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ia) bestimmt. Der O-Gehalt wurde in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ia) bestimmt. Der P-Gehalt wurde in der gleichen Art und Weise wie bei Punkt (Ib) bestimmt, der H-Gehalt und der C-Gehalt wurden in der glei chen Art und Weise wie bei Punkt (IIa) bestimmt, und der B-Ge halt wurde in der gleichen Art und Weise wie bei der dritten Ausführungsform bestimmt.

Wie aus dem Vergleich der Beispiele 1 bis 3 in Tabelle 41 mit dem Beispiel 3 in Tabelle 32 ersichtlich, ist die Härte gegen über der Härte des Gleitflächenaufbaus, der kein Wasserstoff (H) und/oder Kohlenstoff (C) enthält, vergrößert, wenn der H-Gehalt und/oder der C-Gehalt auf Bereiche von H ≧ 0,01 Gew.-% und C ≧ 0,03 Gew.-% festgesetzt sind, wenn für den O-Gehalt, den P- Gehalt und den B-Gehalt gilt: O ≧ 0,2 Gew.-%, P ≧ 0,04 Gew.-% und B ≧ 0,01 Gew.-%.

Es wurden desweiteren die Beispiele 1 bis 3 aufweisende Chips hergestellt und einem Freßtest im Laborversuch (Chip-auf- Scheibe) unter Schmierung ausgesetzt, um die Fressen erzeugende Last zu messen. Die Ergebnisse des Freßtests sind in Tabelle 42 angegeben. Die Bedingungen für den Freßtest sind identisch zu den unter Punkt (Ia) angegebenen Bedingungen.

Gleitflächenaufbau
Fressen erzeugende Last (N)
Beispiel 1	2700
Beispiel 2	2850
Beispiel 3	3000

Fig. 29 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den enthal tenen Elementen und der Fressen erzeugenden Last für die Bei spiele 1 bis 3 darstellt. Wie aus Tabelle 42 und Fig. 29 er sichtlich, ist die Fressen erzeugende Last im Vergleich zum Beispiel 3 in Tabelle 33 für die Beispiele 1 bis 3 mit der be schriebenen Zunahme in der Härte stark vergrößert. Desweiteren weist das Sauerstoff (O), Phosphor (P), Bor (B) und Kohlenstoff (C) enthaltende Beispiel 2 gegenüber dem Sauerstoff (O), Phos phor (P), Bor (B) und Wasserstoff (H) enthaltenden Beispiel 1 eine größere (überlegene) Freßbeständigkeit auf, und die Fressen erzeugende Last ist für das Phosphor (P), Sauerstoff (O), Bor (B), Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltende Beispiel 3 am höchsten.

Selbst bei dem Sauerstoff (O), Phosphor (P), Bor (B) und wenig stens ein Element der Elemente Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthaltenden Gleitflächenaufbau, wie oben beschrieben, ist es natürlich nötig, daß die Flächenrate A der sechseckpyramiden förmigen Fe-Kristalle in bzw. an der Gleitfläche in einem Be reich von A ≧ 40% liegt.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Kolbenbolzen be schränkt, sondern ist bei verschiedenen Gleitelementen, wie etwa einem Kolben, einer Nockenwelle, einem Kolbenring und dgl., anwendbar.

Wichtige Punkte der Erfindung sind die folgenden: Ein Gleitflä chenaufbau ist aus einem Aggregat von Fe-Kristalle gebildet. Die Flächenrate A von pyramidenförmigen Metallkristallen in bzw. an einer Gleitfläche liegt in einem Bereich von A ≧ 40%, und der O-Gehalt in dem Aggregat liegt in einem Bereich von O ≧ 0,2 Gew.-%. Die Gleitfläche nimmt aufgrund des Vorhandenseins einer großen Anzahl sechseckpyramiden-förmiger Metallkristalle eine komplizierte Morphologie an und weist folglich ein gutes Ölrückhaltevermögen auf. Zusätzlich wird dem Abnutzen der sechs eckpyramiden-förmigen Metallkristalle durch eine durch den ent haltenen Sauerstoff verursachte Zunahme in der Härte entgegen gewirkt bzw. die Abnutzung wird gehemmt und das Ölrückhaltever mögen wird deshalb beibehalten. Der Gleitflächenaufbau zeigt somit eine ausgezeichnete Freßbeständigkeit. Zusätzlich zu Sauerstoff (O) zu dem Aggregat hinzugefügte Elemente umfassen Phosphor (P), Wasserstoff (H), Kohlenstoff (C) und Bor (B).

Claims

1. Gleitflächenaufbau (4), der aus einem Aggregat von Fe-Kristallen (6; 7) gebildet ist, bei dem die Flächenrate A pyramidenförmiger Fe-Kristalle (6; 7) in einer Gleitfläche (4a) in einem Bereich von A ≧ 40% liegt und das Aggregat wenigstens ein Element von Sauerstoff (O) und Phosphor (P) mit einem O-Gehalt im Bereich von 22,9 Gew.-% ≧ O ≧ 0,2 Gew.-% und mit einem P-Gehalt im Bereich von 11,5 Gew.-% ≧ P ≧ 0,04 Gew.-% enthält, und wenigstens ein Element von Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) mit einem C-Gehalt im Bereich von 0,8 Gew.-% ≧ C ≧ 0,03 Gew.-% und mit einem H-Gehalt im Bereich von 0,1 Gew.-% ≧ H ≧ 0,01 Gew.-%.

2. Gleitflächenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat ferner Bor (B) mit einem B-Gehalt im Bereich von B ≧ 0,01 Gew.-% umfaßt.

3. Gleitflächenaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat säulenartige Fe-Kristalle (5) umfaßt, die auf ein Substrat (2) aufgewachsen sind, wobei die freien Enden der säulenartigen Fe-Kristalle (5) durch die pyramidenförmigen Fe-Kristalle (6; 7) gebildet sind.

4. Gleitflächenaufbau nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat Sauerstoff (O), Phosphor (P), Bor (B), Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthält.

5. Gleitflächenaufbau nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der B-Gehalt ≦ 3,7 Gew.-% ist.