DE19955297C1 - Galvanically deposited bearing lead alloy contains alloying additions of tin, antimony and copper - Google Patents

Galvanically deposited bearing lead alloy contains alloying additions of tin, antimony and copper

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Abstract

Galvanically deposited bearing alloy contains (in weight %) 3-15 tin, less than 6 copper, 0.5-3.0 antimony and a balance of lead. An Independent claim is also included for a process for galvanically depositing the above alloy to a bearing shell using a galvanic bath containing (in weight %) 60-90 lead, 5-30 tin, 2-7 copper and 0.5-2 antimony.

Description

Die Erfindung betrifft eine galvanisch abgeschiedene Lagerlegierung auf Blei-, Zinn-, Kupferbasis, insbesondere zur Herstellung von Gleitschichten für Gleitlager und ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden.The invention relates to an electrodeposited Bearing alloy based on lead, tin, copper, especially for Production of sliding layers for sliding bearings and a method for galvanic deposition.

Eine derartige galvanisch abgeschiedene Lagerlegierung ist beispielsweise aus der DE 27 47 545 C2 bekannt, die die Verwendung einer binären bzw. ternären Legierung aus 20% bis 70% Kupfer, 15% bis 80% Blei, 0% bis 30% Zinn und 0% bis 1% Antimon, Indium und/oder Cadmium für Gleitschichten offenbart, wobei die Gleitschicht durch elektrochemisches Abscheiden der Legierung gebildet werden soll. Es wurde festgestellt, daß durch galvanische Abscheidung der Legierungsbestandteile bei einer Pb, Sn, Cu-Legierung mit höherem Kupfergehalt (größer 6%) die Eigenschaften Ermüdungsfestigkeit, Korrosionsfestigkeit und Verschleißfestigkeit verbessert werden können.Such an electrodeposited bearing alloy is known for example from DE 27 47 545 C2, which the Use of a binary or ternary alloy from 20% to 70% copper, 15% to 80% lead, 0% to 30% tin and 0% to 1% Antimony, indium and / or cadmium for sliding layers disclosed,  wherein the sliding layer by electrochemical deposition of the Alloy is to be formed. It was found that by galvanic deposition of the alloy components a Pb, Sn, Cu alloy with a higher copper content (greater than 6%) the properties fatigue strength, corrosion resistance and wear resistance can be improved.

Jedoch führt die Erhöhung des Kupfergehaltes über 6% Kupfer zu Problemen. Bei diesen hohen Kupfergehalten tritt "Kupferzementation" (selbständiges stromloses Abscheiden von Kupfer) auf.However, increasing the copper content leads to copper over 6% Problems. At these high copper contents occurs "Copper cementation" (independent electroless separation of Copper).

Weiterhin ist aus der DE 27 22 144 A1 bereits eine Weißmetall- Lagerlegierung auf Blei-, Zinn-, Kupferbasis, insbesondere zur Herstellung von Gleitschichten für Mehrschichtgleitlager, bekannt, bei der die bleihaltige ternäre Legierung folgende Zusammensetzung aufweist: 10% bis 20% Zinn, 6% bis 10% Kupfer, insbesondere 14% Zinn, 8% Kupfer, Rest Blei. Auch in der DE-27 22 144 A1 wird die Erhöhung der Lebensdauer durch den erhöhten Kupfergehalt erhalten, so daß sich dieselben Probleme ergeben.Furthermore, DE 27 22 144 A1 already discloses a white metal Bearing alloy based on lead, tin, copper, especially for Manufacture of sliding layers for multilayer plain bearings, known in which the lead-containing ternary alloy follows Composition has: 10% to 20% tin, 6% to 10% copper, especially 14% tin, 8% copper, the rest lead. Also in the DE-27 22 144 A1 will increase the lifespan by get increased copper content, so that the same problems surrender.

Aus beiden genannten Schriften war es bereits bekannt, der Legierung Antimon zuzusetzen, um die Lebensdauer zu erhöhen.It was already known from both of the above-mentioned publications Add alloy antimony to increase durability.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine galvanisch abgeschiedene Lagerlegierung und ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden einer solchen Legierung bereitzustellen, wobei die Legierung eine erhöhte Härte und damit eine höhere Belastbarkeit aufweist und gleichzeitig Kupferzementation vermeidet.It is therefore an object of the invention, a galvanic deposited bearing alloy and a process for  electrodeposition of such an alloy provide, the alloy having increased hardness and thus has a higher resilience and at the same time Avoids copper cementation.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Lagerlegierung auf Blei-, Zinn-, Kupferbasis mit 3 bis 15 Gew.-% Zinn, weniger als 6 Gew.-% Kupfer, 0,5 bis 3,0 Gew.-% Antimon, Rest Blei.This task is solved by a bearing alloy on lead, Tin, copper base with 3 to 15 wt% tin, less than 6 % By weight copper, 0.5 to 3.0% by weight antimony, balance lead.

Es ist der Verdienst der Erfindung festgestellt zu haben, daß durch Zugabe von Antimon in einer Gesamtmenge von 0,5 bis 3,0 Gew.-% zu einer Erhöhung der Härte und damit der Lebensdauer beiträgt, wobei der Kupfergehalt im Gegensatz zum Stand der Technik nicht erhöht werden muß.It is to the merit of the invention to have found that by adding antimony in a total amount of 0.5 to 3.0 % By weight to increase the hardness and thus the service life contributes, the copper content in contrast to the state of Technology does not have to be increased.

Darüber hinaus führt der Zusatz von Antimon zu einer positiven Beeinflussung der Kupfer- bzw. Zinnabscheidung, so daß Kupfer in deutlich höheren Konzentrationen abgeschieden wird als im galvanischen Bad vorhanden, wobei Zinn gleichzeitig in stark verringerter Konzentration gegenüber seiner Konzentration im Bad abgeschieden wird. Antimon selbst wird ebenfalls in erheblich höherer Konzentration als im Bad vorhanden in der Schicht abgeschieden.In addition, the addition of antimony leads to a positive one Influencing the copper or tin deposition, so that copper is deposited in significantly higher concentrations than in galvanic bath present, tin at the same time in strong reduced concentration compared to its concentration in Bathroom is deposited. Antimony itself is also in considerably higher concentration than in the bathroom Layer deposited.

Durch den relativ geringen Kupfergehalt wird verhindert, daß Kupfer sich selbständig stromlos abscheidet. The relatively low copper content prevents Copper deposits itself without electricity.  

Insbesondere kann die Legierung weniger als 5 Gew.-% Kupfer und 1 bis 2,5 Gew.-% Antimon enthalten. Nach einem Ausführungsbeispiel enthält die Legierung ca. 2 Gew.-% Antimon.In particular, the alloy can contain less than 5% by weight of copper and contain 1 to 2.5% by weight of antimony. According to an embodiment the alloy contains about 2% by weight of antimony.

Eine derartige Legierung soll eine Härte (Vickers-Härte) größer 30 HV, insbesondere größer 35 HV und insbesondere größer 40 HV, aufweisen.Such an alloy is said to have a hardness (Vickers hardness) greater than 30 HV, in particular greater than 35 HV and in particular greater than 40 HV.

Weiterhin betrifft die Erfindung noch ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden einer Blei-, Zinn-, Kupferlegierung wie oben beschrieben auf einer Lagerschale, wobei die Legierung aus einem galvanischen Bad mit 60 bis 90 Gew.-% Blei, 5 bis 30 Gew.-% Zinn, 2 bis 7 Gew.-% Kupfer und 0,5 bis 2 Gew.-% Antimon galvanisch abgeschieden wird.Furthermore, the invention relates to a method for galvanic deposition of a lead, tin, copper alloy as described above on a bearing shell, the Alloy from a galvanic bath with 60 to 90% by weight Lead, 5 to 30% by weight of tin, 2 to 7% by weight of copper and 0.5 to 2% by weight of antimony is electrodeposited.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß das galvanische Bad 60 bis 75 Gew.-% Blei, 20 bis 30 Gew.-% Zinn, 2 bis 3 Gew.-% Kupfer und 0,8 bis 1,5 Gew.-% Antimon enthält.In particular, it can be provided that the galvanic bath 60 to 75% by weight lead, 20 to 30% by weight tin, 2 to 3% by weight Contains copper and 0.8 to 1.5 wt .-% antimony.

Besonders vorzugsweise kann ein galvanisches Bad mit einer Zusammensetzung von 69,7 Gew.-% Blei, ca. 26,9 Gew.-% Zinn, ca. 2,4 Gew.-% Kupfer und ca. 1 Gew.-% Antimon vorgesehen sein.A galvanic bath with a Composition of 69.7% by weight of lead, approx. 26.9% by weight of tin, about 2.4% by weight of copper and about 1% by weight of antimony are provided his.

Im folgenden soll die Erfindung anhand in nachstehender Tabelle dargestellter Versuchsergebnisse erläutert werden. The following is intended to illustrate the invention in the following Test results shown in the table are explained.  

So wurden zunächst Versuche, die in der Tabelle in der ersten Spalte dargestellt sind, mit einer genormten galvanischen Gleitschicht PbSn10Cu2 bzw. mit einer seit langem bewährten und bekannten Gleitschicht PbSn10Cu6 mit erhöhtem Kupfergehalt, die in der zweiten Spalte dargestellt ist, durchgeführt. Bei diesen entspricht die Konzentration im galvanischen Bad der Zusammensetzung der späteren die Gleitschicht bildenden Legierung. Die erste genannte galvanische Gleitschicht gemäß ISO 4383 weist dabei eine Vickers-Härte von 16 HV auf. Durch die Erhöhung des Kupfergehaltes in der zweiten vielfach verwendeten Legierung PbSn10Cu6 kann die Härte auf 27 HV gesteigert werden. Die Gleitschicht weist damit eine höhere Belastbarkeit auf. Bei diesem Kupfergehalt tritt jedoch bereits Kupferzementation auf.So first experiments were carried out in the table in the first Column are shown with a standardized galvanic PbSn10Cu2 sliding layer or with a long-proven one and known sliding layer PbSn10Cu6 with increased Copper content which is shown in the second column carried out. The concentration in these corresponds to galvanic bath of the composition of the later the Alloy forming sliding layer. The first named  galvanic sliding layer according to ISO 4383 has one Vickers hardness of 16 HV. By increasing the Copper content in the second widely used alloy PbSn10Cu6 the hardness can be increased to 27 HV. The The sliding layer is therefore more resilient. At copper cementation already occurs at this copper content on.

Demgegenüber weist eine erfinderische Gleitschicht, wie sie vergleichsweise in der dritten Spalte der Tabelle dargestellt worden ist, mit einer Badzusammensetzung von 69,73% Blei, 26,9% Zinn, 2,36% Kupfer und 1,01% Antimon eine Zusammensetzung der galvanischen Gleitschicht von 90,14% Blei, 4,24% Zinn, 3,69% Kupfer und 1,93% Antimon und eine Härte von 41 HV auf. Diese Härtesteigerung wird durch die günstige Beeinflussung der Ablagerung von Kupfer und Zinn (Kupfer wird mit höherer Konzentration als im Bad vorhanden, Zinn in geringerer Konzentration abgeschieden) durch das Antimon hervorgerufen, das in der Gleitschicht aufgrund seiner Affinität zu den übrigen Bestandteilen die Härte und Ermüdungsfestigkeit der Gleitschicht beeinflußt.In contrast, an inventive sliding layer, such as that comparatively shown in the third column of the table with a bath composition of 69.73% lead, 26.9% tin, 2.36% copper and 1.01% antimony a Composition of the galvanic sliding layer of 90.14% lead, 4.24% tin, 3.69% copper and 1.93% antimony and a hardness of 41 HV on. This increase in hardness is due to the favorable Influencing the deposit of copper and tin (copper will with higher concentration than in the bath, tin in lower concentration) by the antimony caused in the sliding layer due to its Affinity for the other constituents the hardness and Fatigue strength of the sliding layer is affected.

Gleichzeitig tritt bei diesem geringen Kupfergehalten im Bad keine Kupferzementation auf. Trotzdem ist gleichzeitig die Härte und damit die Belastbarkeit, sogar deutlich gegenüber Legierungen mit höherem Kupfergehalt, erhöht.At the same time occurs with this low copper content in the bathroom no copper cementation. Nevertheless is the same time Hardness and thus resilience, even clearly opposite Alloys with a higher copper content, increased.

Claims (8)

1. Galvanisch abgeschiedene Lagerlegierung auf Blei-, Zinn-, Kupferbasis, insbesondere zur Herstellung von Gleitschichten für Gleitlager, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 3 bis 15 Gew.-% Zinn, weniger als 6 Gew.-% Kupfer, 0,5 bis 3,0 Gew.-% Antimon, Rest Blei enthält.1. Galvanically deposited bearing alloy based on lead, tin, copper, in particular for the production of sliding layers for sliding bearings, characterized in that the alloy contains 3 to 15% by weight of tin, less than 6% by weight of copper, 0.5 to 3.0% by weight of antimony, the rest contains lead. 2. Lagerlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 5 Gew.-% Kupfer oder weniger enthält.2. bearing alloy according to claim 1, characterized characterized in that the alloy 5 wt .-% copper or less contains. 3. Lagerlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 1 bis 2,5 Gew.-% Antimon enthält.3. bearing alloy according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the alloy 1 to 2.5 wt .-% Contains antimony. 4. Lagerlegierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung ca. 2 Gew.-% Antimon enthält.4. bearing alloy according to claim 3, characterized characterized in that the alloy approx. 2 wt .-% Contains antimony. 5. Lagerlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Härte größer 30 HV aufweist. 5. Bearing alloy according to one of the above Claims, characterized in that the alloy has a hardness greater than 30 HV.   6. Verfahren zum galvanischen Abscheiden einer Blei- Zinn-, Kupfer-Legierung gemäß Anspruch 1 auf einer Lagerschale, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus einem galvanischen Bad mit 60 bis 90 Gew.-% Blei, 5 bis 30 Gew.-% Zinn, 2 bis 7 Gew.-% Kupfer und 0,5 bis 2 Gew.-% Antimon galvanisch abgeschieden wird.6. Process for the electrodeposition of a lead-tin, Copper alloy according to claim 1 on a bearing shell, characterized in that the alloy consists of a galvanic bath with 60 to 90% by weight lead, 5 to 30 % By weight of tin, 2 to 7% by weight of copper and 0.5 to 2% by weight Antimony is electrodeposited. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das galvanische Bad 60 bis 75 Gew.-% Blei, 20 bis 30 Gew.-% Zinn, 2 bis 3 Gew.-% Kupfer und 0,8 bis 1,5 Gew.-% Antimon enthält.7. The method according to claim 6, characterized in that the galvanic bath contains 60 to 75% by weight of lead, 20 to 30% by weight of tin, 2 to 3 % By weight copper and 0.8 to 1.5% by weight antimony contains. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das galvanische Bad ca. 69,7 Gew.-% Blei, ca. 26,9 Gew.-% Zinn, ca. 2,4 Gew.-% Kupfer und ca. 1 Gew.-% Antimon enthält.8. The method according to claim 7, characterized characterized that the galvanic bath approx. 69.7% by weight of lead, approx. 26.9% by weight of tin, approx. 2.4 % By weight of copper and about 1% by weight of antimony.
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