DE2135604A1 - Lagermatenal und seine Verwendung - Google Patents
Lagermatenal und seine VerwendungInfo
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Description
HAMBUHO -MUNCHBN 2135604
gUBTBLLUNQSANSCHHIPT: HAMBUHQ Se · NBUBR WALL 41
TII..IIIOII·
15. Juli 1971
Die Erfindung betrifft die Bildung neuer dünner.zusammengesetzter
Legermaterialien zur Verwendung in Gleitlagern, Qegendruckunterlagsscheiben,
Reibungsplatten und dergleichen. Insbesondere betrifft sie die Herstellung neuer dünner zusammengesetzter
Metallschichten durch elektrolytische Abscheidung zur Verwendung als Lagermaterial, besonders in dünnwandigen
Schalenlagern und in halbrunden stahlhinterlegten Lagerschalen von Präzisionsgleitlagern, wie solchen, die für
Pleuelstange und Hauptlager von Verbrennungsmotoren benutzt werden. Die Ausdrücke "Lagermaterial11 oder liagerbelag", wie
sie hier gebraucht werden, beziehen sich auf Gleitlager, die dort Verwendet werden, v/o eine Belastung zwischen bewegten
Teilen (sins ^e^enüber dem anderen bewegt) durch Gleitkontakt
ohne Kuapllager übertragen uird.
Heute sind stahlhinterlegte austauschbare Prüzislonseinlagen
sowohl für Pleuelstange als auch für Hauptlager üblich. Diese
109887/11SS
Einlagen werden aus durch kontinuierliches Plattieren
hergestelltem Diraetallstreifenmaterial gefertigt. Die
heutigen Lagermaterialien können in drei Gruppen unterteilt werden: Zinn- oder Blei-Lagermetalle, Kupfer-Blei-Legierungen
und Aluminium-Legierungen.
Die Lagermetalle benötigen keinen galvanischen Überzug aus einer Blei-Zinn-Legierung, wenn sie selbst solche
Legierungen sind, aber die Kupfer-Blei-Legierungen hoher Festigkeit (mit einem Bleigehalt unter 30%) und die
Aluminiumlegierungen hoher Festigkeit (mit einem Zinng?-
halt unter 10Jo) benötigen einen auf plattierten Überzug aus
Blei-Zinn-Legierung zwecks Verbesserung der Abnutzungseigenschaften, Verminderung der Neigung zum Festfressen,
Erhöhung der Verschrammungsfestigkeit und des Widerstands gegenüber Einschließen von Staub, sowie für ein möglichst
gleichbleibendes Verhalten. D.h. die hochfesten Lagermaterialien werden durch einen abschließenden galvanischen
Überzug aus einer Blei-Zinn-Legierung in ihren Eigenschaften und ihrem Verhalten wesentlich verbessert. Der galvanisch
aufgebrachte Überzug aus Blei-Zinn-Legierung ist gewöhnlich 0,0127 bis 0,02?4 mm dick. Gewöhnlich setzt er sich zusammen
aus etwa 90p Blei und 10% Zinn oder aus etv.'a 90,ci>
Blei, Q% Zinn und 2% Kupfer, wobei der Anteil Kupfer meist unter
3><» und der des Zinns meist nicht über ΛΟ% liegt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein neues
109887/1195
Verfahren zur elektrolytisehen Abscheidung von dünnen
hochfesten LagerbelBgen, ähnlich den Kupfer-Blei-"Legierungen"
zu schaffen.
Lc soll ein neuer wirtschaftliches Verfahren zur ürrxugung
von Lagerbelägen genauer Dicke aus mehreren dünnen LagerJ'Lcgierungen", \r±e Kupfer-Blei , ITickel-Elei
>, KescirLg-Blei, durch elektrolytischo Abscheidung geschaffen
werden.
P^'rwr soll die Herstellung hochwertiger, hochfester,
dvnr.v.v π Jigger Lsgermaterialien in größeren Abwandlungs-"■.J-lIchkciten
und von größerer Wirtschaftlichkeit durch Vj-y. nffunr neuer elektrolytisch abgeschiedener Zusammen-
·:'^A'.wv.f/ η und neuer Aufeinanderfolge der abgeschiedenen
KoV/rinlien geschaffen werden, nowie Lpger, denen diese
nrioi: ^*j::-i!*!H*-*ncet2uni;en auf starken Ketallstützkörpem,
in.'b"onder» dünnv/nndigon ."tahl- oder Aluroiniumstützkö'rpcr
i';r Binrtrli.ctreifcr oder dergleichen eingearbeitet
Diο Auf£'»be v.^rd gelöst durch Lagerbol-:>ge, die eine none
dünne relativ hochfeste Ketallplitticrung aun z.B. Kupfer,
Ilickel, JJisen, Kobalt, Mesing oder ihrer Legierungen
enthalten, welcher zahlreiche sehr feine sinkrechte Poron
aufweist, die indirekt durch Aafplsttieren auf einen überzug
109887/11Ö6 " '* "
aus Kupfer, Nickel, Kobalt, Silber, Eisen oder Legierungen davon, welcher dicht mit abgeschiedene feine
nichtmetallische Partikel in der Metallmatrix und auf der Oberfläche des Überzuges aufweist, erhalten worden
sind. Dieser relativ hochfeste Überzug, welcher· die dichten senkrechten dünnen Poren (zun Unterschied von
elektrolytisch abgeschiedenem Lagermetall und Blei-Zinn-Legierung) aufweist, wird zweckrnäßigerweise in einer
Dicke unter etwa 0,0127 mm (0,5 mil) und vorzugsweise
in Dicken zwischen etva 0,00254 bis etv/a 0,00762 ram (0,1 bis 0,3 mil) abgeschieden. Danach wird der feinporöse galvanische Überzug mit einem abschließenden
Blei-Zinn- oder Blei-Zinn-Kupfer-Überzug zweckmäßigerweise einer Dicke von 0,0127 bis 0,0254 mm (0,5 bis 1 mil)
versehen. Diese im wesentlichen aus Blei-Zinn-Legierung bestehenden Überzüge neigen dazu, in die feinen Poren
des darunter liegenden Überzuges durch geometrische Nivellierung hineinzusinken (gefördert durch Zusätze wie
Ligninsulfonsäure, Kumarin, Hydrochinon usw. zum Blei-Legierungsbad),
wodurch ein Überzug aus Kupfer-Blei-"Legierung", Nickel-Blei*"Legierungn, Silber-Blei-"Legierung"
oder dergleichen, abhängig von da? Art des porösen Metäla
unter dem abschließenden Blei-Zinn-Legierungsüberzug, entsteht.
Kupfer- oder Nicksl-Überzüge, welche die dicht mit abgeschiedenen
nichtmetallischen Teilchen enthalten, sind im
109887/1198
allgemeinen die bevorzugte erste Lage des Doppelüberzuges. Anstelle von Nickel kann Eisen oder Kobalt, ebenso wie
binäre und ternäre Legierungen aller dieser Metalle, eingesetzt werden. Kupfer, Nickel und Kobalt können aus Bädern
abgeschieden werden, die am leichtesten zu kontrollieren sind. Deshalb werden sie bevrzugt, obwohl Eisen billiger
ist. Das Abscheiden von Kobalt ist zwar ebenso leicht zu steuern wie das von Nickel, doch ist das Metall teurer.
Dementsprechend wird in der folgenden Beschreibung die
Abscheidung von nichtmetallischen Partikeln mit Nickel und Kupfer besonders herausgestellt.
Wie bereits weiter oben erwähnt, ist die Benutzung eines galvanisch abgeschiedenen Blei-Zinn-Legierungsüberzuges
oder eines Guß-Lagermetall-Films als abschließende Deckschicht als Lageroberflache bereits bekannt. (Siehe US-Patentschrift
2316119; "Electrodeposition in Plain Bearing Manufacture" von P. G. Forrester, Transaction of the
Instiute of Metal Finishing (London), 1961, Bd. 38, S. 52-58; "Electroplating in the Sleeve-Bearing Industry" ■% R.A.Schaefer,
National Bureau of Standards Circular 529 (Electrodeposition Research), May 22, 1953, S. 57-62.
Das Prinzip der Erfindung kann in verschiedener Weise ausgeführt werden, iiine davon, bei der eine Einrichtung benutzt
- 6 109887/1196
wird, die schon vielfach bei der Gleitlagerherstelluns
gebraucht wird, wird-später beschrieben. Obwohl in der
Beschreibung die Gleitlögerherstellung in den Vordergrund
gerückt wird, können die BlektroplattLerungen auch
bei Gegendruckunterlagsscheiben, Reibungsplatten und dergleichen angewandt werden.
Auf einen Stützstreifen aus Stahl kann eine Schicht aus
Aluminium, Aluminiumlegierung, Kupfer oder Kupferlegierung in geeigneter Dicke, z.B. von 0,127 bis 0,707 mn (5 bic
mil) abgeschieden werden. Der Stahlstützkörper kann einen ersten überzug in Form eines dünnen Films von z.B. Nickel
oder Kupfer tragen, um maximale Haftfestigkeit dieser Schicht an-dem Stahlstützstreifen sicherzustellen, wenn
der Streifen dem Warmwalzen unterworfen wird. Der Nickelfilm kann durch Abscheidung einer dünnen Niekelvorschicht
aufgebracht werden, und dient in den meisten Fällen zur Gewährleistung maximaler Haftfestigkeit von z. B. Aluminiumlegierung^
streifen an Stahlstreifen. Maximale Haftfestigkeit
eines Streifens oder einer Schicht aus Kupfer, Messing oder einer anderen Kupferlegierung am Stahlstreifen
kann durch einen dünnen Kupfer- oder Nickelfilm auf dem Stahl sichergestellt v/erden. Wach dem Warmwalzen wird
der resultierende Dinetallstreifen in geeignet große Rohlinge
geschnitten, welche dann zu Lagerhälften geformt,
I09887/119S " 7 "
mechanisch bearbeitet und zu einer endgültigen Größe gezogen werden, die zweckmäßigerweise Untermaß aufweist,
z. B. von etwa 0,0254 bis etwa 0,0381 mm, um eine Präzisions-Abscheidung
der neuen benachbarten Doppclüberzüge gemäß der Erfindung und dem abschließenden Blei-Zinn-Legierungs-Decküberzug
zu gestatten. Der neue Doppelüberzug gemäß der Erfindung besteht aus Kupfer, Nickel,
Kobalt, Eisen oder ihren Legierungen und enthält eine Vielzahl von mit abgeschiedenen nichtmetaiiischon Teilchen
pus z. B. Bariumsulfat, Strontiumsulfat, TaHc, Glimmer, Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Mischpolymerisat, /=
(Sfcran), Polyvinylchlorid, Polytetrafluoräthylen (Teflon),
Polytriiluormonochloräthan (KeI-F), Polyäthylenazetalnarzpertikel
und dergleichen. Er kann entweder als eine einzige Schicht oder eine Mehrfachschicht mit einer einzigen
Teilchenart, wie z.B. Bariumsulfat allein, oder Gemische, wie Bariuiasulfatpartikel, die mit Strontiumsulfat
od'ir mit Polytetrafluoräthylen, Azetalharz oder
Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Mischpolymerisatpartikel
gemeinsam abgeschieden sind, aufgebracht werden. Das
Mit-Abccheiden der feinen nichtmetallischen Teichen wird
ausgeführt, indem die feinen Teilchen im galvanischen Bad, z.B. durch Luftrührung, dispergiert werden, wie in den
US-Patentschriften 3 152 971-2-3, 3 268 307-8, 3 268 423-4, 3 311 548, 3 356 467, beschrieben ist. Die zusammengesetzten
überzüge brauchen nur etwa 0,00254 bis 0,0127 mm »ick zu
109887/1115 . e-
/"Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Mischpolymerisat,
sein (0,1 bis 0,5 rail), können aber auch 0,0254 bis 0,580 mm (1 bis 2 rail) Dick sein, z.B. wenn der Stahlstützkörper
direkt plattiert wird. Wo jedoch die Metallgrundschicht
auf dem Stahlstützkörper mindestens 0,0254 bis 0,127 mm ( 1 bis 5 mil) dick ist, braucht die aufgalvanisiertc
Kupfer- oder NicM-Schicht, welche die mitabgeschiedenen
feinen nichtmetallischen Teilchen enthält, nicht dicker als etwa 0,0058 bis etwa 0,0127 mm (0,P bis
0,5 mil) zu sein. Beispielsweise ist eine Schicht einer Dicke von 0,00254 bin etwa 0,00762 mm (0,1 bis etwa 0,'f nil)
im allgemeinen erforderlich, um die feinen nicht*netallischen
Teilchen, insbesondere Bariumsulfat, Strontiumsulfat, Vinylchlorid-Vinylidenchlorid^Mischpolymerisat
oder Polyvinylchlorid, dicht abzuscheiden.
Nachdem der zusammengesetzte galvanische überzug, bestehend
aus Nickel oder Kupfer und dicht mitabgeschiedenen nichtmetallischen Teilchen enthaltend, aufgebracht ist, wird
darauf ein dünner Überzug aus Silber, Messing, Nickel, Kobalt oder Eisen, wovon Nickel im allgemein bevorzugt
wird, abgeschieden. Auf die dünne Nickel-» Kobalt-, Messingoder
Silber-Schicht oder mehreren dünnen Nickelschichten folgt die Schicht aus Kobalt, Silber oder Messing, vorzugsweise
in einer Dicke von etwa 0,00254 bis etwa 0,00530 .mra(0,1 bis 0,2 nil), worauf der bekannte abschließende
Decküberzug aus Blei-Zinn-Legierung in einer Dicke von
- 9 109887/1195.
etwa 0,0058 bis 0,0254 mm, vorzugsweise von 0,0127 "bis
0,0254 mn (0,5 bis 1 mil) abgeschieden wird. Obwohl die Verwendung von raitabgeschiedenen feinen nichtmetallischen
Teilchen in de» dünnen Nickel-, Silber-, Messing- oder Kobaltüberzug, der der Blei-Zinn-Legierungsdeckschicht
vorausgeht, günstig sein kann, ist es nicht wesentlich, wogegen die Anwesenheit dicht mitabgeschiedener feiner
nichtmetallischer Teilchen in der unter dem dichtporösen dünnen Überzug "aus Nickel, Messing od*er dergleichen
wesentlich ist, um eine dichte senkrechte feine Porosität in diesem dünnen überzug und gleichzeitig einen hochfesten
Film zu gewährleisten.
Der abschließende Decküberzug aus Blei-Zinn-Legierung
hat keine gute atomare Bindung an der darunterliegenden Schicht, aber eine zusätzliche mechanische Bindung
durch Verankerung in der dichten feinen senkrechten Porenstruktur des darunterliegenden Überzuges auc Nickel,
KobaltySllber oder Meseing. Es liegen Bedingungen für
maximale Bindungsquiitäten vor, und da am Boden der senkrechten ,Poren feine nichtmetallische Teilchen eingeschlossen
sind, ist die Gefahr, daß mit der Zeit Zinn von der Blei*Zinn-Legierung in die untere Kupfer- oder Aluminium-Schicht
diffundiert, minimal. Die Gefahr 1st noch geringer, \/enn die untere Suhl ent, welche die dicht mitabgeschledUmen
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nichtmetallischen Teilchen enthält, Nickel, Kobalt oder Eisen ist. Dies ist von Vorteil, denn es ist bekant,
daß wenn viel Zinn aus dem Blei-Zinn-Legierungsüberzug dff.'undiert, der zurückbleibende Bleiüberzug durch organische
Säuren, die in den Schmierölen anwesend sind, angegriffen wird.
Anpassungsarbeiten für die folgenden eleitrol3/tisch abgeschiedenen
Schichten sind nicht erforderlich, wenn Präzisionsplattierung (siehe US-Patentschrift 2 697 690
und britische Patentschrift 1 056 723 über kastenartige Plattierungsrahmen für Schalenlager) auf der Konkavenseite
zu einer fertigplattierten Größe vorgenommen vurae mit einer Gesamtdicke der elektrolytisch abgeschiedenen
Schichten bei halbrunden Gleitlagern von gewöhnlich etwa 0,0381 mm (1,5 rail) des galvanischen Überzugs, wobei
etwa 0,0254 mm der Schichten der abschließende Blei-Zinn-Legierungsüberzug
ist. Es muß nachdrücklich betont werden, daß der dünne hochfeste galvanische überzug oder die
Kombination von dünnen galvanischen Überzügen mit der dichten senkrechten feinen Porosität, der unter dem abschließenden
Blel-Zinn-Decküberzug liegt, zweckmäßigerweise
nicht wesentlich über etwa 0,00762 nun (0,3 mil) dick ist, um sicherzustellen, daß die Poren durch die
Neigung d»er NickeltKobalt, Eisen, Zinn oder Legierungs-Bäder
zur geometrischen Nivellierung, oder durch die
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213550«
Nivellierungsneigung der Badzusätze, wie Kumarin in
Nickel- oder Nickel-Legierungsüberzügen, oder der feipen nichtmetallischen Pulver in allen diesen Bädern, ge-
jeschlossen werden. Diese Nivellierungsneigung ist /loch
bei alkäischen Silber- und Messing-Bädern .gering befunden
worden. Im allgemeinen ist ein etwa 0,00254 bis 0,00580 mm (0,1 bis 0,2 mil) dicker relativ hochfester
überzug vorzugsweise anzuwenden, um die geeignete feine dichte senkrechte Porosität in dem überzug -oder den überzügen,
die dem abschließenden Blei-Zinn- oder Blei-Zinn-Kupfer-Lecierungsüberzug
vorausgeht, zu erhalten. Der Blei-Legierungsüberzug einer Dicke über etwa 0,0076? mm
( ,3 mil) hat keine dichten, feinen senkrechten Poren, und weil er relativ weich ist, wird er bei Benutzung im
Lager schaiensjv Be ist auch zu betonen, daß die
Festigkeit de3 dünne« Überzuges mit der senkrechten
die «. βε
Porosität weit gröfer ist, βίε/ein/ porösen überzug/aus
/;erlntertein Pulver des gleichen Metalls und gleicher
Dicke sein würde.
Eine weitere Art, in der sich die Verfahren dieser Erfindung
ausführen lassen, ist die folgende: Ein sehr dünner Stützkörper aus Stahl, Messing oder Aluminiumlegierung
kann galvanisiert und in Streifenform verwendet und an der Pleuelstange b-efestigt werden. Wenn der Stützkörper
aus Stahl oder Aluminiumlegierung ist, wird vorzugsweise
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eine Vorschicht aus Nickel, Kupfer oder Messing auf der
Vorder- und Rückseite in einer Dicke von etwa 0,00058 bis
0,0058 mm (0,02 bis 0,2 mil) abgeschieden. Die erste Schicht, die auf der Vorschicht aus Nickel, Kupfer oder
Kupferlegierung abgeschieden wird, kann eine Kupferschicht sein, die dicht raitabgeschiedene feine Bariumsulfat- oder
Strontiumsulfat-Teilchen oder Saran- oder PVC-Teilchen,
oder Mischungen davon, enthält. Dieses gemeinsame Abscheiden von Kupfer mit den nichtmetallischen Teilchen wird vorzugsweise
aus einem luftbewegten sauren Kupfersulfatbad, das Tetraäthylenpentamin (etv/a 0,1 bis 0,2 g/l) oder
Äthylendiamintetraessigsäure (10 g/l) als Badzusätze zur
Förderung der Mitabscheidung der dispergierten Teilchen,
vorgenommen. Nach Abscheidung eines solchen etwa 0,00254 bis 0,0254 mm (0,1 bis 1 mil),vorzugsweise 0,0053 bis
0,0127 mm (0,2 bis 0,5 mil) Dickenüberzugs wird auf ihm ein Überzug aus vorzugsweise Messing, SLber oder Nickel
abgeschieden, der gut an dem, die kleinen Teilchen enthaltenden Kupferüberzug haftet. Dieser letzte überzug kann
unter etwa 0,0127 mm (0,5 mil), vorzugsweise 0p0254 bis 0,00762 mm (0,1 bis 0,3 mil) dick sein und kann auch die
Cleichen oder ähnliche nichtmetallische mitabgeschiedene Teilchen, wie oben aufgeführt, enthalten. Dann wird die
abschließende Deckschicht, eine Blei-Zinn-Legierung, gewöhnlich
in einer Dicke von etwa 0,00762 bis 0,0580 mm (Of3 bis 2 rail), vorzugsweise aber in einer Dicke von etwa
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0,0127 bis 0,0254 ram (0,r bis 1 ail) und zur fertigen Größe
(finished size) abgeschieden. Bei Gegendruckunterlagsscheiben braucht der Decküberzug nur 0,0058 bis 0,0127 ram
(0,2 Με 0,5 mil) dick sein, ^hi Gleitlagern mit Pleuel
stangen und Hauptlagem für Benzin-und Dieselmotoren ist
er vorzugsweise 0,0127 bis 0,0254 mm (0,5 bis 1 mil) dick.
Das kontinuierliche Streifenplattieren kann mit dünnen Stahlstützstreifen oder dünnen maßhaltigen starken Aluminiumlegierungs- oder Messing-Streifen vorgenommen werden.
Bei der üblichen Folge der Herstellung von Standard-Einsatzlagern, bestehend aus atahlhinterlegten Kupfer-Blei-Legierungs-Lagermaterial mit einer Blei-Zinn-Legierungsdeckschicht
wird die Kupfer-Blei-Legierungsschicht durch Sintern des vorlegierten Pulvers und Walzen zwecks Bindung der Lager
schicht en den Stahlstützstreifen gebildet. Dann wird nach Schneideider Rohlinge, Formen zu Halblagern und Bearbeiten
zu einem genauen Untermaß eine dünne *Barrieren*-Schicht
aus Nickel oder Messing elektrolytisch abgeschieden, wonach eine Deckschicht aus Blei-Zinn oder Blei-Zinn-Kupfer einer
Dicke von O,O?54 mc (1 mil) folgt.
Im Vergleich dazu ist bet den neuen Arten und Folgen der elektrolytisch abgeschiedenen Schichten nach der Erfindung
die schwierige und teure Kupfer-Blei-wLe£;ierungN oder
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AIuminium-Zinn-Legierting unter der abschließenden Bleideckschicht
nicht mehr erforderlich. Außerdem ist es schwieriger, gute Bindung einer dünnen Barrierenschicht aus Nickel oder
Messing oder der abschließenden Bleilegierung an diesen besonderen Lagerlegierungsgrundschichten zu erhalten. Bei der
neuen elektrolytisch abgeschiedenen Aufeinanderfolgs von Überzügen
nach der Erfindung ist es in vielen Fällen möglich, die Kupfer-Blei- oder Aluminium-Zinn-Grundlagerschicht, die an
den Stahlstützkörper gebunden ist, wegzulassen und an ihie Stelle eine einfachere Schicht aus Aluminiumlegierung oder
Messing oder Kupfer zu setzen, die auch hohe Wärmeleitfähigkeit
hat und genau nachbearbeitet werden kann, zum nachbearbeiteten Untermaß für die neuen überzüge dieser Erfindung
und den abschließenden Blei-Zinn-Legierungs-Decküberzug zu
verwenden.
Obwohl die galvanischen Überzüge nach der Erfindung zweischichtige
dünne Überzüge oder drei- oder mehr- (Kupfer, Nickel, Kobalt, Silber, Messing)schichtige dünne Überzüge sein
können, sind sie meist ein Doppelüberzug, bestehend aus ein
oder mehreren Überzügen, welche dicht mitabgeschiedene feine
nichtmetallische Teilchen enthalten, auf dem ein oder mehrere
relativ hochfeste galvanische Überzüge einer Gesaratdicke unter etwa 0,0127 nun (0,5 mil) folgt, der senkrechte feine
Poren dicht nebeneinander besitzt. Außerdem kann der abschliessende
Blei-Ztnn-Lefierungsdecküberzug in zwei Stufen abgeschieden
werden, ζ,Β,χη einer ersten Stufο ein 0,0127 mm (0,
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dicker Überzug aus einer Blei-Zinn-Kupfer-Legierung (90-8-2) und in einer zweiten Stufe ein etwa 0,0127 mm
(0,5 mil) dicker Blei-Zinn- (90-10)überzug. Der resultierende
ganze Decküberzug ist jedoch im wesentlichen ein Blei-Zinn-Lesierungsüberzug mit dem kleinen Prozentgehalt
an Kupfer, der eine Erhöhung der Härte des relativ weichen Überzugs verursacht.
Wenn darüber hinaus Zusätze, wie Kumarin oder Ligninsulfat
verwendet werden, kann der Blei-Zinn-LegierungsUberzug
auch zu einem gewissen Ausmaß gehärtet sein, bleibt aber noch ein weicher wenig fester Überzug. Die Mltabscheidung
insbesondere von kleinen Barium/sulfat- oder Strontiumculfat-Partikeln
mit der Blei-Zinn-Legierung härtet auch den Blei-Zinn-Legierungsüberzug zweckmäßigerweise in einem
gewissen Ausmaß und trägt gleichzeitig zur Erhöhung der Verschrammungtfestigkeit bei, indem die Teilchen als
Schmierpartikel mit feinem Staub oder jßinen Schmutzpartikeln
in Konkurrenz treten. Diese Arten von Teilchen tragen auch zur Verbesserung der Schmierung oder Gleitung und zur Ver-Minderung
des Schweißens bei, wenn sie, wie oben beschrieben, in den Grundschichten mit den Metallen relativ holier
Festigkeit, wie Silber und Messing und insbesondere mit den Nichtlagermetallen Nickel, Kobalt und Eisen mitebseschieden
werden, da diese letzteren Metalle nicht öis Gleiteigenschaften von Blei, Blei-Zinn- oder Blei-Zinn-Kupfer-Legierungen
oder natürlich SiJber, Messing oder
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verbleite Messingüberzügen besitzen. Die 31eilegierungsüberzügc
sind anpassungsfähig und können, vie schon erwähnt, Staub und feine Schmutzteilchen mlteinachließen
und das Verschrammen von Kurbelwellen oder anderen fellen
verhüten, und in dieser Hinsicht kann eine Verbesserung durch Mitabscheiden insbesondere der feinen Bariumsulfatoder Strontiumsulfat-Teilchen mit dem Bleilegierungsüberzug
erreicht werden.
Im allgemeinen haben die mitabgeschiedenen feinen nichtmetallischen
Teilchen Bariumsulfat und Strontiumsulfat, Glimmer und Talkum eine Größe von etwa 0,1 bie 5 Mikron,
obwohl diese und andere ähnliche Teilchen auf senkrechten. Oberflächen als Agglomerate von Teilchen bis zu etwa 10
Mikron mitabgeschieden werden. Ia Falle von Saranpartikeln
ist es ücht, Partikel von 10 bis mindestens 40 Mikron auf senkrechten Oberflächen dicht mitabzuscheiden. Venn .
die Lager bei Temperaturen über etwa 150°C arbeiten, werden
anorganische Teilchen anstelle von organischen bevorzugt, obwohl viele organische Teilchen auch gaägnet sein
können. Venn BadzusStze, *./ie o-3enzoylsulfimid, Benzolsulf
onamid, Benzoldisulfonsäure, in den Nickel- oder Kobalt-Bädern
eingesetzt werden, um feiner körnige überzüge zu erhalten, .sind außerdem etwa 0,03 % Schwefel als fiickel-
oder Kobalt-Sulfid Im überzug vorhanden, was Versprödung
verursachen kann, wenn der überzug Temperaturen von etwa
204 ° C oder darüber ausgesetzt wird. In solchen Fällen,
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wo ein feiner körniger überzug erhellten werden noli, seilten
schvef elf reis Zur-ätze, v/i? Kumarin, Chloralhydrat und
Formaldehyd, in niedrigen Konzentrationen (etw? O1?. ^/1
oder darunter) eingesetzt werden, damit keine Versprödung
bei hohen Temperaturen eintritt. ?ür saure KupfsrbUder "türmen
Glanzmittel und Zusätze zur Verfeinerung der Körnung eingesetzt v/erden, wie sie in den US-Patentschriften 2 707 166
und 3 288 6-90 offenbart sind.
Wenn der Stahlctützkörper direkt mit den erfindungsgernäßen
Doppelüberzug versehen werden soll, wird bevorzugt, einen Kupferüberzug, welcher dicht mit-abgeschiedene feine nichtmetallische
Teilchen enthält, als Haupt-Grundüberzug des Doppelüberzuges zu verwenden. Der Kupferüberzug kann etva
0,0127 bis mindestens 0,058 mm (0,5 bis 2 mil) dick sein und zv/ar cor ganze oder praktisch der ganze, die mitabge-
feinen
schiedenen/Teilchen enthaltende Kupferüberzug, oder 0,058 bis etv/a 0,0127 mn (0,2 bis 0,? mil) des ganzen Kupferüberzugs kann c'sr obere Teil, v/elcher die dicht mitabreschiedenen feinen nichtmetallischen Teilchen enthält, sein. D.h. ein wesentlicher T.eil des Kupferüberzugen kann reines duktiles Kupfer sein., weil es ein guter Wärmeleiter ist; denn er ist wichtig» in der oberen und abschließenden Lagermetallschicht, der Bleilcjiervngsschicht, die ^a bekanntlich ein schlechter Wärmeleiter ist, vor örtlicher überhitzung zu schützen. Wenn jedoch ein Bimetallstreifen verwendetvird und eine Kupfer-
schiedenen/Teilchen enthaltende Kupferüberzug, oder 0,058 bis etv/a 0,0127 mn (0,2 bis 0,? mil) des ganzen Kupferüberzugs kann c'sr obere Teil, v/elcher die dicht mitabreschiedenen feinen nichtmetallischen Teilchen enthält, sein. D.h. ein wesentlicher T.eil des Kupferüberzugen kann reines duktiles Kupfer sein., weil es ein guter Wärmeleiter ist; denn er ist wichtig» in der oberen und abschließenden Lagermetallschicht, der Bleilcjiervngsschicht, die ^a bekanntlich ein schlechter Wärmeleiter ist, vor örtlicher überhitzung zu schützen. Wenn jedoch ein Bimetallstreifen verwendetvird und eine Kupfer-
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oder Aluminium-Schicht befindet sich auf dem Stahlstützkörper,
so ist schon eine wärmeleitende Schicht vorhanden und man kann mit der dünnen Doppelschicht aus Kupfer,
Nickel, Kobalt usw., welche dicht mitabgeschiedene feine nichtmetallische Teilchen enthält, fortfahren, wobei Kupfer
oder Nickel im al^meinen in einer Dicke von etwa 0,00254
bis 0,0127 ram (0,1 bis 0,5 mil) vorliegt, gefolgt von einer
Nickelschicht in einer Dicke von etwa 0,00254 bis 0,005ü0mm (0,1 bis 0,2 mil) oder 0,00762 mm (0,3 mil) als
ab schlfei3ender überzug der Doppel schicht, oder Messing in
einer Dicke von 0,00254 bis etwa 0,00762 mm (0,1 bis 0,3 mil) oder Nickel in einer Dicke von 0,00254 bis etwa 0,00580 mm
und Messing in einer Dicke von 0,00254 bis etwa 0,00580 mm (0,1 bis 0,2 rail), worauf die abschließende Bleilegierungsdeckschicht
folgt. Obwohl Nickel.oder Messing als zweite Lage der Doppelschicht bevorzugt wird, führen auch Eisen,
Kobalt oder Silber, oder 0,00254 bis 0,00580 mm (0,1 bis 0,2 mil) Kobalt und 0,00254 nun (0,1 mil) Messing oder dergleichen
zu ausgezeichneten Ergebnissen. Wenn die abschlieSende
Lage der Doppelschicht aus Bronze, Kupfer-Kadmium-Legierung
oder Kupfer ist, ist in den meisten Fällen eine dünne ßarricrcnschicht aus Nickel oder Messing vorzusehen,
um dio Diffusion von Zinn aus der abschließenden Blei-Zinn-Deckschicht
nach unten zu verhüten. Auch Silber ist ein ausgezeichnete» Lagermaterial, insbesondere wenn feinteiliges
Blei in seiner Matr.l:: verteilt ist. Um aus Koster^ründen
mit der geringsten Menge Silber aus zukommen ,· kann die
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zweite Schicht des Doppelüberzuges ein dünner zweifacher oder dreifacher Überzug sein, z. B. ein Nickel- + ein
Silberüberzug, Nickel + Silber + Nickel, Kobalt + Silber, Nickel + Silber + Messing, usw. Die Gesamtdicke dieser
Mehrfachplattierung, welche die zweite Schicht die Doppelüberzuges
bildet (die Schicht mit den dichten feinen senkrechten
Poren) liegt im allgemeinen unter etwa 0,0127 mm (0,5 rail).
Von den beigefügten Figuren, die eine besondere Ausführungs·
form der Erfindung darstellen, zeigt Fig. 1 das große Ende eine Pleuelstange eines Verbrennungsmotors mit einem itahlnin-verlegten
Lager, zusammengesetzt aus zwei Halblagern, wie in Fig. ? gezeigt, dicht anliegend zusammengefügt.
Die Figuren 3 und h zeigen einen vergrößerten Querschnitt der, stahlhinterlegtcn Lagers und die aufgalvanisierten
Schichten. Der Stahlstiltzkörper ist gewöhnlich der dickste
Körper und, vri*» in den Figuren'gt-zei^t, folgt darauf eine
hoch hitzebentandige Kupfer- oder Aluminiumschicht, die
zwcckß;ißigcr*v'eiGo nach dem Bearbeiten mindestens 0,058 mm
(2 mil) dick ist, mit einem Untermaß von 0,03556 mm
(1,4 nil) un den genauen Raum für die präiicionsplattierten
Schichten zu echaffen; diese Richten sind eine Nickelschicht
einer Dicke von 0,0058 mm (ö,2 mil), welche dicht Eitabgeechiedene fein· Teilchen von Bariumsulfat eines
Durchmessers von 0,05 biß 5 Mikron enthält, eine Niokel-
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schicht einer Dicke von 0,0058min (0,2 mil), welche
dichte feine senkrechte Poren, etwa 1000 bis 200 000 pro 2,54 ca, aufweist, infolge der Abscheidung auf der
Nickelschicht, welche die dicht aitabgeschiedenen feinen Bariumsulfat-Isclierteilchen enthält. Abschließend wird
eine 0,0254 mm (1 mil) dicke Blei-Zinn-(90-10)-Deckschicht
auf die hochporöse Nickelschicht aufgebracht. Vie in Fig. 4 gezeigt, ^rin.rt die Pb -Sn-Schicht in die
Poren dieser darunter befindlichen Schicht/ eine liickelschicht
mit dicht darin verteilter Pb -3n-Legierun£ in
seiner Matrix bildend. Es ist so zu verstehen, daß die relativen Dicken der verschiedenen Teile des Lagers,
wie in der Zeichnung wiedergegeben, nicht genau cind und
nur zur Veran«chaulichung eines Lagers mit einer 3f08 cm
Bohrung darin und einer Gesamtwanddicke der zusammengesetzten Lagerschale von 0,254 ca dienen soll, ils rnui3 betont
werden, daß die Figuren nur als Beispiel der Erfindung dienen und keine Begrenzung darstellen. Die Gesamtwanddicke kann z. B. beträchtlich kleiner als 0,25^ ca
sein, und \-rerw. sie sehr dünn ist, dann können andere Vorrichtungen
benutzt werden, um das Lager fest in 3tellung zur Pleuelstange zu halten. Auch die Zahl der feinen
senkrechten Poren kann sehr hoch sein, z.3. mindestens 1 Million Poren pro 6,45 ca4", und der abschließende Decküberzug kann eine Blei-Zinn-Kupfer-Legierung oder ein
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gemischter Bleilegierungsüberzur aus der eben genannten
Legierung und der Blei-Zinn-Legierung sein. Außerdem kann anstatt des Iiickelüberzuges mit den dicht mitabgeschiedenen
feinen Bariumsulfatteilchen ein Kupferüberzug mit den
mitabgeschiedenen Teilchen in einer Dicke von O,00702 mm
(0,? mil) vorgesehen werden, und der folgende Uberzu£ kann
Messing in einer Dicke von 0,00254 bis 0,00530 mm (0,1 bic
0,2 mil), oder Nickel in einer Dicke von 0,00254 bis
0,00580 mm sein, worauf ein Messingüberzug in einer Dicke
von 0,00254 bis 0,0058 mm (0,1 bis 0,2 mil) folgt. Bei dem etwas dickeren überzug wird das genaue Untermaß selbstverständlich
vor dem Galvanisieren bestimmt.
In den nun folgenden Beispielen werden bevorzugte Doppelüberzüge nach der Erfindung zur Herstellung von hoch-festen
dünnwandigen halbrunden Präzisionsgleitlagern mit einem Standard-Stahlstützkörper des in den Figuren 1 bis 4 gezeigten
Typs gebracht. Die abschließende Bleilegierungsschicht
wird in diesen Beispielen zu einer Dicke von 0,0254 mm (1 mil) präzisionselektroplattiert, wogegen bei anderen
Gleitlagern, wie Gegendruckunterlagsscheiben, Rsibungsplatten
-und dergleichen die Dicke der Bleilegierungsschicht
etwa 0,00580 bis sogar 0,127 mm (0,2 bis 5 mil) betragen kann. Andererseits ist der obere Teil der jräziaionsplattierten
Doppelschicht nach der Erfindung gewöhnlich nicht stärker
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als etwa 0,0127 mm (0,5 mil)» wenn die mit abgeschiedenen
Teilchen anorganischer Natur sind, doch wenn die größeren organischen Harzteilchen, z.B. Teilchen eines
Durchmessers von 10 bis 50 Mikron, verwendet werden, dann kann der obere Teil der Doppelschicht mindestens
0,0254 mm dick sein, ja sogar eine Dicke von bis zu 0,058 mm (2 mil), 5.nnMikron, aufweiten. Die Anwesenheit
einer hoch wärmeleitfähigen Schicht unter der Doppelschicht nach der Erfindung und/oder die Verwendung von
Kupfer oder Silber in der hoch festen galvanisierten Doppelschicht kann es möglich machen, die e::trem hohen
Belastungsspitzen ohne Ermüdung oder andere schwere Schäden zu ertragen, und kann es möglich machen, kleinere
Lagerflächen zu verwenden, die stabil bleiben, was die Lagerreibung herabsetzt,
Ein Standard-Bimetallstreifen, bestehend aus einem Stahlstützkörper mit einer Aluminium« oder Aluminiumlegierungs-Echicht
wird in Abschnitte geeigneter Größe geschnitten, in Halblagerichalen gepreßt und zu 0,0356 mm
(1,4 mil) Untermaß auf der itonkavenSeite prMzisionsbearbeitet.
Die sauberen halbrunden Gleitlager werden dann in kasten-artige PalvanisierungEgestelle derArt, wie sie in der
briti3crien Patentschrift 1 056 723 beschrieben sind, gebracht, weiter gereinigt und so behandelt, daß gute Bindung
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der folgenden aufgalvanisierten Schichten am Aluminium gewährleistet ist. Diese Behandlung ist das bekannte
Eintauchen in Zinkat, worauf eine Kupfer- od»er Messing-Vorschicht
erfolgt, die aus einen leicht warani (Raumtemperatur
bis 46 0C),schwachalkalischen (pK etwa 10,5)
Zyanidbad oder aus einem schwachalkalischen Nickelbad eines pH zwischen 6,5 und 10 aufgebracht wird. Die
Gleitlager werden dann mit den abschließenden galvanischen überzügen wie folgt versehen. Es wird ein Nickelüberzug,
dee" dicht mit-abgeschiedene Bariumsulfatteilchen enthält,
in einer Dicke von 0,0058 mm (0,2 mil) aufgebracht. Dieser überzug wird eus einem sauren Nickelbad vom Watts-Typ,
das etwa 150 g/1 feine Bariuiasulfatteilchen (X-Ray grade)
riirpergiert enthält und das luftbewegt wird, aufgebracht.
L'ierec Bad kenn 0,1 g/l Chloralhydrat und Formalin enthalten,
um einen feinerkörnigen überzug zu bekommen. Dann vi rf? des Gestell in ein anderen Watte-Bad überführt und
es wird wieder ein 0,0058 mm (0,2 mil) dicker Nickelüberzug
abgeschieden. Dann wird der abschließende Bleilegierung 3Üb er zug einvr Dicke von 0,0254 nun (i mil) aufgebracht,
vorzugsweise aus einen cauren Fluopboratbad. Die Bleilegierung
kann folgende Zusammensetzung haben: 90 Blei 10 Zinn, oder SO Blei, 8 Zinn, ?. Kupier. iJer überzug kann
zweckmäßigerweise such mitab£ecchiedene Bariumsulfat*teilchen
enthalten, indem etwa 100 bis 150 c/l der Teilchen
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durch mäßiges Rühren oder durch Pumpvorrichtungen in
dem sauren Bleilegierungs-Fluorboratbad verteilt werden.
Zum Abschluß kann dem ganzen Lager ein Schein durch einen Zinn- oder Blei-Zinn-Überzug gegeben werden, um ihm gleichmäßiges
Aussehen zu verleihen und den Stahlstützkörper vor Korrosion infolge hoher Feuchtigkeit während der Lagerung
zu schützen. Der Aluminiumlegierungsstreifen kann folgende Zusammensetzung haben: h jd Si, 1% Cd, lest auf
100 Aluminium, oder 3% Cd, 1 % Cu, 1 % Ni, Rest auf 100
Aluminium, oder 6% Sn, 1#Cu, 1% Si, Rest auf 100 Aluminium,
oder 11 % Si, 1 % Cu, 1 % Mg, 1 % Ni, Rest auf 100 Aluminium,
oder ähnliche Aluminiumlegierungen.
Anstelle von Bariumsulfatteilchen können mit der ersten
Nickelschicht Saranteilchen dicht mitabgeschieden werden, und die erste Nickelschicht kann 0,00254 bis etwa 0,0254 mm
(0,1 bis 1 rail) dick sein, und auf diese folgt eine Schicht aus Nickel, Kobalt oder Legierung, die etwa 0,00254 bis'
sogar etwa 0,0258 ram (0,1 bis 2 rail) dick ist, abhängig von dem vorbestimmten genauen Untermaß bei der Präzisionsbearbeitung. In dieser zweiten Nickel- oder Kobaltschicht
wird vorzugsweise Bariumsulfat oder Strontiumsulfat in der oberen Schicht mitabgeschieden, weil große Sranteilchen,
biß zu 50 Mikron ira Durchmesser, schnell dicht auf senkrechten
Kathoden mit Nickel, Kupfer* Kobalt,Eisen oder ihren
Legierungen nüfc-abgeschieden werden. Mit diesem großen .
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Teilchen wird auch die obere Schicht hochpcrös, sogar
bis zumindestens 0,058 mm (2 mil) Dicke. Ss ist auch möglich,
die Saranteilchen nach Abscheiden der zweiten Schicht mittels Lösungsmitteln, wie Methylethylketon oder Zyklohexanon
herauszulösen, und dann die Blei-Zinn-Legierungsschicht aufzubringen. In diesem Fall sinätdie Bleilegierungsschicht
tiefer in die senkrechten Poren ein, als wenn die isolierenden Teilchen am Boden der Poren sind.
Es ist festgestellt worden, daß Saranpulver (ein Kopolyraerisat
von Vinylidenchlorid und Acrylnitril, das von der Firma Dow Chemical Co. als Tj*pen Saran F-120 und Saran F-P.20
in den Handel gebracht wirdX verglichen mit anderen nichtmetallischen
Pulvern, in höchstem Volumen-^ mit Nickel abgeschieden wird ( siehe US-PS 3 356 467). Auch können,
wie bereits erwähnt, die größen Partikel, bis zu mindestens 50 Mikron Durchmesser, dieses Harzes leicht mit Nickel mitabgeschieden
werden. Saran F-120 scheidet sich aas sauren Hickelbädern, wie Watts-Bädern und hochchloridhaltigen
Bädern auch etwas schnaller aus, als Saran F-220, während bei sauren Kupfersulfate.öfiungen das Verhältnis umgekehrt
ist. i3ine Konzentration von 50 bis etwa 150 g/l Saranpulver
gestattet maximale Mltabscheidung auf vertikalen
Kathoden. In sauren Kupfornulfat- und Fluoyboratbädern,
insbospndery den zuerst genannten, gestattet die Verwendung
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von etwa 0,1 bis etwa 1 g/l Tetraäthylenpentamin oder 10 bis 15 g/l ÄthylendiamintetraeBjigsäure oder ähnliche
Chelatbildner maximale Mitabscheidung von Saran, aber noch mehr von Bariums\ilfat, Strontiumsulfat, Glimmer,
Talk und anderen ähnlichen anorganischen Teilchen. Die alkalischen Kupferpyrophosphatbäder sind ausgezeichnet
für dichte Mitabscheidung· von Barium- oder Strontiumsulfat, sind aber nicht so .günstig für die Mitabscheidung
von 3aranteilchen,wie die sauren Kupferbiider. So sind alkalische Kupferpyrbphosphatbäder für die Kltabscheidung
von Bariumsulfat von gewissem Vorteil über sauren Kupferbädern, in-dee keine Kupferteuchplattierung
oder Angriff des Stahlstutzkörpers stattfinden wird,
selbst wenn vorher keine dünne Schutzschicht aus Kupfer, Nickel pder Zinn aufgebracht worden ist. Trotzdem kann
ein dünner überzug aus Nickel, über den ganzen Stahlstreifen
oder Bimetallstreifen vor den galvanischen Abscheidun gen das Problem mit sauren Kupferbädern beseitigen.
Bin !'!metallstr3if en, bestehend, aus einem Standardstahlstützk'irpor
mit einer Kupfer- oder Kupfer!egierungr-Schlcht
wird geschnitten und au den Halblagera der ^ewünec
ten Größe priizisionsbearbeitet und auf der Konkavenseite
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auf ein Untermaß von 0,0406 mn (1,6nil) gebraucht. Am
besten wird dem Streifen eine Kupfervorschicht aufgebracht,
um den Stahlstützkörper während der foleenden
Galvanisierung zu schützen, wenn anstelle von alkalischen
Pyrophosphatkupferbädern saure Kupferbäder benutzt
werden. Dje sauberen halbrunden Gleitlager werden
dann in kastenartige (Jalvanisierungsgestelle gebracht
und nach weiterem Reinigen, Spülen und üJintauchen in 3äure werden die überzüge nach der Erfindung aufgebracht. Ι"Ίη Kupferüberzug mit dicht rnitabgeschiedenen
Bpr.iuDsvlfatteilchen wirr, in ejner Dicke von 0,005«q
bis ';, 00752 mm (0,2 bis 0,3 mil) auf Galvanisiert. Der
überzug wird entweder aus einem sauren Kupfersulfatbad
aufgebracht, das 100 bii- 130 g/l Bariumsulfntpulver
(X-Rey grade) einer Teilchengröße von 0,05 bis etwa 5 Mikron,
und puch 0,5 g/l Totra^thylenpeirtauuin er.th'll4:, un maximaler
!!·; tsbrcbeiden zu gewährleisten, oder aus einem alkalischen
Kupfcrpyrophosphatbad. I'ann wird ein O,OO£f;-A mm (0,1 mil) «
äicker Kobaltüberzug aufgebrecht,-der dicht mitabgenchifdene
Baritunsulfatpartikel enthält, oder ein Ot<X>?r :h mm (0,1 mil)
dicK'-r Mesßingüberzug. lic folgt der abschließende Clei-Zinn-Über;;'i'j;
in einer Dicke von Q»Q?f^t im (1 ·ϋΐ), Dir- Tu--"tj.iir.un."
Gtrndlich von der Dicke aller, überzüge, eic abznsch'r· ·.!?mi
sind, ab.
* - 2,5 ■
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Dünne (0,00254 bis etwa 0,00762 mm) (0,1 bis etwa 0,3 mil)
galvanische Abscheidungen, welche die Doppelüberzüge gemfß
dieser Erfindung darstellen, sind hauptsächlich beschrieben worden, weil bei der Herstellung von GleitlagerbelSgen
kurze Galvanisierzeiten am wirtschaftlichsten sind, und die
genauen Dicken der überzüge e.uch genauer kontrolliert werden
können. Es ist jedoch zu betonen, daß die unlere Lage der Doppclschicht sehr viel dicker sein kann, wenn organische
Harzteilchen, wie Saran und PVC, einer Größe von 50 Mikron in dieser unteren Schicht des Doppelüberzuges verwendet
werden. Bei Saranteilchen einer Größe von 40 Ms OO i-Iiicron ist e.in Überzug einer Dicke von mindestens 0,0580 ram
(2 mil) erforderlich, wie bereits gesaßt, um diese großen
Teilchen vollständig oder weitgehend vollständig auf der Oberfläche der unteren Schicht bedeckt zu halten. Tatsächlich
ist am Ende von sogar 0,127 mm (5 mil) dicken überzügen die
obere Schicht noch sehr porös, wenn solch große organische Teilchen in der unterliegenden Schicht mit abgeschieden sind,
und ein Lösungsmittel zum Herauslösen der organischen Harz#
partikel verwendet worden ist. Mit Saranteilchen einer Groß·
von ctwp 0,1 b:.s 2 Mikron können wesentlich dünnere überzüge
angewendet v/er den, ohne durch Verwendung eines Lösungrsmittelr-Forosität
der oberen Schicht zn erreichen, wie es mit feinen aiiorganiEchen Teilchen, wie Bariumsulfat oder Strontiumsulfat,*
der Fall ist« Wenn die größeren organischen HErzteil»
Ghen (etwa 10 bis-mindestens 50 Mikron.), wie Earan, PVC oder
Polystyrol oder dergleichen mit Kupfer, Nickel, Kobalt, Eisen oder ihren Legierungen mitabgeschieden werden, ist
es sogar notwendig eine zweite Schicht aufzubringen, um so hochporöse Schichten in der Art, wie bereits beschrieben,
zu erhalten. Es genügt schon, da» in der Oberfläche des Überzuges eingebettete Harz herauszulösen, zu verdampfen
oder zu depolimerisieren, danach zu reinigen und dann den Überaug aus Blei-Zinn-Legierung aufzubringen. In
diesem Fall ist .die "Doppel"Schicht nach der Erfindung eine
einzige Schicht mit einer Doppelstruktur, indem der Bodenteil oder der untere Teil des Überzuges ein zusammengesetzter
und der obere Teil ein poröser Teil ist. Wenn die unter der Bleilegierungsschicht liegende Schicht Kupfer
oder eine Kupferlegierung ist, wird vor Aufbringen des abschließenden
Bleilegierungsüberzuges ein dünner Barrierenüberzug aus Nickel, Kobalt, Eisen oder deren Legierungen
oder aus Messing aufgebracht.
Abschließend ist wieder herauszustellen, daß Bariumsulfatteilchen
Schmierteilchen sind und als solche in Borschmant verwendet worden sind. So haben die relativ hoch festen
Metalle mit dicht mitabgeschiedenen Bariumsulfatteilchen wesentlich geringere H«igung zum Fressen als ohne diese
Teilchen,
ft ■
dem galvanischen Bad eine oberflächenaktive Substanz, und zwar eine organische Perfluorοverbindung wie Perfluorooctylsulfonsäure
oder öin Salz dieser Säure, zuzusetzen, damit das Fluorkohlenstoffharz benetzt wird und die Teflonteilchen
mitabgeschieden werden. Teflon und ähnliche Fluorkohlenstoffharze sind jedoch sehr schwer durch
Kohlenwasserstoff-Schmieröle zu benetzen und es ist auch ziemlich schwierig, ein dichtes Mitabscheiden dieser Teilchen
auf senkrechten Kathoden zu erreichen, wenn man die Abscheidung von Teilchen aus Seran, PVC, Bariumsulfat und
Strontiumsulfat zum Vergleich heranzieht.
Wegen der niedrigeren Erweichungspunkte der organischen Harzteilchen, insbesondere Saran, werden vorzugsweise Badtemperatnren
von 54 bis 6O0C während des Mitabscheidens
nicht überschritten, weil die in den Bädern dispergierten Teilchen zum Zusammenbacken neigen.
Neben der Verwendung der galvanisch abgeschiedenen La£erraaterialien
dieser Erfindung in Schalenlagern, insbesondere in dünnwandigen, stahlhinterlegten halbrunden präzisionsplattierten
Lagern, Gegendruckunterlagsscheiben und Reibungsplatten,
bJetet die Verwendung bei Kunststoff zahnrädern einzigartige Möglichkeiten, da bei Galvanisieren aus wässerigen
Bädern keine höheren Temperafeuran bslm Abscheiden des Lager»
iü?vteri«Xu iirfimWrlicih sincL Dar l?'*>rtschritt beim Galvanl-
einer Stufe, da£, nachdem der Oberfläche des Kunststoffes,
wie Nylon, PVC oder dergleichen ein haftender VorUberzug
aufgebracht worden ist, sie jetzt mit dem Lagermaterial dieser Erfindung versehen und mit einem abschließenden
Bleilegierungsüberzug einer Dicke von 0,0058 bis 0,127 nun
(0,2 Mn etwa 5 mil) überzogen werden kann, für Verwendungen,
wie Zahnräder, die keine oder nur geringe Gleiteigenrchafton
aufweisen brauchen. Außerdem ist selektives Galvanisieren von Kunststoffen möglich und es müßte möglich
sein, anstelle dec ganzen Rades nur die Zähne zu überziehen,
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Claims (1)
- P a tentansprüche :1) Lagermaterial gekennzeichnet durch eine elektrolytisch abgeschiedene Metallschicht einer Dicke von 0,0058 bis 0,127 nan, bestehend aus mindestens einem Metall aus der Gruppe: Kupfer, Silber, Nickel, Kobalt, Eisen und ihren Legierungen, wobei sich die Schicht aus einem unteren Teil, welcher dicht mitabgeschiedene ntcht-metallische Teilchen enthält, und einen oberen Teil «it einer dichten feinen senkrechten Porosität zusammensetzt, und einer auf dem porösen TeD. aufgebrachten abechlledenden Deckschicht aus Blei-Zinn-Legierung einer Dicke von 0,0058 bis 0,127 mm.m
2. Lagermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolytisch abgeschiedene Metallschicht besteht außt mindestens einem Oberzug, ausgewählt aus der Gruppe: Kupfer, Nickel, Kobalt, Eisen und legierungen davon, wobei mindestens einer dieser überzüge unter 0,058 mm dick ist und dicht mitabgeschiedene feine nichtmetall lißche Teilchen enthält, einer darauf festheftenden benachbarten Metallschicht einer Dicke unter 0,0127 mm, die auß mindestens einem überzug sus der Gruppe! Silber, Kupfer, Nickel, Kobalt, Eisen und Legiertmgen davon, besteht und eine Äichte feine senkrechte Porosität infolge der Abscheidung auf der die mitabgeschiedenen1Q98I7/119S ^33.feinen nichtmetallischen Teilchen enthaltenden Schicht aufweist, und einem fest haftenden Blei-Zinn-Legisrunggsdecküberzug einer Dicke von 0,0058 bis 0,127 mm auf der die Porosität aufveisenden Schicht·3» Legermaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dicht mita&geschiedenän feinen nichtmetallischen Teilchen Bariumsulfat oder Strontiumsulfatteilchen einer Größe zwischen 0,05 und 10 Mikron Bind,4. Lagermaterial nach Anspruch.. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dicht mitabgeschiedenen feinen nichtmetallischen Teilchen Vinylidenchlorld-Acrylnitril-Mischpolymerisatteilchen oder Polyvinylchlorid-Teilchen einer Größe von 0,05 bis 50 Mikron sind.5. Lagermaterial nach Anspruch 3$ dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupferüberzug einer Dicke von 0,00254 bis 0,0127 mm, welcher dicht mitabgeschiedene feine Bariumsulfatteilchen aufweist, mit einem Nickelüberzug einer Dicke von 0,00254 bis 0,0058 mm versehen ist,und auf dem zuletzt genannten überzug ein 0,0127 bis 0,0254 ram dicker Decküberzug aus einer Bleilegierung, die 5 bis Λ0% Zinn und 0 bis 3% Kupfer enthält, abgeschieden ist.6. Lagermaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nickdüberzug einer Dicke von 0,00254 bis109887/1195 " 34"0,0127 π», welcher dicht mitabgeschiedene feine Bariumsulfatteilchen enthält» mit einem 0,00254 bis 0,00762 mm dicken Nickelübezug versehen ist und auf letztenem ein 0,0127 bis 0,0254 nun dicker Deküberzug aus Bleilegierung, welche 5 bis 10 % Zinn und 0 bis 3Ji Kupfer enthält, abgeschieden ist.7. Lagermaterial nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen Kupferüberzug einer Dicke von 0,00254 bis 0,0127 an, welcher dicht mitabgeschiedene feine Bariumsulf attellchen enthält, einen darauf abgeschiedenen 0,00254 bis 0,00580 mm dicken KupferÜberzug, einem darauf abgeschiedenen 0,00254 ma dicken Nickelüberzug, und einem darauf abgeschiedenen O,Ot27 bis 0,0254 am dicken Überzug aus Bleilegierung, die 5 bis 10Jt Zinn und O bis 3% Kupfer enthält,8. Lagermaterial nach Anspruch 5, 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Oberzug aus Messing oder Silber einer Dicke von etwa 0,00254 mn, welcher dem Blei-2inn-Legierungsüberzug voraufgeht.9. Lagermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht, die dem abschließenden Überzug aus Blei-2inn-Legi©rung voraufgefete min Kupfertib®rzugist, der in seine« unteren Teil «tiefet BitabgeeoMedene- 35 -1O90t7/119S35" ■-■■:?Teilchen aus Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Mischpolymerisat enthält, und in seinem oberen Teil eine dichte Porosität infolge Herauslösens der nichtmetallischen Teilchen, die in der Oberfläche des Kupferüberzuges mitabgeschieden waren, aufweist.10. Lagermaterial nach Anpruch 9, gekennzeichnet durcheinen die Diffusion verhindernden Barrierenüberzug aus ^Nickel, Kobalt oder Messing, welcher dem·abschließenden überzug aus Blei-Zinn-Legierung voraufgeht.11. Lagermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abschließende überzug aus Blei-Zinn-Legierung dicht mitebgeachiedene Bariumsulfat- oder Strontiumsulfat-Teilchen enthält.1?. Vorwenuung des Lagerraaterials gemäß Anspruch 1 inSchal enlagem mit einem Me tails tUtzkörper. |t Verwendung der> Lagermaterials nach Anspruch 2 in einem Schdenlager bestehend aus einem Stahlstützkörper, einer darauf aufgebrachten gut wärmeleitenden Schicht aus Nichteisenmetall, ausgewählt auc der Gruppe! Silber, Kupfer, Aluminium und Legierungen chron, auf welche das Lagermaterial abgeschieden ist.- 36 109887/119514. Verwendung des LagermaterieLs gemäß Anspruch 2 in einer dünnwandigen Lagerschale, gekennzeichnet durch einen Stahistützkörper mit einer gut wärmeleitenden Schicht aus llichteiseririetsll auf eier konkavenOberflache, worauf das Laßermaterial abgeschieden ist·.109887/1195
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