DE2509109C2

DE2509109C2 - Verbundgleitlager

Info

Publication number: DE2509109C2
Application number: DE2509109A
Authority: DE
Inventors: Otto Ing. Gmunden Ehrentraut
Original assignee: Miba Gleitlager Austria GmbH
Current assignee: Miba Gleitlager Austria GmbH
Priority date: 1975-03-03
Filing date: 1975-03-03
Publication date: 1984-08-23
Also published as: DE2509109A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbundgleitlager mit einer Lagermetallschicht aus einer Kupfer- oder Leichtmetallegierung, einer Metall-Zwischenschicht und einer darauf aufgebrachten Blci-Zinn-Kupfer-Laufschicht.

Moderne Hochleistungsgleitlager weisen im allgemeinen eine Stahlstützschale auf, die dem Lager die für eine feste Einspannung und einen guten Sitz notwendige Festigkeit verleiht In dieser Stahlstützschale befindet sich dann die Lagermetallschicht, die aus einer Legierung auf Kupfer- oder Leichtmetallbasis besteht Die Stahlstützschale kann auch entfallen, wenn die Lagermetallschicht selbst eine entsprechende Festigkeit aufweist. Bei der Laufschicht handelt es sich um eine in der Regel galvanisch aufgetragene Schicht aus einer Blei-Zinn-Kupfer-Legierung.

Bei solchen Lagern würde nun, falls als Lagermetallschicht eine Legierung auf Kupferbasis gewählt wird, bei höheren Betriebstemperaturen aus der Laufschicht Zinn in die Lagermetallschicht eindiffundieren, was einerseits zu einer verminderten Korrosionsfestigkeit der Laufschicht und andererseits unter erschwerten Betriebsbedingungen zum Ablösen der Laufschicht durch Bildung spröder Kupfer-Zinn-Phasen in der Übergangszone führt

Es ist bereits bekannt (GB-PS 6 24 401, ant-produktmarkt 74, S. 115), die Lagermetallschicht vor dem Aufbringen der Laufschicht mit einer Zwischenschicht aus einem Metall insbesondere der Eisengruppe zu überziehen. Es hat sich aber gezeigt, daß derartige Zwischenschichten gegebenenfalls die Bildung von spröden, störenden Phasen in der Übergangszonc weitgehend verhindern, daß sie aber nicht imstande sind, die Abwanderung des Zinns aus der Laufschicht zu blockieren. Es wird lediglich eine Verzögerung der Zinnabwanderung erreicht, wobei sich in der Laufschicht gegen die anschließende Zwischenschicht hin eine je nach Höhe und Dauer der Temperatureinwirkung mehr oder weniger dicke Zone mit einer Zinnanreicherung bildet die zufolge des mit der Temperatur und der Dauer der Temperatureinwirkung ansteigenden Anteils an Eutektikur,: (Schmelzpunkt 183° C) eine nur geringe Warmhärte aufweist Unter extremen Betriebebedingungen kann der eutektische Schmelzpunkt örtlich oder in größeren Bereichen der Lauffläche überschritten werden, was durch ίο ein Anschmelzen der zinnreichen Zone durch Laufschichtzerstörung und zu schweren Lagerschäden führt Dieser Nachteil zeigt sich in gleicher Weise bei Verbundgleitlagern, deren Lagermetallschicht aus einer Leichtmetallegierung besteht Die Zwischenschicht ist ii zwar bei solchen Lagern vor allem als Deckschicht erforderlich, die die L-eiciitmetallegierung während des Auftragens der Laufschicht vor dem Angriff der Laufschichtelektrolyten schützt doch ergibt sich letztlich die gleiche Problematik hinsichtlich der Zinnanreicherung zufolge der nicht völlig diffusionsneutralen Zwischenschicht

Es ist ferner bekannt (DE-AS 10 77 026). die Zinnabwanderung dadurch verhindern zu wollen, daß man die Laufschicht mit erhöhtem Kupfergehalt ausführt, um so das Zinn in der Laufschicht zurückzuhalten. Auch wenn man dabei eine Laufschicht wählt deren Kupferanteil sich stetig über die Laufschichtdicke verändert, wird — da die vorstehend beschriebene Zwischenschicht fehlt — der gewünschte Effekt der Verhinderung einer Zinnanreicherung bzw. der Verhinderung der Bildung der spröden Kupfer-Zinn-Phasen nicht erreicht Die feine und gleichmäßige Verteilung des Kupfers in der Laufschicht trägt zur Vermeidung der Zinnabwanderung offensichtlich ebensowenig wie die stetige Veränderung des Kupfergehaltes über die Laufschichtdicke bei.

Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Verbundgleitlager der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei dem störende Zinnanreicherungen in der Laufschicht bzw. an der Grenze zur Zwischenschicht auch bei extremen Betriebsbedingungen vermieden werden.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Laufschicht aus mindestens drei übereinanderliegenden Zonen mit gegeneinander sprunghaft geändertem Kupfergehalt besteht.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß die Zinnanreicherung nicht grundsätzlich verhindert werden muß, sondern daß es vielmehr darauf ankommt, die Dicke und den Zinngehalt der Diffusionszone so zu vermindern, daß keine störenden Auswirkungen mehr auftreten. Durch die erfindungsgemäße Unterteilung der Laufschicht in wenigstens drei Zonen mit sprunghaft geändertem Kupfergehalt wird die Anzahl der die Diffusion auslösenden Grenzen zwischen Zonen verschiedenen Kupfergehalts vervielfacht und dementsprechend die jeweilige Zinnanreicherung an den einzelnen Grenzen auf ein ungefährliches Maß herabgesetzt

Es ist zwar bereits bekannt (GB-PS 7 06 672), die Zwischenschicht zwischen der Laufschicht und der Lagermetallschicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung herzustellen, doch kann damit weder die Abwanderung des Zinns aus der Laufschicht noch das Entstehen einer spröden Zinn-Kupfcr-Phase größeren Ausmaßes an der Grenze zwischen der Laufschicht und der Zwischcnb^r> schicht verhindert werden, so daß ein solcher Stand der Technik keine Lehre für die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe geben kanu.
Um eine Vielzahl von ausgeprägten Grenzen zu er-

reichen, können in der Laufschicht Zonen höheren Kupfergehaltes mit Zonen niedrigeren Kupfergehaltes abwechseln. Außerdem kann die Dicke der einzelnen Laufschichtzonen verschieden sein, wobei es zweckmäßig ist, wenn die Laufschichtzonen höheren Kupfergehaltes jeweils dünner als jene mit niedrigerem Kupfergehalt ausgebildet sind. Durch die unterschiedliche Dikke der Laufschichtzonen läßt sich die Durchschnittshärte der Gesamtlaufschicht variieren, wobei durch die jeweils dünneren Schichten höheren Kupfergehaltes eine zu große Aufhärtung des Lagers vermieden wird.

Die Erfindung gibt auch die Möglichkeit, den Kupfergehalt der Laufschichtzonen höheren Kupfergehaltes von Zone zu Zone und/oder jener der Laufschichtzonen niedrigeren Kupfergehaltes von Zone zu Zone zu andem, um auf diese Weise verschiedene Lagereigenschaften, beispielsweise eine härtere Laufschichtoberfläch^ verbunden mit weicherem Untergrund, zu erreichen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise und rein schematisch dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 den Schichtaufbau eines Verbundgleitlagers und

F i g. 2 den Verlauf des Kupfergehalts über die Laufschichtdicke.

Auf einer ,.Cagermetallschicht 1 aus einer Kupferoder Leichtmetallegierung ist eine Zwischenschicht 2 aufgebracht, die aus einem Metall der Eisengruppe bzw. einer Legierung aus solchen Metallen oder aus Messing bestehen kann. Über der Zwischenschicht befindet sich eine Blei-Zinn-Kupfer-Laufschicht i. Diese Laufschicht besteht ihrerseits aus vier Zonen 4 mit geringem Kupfergehalt und drei Zonen 5 höheren Kupfergehalts, wie sich dies aus dem Vergleich der F i g. 1 und 2 klar ergibt, wobei in F i g. 2 auf der Abszisse der Kupfergehalt und auf der Ordinate die Laufschichtdicke aufgetragen sind. Durch die Unterteilung der Laufschicht 3 in insgesamt sieben verschiedene Zonen ergeben sich auch sieben hinsichtlich einer Zinnanreicherung maßgebliche Grenzen, zwischen diesen Zonen verschiedenen Kupfergehalts, was aurch Punkte in F i g. 1 angedeutet ist. Die Vielzahl der Grenzen hat zur Foige, daß die Dicke der Diffusionszonen an den Grenzen und die Höhe ihres Zinngehalts jeweils so gering sind, daß auch bei extremen Lagerbelastungen keine störenden Auswirkungen auftreten können. Das Aufbringen der in die Zonen 4,5 unterteilten Laufschicht 3 auf die Zwischenschicht 2 bereitet keine Schwierigkeiten, da während des elektrolytischen Abscheidungsprozesses lediglich die Abscheidungsbedingungen, insbesondere die Stromdichte, verändert zu werden brauchen.

Es überschreitet nicht den Rahmen der Erfindung, wenn der Kupfergehalt der Laufschichtzonen 5 von der Zwischenschicht 2 an zur Laufschichtoberfläche hin geändert wird (in F i g. 2 strichpunktiert angedeutet). Auch der Kupfergehalt der Laufschichtzonen 4 könnte variiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen «>

Claims

Patentansprüche:

1. Verbundgleitlager mit einer Lagermetallschicht aus einer Kupfer- oder Leichtmetallegierung, einer Metall-Zwischenschicht und einer darauf aufgebrachten Blei-Zinn-Kupfer-Laufschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschicht (3) aus mindestens drei übereinanderliegenden Zonen (4,5) mit gegeneinander sprunghaft geändertem Kupfergehalt besteht

2. Verdundgleitlager nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in der Laufschicht (3) Zonen (5) höheren Kupfergehalts mit Zonen (4) niedrigeren Kupfergehalts abwechseln.

3. Verbur.dgleitlager nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der einzelnen Laufschichizonen (4,5) verschieden ist.

4. Verbundgleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschichtzonen (5) höheren Kupfergehalts jeweils dünner als jene (4) mit niedrigerem Kupfergehalt ausgebildet sind.

5. Verbundgleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kupfergehalt der Laufschichtzonen (5) höheren Kupfergehalts von Zone zu Zone und/oder jener der Laufschichtzonen (4) niedrigeren Kupfergehalts von Zone zu Zone ändert.