DE2722144C3 - Use of an alloy with more than 6 to 10% by weight of copper, 10 to 20% by weight of tin, the remainder being lead, as a white metal bearing alloy - Google Patents
Use of an alloy with more than 6 to 10% by weight of copper, 10 to 20% by weight of tin, the remainder being lead, as a white metal bearing alloyInfo
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Description
Aus DE-PS 844664 sind Legierungen mit mehr als 6 bis K) Gew.% Kupfer, 10 Gew.% ".inn, Rest Blei bekannt. In DE-PS 844664 wird aber von der Benutzung derartiger Legierungen als Lagerlegierung abgeraten, weil Lager mit Weißmetall-Legierungen solcher Art mit mehr als 6 Gew.% Kupfer-Gehalt eine wesentlich geringere Lebensdauer haben, als Lager mit Gleitschicht oder Laufschicht aus Weißmetall dieser Art, jedoch geringeren Kupfer-Gehaltes. Ein Grund hierfür ist im Vorhandensein von Cu6Sn5-Kristallen zu vermuten, die bei mehr als 6% Kuper-Gehalt eine statke Verringerung der Duktilität bewirken.From DE-PS 844664 alloys with more than 6 to K) wt.% Copper, 10 wt.% ".Inn, remainder lead are known. DE-PS 844664 advises against the use of such alloys as bearing alloys because bearings with White metal alloys of this type with a copper content of more than 6% by weight have a significantly shorter service life than bearings with a sliding layer or running layer made of white metal of this type, but with a lower copper content. One reason for this is the presence of Cu 6 Sn 5 - To suspect crystals that cause a reduction in ductility with a copper content of more than 6%.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Weißmctall-Lagcrlegierung für Mehrschichtgleitlager zu finden, die eine wesentlich verbesserte Eigenschaft für Verbrennungskraftmaschinen bzw. für aufgeladene Dieselmotoren, Benzinmotoren mit Einspritzung bzw. Turboaufladung aufweist und insbesondere eine Weißmetall-Lagerliigierung, die geeignet ist, bei derartigen Verbrennungskraftmaschinen auftretende höhere Belastungen aufzunehmen.In contrast, the object of the invention is to provide a white metal bearing alloy for multilayer plain bearings to find a significantly improved property for internal combustion engines or for supercharged Has diesel engines, gasoline engines with injection or turbocharging and in particular a white metal bearing alloy that is suitable absorb such internal combustion engines occurring higher loads.
Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Legierung mit mehr als 6 bis K) Gew.% Kupfer, K) bis 20 Gew.% Zinn, Rest Blei als Weißmctall-Lagcrlegierung für die Herstellung von Gleitschichten von Mehrschichtgleitlagern gelöst. Dabei ist es insbesondere im Hinblick auf die zu erwartenden Cu6Sn5-Kriställe überraschend, daß auch ein relativ hoher Zinn-Gehalt neben erhöhtem Kupfer-Gehalt vorhanden sein soll.The object is achieved by the inventive use of an alloy with more than 6 to K) wt.% Copper, K) to 20 wt.% Tin, the remainder lead as a white metal bearing alloy for the production of sliding layers of multilayer plain bearings. It is surprising, particularly with regard to the Cu 6 Sn 5 crystals to be expected, that there should also be a relatively high tin content in addition to an increased copper content.
Systematische Reihenuntersuchungen haben bereits gezeigt, daß sich bei erfindungsgemäßer Verwendung mit erhöhtem Kupfer- und Zinn-Gehalt in derSystematic series investigations have already shown that when used according to the invention with increased copper and tin content in the
Ί0 Gleitschicht auf Bleibasis die Dauerbelastbarkeit positiv beeinflussen läßt, wie dies an Hand der Fig. 1 verdeutlicht wird. Dort ist die Schichtdickenabnahme in Abhängigkeit von der Laufzeit für 3 Legierungen dargestellt: 0 lead-based sliding layer can have a positive effect on the long-term load capacity, as is illustrated in FIG. 1. There, the decrease in layer thickness is shown as a function of the running time for 3 alloys:
Legierung A: 10% Sn, 2% Cu, Rest PbAlloy A: 10% Sn, 2% Cu, remainder Pb
Legierung B: 13% Sn, 5% Cu, Rest PbAlloy B: 13% Sn, 5% Cu, remainder Pb
Legierung C: 16% Sn, 8% Cu, Rest PbAlloy C: 16% Sn, 8% Cu, remainder Pb
(öleintrittstemperatur 130° C, Lagerbelastung bei allen Versuchen 60 N/mm2, wechselnd.)(oil inlet temperature 130 ° C, bearing load in all tests 60 N / mm 2 , alternating.)
Für die Legierung A ist das Verhältnis bei verschiedener Ausgangsdicke (12 μπι und 20μπι).For alloy A , the ratio is at different starting thicknesses (12 μπι and 20μπι).
Als besonders vorteilhaft hat sich die erfindungsgemäße Verwendung einer Legierung herausgestellt, die 14% Zinn, 8% Kupfer, Rest Blei, enthält. Die aus den Metallen Kupfer, Zinn und Blei gebildete, erfindungsgemäß verwendeten Legierungen lassen sich besonders vorteilhaft durch elektro-chemische Abscheidung als Gleitschichten aufbringen. Will man eine entsprechende, erfindungsgemäß verwendete Legierung durch Gießen aufbringen, so kann man hier vorteilhaft zusätzlich bis zu 7% Antimon und/oder 2% Arsen und/oder 2% Kadmium beifügen.The invention has proven to be particularly advantageous Use of an alloy that contains 14% tin, 8% copper, the remainder lead. From the metals copper, tin and lead formed according to the invention The alloys used can be particularly advantageously used by electrochemical deposition apply as sliding layers. If you want a corresponding one used according to the invention Apply alloy by casting, so you can advantageously add up to 7% antimony and / or Add 2% arsenic and / or 2% cadmium.
Die erfindungsgemäße Verwendung der Legierung für die Herstellung von Gleitschichten kann in der Weise ausgeführt werden, daß ein Mehrschichtlager aus einem metallischen Stützkörper, ggf. einer oder mehreren metallischen Zwischenschicht(en), ggf. einer Diffusionssperrschidit, der Gleitschicht und ggf. einer Korrosionsschutzschicht, besteht.The inventive use of the alloy for the production of sliding layers can be in the Way to be carried out that a multilayer bearing made of a metallic support body, possibly one or several metallic intermediate layer (s), possibly a diffusion barrier layer, the sliding layer and possibly a corrosion protection layer.
Zwei Ausführungsbeispiele für Mehrschichtgleitlager mit erfindungsgemäß verwendeter Weißmetall-Lagerlegierung sind in den Fig. 2 bis 4 wiedergegeben. Dabei istTwo exemplary embodiments for multilayer plain bearings with a white metal bearing alloy used according to the invention are shown in Figs. It is
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Lagerhälfte, Fig. 2 is a perspective view of a bearing half,
Fig. 3 ein Teilschnitt entsprechend III-1II der Fig. 2, undFig. 3 is a partial section corresponding to III-1II of Fig. 2, and
Fig. 4 ein Teilschnitt nach IH-III der Fig. 2 in abgewandelter Ausführungsform.4 shows a partial section according to IH-III of FIG. 2 in a modified form Embodiment.
Bei dem in Fig. 3 wiedergegebenen Mchrschichtlager ist ein metallischer Stützkörper 1, vorzugsweise aus Stahl vorgesehen. Auf diesem Stützkörper 1 ist eine metallische Zwischenschicht 2 mit Notlaufeigenschaften, beispielsweise aus Blei- oder Zinnbronzc aufgebracht. Diese Zwischenschicht 2 ist wiederum belegt mit einer harten, verschleißfesten Gleitschicht 3, aus einer Nickel-Zinn-Legicrung von beispielsweise 65% Zinn und 35% Nickel. Diese Gleitschicht 3 kann eine Dicke von 0,006 bis 0,1 mm aufweisen. Über diese harte, verschleißfeste Gleitschicht 3 ist die Weißmetall-Gleitschicht 4 gelegt. Diese Gleitschicht 4 ist aus einer Blei-Zinn-Kupfcr-Lcgierunggebildet, die einen Kupfer-Gehalt zwischen 6 und 10% aufweist. Die gesamte Lagerhälftc, ti. h. der Stützkörpcr 1 mit seinen Schichten 2, 3, 4, ist von einer vorzugsweise galvanisch aufgebrachten Korrosionsschicht aus Zinn oder Zinn-Blei-Legicrung umgeben, wie dies bei 5 in Fig. 3 angedeutet ist. Es handelt sich hierbei um einen dünnen Flash, der auf der Oberfläche der Gleitschicht 4 kaum in Erscheinung tritt, aber insbesondere im Bereich des Stützkörpers 1 einen wirksamen Korrosionsschutz bietet.In the case of the layer bearing shown in FIG a metallic support body 1, preferably made of steel, is provided. On this support body 1 is a metallic intermediate layer 2 with emergency running properties, for example made of lead or tin bronze upset. This intermediate layer 2 is in turn covered with a hard, wear-resistant sliding layer 3, made of a nickel-tin alloy of, for example 65% tin and 35% nickel. This sliding layer 3 can have a thickness of 0.006 to 0.1 mm exhibit. About this hard, wear-resistant sliding layer 3, the white metal sliding layer 4 is placed. This sliding layer 4 is formed from a lead-tin-copper alloy, which has a copper content between 6 and 10%. The entire bearing halfc, ti. H. the support body 1 with its layers 2, 3, 4 is of a preferably galvanically applied corrosion layer surrounded by tin or tin-lead alloy, as indicated at 5 in FIG. It deals This is a thin flash that hardly appears on the surface of the sliding layer 4 occurs, but offers effective protection against corrosion, particularly in the area of the support body 1.
Im Beispiel der Fig. 4 ist auf den Stützkörper 1 eine Zwischenschicht 2 mit Notlaufcigenschaften, beispielsweise aus Blei- oder Zinnbronze aufgebracht. Diese Zwischenschicht 2 trägt die aus bleihaltigem Weißmetall gebildete Gleitschicht 4, die wiederumIn the example of FIG. 4, a is on the support body 1 Intermediate layer 2 with emergency running properties, for example made of lead or tin bronze. This intermediate layer 2 carries the sliding layer 4 formed from lead-containing white metal, which in turn
3 43 4
aus einer Blei-Zinn-Kupfer-Legierung gebildet ist, deckt. Diese Einlaufs':hicht 7 ist in diesem Beispielis formed from a lead-tin-copper alloy covers. This inlet is not 7 in this example
beispielsweise einer Zusammensetzung von \A°'( dadurch gebildet, daß an der Oberfläche der Gleit-for example a composition of \ A ° '( formed by the fact that on the surface of the sliding
Zinn, 8% Kupfer, Rest Blei. schicht 4 Legierungsbestandteile in Sulfide überge-Tin, 8% copper, remainder lead. layer 4 alloy components covered in sulphides
Zwischen der Zwischenschicht 2 und der Gleit- fuhrt worden sind, also in Bleisulfid und Kupfersulfid,Between the intermediate layer 2 and the slide, that is, in lead sulfide and copper sulfide,
schicht 4 ist eine dünne Nickelschicht 6 als Diffu- ~> Die so gebildete Einlaufschicht 7 kann eine DickeLayer 4 is a thin nickel layer 6 as a diffusion layer. The run-in layer 7 thus formed can have a thickness
sionssperrschicht angebracht. Die Gleitschicht 4 ist in zwischen etwa 0,1 μπι und 2 μπι, vorzugsweise zwi-sion barrier layer attached. The sliding layer 4 is between about 0.1 μπι and 2 μπι, preferably between
diesem Beispiel durch eine Einlaufschicht 7 über- sehen 0,5 μπι und 1,0 μπι aufweisen.this example by a run-in layer 7 overlook 0.5 μπι and 1.0 μπι have.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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