DE2728950A1 - Verbundgleitlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundgleitlager n»i/ /10.JbU einem gegebenenfalls eine Bronze- oder Leichtmetallauflage tragenden StahlStützkörper, einer Laufschicht aus Weißmetall auf Zinnbasis und vorzugsweise wenigstens einer als Diffusionssperre od.dgl. dienenden Zwischenschicht.

Bisher werden für Verbundgleitlager Weißmetalle verwendet, die aus 3 bis 9 Gew.-% Kupfer, 6 bis 14 % Antimon, Zusätzen von Kadmium, Chrom, Nickel und Arsen in einer Menge von weniger als 0,5 Gew.-% und aus einer Restmenge von Zinn bestehen. Das Auftragen der Laufschicht kann im sogenannten Standguß, im Bandguß oder Schleuderguß, im Falle von Reparaturen od.dgl. manchmal auch durch Löten erfolgen. Das Gefüge eines solchen zinnreichen und möglichst bleifreien Weißmetalls ist im wesentlichen charakterisiert durch Einlagerung von SneCug- und SnSb-Primärkristallen in einer SnSbCu-Matrix. Beim Verbund des Weißmetalls mit den übrigen Gleit-

709881/108A

lagerschichten ergibt sich einerseits eine Ankristallisation von Sn₁-CUg-Primärkristallen an der Grenzschicht, anderseits bildet sich eine Diffusionszone zwischen der Grenzschicht und dem aufgegossenen Weißmetall. Erfährt nun der hergestellte Verbundwerkstoff eine Wärmebehandlung, sei es auf Grund der Betriebstemperatur in einem Motor od.dgl. oder auf Grund einer Betriebsbedingungen simulierenden Erwärmung für Prüfzwecke, so kommt es zu einem Anwachsen der Diffusionszone und dabei zu einem Zusammenwachsen mit den ankristallisierten Primärkristallen. Die entstandene Diffusionszone besteht im wesentlichen aus einer Sn₁-(Cu₁Ni)/--Phase, wenn die als Diffusionssperre dienende Zwischenschicht Nickel ist. Im Temperaturbereich von 20 bis 180° C, der den Betriebstemperaturbereich von Verbundlagern einschließt, bilden sowohl die Sn₁-CUg- als auch die Sn,-(Cu,Ni)/--Phasen sogenannte Ordnungsphasen mit geordneter Atomverteilung, die gegenüber der Phase mit statistischer Atomverteilung eine geringere Verformbarkeit, eine höhere Härte und eine entsprechend höhere Sprödigkeit aufweisen. Auf Grund dieser spröden Phasen, aus denen die Bindezone zwischen dem Weißmetall und den übrigen Schichten des Lagerkörpers mit zunehmender Wärmeeinflußdauer im wesentlichen besteht, ergibt sich eine gegenüber dem Herstellungszustand stetig abnehmende Bruchfestigkeit der Bindezone, so daß die Lebensdauer des Verbundgleitlagers unter jenen Wert sinkt, der für heutige Motorengleitlager gefordert wird.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Verbundgleitlager der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei dem eine ausreichende Bruchfestigkeit der Bindezone zwischen Weißmetall und den übrigen Lagerschichten trotz langdauerndem Wärmeeinfluß über die ganze geforderte Lebensdauer des Lagers erhalten bleibt.

709881/1084

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Weißmetall der Laufschicht bei einem Kupfergehalt von höchstens 2 Gew. -% einen Anteil von 1 bis 9 Gew.-96 eines oder mehrerer der Metalle der Eisenreihe, vorzugsweise Nickel, aufweist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß für die Entstehung dieser Ordnungsphasen der in üblichen Weißmetallen vorhandene, verhältnismäßig hohe Kupferanteil verantwortlich ist. Erfindungsgemäß wird daher der Kupferanteil wesentlich vermindert und durch einen entsprechend hohen Gehalt an Nickel od.dgl. ersetzt, so daß sich bei den vorstehend beschriebenen Vorgängen eine Ni,(Sn,Sb).-Phase bildet, die im Gegensatz zu Sn₅ Cug bzw. Sn₅(Cu,Ni)g keine Ordnungsphase ist und daher keine störende Versprödung der Bindezone bewirkt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Weißmetall der Lauf schicht 1, 5 bis 2,5 Gew.-96 eines oder mehrerer Metalle der Eisenreihe, vorzugsweise Nickel, enthält. Ausführungsbeispiel:

Es wurden Verbundgleitlager mit einer Stahlstützöchale sowohl mit einer Leichtmetall- als auch mit einer Bleibronzeauflage und einer Diffusionssperre aus Nickel unter äquivalenten Bedingungen einerseits mit einem handelsüblichen Weißmetall der Zusammensetzung 3,5 Gew.-96 Kupfer, 7,5 Gew.-?6 Antimon, Rest Zinn und anderseits mit dem erfindungsgemäßen Weißmetall der Zusammesetzung 1,9 Gew.-96 Nickel, 7,5 Gew.-9fi Antimon, Rest Zinn ausgegossen und anschließend einer Langzeitwärmebehandlung bei 170° C unterzogen. Die üblichen Haftfestigkeitstests (Probe nach Chalmers, Meißeltest usw.) ergaben für die erfindungsgemäße Weißmetalllegierung noch nach 500 Stunden Wärmebehandlung gleich hohe Werte wie für die handelsübliche Weißmetallegierung nach weniger als 24 Stunden.

709881/1084

Claims (2)

Patentansprüche :

1. Verbundgleitlager mit einem gegebenenfalls eine Bronze- oder Leichtmetallauflage tragenden Stahlstützkörper und einer Laufschicht aus Weißmetall auf Zinnbasis und vorzugsweise wenigstens einer als Diffusionssperre od.dgl. dienenden Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Weißmetall der Laufschicht bei einem Kupfergehalt von höchstens 2 Gew.-% einen Anteil von 1 bis 9 Gew.-% eines oder mehrerer der Metalle der Eisenreihe, vorzugsweise Nickel, aufweist.

2. Verbundgleitlager n?ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Weißmetall der Laufschicht 1,5 bis 2,5 Gew.-?6 eines oder mehrerer Metalle der Eisenreihe, vorzugsweise Nickel, enthält.

709881/1084

ORIGINAL INSPECTED