DE3000279C2

DE3000279C2 - Verfahren zur Herstellung eines Verbundgleitlagers

Info

Publication number: DE3000279C2
Application number: DE3000279A
Authority: DE
Inventors: Tatsuhiko Fukuoka; Takshi Fukuda; Shinichi Okamoto
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1979-09-28
Filing date: 1980-01-05
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2000-01-06
Also published as: DE3000279A1; US4470184A; GB2060692A; GB2060692B; US4309064A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundgleitlagers, insbesondere für Brennkraftmotoren, das aus einem Träger, einer Grundschicht und einer Auflageschicht besteht, wobei für die Auflageschicht eine Legierung verwendet wird, enthaltend 5 bis 20 Gew.-% Zinn, 0,05 bis 10 Gew.-% Indium und/oder Thallium, 0,05 bis 5 Gew.-% eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Antimon, Mangan, Wismut, Nickel, Kupfer, Kalzium und Barium, sowie dem Rest bis 100 Gew.-% Blei und unvermeidbaren Verunreinigungen.

Ein Lager, wie es bei einem Brennkraftmotor verwendet werden soll, und das im nachfolgenden als Achsenlager bezeichnet wird, wird üblicherweise in der Weise herge stellt, daß eine Lagermaterialschicht auf einen Grund körper aufgebracht wird, beispielsweise eine zylindrische Büchse, einen halbzylindrischen Metallkörper oder einen zylindrischen Metallkörper. Dieses Herstellungsverfahren wird üblicherweise zur Herstellung von Achsenlagern ver wendet und alle geeigneten Haftmittel können verwendet werden, um auf den Grundkörper das Lagermaterial zu bringen, das im nachfolgenden als Auflageschicht be zeichnet wird.

Wenn die Herstellungsgenauigkeit der Kurbelwelle und des Gehäuses, in dem das Achsenlager und die Kurbelwelle angeordnet sind, niedrig ist, und wenn weiterhin die Kurbelwelle im Gehäuse schlecht ausgerichtet ist, ist die Kurbelwelle im Achsenlager unzureichend gelagert. Ein Zweck der bekannten Auflageschichten war es, durch Formänderung der Auflageschicht die unrichtige Anpassung zwischen dem Achsenlager und der Kurbelwelle auszugleichen. Ein anderer Zweck der bekannten Auflageschichten war es, dem Achsenlager eine Einbettungsfähigkeit für Fremdpar tikel zu verschaffen, um dadurch das Achsenlager vor solchen Fremdpartikeln wie Quarz und Eisenpartikeln zu schützen, daß diese Fremdpartikel in den Auflageschichten eingebettet wurden. Da jedoch die Ausgangsleistung neuerer Brennkraftmotoren, insbesondere Dieselmotoren, immer höher wird, zeigt es sich, daß Auflageschichten insbe sondere anfällig für Abschälerscheinungen sind, die auf grund von Materialermüdung und unzureichender Auslegung für hohe Belastungen auftreten. Insgesamt bedeutet dies, daß die Ermüdungsfestigkeit und die Aufnahmefähigkeit für Lasten der binären Metallegierungen nicht ausreichend für die Anforderungen neuerer Brennkraftmotoren sind. Hinzu kommt, daß Dieselmotoren zusehends mehr verwendet werden, um den Brennstoffverbrauch herabzusetzen. Da die Explosionsbelastung und mithin die Belastung, die auf die Auflageschicht ausgeübt wird, bei Dieselmotoren höher sind als bei Benzinmotoren, wird die Auflageschicht einer hohen Belastung ausgesetzt, so daß die Belastbar keit der binären Metallegierungen für die Anwendung der Auflageschichten von Dieselmotoren unzureichend ist. Weiterhin wird die Auflageschicht bei einem Dieselmotor einer ständigen Wechselbelastung über einen langen Zeit raum ausgesetzt, mit dem Ergebnis, daß Ermüdungserschei nungen der Auflageschicht auftreten. Wegen dieser Ermü dungserscheinung in der Auflageschicht wird die Auflage schicht von binären Metallegierungen abgeschält und be hält ihre Eigenschaften bezüglich Formanpassung und Lage rung nicht länger in dem Ausmaße bei, wie es bei der Anwendung für Dieselmotoren erforderlich ist. Schließ lich kommt noch hinzu, daß neuere Benzinmotoren bei hohen Drehzahlen arbeiten, so daß die Widerstandsfähigkeit gegen Belastung und Abschälerscheinungen von binären Metallegierungen für derartigen Motoren unzureichend ist.

Bei neuartigen Brennkraftmotoren, insbesondere Dieselmo toren, sind die Intervalle für den Ölwechsel lang. Daraus ergibt sich ein Korrosionsverschleiß der Auflageschicht durch korrodierende organische Säuren, die sich im Schmier öl während derartig langer Wechselintervalle ausbilden. Da die Korrosionsfestigkeit von herkömmlichen binären Metallegierungen für neuartige Brennkraftmotoren unzu reichend ist, wird die Auflageschicht in verhältnismäßig kurzer Zeit verschlissen und die Lebensdauer des Achsen lagers verkürzt.

Es ist weiterhin bekannt, ein zusätzliches Element zu den binären Legierungen hinzuzufügen, um die Eigenschaften derartiger Legierungen, wenn sie als Auflageschichten verwendet werden, zu verbessern. So werden ternäre Le gierungen, also solche Legierungen, die ein weiteres Element enthalten, beispielsweise Pb-Sn-Sb-Legierungen oder Pb-Sn-Cu-Legierungen für Auflageschichten verwendet. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen wurde jedoch festgestellt, daß keine dieser ternären Legierungen eine ausreichende Verschleiß festigkeit, Korrosionsfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit aufweist, wie sie für Auflageschichten bei neuartigen Brennkraftmotoren verlangt werden. Die ternären Pb-Sn-Sb- und Pb-Sn-Co-Legierungen haben eine niedrige Korrosions festigkeit, insbesondere gegen korrodierende organische Säuren im Schmieröl und daher treten vorzeitige Beschä digungen in den Auflageschichten auf, wie eingangs aus führlich dargelegt. Eine ternäre Pb-Sn-In-Legierung muß als weiteren Nachteil einen verhältnismäßig hohen Anteil von teuerem Indium enthalten und darüber hinaus entstehen vorzeitige Beschädigungen der Auflageschicht insbesondere dadurch, daß die Aufnahmefähigkeit für hohe Belastung und die Verschleißfestigkeit dieser ternären Legierung niedrig sind. Eine Auflageschicht aus einer ternären Pb-Sn-In- Legierung ist daher nicht zuverlässig.

In den vorstehenden Erläuterungen von herkömmlichen Legie rungen für Alflageschichten wurden fünf Eigenschaften dargestellt, nämlich die Korrosionsfestigkeit, die Ermü dungsfestigkeit, die Aufnahmefähigkeit für hohe Belastung, die Verschleißfestigkeit und die Formanpassungsfähigkeit. Es kann angenommen werden, daß, wenn man derartige Le gierungen bei neuartigen Verbrennungsmotoren verwendet, diese Eigenschaften einander beeinflussen, so daß unzurei chende Werte der einen Eigenschaft die der anderen Eigen schaft nachteilig beeinflussen und daher insgesamt die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Auflageschicht extrem herabgesetzt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß insbesondere die Verbesse rung der Verschleißfestigkeit wichtig für neuartige Ver brennungsmotore ist, bei denen die mechanische Belastung der Auflageschichten verglichen mit herkömmlichen Ver brennungsmotoren erhöht ist und weiterhin der Schmierzu stand der Auflageschicht wegen der langen Ölwechselin tervalle verschlechtert ist. Es wurde weiterhin erkannt, daß abgesehen von der Zusammensetzung der Auflageschicht das Verfahren zur Herstellung dieser Auflageschicht wichtig für die Zuverlässigkeit derselben ist. Bei her kömmlichen Verfahren zur Herstellung von Auflageschichten wurde eine Schicht auf ein Substrat durch Elektrolyse aufgebracht, durch Sintern, durch Walz- oder Schmiede prozesse od. dgl. Wenn die Schichten für Auflageschichten, die auf diese Weise hergestellt wurden, porös sind, ist die Zuverlässigkeit der Auflageschicht gering, insbeson dere aufgrund einer geringen Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung.

Im Laufe der Untersuchungen über Achsenlager, insbesondere Auflageschichten für Achsenlager, wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung erkannt, daß ein Achsenlager, das für neuartige Brennkraftmotoren geeignet ist, nicht durch eine Technik gewonnen werden kann, die lediglich die Zusammensetzung der bekannten ternären Metallegierung verändert. Aus der GB-PS 615 320 ist ein Verbundgleitlager bekannt, bei dem auf einen Grundkörper eine Schicht aus 3 bis 15% Sn, 0,5 bis 15% In, 0,1 bis 3% Cu und/oder SB, Rest Blei aufgegossen. Auf diese Weise gelingt es jedoch nicht, eine porenfreie gut haftende Schicht zu erzeugen, die erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen abrasiven Verschleiß hat.

Es ist ferner bekannt (DE-AS 10 77 026), auf einen Grundkörper metallische Schichten galvanisch abzuscheiden und durch Erhitzen eine Diffusion der Elemente dieser Schichten zu bewirken. Auch die aus dieser Schrift bekannten Maßnahmen haben den erhöhten Anforderungen nicht genügen können, wie sie bei neueren Brennkraftmotoren bestehen. Insbesondere die Testergebnisse unter dynamischen Bedingungen fielen unbefriedigend aus.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Verbundgleitlagern anzugeben, das es auf einfache Weise ermöglicht, Verbundgleitlager zu erzeugen, die den erhöhten Anforderungen, insbesondere in bezug auf Verschleißbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Widerstand gegen dynamische Beanspruchung, genügen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß auf die Grundschicht eine erste Auflageschicht galvanisch aufgebracht wird, die aus den von Indium und/oder Thallium verschiedenen der genannten Elemente besteht, auf diese erste Schicht eine zweite Auflageschicht bestehend aus Indium und/oder Thallium galvanisch aufgebracht wird und sodann diese Schichten auf eine Temperatur gebracht werden, bei der eine Diffusion der ersten und der zweiten Auflageschicht ineinander bewirkt wird, so daß eine einzige aus einer einheitlichen Legierung bestehende Auflageschicht entsteht.

Als bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die schließlich erhaltene Legierung der Auflageschicht Zinn in einer Menge von 10 bis 14 Gew.-%, Indium und/oder Thallium in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-% und das oder die Elemente der Gruppe Antimon, Mangan, Wismut, Nickel, Kupfer, Kalzium und Barium in einer Menge von 0,2 bis 2 Gew.-% enthält. Dabei kann zwischen der Grundschicht und der ersten Auflageschicht eine Sperrschicht galvanisch vorgesehen werden, die aus Silber und/oder Nickel besteht. Bevorzugt ist ferner, daß die Elemente der ersten und der zweiten Auflageschicht so aufgetragen werden, daß die Schichtdicke der Auflageschicht schließlich 5 bis 20 µm beträgt.

Bevorzugt wird es ferner, daß eine dritte Schicht aus Zinn auf der zweiten Schicht gebildet wird und daß eine Diffusion der Elemente der ersten, zweiten und dritten Schicht zur Bildung einer einheitlichen Legierung bewirkt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Achsenlagers und der Verteilung eines Ölfilmdrucks, der in einem Schmieröl auftritt, das sich zwischen dem Achsenlager und der gelagerten Achse befindet,

Fig. 2 eine grafische Darstellung des Betrages der Korrosionsverluste,

Fig. 3 u. 4 grafische Darstellungen des Betrages des Verschleißes,

Fig. 5 eine Darstellung einer Anordnung einer Welle, wie sie bei den Versuchen zur Bestimmung des Betrages des Verschleißes verwendet wurde,

Fig. 6 eine grafische Darstellung des Betrages der dynamischen Korrisionsverluste.

In Fig. 1 ist mit 1 die Auflageschicht bezeichnet, die an der Außenfläche eines ortsfesten Teiles des Achsen lagers angeordnet ist. Mit 2 ist eine Welle bezeichnet, die sich um die Wellenachse 2a in der Drehrichtung des Pfeiles 3 dreht. Die Welle 2 übt eine Last auf die Auflageschicht 1 über einen nicht dargestellten Öl film in Richtung des Pfeiles 4 aus. Bei Betriebsbeginn nach Herstellung der Welle und des Achsenlagers verbleibt eine Oberflächenrauhigkeit, die durch den Herstellungs prozeß des Achsenlagers bedingt ist, auf der Oberfläche der Auflageschicht und der Welle. Die Oberflächenrauhig keit liegt dabei in der Größenordnung von 0,5 bis 0,6 µm in der Oberfläche der Auflageschicht 1 und in der Größenordnung von 0,6 bis 0,7 µm in der Oberfläche der Welle 2. Wenn die Drehbewegung der Welle 2 in Richtung des Pfeils 3 beginnt, wird die Ober fläche der Auflageschicht, die weich ist, durch die Welle 2 geebnet. Demzufolge wird ein Teil der Auflageschicht an der Oberfläche der Welle 2 angelagert und es erfolgt ein Fließen der Auflageschicht aufgrund des Ölfilmdruckes. Nach der Anlagerung und dem Fließen der Auflageschicht kann eine weiche Rotation der Welle 2 durch die weiche Kontaktoberfläche zwischen der Welle und der Auflageschicht festgestellt werden, die durch die Formanpassung der Auflageschicht bewirkt wurde.

Blei, das ein wesentlicher Bestandteil der Auflageschicht entsprechend der vorliegenden Erfindung ist, ist ein Metall mit hoher Formanpassungsfähigkeit. Zinn, Indium und Thallium, die dem Blei zugefügt werden, erhöhen die Fließfähigkeit des Bleis in einer derartigen Weise, daß ein Abriebver schleiß der Auflageschicht durch die Welle nicht wahrschein lich ist.

Wenn die weiche Drehbewegung, wie oben dargestellt, be ginnt, wird der Ölfilm in den engen Zwischenraum zwischen der Auflageschicht 1 und der Welle 2 wegen der Viskosität des Ölfilm hineingezogen. Die Welle 2 befindet sich nun im Kontakt zur Auflageschicht 1 über ein Zwischenmedium, den Ölfilm, der zwischen der Welle 2 und der Auflageschicht ist. Wenn sich ein Ölfilm zwischen der Welle 2 und der Auf lageschicht 1 befindet, ist die Verteilung des Ölfilmdrucks so, wie in Kurve 6 angedeutet. Die Dicke des Ölfilms ändert sich in Abhängigkeit von der Last, die von der drehenden Welle auf die Auflageschicht ausgeübt wird. Wird der Ölfilm dünn, steigt die Gefahr, daß ein direkter Kontakt zwischen der Welle 2 und der Auflageschicht 1 eintritt. Es ist daher für Achsenlager in Brennkraftmotoren von besonderer Wichtig keit, daß ein Ölfilm, der eine vorbestimmte Dicke, üblicher weise 2 µm, hat, sich zwischen der Welle 2 und der Auf lageschicht 1 während des Betriebs des Brennkraftmotors befindet. Um die Anwesenheit eines Ölfilms in der erwähnten Weise zu gewährleisten, ist es erforderlich, die Rauheit der Welle 2 und der Auflageschicht 1 auf einem extrem nie drigen Betrag zu halten. Diese Gewährleistung der Rauheit kann durch Formanpassung erfolgen, wie zu Fig. 1 erklärt, oder durch entsprechende maschinelle Behandlung der Auf lageschicht und Welle. Bei neuartigen Brennkraftmotoren, bei denen die Ausgangsleistung und die Belastung des Achsen lagers hoch ist, ist die Dicke des Ölfilms niedriger als bei herkömmlichen Brennkraftmotoren. Die Gefahr eines direkten Kontaktes zwischen der Welle und der Auflage schicht ist deshalb bei neuartigen Verbrennungsmotoren hoch, und daher besteht die Gefahr der Beschädigung des Achsenlagers mit glatter Oberfläche. Eine derartige Be schädigung tritt auf, wenn Achse und Achsenlager, die bei Stillstand des Verbrennungsmotors in direktem Kontakt sind, beim Inbetriebsetzen des Motors gegeneinander bewegt werden. Hinzu kommt, daß die Oberfläche des Achsenlagers, die bereits glatt ist, durch Korrosion uneben wird, die auf tritt, wenn der Verbrennungsmotor über längere Zeit nicht in Betrieb genommen wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung tragen Zinn, Indium, Thallium und die die Verschleißfestigkeit erhöhenden Elemente wie Mangan usw. zum Erhalt der ebenen Oberfläche des Achsenlagers bei. Im einzelnen erhöhen Zinn, Indium und Thallium die Widerstandsfähigkeit der Auflageschicht gegen korrodierende organische Säuren im Schmieröl. Anderer seits erhöhen Mangan u. dgl. die Verschleißfestigkeit der Auflageschicht.

Bei neuartigen Verbrennungsmotoren wird die Konzentration der korrodierenden organischen Säuren im Betrieb der Motoren hoch, weil die Ölwechselintervalle lang werden. Die Auflage schicht wird daher schnell durch die korrodierenden orga nischen Säuren im Schmieröl korrodiert, das eine hohe Tempe ratur, beispielsweise 80 bis 140°C in der Ölwanne hat.

Als Ergebnis dieser Korrosion wird die ebene Oberfläche des Achsträgers uneben. Die Auskleideschicht, die im nach folgenden erläutert wird, kann durch die vorerwähnte Korro sion freigelegt werden und die Freilegung der Auskleidung führt zu einer Geräuscherzeugung deshalb, weil die Aus kleidung an die Kurbelwelle schlägt und hierdurch eine ab norme Vibration des Verbrennungsmotors auftritt. Zinn, Indium und Thallium können der Freilegung der Auskleide schicht besonders wirkungsvoll vorbeugen.

Die Ebenheit auf der Oberfläche der Auflageschicht kann auch durch die Verteilung des Ölfilmdrucks, wie sie Kurve 6 in Fig. 1 darstellt, verlorengehen. Wenn der Druck von seinem Maximalwert 6 max auf einen Wert von beispielsweise 6 e absinkt, ändert sich der Fluß des Schmieröls im engen Zwischenraum zwischen der Welle 2 und der Auflageschicht 1 von einen laminaren in einen turbulenten Fluß und gleich zeitig bilden sich Blasen in dem turbulenten Fluß. Es ent steht hierdurch eine Kavitations-Erosion aufgrund der Blasen. Weiterhin entsteht die Veränderung des Ölfilmdrucks, die die Kavitations-Erosion bewirkt, ebenso an den Verbindungs stellen zwischen den Lagerteilen und Rillen im Achslager. Wenn eine chemische Korrosion aufgrund der korrodierenden organischen Säuren im Schmieröl gleichzeitig mit der Kavi tations-Erosion auftritt, wird der Anteil der Auflageschicht der der Position des Ölfilmdrucks 6 e entspricht, besonders beschädigt. Aufgrund dessen wird ein Element der Gruppe, die Mangan enthält, der Auflageschicht hinzugefügt, so daß die Festigkeit gegen Verschleiß und Kavitations-Erosion der Auflageschicht und damit die Gefährdung für die Auflage schicht herabgesetzt wird.

Aus den vorstehend erläuterten Gründen ist ein Achslager entsprechend der vorliegenden Erfindung als Element für einen Verbrennungsmotor geeignet, das eine hohe Explosions belastung von einem Kolben des Verbrennungsmotors ausge setzt ist, wobei dem Bauteil ein Schmieröl zugeführt wird. Konkrete Beispiele für den Einsatz, von Achslagern entspre chend der vorliegenden Erfindung sind Lager für eine Kurbel welle oder Lager für die Abtriebswelle eines Benzinmotors oder eines Dieselmotors. Das Achslager entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt wie in den bekannten Achsen lagern einen Stahlgrundkörper, eine Auskleideschicht aus einer Kupferlegierung und einer Aluminiumlegierung, die auf den Grundkörper aufgebracht sind und die Auflageschicht, die auf die Auskleideschicht aufgebracht ist. Weiterhin kann vorzugsweise eine Blitzüberzugsschicht aus Zinn auf der Auflageschicht oder der äußeren Oberfläche des Grund körpers, der Auskleidung und der Auflageschicht aufgebracht werden, so daß die Entstehung von Rost durch die Zinnschicht verhindert wird oder der geforderte Anteil von Zinn in der Auflageschicht durch die Zinnschicht geliefert wird.

Es wird nun die Zusammensetzung einer Legierung für die Auflageschicht entsprechend der vorliegenden Erfindung erläutert.

Zinn, das in der Bleiauflagelegierung entsprechend der vor liegenden Erfindung enthalten ist, ist ein Element, das die Bleilegierung der vorliegenden Erfindung bereitstellt, die im wesentlichen eine Widerstandsfähigkeit gegen Korro sion und Verschleiß hat. In einer binären Blei-Zinnlegierung diffundiert das Zinn normalerweise in die umgebende Aus kleideschicht, da Zinn in die Legierung in metallischer Form dispergiert ist. Aus diesem Grund wird die Verschleiß festigkeit der Auflageschicht in unvorteilhafter Weise niedrig, wenn die Auflageschicht in Betrieb ist. Im Gegen satz dazu wird bei der Bleilegierung der vorliegenden Er findung, die Additive von Indium (Thallium), Mangan u. dgl. enthält, das Zinn in einem Ausmaß stabilisiert, daß die vorerwähnte Diffusion nicht auftritt, und zwar wegen der großen Neigung zur Ausbildung von intermetallischen Ver bindungen des Zinns. Die Betriebssicherheit betreffend Formanpassung, Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestig keit wird erhöht und weiterhin wird die Korrosionsbestän digkeit der Auflageschicht gegen die korrodierenden orga nischen Säuren im Schmieröl erhöht, weil das Zinn in der erwähnten Weise stabilisiert wurde. Wenn der Zinngehalt weniger als 5% ist, wird die Bleilegierung entsprechend der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich gegenüber den Bleilegierungen mit 5% oder mehr Zinn verbessert. Auf der anderen Seite wird die Härte der Auflageschicht dann, wenn der Zinngehalt 20% übersteigt, niedrig, speziell bei hohen Temperaturen, mit dem Ergebnis, daß ihre Eigenschaften, vor allen Dingen die Verschleißfestigkeit der Auflageschicht, wesentlich in deren Betrieb verschlechtert werden. Aus diesem Grund beträgt der Zinngehalt vorzugsweise 10 bis 14%.

Indium und Thallium verbessern die chemische Korrosionsbe ständigkeit der Auflageschicht gegen korrodierende organische Säuren im Schmieröl. Dazu stabilisieren das Indium und das Thallium das Zinn wegen der Ausbildung von intermetallischen Verbindungen mit Zinn und verbessern damit die Paßfähigkeit der Auflageschicht. Wenn der Gehalt wenigstens eines Elementes aus der Gruppe: Indium/Thallium weniger als 0,05% ist, wird die Auflageschicht nicht merklich verbessert verglichen mit den Bleilegierungen, die 0,05% oder mehr dieses wenig stens eines Elementes enthalten. Wenn jedoch andererseits der Gehalt dieses wenigstens ein Elementes 10% übersteigt, wird die Auflageschicht so weich, daß die Verschleißfestigkeit und die Festigkeit gegen Kavitations-Erosion der Auflage schicht reduziert werden. Aus diesem Grund beträgt der Gehalt wenigstens einen Elementes vorzugsweise 0,5 bis 5%.

Ternäre Auflagelegierungen auf der Basis von Blei, die Zinn und Indium (Thallium) enthalten, sind bekannt, wie in der Beschreibung des Standes der Technik ausgeführt und haben gewisse erfolgreiche Resultate gezeigt, was die Paßfähigkeit und die Beständigkeit gegen chemische Korro sion angeht. Gleichwohl sind bei neueren Verbrennungsmotoren die Ausgangsleistung und die Belastung hoch und weiterhin die Intervalle zwischen den Ölwechseln lang. Obwohl die gelagerte Oberfläche der Welle und die Auflageschicht mittels des Paßfähigkeitseffektes der Auflage geglättet werden können, ist die so entstandene glatte Oberfläche ständig Einflüssen unterworfen, wie beispielsweise chemi scher Korrosion, Kavitations-Erosion, Abriebverschleiß und direktem Kontakt zwischen den Metallen der Auflage und der Welle durch Verminderung der Dicke des Ölfilms, ins besondere bei neueren Verbrennungsmotoren. Diese Einflüsse bewirken eine Unebenheit der glatten Lageroberfläche. Sobald sich die Unebenheit der Lagerfläche herausstellt, wird die Auflage aufgrund ihrer Paßfähigkeit wieder geebnet und hierdurch erneut eine glatte Lagerfläche erreicht. Wenn die Auflage jedoch keine Paßfähigkeit aufgrund besonderen Abriebs mehr aufweist, ist die Lebensdauer des Achslagers beendet. Hinzu kommt, daß jeder der vorstehend geschilderten beeinflussenden Faktoren, der eine größere Wirkung als die anderen Faktoren ausübt, die Auflage häufig, mikroskopisch gesehen, ungleichförmig beschädigt. Die beispielsweise durch Korrosion ungleichförmig beschädigten Teile werden dann gleichfalls durch die anderen Faktoren, z. B. Abrieb, Kavi tations-Erosion und direkten Kontakt zwischen den Metallen, wie vorstehend geschildert, beschädigt. Es kann daher davon ausgegangen werden, daß die Auflage zunächst langsam und dann zunehmend schneller mit zunehmendem Ausmaß der Be schädigung beschädigt wird, und zwar durch eine Vielzahl von Faktoren und nicht nur durch einen einzigen Faktor. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß es für Achslager, die bei neueren Verbrennungsmotoren ver wendet werden sollen, wichtig ist, eine Beschädigung der Auflage durch einen Faktor zu vermeiden, da diese Beschä digung die Grundlage für die Beschädigung durch andere Faktoren sein kann. Es ist jedoch nicht einfach, im Labo ratorium die Beschädigungen der Auflage so zu reproduzieren, wie sie in wirklichen Verbrennungsmotoren auftreten. Infolgedessen wurde früher das Betriebsverhalten der Auf lage, wie sie bei tatsächlichen Verbrennungsmotoren ver wendet wurde, durch substituierende Eigenschaften ange nähert, wie beispielsweise den Betrag des Abriebs und des Korrosionsverlustes der Auflage. In dieser Hinsicht kann der dynamische Korrosionsversuch, der nachstehend erläutert wird, einen Anhalt für das Verhalten der Auflage beim Ge brauch in Verbrennungsmotoren liefern. Im Rahmen der vor liegenden Erfindung wurde erkannt, daß es unmöglich war, hervorragende Ergebnisse für Auflagen zum Gebrauch in Verbrennungsmotoren zu erzielen, indem lediglich der An teil der Bestandteile der ternären Pb-Sn-In (Tl)-Legierungen, wie sie eingangs beschrieben wurden, verändert wurde. Es wurde vielmehr gefunden, daß zur Erzielung hervorragen der Ergebnisse für Auflagen, wie sie in Verbrennungsmotoren verwendet werden, ein Element oder Elemente, die im we sentlichen die Verschleißfestigkeit der Bleilegierungen verbessern, zu der Bleilegierung, die die Auflage bildet, und Zinn und Indium (Thallium) enthält, zugefügt werden muß. Diese zusätzlichen Elemente sind wenigstens ein Element aus der Gruppe: Antimon, Mangan, Wismut, Nickel, Kupfer, Kalzium und Barium und sind in der Bleiverbindung der vorliegenden Erfindung enthalten in metallischer Form oder in der Form intermetallischer Verbindungen mit Zinn. Da Paßfähigkeit und Verschleiß festigkeit von Bleilegierungen sich widersprechende Eigen schaften sind, ist, allgemein gesprochen, die Paßfähigkeit der Bleilegierungen, die eine sehr hohe Verschleißfestig keit haben, für eine Auflage nicht brauchbar. Die die Verschleißfestigkeit erhöhenden Elemente entsprechend der vorliegenden Erfindung haben jedoch in vorteilhafter Weise nahezu keinen Einfluß auf die Paßfähigkeit. Die die Verschleißfestigkeit erhöhenden Elemente werden nach stehend im einzelnen beschrieben.

Bei den die Verschleißfestigkeit erhöhenden Elementen erhöht Kupfer am besten und Nickel am zweitbesten die Ver schleißfestigkeit der Bleilegierung für die Auflage, die Zinn und Indium (Thallium) enthält. Kupfer und Nickel vermindern jedoch die Korrosionsbeständigkeit der Auflage.

Während Barium und Kalzium eine niedrigere die Verschleiß festigkeit erhöhende Eigenschaft haben, erhöhen sie anderer seits die Beständigkeit gegen Korrosion. Antimon hat einen die Verschleißfestigkeit erhöhenden Effekt, der niedriger ist als der von Barium und Kalzium, aber es hat den höchsten, die Korrosionsbeständigkeit erhöhenden Effekt. Der die Ver schleißfestigkeit erhöhende Effekt und der die Korrosions beständigkeit erhöhende Effekt von Mangan ist niedriger als der von Antimon und Kalzium und Barium.

Der die Verschleißfestigkeit erhöhende Effekt von Wismut ist am niedrigsten, während der die Korrosionsbeständigkeit erhöhende Effekt von Antimon der höchste ist, gefolgt von Wismut.

Wenn der Gehalt des die Verschleißfestigkeit erhöhenden Elementes oder der Elemente niedriger als 0,05% ist, wird die Verschleißfestigkeit der Bleilegierung, die Zinn und Indium (Thallium) enthält, nicht wesentlich ver bessert. Wenn dieser Gehalt 5% übersteigt, wird die Auf lagehärte so hoch, daß die Paßfähigkeit der Auflage ver mindert wird. Der erwähnte Gehalt beträgt daher vorzugs weise 0,2 bis 2%. Es ist möglich, die Diffusion in die Auskleideschicht aus Zinn, die in der ,Auflage enthalten ist, die die beschriebene Zusammensetzung hat, zuverhin dern, wenn eine Nickel- oder Silberschicht mit einer Dicke von 1 bis 3 µm zwischen der Auflageschicht und der Auskleideschicht eingebracht wird.

Das Verfahren zur Herstellung der Achslager entsprechend der vorliegenden Erfindung soll nun im Hinblick auf die verschiedenen Ausführungsformen erläutert werden.

Eine Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung der Achslager entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt die folgenden Schritte:
auf einem Träger wird eine Auskleideschicht mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 2 mm aufgebracht;
auf dem aus Träger und Auskleideschicht bestehenden-Grundkörper wird eine erste Schicht, die wenigstens Blei und Zinn enthält, aufgebracht;
auf der ersten Schicht wird eine zweite Schicht oder Schichten aufgebracht, die wenigstens ein Element der Gruppe: Indium/Thallium enthält;
die erwähnten Schichten werden auf eine Temperatur ge bracht, bei der eine Diffusion zwischen den Elementen dieser Schichten stattfindet. Bei diesem Schritt ent halten die zweite Schicht oder Schichten Indium und/oder Thallium und die erste Schicht und die dritte Schicht, die nachfolgend beschrieben wird, enthalten andere Elemente als Indium und/oder Thallium.

Nachdem die Schichten aufgebracht sind, diffundieren alle Elemente dieser Schicht ineinander, so daß eine dichte und homogene Auflage erzielt wird. Die Dichte und Homogen nität der Auflageschicht ist besonders wichtig, um Ab schälerscheinungen derselben zu vermeiden, die die Lebens dauer und die Betriebssicherheit beim Betrieb der Auflage über eine lange Zeit unter ständiger hoher Wechsellast, wie sie bei neueren Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, auftritt, vermindern. In der Ausführungs form, wie sie vorstehend beschrieben wurde, kann die erste Schicht gebildet werden durch eine Schicht, die Blei und Zinn enthält und darüber hinaus ein oder mehrere, die Verschleißfestigkeit erhöhende Elemente, vorzugsweise Kalzium und Barium in der Form von feinen Pulvern, die in das Beschichtungsbad für die erste Auflage hinzugefügt werden. Diese feinen Pulver gelangen in die Auflageschicht, wenn das Beschichtungsbad während des Beschichtungsvor ganges umgerührt wird. Das feine Pulver hat eine Korngröße von 0,1 bis 1 µm. Wenn die Auflage bei einer Tempe ratur von beispielsweise 100 bis 200°C erhitzt oder ausge glüht wird, werden die die Verschleißfestigkeit erhöhenden Elemente, gleichförmig in der Auflageschicht verteilt, wo durch die Legierungsschicht der Auflageschicht erzielt wird. Im Hinblick auf das Umrühren des Beschichtungsbades ist es zweckmäßig, das Bad durch herkömmliche Pumpen umzurühren, die die Beschichtungsflüssigkeit bei einer Rate von etwa 0,1 bis 2 l/s zuführen.

Die erste Schicht wird vorzugsweise unter den folgenden Bedingungen aufgebracht:

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Blei-Borfluorid [Pb (BF₄)₂]
-40-200
Zinn-Borfluorid [Sn (BF₄)₂]	- 5-30
Borfluorsäure [HBF₄]	-30-120
Hydrochinon	- 0,5-3
Pepton	- 0,1-3
Gelatine	- 0,1-3
β-Naphtol	- 0,1-3
Feine Teilchen	10-50
Stromdichte (A/dm²)	1-5
Temperatur des Bades (°C)	5-50

Die Angaben für die Beschichtung mit Indium ergeben sich aus der folgenden Tabelle:

In den Tabellen 1 und 2 der Zusammensetzung des Beschich tungsbades sind die bevorzugten Zusammensetzungen B. Die Konzentration der Borfluoride in den Beschichtungs bädern ist dabei in der Größe der metallischen Ionen- Konzentration ausgedrückt.

Die Beschichtungsbäder der Borflourid-Verbindungen, die in der nachfolgenden Tabelle angegeben sind, können zur Beschichtung mit Indium verwendet werden.

Tabelle 2

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)

Das folgende Beschichtungsbad aus Cyanid-Verbindungen kann zur Beschichtung mit Indium verwendet werden.

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Indiumchlorid
15-60
Kaliumzyanid	140-160
Kaliumhydroxid	30-40
Dextrin	30-40

Das folgende Beschichtungsbad kann bevorzugt zum Be schichten mit Thallium verwendet werden.

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Thallium-Borfluorid
100-150
Borfluorsäure	15-20
Pepton	3-5
Cresol	5-10
Stromdichte (A/dm²)	0,1-0,5
Temperatur des Bades (°C)	15-25

In einer anderen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine ternäre Legierung von Blei, Zinn und einem die Verschleißfestig keit erhöhenden Element aufgetragen und dann wird eine Beschichtung mit Indium und/oder Thallium durchgeführt, gefolgt von einer Erwärmung für die Diffusion. Das bevor zugte Element zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit in der ternären Legierung ist Kupfer und Antimon.

Die folgende Zusammensetzung wird vorzugsweise verwendet, um die ternäre Legierung mit Kupfer aufzutragen.

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Blei-Borfluorid
150-200
Zinn-Borfluorid	5-15
Kupfer-Borfluorid	1-3
Gelatine	1-3
Hydrochinon	1-3
Stromdichte (A/dm²)	3-5
Temperatur des Bades (°C)	10-50

Die folgende Zusammensetzung des Beschichtungsbades wird vorzugsweise verwendet, um eine ternäre Legierung mit Antimon aufzutragen.

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Blei-Borfluorid [Pb (BF₄)₂]
60-100
Zinn-Borfluorid [Sn (BF₄)₂]	8-16
Antimon-Borfluorid [Sb (BF₄)₃]	0,05-0,5
Borfluorsäure [HBF₄]	50-200
Borsäure [H₃BO₃]	15-80
Hydrochinon	0,5-3
Pepton	0,1-1
Stromdichte (A/dm³)	1-5
Temperatur (°C)	15-35

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung wird eine erste Legierungsschicht aus einer binären Legierung von Blei und Zinn auf der Auskleideschicht auf gebracht, eine zweite Schicht oder Schichten von Indium und/oder Thallium wird auf die erste Schicht aufgebracht und eine dritte Schicht, die ein die Verschleißfestigkeit erhöhendes Element enthält, wird auf die zweite Schicht aufgebracht, worauf der Erwärmungsprozeß für die Diffusion folgt. Die bevorzugten, die Verschleißfestigkeit erhöhenden Elemente, die als dritte Schicht aufgebracht werden, sind Mangan, Wismut und Nickel.

Bevorzugt wird die folgende Zusammensetzung verwendet, um eine Manganschicht aufzubringen:

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Manganchlorid
300-400
Ammioniumchlorid	150-250
Kaliumrhodanat	1-3
Stromdichte (A/dm²)	5-10
Temperatur des Bades (°C)	18-50
pH-Wert des Bades	6,0-6,5

Nickel wird vorzugsweise als Legierung von Nickel und Zinn aufgebracht. Vorzugsweise wird die folgende Zu sammensetzung verwendet, um die Legierung aufzubringen:

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Zinn-Borfluorid
15-35
Nickel-Borfluorid	40-80
Ammoniumfluorid	40-80
Stromdichte (A/dm²)	1-5
Temperatur des Bades (°C)	50-70

Bei den geschilderten Ausführungsformen wird eine quater näre Auflagelegierung aus Blei, Zinn, Indium (Thallium) und einem die Verschleißfestigkeit erhöhenden Element erzeugt. Es versteht sich aus der Beschreibung dieser Ausführungsformen, daß das Herstellungsverfahren für die Auflagen kompliziert wird, wenn die Anzahl der verwen deten Legierungskomponenten zunimmt. Auflagen, die mehr als vier Legierungskomponenten enthalten, sind nicht praktikabel, weil der Prozeß zur Herstellung der Auflage kompliziert wird. Wenn jedoch die Beschichtungsverfahren der Ausführungsformen, wie sie vorab geschildert wurden, verwendet werden, können auch Auflagelegierungen, die 5 oder mehr Legierungskomponenten enthalten, erzeugt werden, wie weiter unten geschildert.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Auflage wird eine erste Schicht aufgebracht, die aus einer ternären Legierung mit Blei, Zinn und Kupfer besteht, eine zweite Lage wird aufgebracht durch Beschichtung mit Indium und/oder Thallium und eine dritte Lage wird aufgebracht durch Be schichtung mit Mangan, Nickel oder Zinn. Bei einem anderen Verfahren werden feine Partikel von Kalzium und Barium dem Beschichtungsbad der binären Legierung aus Blei und Zinn oder der ternären Legierung aus Blei, Zinn und Kupfer oder Blei, Zinn und Antimon zugefügt und eine Beschichtung mit Indium und/oder Thallium wird durchgeführt, nachdem die Schicht aus der binären oder ternären Legierung aufgebracht wurde. In einem weiteren Verfahren wird nach der Beschich tung mit der binären oder ternären Legierung, die in den anderen Verfahren erörtert wurde, eine Schicht Mangan, Wismut oder Nickel aufgebracht.

In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Sperrschicht oder -schichten mit einer Dichte von 1 bis 3 µm auf der Auskleideschicht aufge bracht, die aus Silber und/oder Zinn besteht, bevor die Auflageschicht aufgebracht wird, wobei die Auskleideschicht entweder durch Gießen oder Sintern erzeugt wird. Eine oder mehrere derartige Sperrschichten dienen dazu, der Abnahme an Paßfähigkeit der Auflageschicht vorzubeugen, wobei die Abnahme durch Diffusion des Zinns in die Aus kleideschicht während des Betriebs des Achslagers in Ver brennungsmotoren auftritt. Die eine oder mehrere Sperr schicht(en) kann durch bekannte Beschichtungsverfahren von Nickel und Silber aufgebracht werden. Beispielsweise kann die folgende, an sich bekannte Zusammensetzung für die vorliegende Erfindung verwendet werden:

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Silberzyanid
3,7-5,2
Kaliumzyanid	75-90
Badspannung (V)	4-6
Stromdichte (A/dm²)	1,5-2,5
Temperatur des Bades (°C)	20-30

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Silberzyanid
4-6
Kaliumzyanid	15-20
Kaliumkarbonat	15
Badspannung (V)	2-4
Stromdichte (A/dm²)	0,2
Temperatur des Bades (°C)	20-25

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Silberzyanid
36
Kaliumzyanid	60
Kaliumkarbonat	15
Aufheller (Kohlendisulfid und eine alkoholische Lösung)	in Spuren
Stromdichte (A/dm²)	0,5-4
Temperatur des Bades (°C)	20-40

Der Aufheller ist beispielsweise 10 ml Athylalkohol, 2 ml Kohlendisulfid und 5 ml Äthyläther.

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Silberzyanid
20-40
Kaliumzyanid	135
Kaliumkarbonat	45
Kaliumhydroxid	3
Reaktionsprodukte von Acetylaceton und Kohlendisulfid	0,3
Sulfoniertes Öl, z. B. Sulforicinat	0,8
Stromdichte (A/dm²)	0,5-40
Temperatur des Bades (°C)	20-40

In der Ausführungsform, in der eine oder Sperrschichten aufgebracht werden, kann die Sperrschicht entweder eine einfache Silber oder Nickelschicht sein oder eine doppel te Schicht, wobei die untere Schicht eine Nickelschicht und die obere Schicht eine Silberschicht ist, wobei diese letztere Doppelschicht bevorzugt ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine zusätzliche Schicht von Zinn auf der obersten Schicht der Auflageschicht der vorbeschriebenen Ausführungsformen aufgebracht, d. h. der zweiten Schicht oder der dritten Schicht. Die Zinnschicht hat eine Dicke von 1 bis 3 µm und kann ebenso auf der gesamten Oberfläche des Grund körpers und auf den vorher aufgebrachten Schichten auf gebracht werden. Der Zweck dieser zusätzlichen Zinn schicht ist es, die Bildung von Rost auf der rückwärtigen Oberfläche des Achslagers zu verhindern, wobei sich dieser Rost in der Zeit zwischen 10 und 20 Stunden nach Gebrauch des Achslagers bildet. Ein weiterer Zweck ist es, den Zinngehalt der ersten Schicht zu kompensieren, wobei dieser Gehalt unzureichend für den Zinngehalt der Legie rungsschicht der Auflageschicht ist. Die zusätzliche Zinn schicht verbleibt, oder auch nicht, nach der Erwärmung für die Diffusion, durch welche das Zinn in die darunter liegenden Schichten diffundiert. Als Ergebnis dieser Diffu sion wird der Zinngehalt der ersten Schicht, der niedriger als der gewünschte Zinngehalt der Auflageschicht ist, durch das Zinn der zusätzlichen Schicht kompensiert. Ob die zu sätzliche Zinnschicht an der äußersten Oberfläche der Auf lage verbleibt, hängt vom Zinngehalt der ersten Schicht ab, der Diffusionserwärmungstemperatur und der Dicke der zusätzlichen Zinnschicht. Wenn der Zinngehalt der ersten Schicht im Bereich von 4 bis 9% liegt, und wenn weiterhin die Dicke der zusätzlichen Zinnschicht größer als 1 µm ist, verbleibt die zusätzliche Schicht üblicherweise an der äußersten Oberfläche der Auflage. Weil die zusätzliche verbliebene Zinnschicht dünn ist, ist anzunehmen, daß wenn die Achslager der vorliegenden Erfindung in einem Verbren nungsmotor montiert werden, die unteren Schichten schnell freigelegt werden, nachdem die zusätzliche Zinnschicht mit der Kurbelwelle od. dgl. infolge ihrer konformen Lagerung in Be rührung gekommen ist. Es werden nur bevorzugte Bedingungen zur Her stellung der Auflageschicht und der Sperrschicht, die bereits er wähnt wurde, erläutert.

Zunächst soll der Zinngehalt der ersten Schicht (die we nigstens Blei und Zinn enthält) und durch Galvanisieren direkt oder durch die Sperrschicht aufgebracht wurde, nicht mehr als 10%, vorzugsweise 8% sein. Wenn der Zinn gehalt 10% übersteigt, sind die aufgebrachten Schichten nicht dicht, mit dem Ergebnis, daß sich die Eigenschaften, vor allem die Beständigkeit der Auflage gegen Ermüdung, verschlechtern.

Wenn weiterhin die Dicke der ersten Schicht, der zweiten Schicht bzw. Schichten von Indium und/oder Thallium und der dritten Schicht dick werden, kann die Gesamtdicke dieser Schichten örtlich variieren. Wenn die Gesamtdicke jedoch örtlich variiert ist es schwierig, einheitliche Schichten zu erhalten, was manchmal zu Abschälerschei nungen der nicht einheitlichen Schichtoberflächen durch Ermüdung führen kann. Die Gesamtdicke der drei Schichten soll daher vorzugsweise nicht kleiner als 5 µm und nicht größer als 20 µm sein. Die Dicken der ersten, zweiten und dritten Schicht sind, vorzugsweise nicht mehr als 16 bzw. 2 bzw. 2 µm.

Drittens besteht die Auskleideschicht vorzugsweise im wesentlichen aus Kupfer, ferner zusätzlich aus Blei und Zinn. Der Bleigehalt liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 5 bis 25% und der Zinngehalt der Auskleideschicht im Bereich von 3 bis 12%.

Viertens wird die Diffusionserwärmung vorzugsweise bei einer Temperatur von 140 bis 250° durchgeführt, so daß eine Diffusion zwischen sämtlichen Elementen der ersten, zweiten und dritten Schicht wie auch der zusätzlichen Zinnauflage schicht stattfinden kann. Die gewünschte Zusammensetzung der Auflagelegierung wird durch diese Diffusion erreicht. Wenn eine gleichmäßige Diffusion der Elemente aller Schich ten stattfindet, wird die Zusammensetzung der Legierungs schicht bestimmt durch das Verhältnis des Gehaltes der Elemente in jeder Schicht und das Gewicht der Auflage und schließlich wird eine einzige Auflageschicht erhalten. Die gleichmäßige Diffusion ist wünschenswert, weil Metall phasen oder intermetallische Mischphasen fein in der Matrix der einen Auflageschicht dispergiert werden und weiterhin werden diese Phasen gleichmäßig über die ge samte Auflage verteilt. Demzufolge wird eine Hochtempe raturdiffusion bei einer Temperatur im Bereich von 140 bis 200°C über eine Zeit von 60 bis 120 Minuten durchgeführt. Eine derartige Hochtemperaturdiffusion über einen langen Zeitbereich kann jedoch für manche Zusammensetzungen der Schichten nicht wünschenswert sein.

Wenn in dieser Beziehung betrachtet der Gehalt eines niedrigschmelzenden Metalles, beispielsweise Zinn, in einer aufgebrachten Schicht so groß ist, daß diese Schicht schmilzt oder weich wird, wenn die anderen Schich ten weder schmelzen noch weich werden, kann eine homogene und dichte Struktur der Auflage durch die Hochtemperatur diffusion über einen langen Zeitraum nicht erhalten werden. In einem derartigen Fall wird die Diffusions temperatur vorzugsweise niedriger sein. Bei einer niedri geren Diffusionstemperatur wird jedoch eine einheitliche Auflage nicht immer erzielt.

Im nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Beispiels weiterhin im einzelnen erläutert.

Beispiel

Bei diesem Beispiel wurden Auflageschichten der folgenden Zu sammensetzung erzielt.

Tabelle 3

Die Zahlenangaben in Tabelle 3 sind Gewichtsprozente und die Prozentangaben für Indium/Thallium sind Prozentangaben für Indium, sofern in Tabelle 3 nicht etwas anderes ver merkt ist. Die Proben 19 und 20 sind Kontrollproben, die eine Auflagezusammensetzung haben, die nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt.

Auf einem Stahlblech wurde eine Auskleideschicht, bestehend aus 23% Blei, 3,5% Zinn und dem Rest Kupfer durch Sintern aufgebracht und eine 2 µm dicke Mittelschicht wurde auf die Auskleideschicht als Sperrschicht aufgalvanisiert. Des weiteren wurden die Auflageschichten mit der Zusammen setzung, wie sie in Tabelle 3 aufgeführt ist, auf die Sperrschicht aufgebracht und zwar unter den Versuchsbedin gungen, wie sie nachstehend erläutert sind.

A-1. Zuerst eine Pb-Sn-Cu-Schicht dann eine In- oder In- und Tl-Schicht (Probe 2) - Zinngehalt kleiner als 10%.

(1) Galvanisierungsbedingungen einer Pb-Sn-Cu-Legierung
Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Blei-Borfluorid
160
Zinn-Borfluorid	20
Kupfer-Borfluorid	0,5
Gelatine	2
Hydrochinon	2
Stromdichte (A/dm²)	5
Temperatur des Bades (°C)	25
Schichtdicke (µm)	16

(2) Galvanisierungsbedingungen für In
Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Schwefelsäure-ludium-Verbindung
105
Schwefelsäure	26
Natriumchlorid	45
Traubenzucker	50
Triethanolamin	5
Schwefelsäure-Natrium-Verbindung	3
Stromdichte (A/dm²)	3
Temperatur des Bades (°C)	25
pH-Wert des Bades	2,2
Schichtdicke (µm)	2

A-2. Zuerst eine Pb-Sn-Cu-Schicht und dann eine In- oder In- und Tl-Schicht (Proben 9, 18 und 19) - Zinngehalt größer als 10%.

(1) Galvanisierungsbedingungen einer Pb-Sn-Cu-Legierung

Tabelle 4

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)

(2) Galvanisierungsbedingungen für eine In- und eine In- und Tl-Legierung

Die Galvanisierungsbedingungen für Indium waren dieselben wie unter A-1 (2), mit der Abweichung, daß die Dicke der aufgebrachten Indium-Schicht von Probe 9 0,5 µm betrug. Das Aufbringen der In und Tl-Legierung wurde in der Weise durchgeführt, daß zunächst das Indium mit einer Dicke von 1 µm und dann das Thallium mit einer Dicke von 0,5 µm aufgebracht wurde.

Die Galvanisierungsbedingungen für Thallium waren wie folgt:

Zusammensetzung des Galvanisierungsbades (g/l)
Thallium-Borfluorid
125
Borfluorsäure	18
Pepton	4
Cresol	8
Stromdichte (A/dm²)	0,3
Temperatur des Bades (°C)	20

(3) Galvanisierungsbedingung für die dritte Schicht

Da 5% des Zinns aus der ersten Schicht nach der Diffusions erwärmung gewonnen worden wäre, wurde eine dünne zusätzliche Zinn schicht als dritte Schicht mit einer Dicke von etwa 2 µm aufgebracht, um den Zinngehalt der ersten Schicht nach der Diffusionserwärmung auszugleichen.

C. Erste Schicht aus Pb, Sn und einem die Verschleiß festigkeit erhöhenden Element, die zweite Schicht aus In und die dritte blitzgalvanisierte Schicht aus Sn (Proben 6, 7, 15 und 16) - Zinngehalt größer, als 10%.

(1) Galvanisierungsbedingungen der ersten Schicht

Tabelle 8

(2) Galvanisierungsbedingungen für In

Die Galvanisierungsbedingungen für Indium waren dieselben wie unter A-1 (2) mit der Abweichung, daß die Schichtdicke bei Probe 6 3,5 µm betrug, bei Probe 7 1,5 µm bei Probe 15 1 µm und bei Probe 16 1,5 µm.

(3) Blitz-Galvanisierungsbedingungen für Sn

Es wurde eine Zinnschicht im Wege der Blitz-Galvanisierung mit einer Schichtdicke von 0,5, 0,8, 0,2 bis 0,3 und 2,0 µm und zwar jeweils für die Proben 6, 7, 15 und 16 aufgebracht.

D-1. Erste Schicht-aus Pb-Sn-Sb und zweite Schicht aus In (Proben 1 und 13) - Zinngehalt kleiner als 10%.

(1) Galvanisierungsbedingungen für die Pb-Sn-Sb-Schicht

Tabelle 9

(2) Galvanisierungsbedingungen für die In-Schicht

Die Galvanisierungsbedingungen für Indium-Schicht waren dieselben wie unter A-1 (2) mit der Abweichung, daß die Schichtdicke bei Probe 1 0,5 µm betrug und bei Probe 13 3,5 µm.

D-2. Erste Schicht aus Pb-Sn-Sb, zweite Schicht aus In oder In and Tl und dritte Schicht aus S-n (Proben 8 und 17) - Zinngehalt größer als 10%.

(1) Galvanisierungsbedingungen für die ersten Pb-Sn-Sb- Schicht

Die Galvanisierungsbedingungen für die erste Schicht der Legierung aus Blei, Zinn und Antimon waren dieselben wie unter D-1/, (1) mit der Abweichung, daß die Schichtdicke bei Probe 8 15 µm und bei Probe 17 18 µm betrug.

(2) Galvanisierungsbedingungen der zweiten In-Schicht und der In und Tl-Schichten

Die Galvanisierungsbedingungen der Indiumschicht bei Probe 8 waren dieselben wie unter A-1 (b), mit der Abweichung, daß die Schichtdicke 4,5 µm betrug. Die Galvanisierungs bedingungen der In- und Tl-Schichten waren dieselben wie bei Probe 18, die unter A-2 (2) beschrieben wurde mit der Abweichung, daß die Schichtdicke der Indium- und Thallium schichten jeweils 0,7 µm betrugen.

3) Galvanisierungsbedingungen der dritten Sn-Schicht

Zinn wurde im Wege der Blitz-Galvanisierung mit einer Schichtdicke von 0,8 bzw. 0,6 µm bei den Proben 8 bzw. 17 aufgetragen.

E. Einzelne Schicht aus Pb-Sn bzw. Pb-Sn-Cu-Legierung (Proben 19 und 20, Kontrollproben).

F. Die Galvanisierungsbedingungen für die einzelne Schicht der Probe 20 waren dieselben wie die für Probe 15, mit der Abweichung, daß dem Galvanisierungsbad keine feinen Kalziumpartikel zugesetzt waren.

Nach der Ausbildung der Schichten unter den vorstehend geschilderten Versuchsbedingungen wurden die aufgebrachten Schichten auf eine Temperatur im Bereich von 150 bis 180°C gebracht, so daß sich eine Auflageschicht durch Diffusion ausbilden konnte. Die Proben, die eine Auflage schicht aufwiesen, wurden einem Korrosionsbeständigkeits test unter den folgenden Versuchsbedingungen unterworfen:

Schmieröl: Schmieröl nach SAE 30, mit einem Zusatz von einem Gewichtsprozent Oleinsäure als korrodierende organische Säure.
Öltemperatur: 120°C.
Versuchszeit: 60 Tage.
Kontakt zwischen Proben und Öl: Die Proben wurden vollständig in das Schmieröl eingetaucht.

Der Korrosionsverlust (mg/cm 2) der Proben nach dem Versuch ist in Fig. 2 aufgetragen. Aus Fig. 2 folgt deutlich, daß die Proben, die einen hohen Anteil von Indium hatten, d. h. Probe 10 (5% Indium und 1% Mangan), Probe 11 (5% Indium und 4% Wismut) und Probe 12 (10% Indium und 2% Nickel) eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufwiesen. Andererseits kann festgestellt werden, daß bei Probe 9 (1% Indium und 3% Kupfer) mit einem niedrigen Indiumgehalt also eine relativ gute Korrosionsbeständigkeit erzielt wurde. Die Verschleißfestigkeit der Proben, die eine Auflageschicht aufwiesen, wurde unter den folgenden Versuchsbedingungen getastet.

Drehzahl: 2.000 min^-1.
Oberflächendruck: 130 ± 130 kg/cm².
Versuchszeit: 1,5 Stunden.
Schmieröl: SAE 30.
Temperatur des Schmieröls: 120°C.
Werkstoff der Welle: S 35 C (Kohlenstoffstahl).
Form der Welle: geschlitzte Welle wie in Fig. 5 dargestellt. Oberflächenreihigkeit 0,4 bis 0,8 µm.
Achslager: innerer Durchmesser 55 mm. Oberflächenrauhigkeit der Gleit oberfläche 0,4 bis 0,8 µm.

Die verwendete Versuchsanordnung war für wiederholte Ermü dungsversuche bei Achslagern unter dynamischer Belastung ausgelegt. Der Gewichtsverlust der Proben nach den Ver suchen ist in Fig. 3 aufgetragen. Wie aus Fig. 3 deutlich wird, war die Verschleißfestigkeit von Probe 9 (3% Kupfer), Probe 11 (4% Wismut) und Probe 18 (1% Kupfer) hervorragend.

Die Versuchsbedingungen, wie oben beschrieben, wurden dahingehend verändert, daß die Versuchs zeit auf 200 Stunden verändert wurde. Die Ergebnisse dieses Langzeitversuchs sind in Fig. 4 dargestellt. Ein Vergleich von Fig. 4 mit Fig. 3 zeigt deutlich, daß die Neigung zum Verschleiß in Fig. 4 von der in Fig. 3 abweicht. Es kann angenommen werden, daß dies das Ergebnis von Beschädigungen der Proben ist, die zusätzlich zum Verschleiß durch Korro sion der Proben über die lange Versuchszeit von 120 Stunden aufgetreten sind. Die Proben 1 bis 18 der vorliegenden Er findung zeigen hervorragende Ergebnisse bezüglich der Langzeit-Verschleißfestigkeit.

Die Proben, die eine Auflageschicht aufwiesen, wurden einem dynamischen Korrosionstest unter den folgenden Versuchs bedingungen unterworfen, so daß die Eigenschaften der Auf lage unter Versuchsbedingungen untersucht wurden, bei denen gleichzeitig chemische Korrosion und mechanischer,Verschleiß auftraten.

Belastung: 50 kg/cm².
Schmieröl: Schmieröl entsprechend SAE 30 für Diesel motoren mit einem Zusatz von 1% Oleinsäure.
Oberflächendruck: 4,5 ± 0,5 kg/cm².
Drehzahl der Welle: 2.250 min^-1.
Werkstoff der Welle: S 45 C.
Form der Welle: geschlitzte Welle wie in Fig. 5 dar gestellt. Oberflächenrauhigkeit 0,4 bis 0,8 µm.
Achslager: innerer Durchmesser 52 mm and Breite 20 mm. Oberflächenrauhigkeit der, gleitenden Ober fläche 0,4 bis 0,8 µm.
Temperatur des Schmieröls: 140°C.
Versuchszeit: 100 Stunden.

Mit der verwendeten Versuchsanordnung wurde eine dynamische Wechsellast aufgebracht. Der Gewichtsverlust der Proben nach dem Versuch ist in Fig. 6 aufgetragen. Aus Fig. 6 folgt deutlich, daß die Proben 8, 10, 11 und 12 einen niedrigen Gewichtsverlust durch dynamische Korrosion aufwiesen. Diese Proben hatten ebenfalls einen niedrigen chemischen Korro sionsverlust, wie aus Fig. 2 folgt. Der Gewichtsverlust der anderen Proben war in etwa gleich und stimmte daher nicht mit der Tendenz dieser Proben entsprechend den Fig. 2 bis 4 überein.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundgleitlagers, insbesondere für Brennkraftmotoren, das aus einem Träger, einer Grundschicht und einer Auflageschicht besteht, wobei für die Auflageschicht eine Legierung verwendet wird, enthaltend 5 bis 20 Gew.-% Zinn, 0,05 bis 10 Gew.-% Indium und/oder Thallium, 0,05 bis 5 Gew.-% eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Antimon, Mangan, Wismut, Nickel, Kupfer, Kalzium und Barium, sowie den Rest bis 100 Gew.-% Blei und unvermeidbare Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Grundschicht eine erste Auflageschicht galvanisch aufgebracht wird, die aus den von Indium und/oder Thallium verschiedenen der genannten Elemente besteht, auf diese erste Schicht eine zweite Auflageschicht bestehend aus Indium und/oder Thallium galvanisch aufgebracht wird und sodann diese Schichten auf eine Temperatur gebracht werden, bei der eine Diffusion der ersten und der zweiten Auflageschicht ineinander bewirkt wird, so daß eine einzige aus einer einheitlichen Legierung bestehende Auflageschicht entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schließlich erhaltene Legierung der Auflageschicht Zinn in einer Menge von 10 bis 14 Gew.-%, Indium und/oder Thallium in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, das oder die Elemente der Gruppe Antimon, Mangan, Wismut, Nickel, Kupfer, Kalzium und Barium in einer Menge von 0,2 bis 2 Gew.-% sowie den Rest bis 100 Gew.-% Blei und unvermeidbare Verunreinigungen enthält.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Grundschicht und der ersten Auflageschicht eine Sperrschicht galvanisch vorgesehen wird, die aus Silber und/oder Nickel besteht.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der ersten und der zweiten Auflageschicht so aufgetragen werden, daß die Schichtdicke der Auflageschicht schließlich 5 bis 20 µm beträgt.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Schicht aus Zinn auf der zweiten Schicht gebildet wird und daß eine Diffusion der Elemente der ersten, zweiten und dritten Schicht zur Bildung einer einheitlichen Legierung bewirkt wird.