DE3728273C2

DE3728273C2 -

Info

Publication number: DE3728273C2
Application number: DE3728273A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Narashino Chiba Jp Shindo
Original assignee: NDC Co Ltd
Current assignee: NDC Co Ltd
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1987-08-25
Publication date: 1991-04-25
Also published as: GB2196876A; GB8718331D0; GB2196876B; JPH0150765B2; AU7211387A; DE3728273A1; JPS63111312A; AU609392B2; KR880005376A; US4923761A; KR910001825B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Lagermaterial mit mehreren Schichten, die ein Stützmetall, eine gesinterte, poröse Metallschicht, die das Stützmetall bedeckt und eine auf der gesinterten porösen Metallschicht ausgebildete Lagerschicht umfassen, wobei die Lagerschicht im wesentlichen aus einem Harzpulver und einem Sb-Sn-Legierungspulver besteht und die poröse, gesinterte Metallschicht die integrierten Harzpulverpartikel gemeinsam mit dem Pb-Sn-Legierungspulver, dessen Partikel an der Oberfläche der integrierten Harzpulverpartikel haften, als durch die Poren der gesinterten Metallschicht eingedrungene Einlagerung enthält. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Lagermaterials mit folgenden Schritten: Verteilen und Sintern eines Legierungspulvers auf einem Stützmetall und dadurch Ausbilden einer porösen gesinterten Metallschicht, die zwischen ihren Partikeln Poren aufweist, auf dem Stützmetall und Benetzen der Oberfläche jedes Partikels eines Harzpulvers mit einem organischen Lösungsmittel unter Hinzufügen von Pb-Sn-Legierungspulver unter Bildung eines Harz-Pb-Sn-Legierungspulver-Partikelgemisches, wobei das Pulvergemisch auf der porösen, gesinterten Metallschicht so verteilt wird, daß dessen Partikel in die Poren der gesinterten Metallschicht unter Ausbildung einer Einlagerung eindringen, und das integrierte Harzpulver-Pb-Sn-Legierungspulver-Gemisch anschließend zur Bildung einer Lagerschicht erhitzt wird.

Dieses Lagermaterial ist für ein Teil geeignet, das unter einer variablen Last hin- und herbewegt werden muß, z. B. für einen Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge, und das ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich des Widerstands gegen Kavitation, Belastungsfä higkeit und Korrosionsbeständigkeit bezüglich des Schmieröls hat, mit einer Oberflächentragschicht, die durch integrierte Harzpulver gebildet wird, die hauptsächlich aus Tetrafluor ethylen-Präzipitat und aus Tetrafluorethylen-Hexafluorpropy len-Copolymer-Präzipitat bestehen, und auf ein Verfahren zum Herstellen des Lagermaterials.

Im allgemeinen ist ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Fahrzeug, ein Lastwagen oder dgl., mit einem Stoßdämpfer ausgestattet. Eine Schwingung, die durch eine das Kraftfahr zeug tragende Feder erzeugt wird, wird durch den Stoßdämpfer begrenzt und gedämpft, wodurch die Steuerbarkeit und Sicher heit des Kraftfahrzeugs gesteigert wird. Der Stoßdämpfer ist mit einer Kolben-Zylinder-Einheit ausgestattet, die einen Zylinder, der Dämpfungsöl enthält, und einen in dem Zylinder beweglichen Kolben aufweist.

Die Anwendung von Druck auf das Dämpfungsöl durch eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens bewirkt, daß das Dämp fungsöl durch eine in dem Kolben gebildete Öffnung fließt. Durch einen Widerstand, der zu der Zeit, zu der das Dämp fungsöl durch die Öffnung fließt, entsteht, eine Dämpfungskraft längs einer Achse einer Stange, an deren einem Ende der Kolben angeordnet ist, wodurch die von der das Kraftfahrzeug tragenden Feder erzeugte Schwingung be grenzt und gedämpft wird. Ein Lager mit einer ringförmigen Gestalt ist zwischen der Außenfläche des Kolbens und der Innenwand des Zylinders angeordnet. Das ringförmige Lager hat an seiner Oberfläche eine Lagerfläche, die mit der Außenfläche des Kolbens in Kontakt ist, die eine hin- und hergehende Bewegung unter variabler Belastung ausführt.

In der Kolben-Zylinder-Einheit entstehen variable Lasten durch eine solche hin- und hergehende Bewegung des Kolbens, und diese variablen Lasten werden auf das Lager aufgebracht. Wenn daher ein Lagermaterial als Lager des Stoßdämpfers verwendet wird, wird ein Lagermaterial mit ausgezeichneten Lagereigenschaften und hoher mechanischer Festigkeit benö tigt.

Zu diesem Zweck wurden bisher verschiedene Typen von Lager materialien mit mehreren Schichten vorgeschlagen. Diese Lagermaterialien bestehen üblicherweise aus einem Stützme tall, wie einer Stahlplatte oder dgl., und einer porösen metallischen gesinterten Schicht (nachfolgend als poröse Schicht bezeichnet), die an der Oberfläche des Stützmetalls haftet, und einem Lagerschichtformteil auf der porösen Schicht. Die Lagerschicht besteht hauptsächlich aus einem Harz, das gemeinsam mit einem festen Schmiermittel in Poren eindringt, die zwischen Pulverpartikeln der porösen Schicht gebildet sind. Als Beispiel ist in der japanischen Patent veröffentlichung 28 846/1986 ein Lagermaterial mit mehre ren Schichten beschrieben, unter denen die Lagerschicht durch ein Harz gebildet wird, das aus einem Tetrafluorethy lenharz (nachfolgend als PTFE bezeichnet) und einem Copoly mer von Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen (nachfolgend als FEP bezeichnet) besteht.

Auch in der US-Patentschrift 33 76 183 ist ein Lagermaterial mit mehreren Schichten beschrieben. Bei diesem Lagermaterial besteht die Lagerschicht aus Glasfasern oder dgl. und einem FEP-Harz, und sie haftet an der Oberfläche der porösen Schicht. Diese Harze, die zur Bildung der Lagerschicht von zwei konventionellen Lagermaterialien verwendet werden, enthalten Fluor und haben daher kleine Reibungskoeffizienten und sind in ihren Reibungseigenschaften ausgezeichnet. Weiterhin kann ihr Schmiervermögen durch Einbetten eines Festschmierstoffes, z. B. Graphit, Metallsulfide, Metalloxide usw. verbessert werden. Diese konventionellen Lagerschich ten, die durch Fluor enthaltende Harze gebildet werden, haben schlechte Eigenschaften bezüglich der Benetzbarkeit durch Schmieröl, und es können zufriedenstellende Ergebnisse nicht immer erreicht werden, wenn sie als Lager einer Stoß dämpferfeder verwendet werden, die einer variablen Belastung unterworfen ist, die durch eine Hin- und Herbewegung des Kolbens herrührt.

Weiterhin wird seit neuerem von Stoßdämpfern gefordert, daß sie zunehmend strenge Schmierbedingungen erfüllen, die auf Anforderungen beruhen, wie z. B.

1. daß Schmieröl mit niedriger Viskosität verwendet werden soll, und zwar in Anbetracht der Benutzung des Kraftfahrzeugs in kalten Regionen,
2. einem Anwachsen der durch Lagerteile des Kraftfahr zeugs aufzunehmenden Belastung wegen der Tatsache, daß eine Verringerung der Kosten und des Gewichts des Kraftfahrzeugs gefordert wird.

Daher tritt manchmal der Fall ein, daß der Ölfilm auf der Lagerschicht des Stoßdämpfers abreißt. Wenn ein derartiges Abreißen des Ölfilms eintritt, werden bewegliche Teile des Stoßdämpfers, wie der Kolben, unter derartigen Grenzschmier zuständen abgestützt, daß mindestens ein Teil des Kolbens in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Lagerschicht ist, und zwar ohne Schmieröl, wodurch die Abnutzung zunimmt. Daher haben bei herkömmlichen Lagern mit mehreren Schichten, wie oben erwähnt, die die Lagerschicht unter mehreren Schichten bildenden PTFE- und FEP-Harze eine große Grenz flächenspannung und weisen eine schlechte Benetzbarkeit mit Schmieröl auf und es ist unmöglich, das Schmieröl auf der Oberfläche der Lagerschicht zu halten, wenn Schmieröl mit niedriger Viskosität verwendet wird. Daher gibt es Probleme mit der Belastbarkeit und der Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung der Oberfläche der Lagerschicht. Weiterhin wird, wenn ein derartiger Grenzschmierzustand auftritt, daß der Kolben oder dgl. in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Lagerschicht ist, die aus Harz bestehende Lagerschicht abgenutzt, so daß ein Fressen auf der Oberfläche der Lager schicht eintritt.

In der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung 86 041/1979 ist beschrieben, daß die Lagerschicht aus PTFE- Harzpulver, Bleifluoridpulver und einem Pulver aus einer Sn-Pb-Legierung besteht und daß die Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion bezüglich des Schmieröls durch Zusatz von Zinn verbessert werden kann. Jedoch ist das die Lagerschicht hauptsächlich bildende PTFE-Harz an Ort und Stelle chemisch sehr inert, so daß keine chemische Reaktion zwischen dem PTFE und einem festen Schmiermittel wie Pb-Sn-Legierungspul ver eintritt, und es werden auch PTFE-Harz und Pb-Sn-Legie rungspulver, die die Lagerschicht bilden, lediglich mitein ander gemischt. Mit anderen Worten wird das feste Schmier mittel, wie Pb-Sn-Legierungs-Pulver überhaupt nicht chemisch mit dem PTFE-Harz gekoppelt, von welchen ein Teil in die poröse Schicht eindringt.

Wenn die Viskosität des Schmiermittels in Anbetracht der Verwendung des Stoßdämpfers in kalten Regionen verringert wird, tritt das als Kavitation bezeichnete Phänomen auf, d. h., aus dem Schmieröl erzeugtes Gas und erzeugter Dampf treffen auf die Oberfläche der Lagerschicht mit hoher Ge schwindigkeit auf, und diese Stoßwellen bewirken eine Abnüt zung, ein Ablösen, Risse usw. auf der Oberfläche der Lager schicht. Insbesondere dann, wenn Stoßwellen auf die Lager schicht einwirken, bei der Pb-Sn-Legierungs-Pulver mit PTFE-Harz als Hauptbestandteil gemischt ist, erfolgt ein Brechen des PTFE-Harzes, was dazu führt, daß das feste Schmiermittel, beispielsweise die Pb-Sn-Legierung sich ablöst. Die Korrosion schreitet von diesem gebrochenen Abschnitt aus fort.

Daher wird ein Lagermaterial mit mehreren Schichten vorge schlagen, wie in der japanischen veröffentlichten Patentan meldung 28 016/1983 beschrieben, in dem ein Tetrafluorethy len-Perfluoralkyl-Vinylether-Copolymer (nachfolgend als PFA bezeichnet) zusätzlich zu dem PTFE-Harz eingebettet ist, und zwar wegen der Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation. Dieses Lagermaterial macht von der Tatsache Gebrauch, daß das PFA-Harz eine ausgezeichnete Haftfähigkeit und Kavitationswiderstandsfähigkeit bezüglich des porösen Metalls hat. Jedoch ist PFA-Harz, wie auch PTFE-Harz, hin sichtlich seiner Benetzungsfähigkeit durch das Schmieröl schlecht. Dies wird noch durch Verwendung von Schmieröl mit niedriger Viskosität weiter verschlechtert.

Weiterhin wird durch Vergrößern des Anteils von PFA-Harz der Reibungskoeffizient vergrößert, so daß die Schmierleistung weiter verschlechtert wird.

Aus der DE-OS 21 32 360 ist ein selbstschmierender Gleitwerkstoff bekannt. Dieser enthält eine Mischung aus Polytetrafluorethylen und Tetrafluorethylen-Perfluorpropylen-Copolymer.

Aus der US-PS 43 12 772 ist ein Herstellungsverfahren und ein Lagermaterial bekannt, bei dem ein poröses Metall oder eine Legierungsschicht durch Sintern oder dergl. auf einem Stützmetall aufgebracht wird, das beispielsweise aus Stahl besteht. Die poröse, gesinterte Metall- oder Legierungsschicht wird mit einem Gemisch imprägniert, das im wesentlichen aus einem Harzpulver und einem Pb-Sn-Legierungspulver besteht, und das nach einer Wärmebehandlung durch Walzen in die poröse, gesinterte Metall- bzw. Legierungsschicht eindringt.

Eine gleichzeitige Fällung von Präzipitaten von Tetrafluorethylen-Harz und Tetrafluorethylen-Hexafluoropropylen-Copolymer und/oder Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer und eine gegenseitige Diffusion und einheitliche Integration dieser Komponenten zur Bildung von integrierten Harzpulverpartikeln ist aus der US-PS 43 12 720 nicht bekannt.

Es ist also Aufgabe der Erfindung, ein Lagermaterial mit mehreren Schichten und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, dessen Belastungswiderstandsfähigkeit und dessen Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation verbessert sind.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Lagermaterial dadurch gelöst, daß die integrierten Harzpulverpartikel eine Struktur aufweisen, wie sie sich durch gleichzeitige Fällung aus Präzipitaten von Tetrafluorethylen-Harz und Tetrafluorethylen- Hexafluoropropylen-Copolymer und/oder Tetrafluorethylen- Perfluoralkylvinylether-Copolymer und gegenseitige Diffusion und einheitliche Integration dieser Komponenten ergibt. Diese Aufgabe wird außerdem bei dem eingangs genannten Herstellungsverfahren dadurch gelöst, daß die Harzpulverpartikel aus integrierten Harzpulverpartikeln bestehen, die durch gleichzeitige Fällung von Präzipitaten von Tetrafluorethylen-Harz und von Tetrafluorethylen-Hexafluoropropylen-Copolymer und/oder Tetrafluorethylen- Perfluoralkylvinylether-Copolymer gebildet sind.

Vorteilhaft besteht das Stützmetall aus einer Stahlplatte.

Bevorzugt enthält das integrierte Harzpulver 70-95 Gew.-% des Tetrafluorethylen-Harz-Präzipitats.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Lagerschicht 75-95 Gew.-% des integrierten Harzpulvers und 5-25 Gew.-% des Pb-Sn-Legierungspulvers und enthält das Pb-Sn-Legierungspulver 10-90 Gew.-% Sn.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß das integrierte Harzpulver eine durchschnittliche Korngröße von 300-600 µm hat und daß das Pb-Sn-Legierungspulver eine durchschnittliche Korngröße von 5-50 µm aufweist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 ist ein Schnitt, teilweise abgebrochen, der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagermate rials zeigt;

Fig. 2 ist ein vergrößerter Schnitt, der ein Beispiel einer porösen Schicht der Lagerschicht in Fig. 1 zeigt,

Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt, der ein Beispiel eines integrierten Harzpulverpartikels zeigt, das ein Teil einer Lagerschicht des Lagermaterials nach Fig. 1 bildet; und

Fig. 4 ist eine vergrößerte Vorderansicht, die ein Beispiel des integrierten Harzpulverpartikels zeigt, dessen Oberfläche mit Pb-Sn-Legierungs- Partikeln bedeckt ist.

Die Fig. 1 bezeichnet als Bezugszeichen 1 ein Stützmetall, beispielsweise eine Stahlplatte oder dgl., das Bezugszeichen 2 eine poröse Schicht, und das Bezugszeichen 3 eine Lager schicht. Wie beim bekannten Beispiel wird die poröse Schicht 2 durch Aufsprühen von Metallpulverpartikeln aus Cu, Al usw. auf das Stützmetall 1 und anschließendes Sintern in diesem Zustand erhalten. Somit bedeckt, wie in Fig. 2 ge zeigt ist, die poröse Schicht 2 die Oberfläche des Stützme talls 1 und hat eine große Anzahl von Poren 2a, die zwischen Metallpulverpartikeln, die die poröse Schicht 2 bilden, gebildet sind. Weiterhin wird die Lagerschicht 3 gebildet, um die poröse Schicht 2 abzudecken. Ein Rückseitenabschnitt 3a der Lagerschicht 3 ist in eine große Anzahl der Poren 2a, die zwischen den Metallpulverpartikeln, die die poröse Schicht 2 bilden, gebildet sind, eingedrungen. Der Vorder seitenteil der Lagerschicht 3 bedeckt die poröse Schicht 2 und seine Oberfläche bildet eine Lagerfläche 3b.

Die Lagerschicht 3 wird durch ein integriertes Harzpulver 4, das in Fig. 3 gezeigt ist, und durch ein Pb-Sn-Legierungs- Pulver 5, das an der Oberfläche des Pulvers 4 haftet, aufge baut. Durch ein Anbringen des Pb-Sn-Legierungs-Pulver 5 an der Oberfläche jedes Partikels des integrierten Harzpulvers 4 wird das Pb-Sn-Legierungs-Pulver 5 in die poröse Schicht 2 durch Verwendung des integrierten Harzpulvers 4 als Träger eingebracht. Das integrierte Harz 4, wie in Fig. 3 gezeigt, besteht aus kleinen Partikeln von PTFE-Harz-Präzipitat 6 und FEP-Harz-Präzipitat 7, die durch gleichzeitiges Niederschla gen von PTFE- und FEP-Harzen erhalten werden können, und die als eine Einheit integriert werden.

Mit anderen Worten besteht bei dem o. g. bekannten Beispiel die Lagerschicht aus FEP-Harz und PTFE-Harz, die in Form von unabhängigen Partikeln vorhanden sind und nicht integriert sind. Daher wird die Lagerschicht, die aus einer Mischung von zwei Harzpartikeln besteht, durch Stoßwellen, die beim Auftreten der Kavitation erzeugt werden, zerbrochen, so daß es unmöglich ist, eine ausreichende Schmierungswirkung zu schaffen. Andererseits wird die erfindungsgemäße Lager schicht durch die integrierten Harzpulver 4 gebildet, die hauptsächlich aus zwei Harzpräzipitaten 6 und 7 bestehen, die zu einer Einheit integriert sind. Daher werden die integrierten Harzpartikel nicht zerbrochen, selbst wenn sie Stoßwellen ausgesetzt sind, und es kann eine ausreichende Schmierwirkung erhalten werden.

Zusammenfassend sind bei jedem Partikel des integrierten Harzpulvers 4 zwei Harzpräzipitate 6 und 7 nicht als unab hängige Partikel miteinander vermischt, sondern die zwei Harzpräzipitate 6 und 7 sind integriert, um ein einziges Partikel des integrierten Harzpulvers 4 zu bilden, in dem die zwei Harzpräzipitate 6 und 7 gleichmäßig verteilt sind.

Um solche integrierte Pulver 4 zu erhalten, kann eine Emul sion vorgesehen werden, in der Ausgangspartikel (mit Durch messern von 0,2 bis 0,4 µm) von PTFE-Harz und FEP-Harz und/oder PFA-Harz existieren. Dann wird durch chemische Behandlung der Emulsion ein gleichzeitiges Ausfällen der Ausgangspartikel ausgeführt, so daß die integrierten Harz pulver 4 als Sekundärpartikel gebildet werden. Es werden nämlich in dem integrierten Harzpulver 4 entsprechend einem Durchmesser des Sekundärpartikels von 300 bis 600 µm die zwei Harzpräzipitate 6, 7 der Ausgangspartikel mit Durchmes sern von 0,2 bis 0,4 µm homogen gemixt und auch zu einer Einheit integriert.

In diesem Fall ist eine gleichmäßige Verteilung des FEP Harz-Präzipitats in dem PTFE-Harz-Präzipitat bevorzugt. Dies wegen der Verstärkung der Wirkung des Zusatzes von FEP-Harz und der Verbesserung der mechanischen Festigkeit und des Abnutzungswiderstands des PTFE-Harz-Präzipitats.

Weiterhin wird, um das Auftreten eines Fressens auf der Oberfläche 3b der Lagerschicht 3 zu verhindern, Pulver 5 einer Pb-Sn-Legierung an der Oberfläche jedes Partikels aus integriertem Harzpulver 4 befestigt. Das angelagerte Pulver 5 hat eine gute Benetzbarkeit durch Schmieröl und wird in die Poren 2a der porösen Schicht 2 gemeinsam mit den Pulver harzpartikeln 4 eingebracht. Mit anderen Worten wird beim Stand der Technik eine Lagerfläche durch Überzugsplattieren einer Pb-Sn-Legierung gebildet. Im Gegensatz hierzu werden bei der Erfindung Partikel von Pb-Sn-Legierungs-Pulver 5 vorher auf der Oberfläche jedes Partikels des integrierten Harzpulvers 4 aufgebracht, bevor die Lagerschicht 3 gebildet wird. Mit anderen Worten ist das PTFE-Harz-Präzipitat 6 inert und reagiert nicht chemisch mit dem Pb-Sn-Legierungs pulver, so daß es sehr schwierig ist, daß das PTFE-Harz 6 mit dem Pb-Sn-Legierungspulver 5 integriert wird. Weiterhin ist FEP-Harz-Präzipitat 6 dem PTFE-Harz-Präzipitat 7 hin sichtlich seiner Fließfähigkeit am Schmelzpunkt und auch hinsichtlich seiner Adhäsion bezüglich des Pb-Sn-Legierungs pulvers 5 überlegen. Das Pb-Sn-Legierungspulver 5 hat eine gute Affinität zu dem Partikel des integrierten Harzpulvers, in dem die zwei Harzpräzipitate 6 und 7 zu einer Einheit integriert sind. Daher können die Pb-Sn-Legierungs-Partikel 5 durch das integrierte Harzpulver 4 festgehalten werden. Somit kann die Benetzbarkeit der Oberfläche des integrierten Harzpulvers 4 durch das daran befestigte Pb-Sn-Legierungs pulver 5 verbessert werden. Der Widerstand gegen Kavitation kann durch die Tatsache verbessert werden, daß FEP-Harz-Präzipitat 7 an den Pb-Sn-Legierungs-Partikeln 5 haftet.

Im Fall der Bildung des integrierten Harzpulvers ist es möglich, daß das PTFE-Harz-Präzipitat mit dem PFA-Harz-Prä zipitat oder mit dem FEP-Harz-Präzipitat und dem PFA-Harz- Präzipitat eine Einheit bildet, anstatt daß das PTFE-Harz- Präzipitat mit dem FEP-Harz-Präzipitat eine Einheit bildet. Durch Zusatz des PFA-Harz-Präzipitats kann eine ausgezeich nete Lagerschicht erhalten werden, weil die Abnutzungs festigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation verbessert werden können. Die Lagerschicht 3 besteht vor zugsweise aus 75 bis 95 Volumen-% des integrierten Harzpul vers und 5 bis 25 Volumen-% des Pb-Sn-Legierungs-Pulvers. Weiterhin besteht das integrierte Harzpulver 4 vorzugsweise aus 70 bis 95 Gewichts-% des PTFE-Harz-Präzipitats und 5 bis 30 Gewichts-% des FEP-Harz-Präzipitats und/oder PFA-Harz- Präzipitats, es bildet nämlich das FEP- oder PFA-Harz-Präzi pitat eine Einheit mit dem PTFE-Harz-Präzipitat. Dies ist deswegen der Fall, weil das FEP- oder PFA-Harz-Präzipitat die Oberfläche der Lagerschicht mit einer ausgezeichneten Fließfähigkeit durch Schmelzen ausstattet, und zwar zu der Zeit, wenn ein Fressen auf der Lagerschicht auftritt, und sie ist in ihrer mechanischen Festigkeit dem PTFE-Harz-Prä zipitat überlegen, so daß es möglich ist, die Abriebfestig keit zu verbessern, die Adhäsion an der porösen Schicht oder dem Pb-Sn-Legierungs-Pulver oder dgl. und die Widerstands fähigkeit gegen Kavitation zu verbessern. In diesem Fall werden, falls die Menge des FEP- oder PFA-Harz-Präzipitats weniger als 5 Gewichts-% ist, die mechanische Festigkeit und die Abriebfestigkeit kaum verbessert. Wenn die Menge ober halb 30 Gewichts-% ist, ist der Reibungskoeffizient größer, so daß die Schmierfähigkeit verringert wird.

Das Pb-Sn-Legierungspulver wird zugesetzt, um die Benetzbar keit der PTFE-, FEP- und PFA-Harz-Präzipitate mit Schmieröl zu verbessern. Dieser Zusatz verstärkt diese Eigenschaft, so daß ein Schmierölfilm sicher auf der Lageroberfläche beste hen bleibt. Wenn sein Anteil in der Lagerschicht 5 Volumen-% oder weniger beträgt, kann die Benetzbarkeit nicht verbes sert werden. Wenn sein Betrag 25% oder mehr beträgt, werden die ausgezeichneten Eigenschaften des PTFE-Harz-Präzipitats oder dgl. verloren, es wird die mechanische Festigkeit der Lagerschicht verringert, und die Abriebfestigkeit wird ebenfalls verringert.

Das Pb-Sn-Legierungs-Pulver besteht im wesentlichen aus Pb und Sn. Vorzugsweise enthält es 10 bis 90 Gewichts-% Sn und 10 bis 90 Gewichts-% Pb. Wenn der Anteil von Sn 10 Gewichts-% oder weniger beträgt, vergrößern sich die Probleme bei der Korrosionsbeständigkeit, z. B. bei der Korrosion durch eine organische Säure, die auftreten kann, wenn sich das Schmier öl bei hoher Temperatur befindet. Wenn der Anteil anderer seits 90 Gewichts-% oder mehr beträgt, werden die mechanische Festigkeit und die Abriebfestigkeit der Harzschicht verrin gert.

Es wird nun ein Verfahren zum Herstellen des Lagermaterials der oben beschriebenen Konstruktion beschrieben.

Zuerst werden ein Erdölsystem-Lösungsmittel, ein oberflä chenaktives Mittel und Alkohol gemischt, um eine flüssige Mischung zu ergeben. Die flüssige Mischung wird dem in tegrierten Harzpulver (mit einer durchschnittlichen Parti kelabmessung von 300 bis 600 µm), das aus PTFE-Harz-Präzipi tat und FEP- oder PFA-Harz-Präzipitat besteht, zugegeben, wodurch die Oberfläche jedes Partikels des integrierten Harzpulvers mit der flüssigen Mischung benetzt und ange feuchtet wird.

Als nächstes wird Pb-Sn-Legierungs-Pulver (mit einer durch schnittlichen Partikelabmessung von 5 bis 50 µm) dem in tegrierten Harzpulver, das eine feuchte Oberfläche hat, zugegeben, wodurch die Oberfläche jedes Partikels des in tegrierten Harzpulvers mit dem Pb-Sn-Legierungs-Pulver bedeckt wird. Es wird auch die Fließfähigkeit verbessert, und die Handhabbarkeit wird erleichtert, so daß die in tegrierten Harzpulverpartikel unter Verwendung eines Trich ters oder dgl. leicht auf eine poröse Schicht aufgebracht und auf dieser verteilt werden können.

Anschließend wird durch Verwendung einer Rolle auf das integrierte Harzpulver, dessen Partikel an ihrer Oberfläche die Pb-Sn-Legierungs-Partikel haften haben, Druck ausgeübt, wodurch die Poren, die zwischen den Metallpartikeln der porösen Schicht gebildet sind, mit dem integrierten Harzpul ver gefüllt werden. Wenn das Füllen durch Anwendung von Druck ausgeführt wird, ist es ausreichend, daß ein normaler Druck auf die Partikel des integrierten Harzpulvers ausgeübt wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist die Oberfläche jedes Partikels des integrierten Harzpulvers mit der flüssi gen Mischung angefeuchtet, so daß jedes Partikel des in tegrierten Harzpulvers leicht gemeinsam mit dem an ihm befestigten oder haftenden Pb-Sn-Legierungs-Pulver in die Poren der porösen Schicht tief eingebracht werden kann, ohne daß es erforderlich ist, den Rollendruck wesentlich zu steigern.

Falls gewünscht, wurde die zur Zeit des Anfeuchtens verwen dete Lösung, z. B. Erdöl-Lösungsmittel, durch Erhitzen des integrierten Harzpulvers entfernt und dann wird das in tegrierte Harzpulver bei 350 bis 450°C, z. B. bei ungefähr 380°C, während 5 bis 30 Minuten gesintert, um das integrier te Harzpulver in dichten Kontakt miteinander zu bringen. Anschließend erfolgt eine Dimensionierungseinstellung durch Verwendung einer Rolle, falls gewünscht, wodurch eine Lager schicht, die die poröse Schicht bedeckt, erhalten wird.

Zur Zeit liegt die durchschnittliche Partikelgröße der Partikel des integrierten Harzpulvers vorzugsweise im Be reich von 300 bis 600 µm. Wenn die Abmessung kleiner ist als 300 µm, erleiden die Partikel Scherkräfte zur Zeit des Mi schens, so daß die Partikel dazu neigen, faserig zu werden. In diesem Fall ist es nicht mehr leicht, das integrierte Harzpulver in Poren der porösen Schicht durch Anwendung eines Druckes auf das Pulver einzubringen. Wenn die Abmes sung oberhalb 600 µm liegt, kann andererseits ein homogenes Mischen mit dem Pb-Sn-Legierungs-Pulver nicht erreicht werden. Die durchschnittliche Partikelgröße des Pb-Sn-Legie rungs-Pulvers liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 µm. Wenn die Abmessung kleiner ist als 5 µm, wird die Größe der Oberfläche des Pb-Sn-Legierungs-Pulvers vergrößert, wodurch die mechanische Festigkeit der Lagerschicht verringert wird. Wenn die Abmessung oberhalb 50 µm liegt, kann ein homogenes Mischen mit dem integrierten Harzpulver nicht erreicht werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Lösung bestehend aus 20 Gewichtsteilen eines Lösungs mittels auf Erdölbasis, 7 Gewichtsteilen aus einem oberflä chenaktiven Mittel und 5 Gewichtsteilen von Alkohol wurde zu 100 Gewichtsteilen eines integrierten Harzpulvers (bestehend aus 90 Gewichts-% von PTFE-Harz-Präzipitat und 10 Gewichts-% FEP-Harz-Präzipitat) mit einer Struktur wie in Fig. 3 ge zeigt und einer durchschnittlichen Partikelabmessung von 500 µm hinzugegeben und die Mischung wurde verrührt und das integrierte Harzpulver wurde mit der obigen Lösung ange feuchtet. Dieses integrierte Harzpulver ließ man während 24 Stunden stehen, damit es ausreichend reifte. Die integrier ten Harzpulver wurden somit ausreichend durch die das Lö sungsmittel auf Erdölbasis enthaltende Lösung angefeuchtet, um mindestens die Oberfläche der Partikel feucht zu machen. Anschließend wurde Pulver eines Pb-Sn-Legierungs-Pulvers mit einer durchschnittlichen Korngröße von 30 µm und mit 15 Gewichts-% Sn, Rest Pb, in einer Menge von 15 Gewichts-% zugegeben, und das resultierende System wurde so gemischt, daß die integrierten Harzpulver keinerlei Scherkräfte erlei den. Als Ergebnis konnte ein resultierendes Pulver mit einer Struktur, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, erhalten werden, bei dem die Oberfläche jedes Partikels des integrierten Harzpulvers 4 durch Sn-Pb-Legierungs-Pulver 5, die an ihm angebracht waren, bedeckt war.

Anschließend wurden die resultierenden Pulver mit einer konstanten Förderrate von einem Trichter auf eine poröse Schicht (mit einer Dicke von 0,3 mm) aufgebracht, die durch Sintern von Cu-Pb-Legierungs-Pulvern (Sn 15 Gewichts-%, Pb 85 Gewichts-%) auf einem Stützmetall, beispielsweise einer Stahlplatte mit einer Dicke von 1,2 mm, wie in Fig. 2 ge zeigt, erhalten worden war, um durch Druck in die Poren 2a der porösen Schicht 2 durch Verwendung einer Rolle einge drückt zu werden.

Danach wurde die Lösung des Lösungsmittels auf Erdölbasis oder dgl. durch Erwärmung des Systems entfernt, gefolgt von einem Sintern bei 380°C während 10 Minuten um die Partikel der resultierenden Pulver in Kontakt miteinander zu bringen. Dann wurde eine Dimensionierungseinstellung durch Verwendung einer Rolle ausgeführt, und somit wurde ein Lagermaterial mit einer Lagerschicht (wie im Muster Nr. 6 in Tabelle 3 gezeigt) erhalten.

Die Gegenbeispiele Nr. 7 und 8 und 9 werden unten gezeigt.

(a) Gegenbeispiel Nr. 7

Das integrierte Harzpulver, das oben genannt ist, wurde lediglich auf der obigen porösen Schicht verstreut und durch Druck in die Poren der porösen Schicht durch Anwendung eines Drucks mittels Verwendung einer Rolle eingebracht, und es wurde eine Lagerschicht unter den selben Bedingungen wie oben notiert, gebildet.

(b) Gegenbeispiel Nr. 8

15 Gewichts-% des Pb-Sn-Legierungs-Pulvers, das oben genannt ist, und 85 Gewichts-% des PTFE-Harz-Pulvers wurden gemischt. Die resultierende Mischung wurde dann auf der porösen, oben genannten Schicht verstreut und in die poröse Schicht einge bracht, um eine Lagerschicht zu bilden, die die poröse Schicht in der selben Weise wie beim Gegenbeispiel Nr. 7 bedeckt.

(c) Gegenbeispiel Nr. 9

76,5 Volumen-% von PTFE-Harz-Pulver, 8,5 Volumen-% von FEP- Harz-Pulver und 15 Volumen-% von Pb-Sn-Legierungs-Pulver (Sn 15 Gewichts-%, Pb 85 Gewichts-%) wurden gemischt. Die resul tierende Mischung wurde direkt auf die oben genannte poröse Schicht verstreut. Als nächstes wurde das Einführen der Mischung in die Poren der porösen Schicht, die oben erwähnt ist, durch Anwendung von Druck auf die Mischung ausgeführt, wodurch eine Pulverschicht gebildet wurde. Die Pulverschicht wurde durch Erhitzen unter den selben Bedingungen wie oben erwähnt gesintert, wodurch das Lagermaterial entsprechend dem Gegenbeispiel Nr. 9 geschaffen wurde.

Die verschiedenen Lagermaterialien, die auf den oben be schriebenen Wegen erhalten wurden, wurden dann unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen geprüft, um die Belastungs fähigkeit und den Widerstand gegen Kavitation zu ermitteln. Insbesondere wurde die Prüfung hinsichtlich der Belastungs fähigkeit ausgeführt durch Akkumulieren der Belastung um 200 N/cm² pro Stunde mit einem Strutöl (strut oil) mit niedriger Viskosität, das in der Lage ist, leicht in den Zustand der Grenzschmierung gebracht zu werden, bei dem das Material des Gegenstücks mit der Lagerfläche in direktem Kontakt ohne Schmieröl ist. Zur selben Zeit wurde die Prü fung bezüglich der Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation unter den in Tabelle 2 gezeigten Bedingungen ausgeführt, um die Festigkeit der Lagerschicht zu ermitteln.

Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Prüfungen. Wie gezeigt ist, haben die erfindungsgemäßen Lagermaterialien eine ausgezeichnete Belastungsfähigkeit, im Vergleich zu den Gegenbeispielen Nr. 7, 8 und 9. Es wurde auch gefunden, daß die erfindungsgemäßen Lagermaterialien bezüglich des Wider stands gegen Kavitation im Vergleich zu den Gegenbeispielen Nr. 7, 8 und 9 überlegen waren. Weiterhin wurden die Muster Nr. 1 bis Nr. 5 als erfindungsgemäße Lagermaterialien unter Verwendung von verschiedenen Volumenanteilen des Pb-Sn-Le gierungs-Pulvers und des integrierten Harzpulvers herge stellt. Sie wurden geprüft, um zu finden, daß die Tragfähig keit und die Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation bei einem Bereich des Pb-Sn-Legierungs-Pulvers von 10 bis 20 Volumen-% die selben waren.

Die Bedeutung der Bezeichnungen der Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation in Tabelle 3 sind wie folgt:

A: Im wesentlichen keine Änderung im Erscheinungsbild
B: Lagerschicht wird teilweise entfernt
C: Lagerschicht wird vollständig entfernt und gibt die poröse Schicht frei.

Auf die Lagerfläche aufgebrachter Druck
200 bis 2000 N/cm², vergrößert um 200 N/cm² in jeder Stunde
Geschwindigkeit
5 m/min
Schmieröl	Strutöl
Material des Gegenstücks	S45C H = 550.8 S
Prüfstück	35 cm × 35 cm × 1,5 cm
Temperatur des Schmieröls	70 ± 5°C

Prüfgerät
Akustikwellenoszillator
Schwingfrequenz\|19 KHz
Horndurchmesser	⌀ 25 mm
Abstand	1,3 mm
Wirksame Flüssigkeit	Wasser
Temperatur der Flüssigkeit	70 ± 10°C
Leistung	300 W
Zeit	15 min

Tabelle 3

Zusammensetzung (Gewichts-%)

Prüfergebnisse

Beispiel 2

Wie beim Beispiel 1 wurden 20 Gewichtsteile eines Lösungs mittels auf Erdölbasis, 7 Gewichtsteile eines oberflächenak tiven Mittels und 5 Gewichtsteile Alkohol zu 100 Gewichts teilen des integrierten Harzpulvers (bestehend aus 81 Ge wichts-% von PTFE-Harz-Präzipitat und 9 Gewichts-% von FEP- Harz-Präzipitat), das die in Fig. 3 gezeigte Struktur und eine durchschnittliche Korngröße von 500 µm hat, hinzuge geben, und die Mischung wurde gerührt. Als Ergebnis wurde das integrierte Harz-Pulver, dessen Oberfläche durch die Lösung angefeuchtet ist, erhalten. Das resultierende in tegrierte Harzpulver wurde während 24 Stunden sich selbst überlassen, damit es ausreichend reifte, wodurch jedes Partikel des integrierten Harzpulvers mindestens an seiner Oberfläche ausreichend befeuchtet wurde, die von der Lösung durchdrungen wurde. Danach wurden fünf unterschiedliche Arten von Pb-Sn-Legierungs-Pulver mit einem Gehalt von 10, 30, 50 bzw. 70 Gewichts-% Sn und mit einer durchschnittlichen Korngröße von 30 µm mit einem Anteil von 10 Gewichts-% zu den integrierten Harzpulvern hinzugegeben und die resultierende Mischung wurde so gerührt, so daß kein Partikel des in tegrierten Harzpulvers eine Scherkraft erfährt. Als Ergebnis konnte eine Struktur, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, erhal ten werden, bei der die Oberfläche jedes Partikels des integrierten Harzpulvers durch Pb-Sn-Legierungs-Pulver, das an ihr angebracht war, bedeckt war.

Dann wurden die resultierenden Pulver mit einer konstanten Förderrate von einem Trichter über die poröse Schicht, die im Beispiel 1 genannt ist, verteilt. Nach dem Verteilen folgte das Einführen der resultierenden Pulver in die Poren der porösen Schicht durch Anwendung eines Drucks auf das resultierende Pulver unter Verwendung einer Rolle.

Dann wurde die Lösung durch Erhitzen des Systems entfernt, gefolgt von einem Sintern bei 380°C während 10 Minuten, um die Partikel der resultierenden Pulver in dichten Kontakt miteinander zu bringen. Weiterhin erfolgte eine Anpassung in der Dimensionierung, die unter Verwendung einer Rolle er folgt. So konnten Lagermaterialien mit einer Lagerschicht in ihnen (d. h. Proben Nr. 10, 11, 12, 13 und 14 wie in Fig. 4 gezeigt) erhalten werden.

Die auf diese Weise erhaltenen Lagermaterialien wurden unter den in Tabelle 1 gezeigten Prüfbedingungen geprüft, um die Belastungsfähigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation zu ermitteln. Insbesondere wurde die Prüfung hinsichtlich der Belastungsfähigkeit durch Akkumulieren eine Belastung um 200 N/cm² während jeder Stunde mit einem Strutöl niedriger Viskosität ausgeführt, das in der Lage ist, leicht in einen solchen Grenzschmierzustand gebracht zu werden, wie er in Beispiel 1 aufgeführt ist. Zur selben Zeit wurde die Prüfung hinsichtlich der Kavitationswiderstandsfä higkeit unter den in Tabelle 2 gezeigten Bedingungen ausge führt, um die Festigkeit der Lagerschicht zu ermitteln.

Tabelle 4 zeigt die Prüfergebnisse. Mit den erfindungsgemä ßen Lagermaterialien steigt die Belastungswiderstandsfähig keit mit einer Zunahme des Sn-Gehalt, und zeigt eine ausge zeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation. Der am meisten bevorzugte Bereich des Sn-Gehalts war 30 bis 70 Gewichts-%.

Tabelle 4

Claims

1. Lagermaterial mit mehreren Schichten, die ein Stützmetall, eine gesinterte, poröse Metallschicht, die das Stützmetall bedeckt und eine auf der gesinterten porösen Metallschicht ausgebildete Lagerschicht umfassen, wobei die Lagerschicht im wesentlichen aus einem Harzpulver und einem Pb-Sn-Legierungspulver besteht und die poröse, gesinterte Metallschicht die integrierten Harzpulverpartikel gemeinsam mit dem Pb-Sn-Legierungspulver, dessen Partikel an der Oberfläche der integrierten Harzpulverpartikel haften, als durch die Poren der gesinterten Metallschicht eingedrungene Einlagerung enthält, dadurch gekennzeichnet, die integrierten Harzpulverpartikel eine Struktur aufweisen, wie sie sich durch gleichzeitige Fällung aus Präzipitaten von Tetrafluorethylen-Harz und Tetrafluorethylen- Hexafluoropropylen-Copolymer und/oder Tetrafluorethylen- Perfluoralkylvinylether-Copolymer und gegenseitige Diffusion und einheitliche Integration dieser Komponenten ergibt.

2. Verfahren zur Herstellung eines Lagermaterials mit folgenden Schritten:

- Verteilen und Sintern eines Legierungspulvers auf einem Stützmetall und dadurch Ausbilden einer porösen gesinterten Metallschicht, die zwischen ihren Partikeln Poren aufweist, auf dem Stützmetall, und
- Benetzen der Oberfläche jedes Partikels eines Harzpulvers mit einem organischen Lösungsmittel unter Hinzufügen von Pb-Sn-Legierungspulver unter Bildung eines Harz-Pb-Sn-Legierungspulver-Partikelgemisches, wobei das Pulvergemisch auf der porösen, gesinterten Metallschicht so verteilt wird, daß dessen Partikel in die Poren der gesinterten Metallschicht unter Ausbildung einer Einlagerung eindringen, und
- das integrierte Harzpulver-Pb-Sn-Legierungspulver-Gemisch anschließend zur Bildung einer Lagerschicht erhitzt wird.

dadurch gekennzeichnet, daß die Harzpulverpartikel aus intergrierten Harzpulverpartikeln bestehen, die durch gleichzeitige Fällung von Präzipitaten von Tetrafluorethylen-Harz und von Tetrafluorethylen- Hexafluoropropylen-Copolymer und/oder Tetrafluorethylen- Perfluoralkylvinylether-Copolymer gebildet sind.