DE3903178A1

DE3903178A1 - Lagermaterial fuer einen verbrennungsmotor, verdichter oder dergleichen

Info

Publication number: DE3903178A1
Application number: DE3903178A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Imai
Original assignee: NDC Co Ltd; Nippon Dia Clevite Co Ltd
Current assignee: NDC Co Ltd; Nippon Dia Clevite Co Ltd
Priority date: 1989-02-01
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1990-08-09
Also published as: GB2228011A; GB8902214D0; GB2228011B; US4999257A

Description

Stand der Technik

Bisher werden Gleitlager verwendet, um gelenkig verbundene Teile und Reibungsteile von Verbrennungsmotoren und Kompressoren von Fahrzeugen, Schiffen usw. zu lagern. Der Ausdruck "Gleit lager" bedeutet ein Reiblagerteil wie eine Gelenklagerung oder eine Druckscheibe, und das für das Gleitlager verwendete Lager material muß Einlagerungsfähigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Bela stungswiderstandsfähigkeit, Reibungswiderstandfähigkeit und Abnutzungswiderstandsfähigkeit haben. Bei dem üblichen Lagerma terial wird eine Lagerschicht, die eine Lagerfläche darstellt, die ein Gelenk oder dergleichen abstützt, an einem Stützmaterial geformt, das aus einem Streifen eines weichen Stahls oder der gleichen Material besteht, und eine oder mehr Zwischenschichten werden zwischen der Lagerschicht als Oberflächenschicht und dem Stützmaterial vorgesehen. Die Zwischenschichten werden entweder durch ein Gießverfahren oder ein Sinterverfahren gebil det, und sie werden unter Berücksichtigung des Materials in jene klassifiziert, die aus Kupfer oder Kupferlegierungen (im folgenden als Cu-System bezeichnet) und jene, die aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen (im folgenden als Al-System bezeich net) bestehen. Lagermaterialien, die eine Lagerschicht mit einem Al-System aufweisen (im folgenden als Al-System-Lagermaterialien bezeichnet), haben ein geringeres Gewicht als jene mit einer Lagerschicht und/oder Zwischenschichten eines Cu-Systems (im folgenden als Cu-System-Lagermaterialien bezeichnet) und sind diesen wirtschaftlich stark überlegen, so daß sie sehr stark für Gelenklagerungen von Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge verwendet werden. In neuerer Zeit bestehen jedoch Anforderungen, die Abmessungen von Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge zu verringern und die Leistung zu vergrößern, und insbesondere werden Abgasreiniger vorgesehen, um mit Verschmutzungsproblemen fertig zu werden. Daher werden die Lagermaterialien häufiger bei stärkerer Belastung, höherer Reibgeschwindigkeit und höherer Temperatur verwendet. Aus diesem Grund werden wiederum Cu-System-Lagermaterialien anstatt von Al-System Lagermateria lien verwendet.

Das Cu-System-Lagermaterial, das entweder durch Gießen oder durch Sintern hergestellt wird, basiert auf einer üblicherweise als Bronze bezeichneten Legierung, die Sn enthält, das in Cu als Hauptkomponente eingebracht ist. Die Matrix der Bronzelegie rung ist hinsichtlich der Belastungswiderstandsfähigkeit und der Abnutzungsfestigkeit von überragenden Eigenschaften, und diese überragenden Eigenschaften werden für das Lagermaterial benutzt.

Insbesondere enthält das bekannte Cu-System-Lagermaterial, das auf einer Bronzelegierung basiert, bis zu ungefähr 30% Sn. Wenn sein Sn-Gehalt maximal bis etwa 14% beträgt, befindet es sich in einem Bereich der festen alpha-Lösung, und die Matrizen liegen im allgemeinen in der Form von alpha + delta-Kristallen vor. Wegen dieser Struktur hat die Bronzelegierung überragende Eigenschaften bei der Belastungsfestigkeit und der Abnutzungs festigkeit.

Zusätzlich zu diesen Eigenschaften sollte das Lagermaterial jedoch andere verbesserte Eigenschaften haben, wie z.B. die Schmiereigenschaft. Aus diesem Grunde wird Pb in einem Bereich von ungefähr 20-30% zusätzlich zu Sn zugegeben. Jedoch können Pb und Cu eine feste Lösung in einem sehr kleinen Bereich bil den, und in der Praxis werden sie keine feste Lösung bilden. Daher fällt das zugegebene Pb in der Form von Kugeln oder Massen in der Bronzelegierung aus. Nebenbei werden die Massen aus Pb miteinander vereinigt und bilden zusammenhängende Körper. Wenn äußere Kräfte oder Belastungen wiederholt auf das Cu-System- Lagermaterial als Lager einwirken, neigt das Material dazu, daß es entlang der zusammenhängenden Körper bricht. Zusätzlich unterliegt es einer Korrosion durch das Schmiermittel. Somit wird die Ermüdungsfestigkeit und die Korrosionsfestigkeit äußerst stark beeinträchtigt.

Es wurden Sn und Pb enthaltende Cu-System-Lagermaterialien vorgeschlagen, die verbessert sind um die Nachteile infolge des Zusatzes von Pb überwinden.

Beispielsweise offenbart das US-Patent 31 80 008 ein Lagermate rial, bei dem eine Mehrfachschichtstruktur aus einer Kupferle gierung, die aus Zwischen- und Lagerschichten besteht, auf einem Stützmaterial aus weichem Stahl gebildet wird. Die Mehr fachschichtstruktur wird durch Gießen gebildet. Die Oberflächen schicht der Mehrfachschichtstruktur als Lagerschicht ist eine Bleilegierungsschicht, die 2-10% In und wahlweise 0,1-3% Cu, 0,001-0,25% Te, 0,5% oder weniger Ag und/oder 0,5% oder weniger Sb enthält, Rest Pb, während die Zwischenschicht der Mehrfach schichtstruktur eine Kupferlegierunsschicht ist, die 5-35% Pb und 20% oder weniger Sb enthält, Rest Cu. Bei diesem Lagermate rial dringt In in der Oberflächenlagerschicht teilweise in die Zwischenschicht ein, um an das Cu gekoppelt zu werden, so daß eine Cu-In-Legierung gebildet wird, wodurch die Abriebfestigkeit verbessert wird, während es auch teilweise an das Pb gekoppelt wird, um die Reibungseigenschaften zu verbessern. Weiterhin zeigt bei einem gestörten Betrieb, wenn die Zwischenschicht teilweise oder vollständig infolge eines Bruchs der Lagerschicht freiliegt, die Zwischenschicht eine Lagerfunktion, denn ihre Matrizen haben eine Bronzelegierungsstruktur und enthalten niedergeschlagenes Blei als Schmiermittelkomponente. Jedoch wird die Mehrfachschichtstruktur, die aus den Lager- und Zwi schenschichten besteht, durch einen Gießprozeß hergestellt. Insbesondere wird das Stützmaterial so gebogen, daß seine ein ander abgewandten Ränder in die Form eines Kanals gefaltet sind, dann wird das Stützmaterial z.B. in einer reduzierenden Atmosphäre bei ungefähr 1100°C erhitzt, dann wird eine ge schmolzene Kupferlegierung als Zwischenschicht auf das Stützma terial aufgegossen, dann wird das System abgeschreckt, anschlie ßend wird eine geschmolzene Bleilegierung als Oberflächenschicht im Anschluß an ein ähnliches Erhitzen aufgegossen, und dann wird das System abgeschreckt, und es folgt ein Abschneiden der einander abgewandten Ränder des Stützmaterials. Dieses Verfahren der Herstellung erfordert das Bearbeiten des Stützmaterials und wiederholtes Gießen und Abschrecken, so daß es sehr mühsam ist, und die Ausbeute wird stark verringert. Übrigens enthält die Lagerschicht der Lagerhälfte, die durch Bearbeitung des Stützmaterials gebildet wird, Pb, das einen verhältnismäßig großen Betrag von teurem In enthält, so daß dieses Lagermaterial unwirtschaftlich ist.

Das US-Patent 44 06 857, das GB-Patent 6 58 335 und das JP-Patent 94 501/1982 offenbaren Cu-System-Lagermaterialien, bei denen die Lager- und die Zwischenschichten durch Sintern gebildet werden.

Bei dem in dem US-Patent 44 06 857 offenbarten Lagermaterial wird eine gesinterte Legierungsschicht mit 8-27% Pb, 0,5-10% Sn und 2-10% Ni, Rest Cu, als Lagerschicht oder Zwischenschicht auf einem Stützmaterial gebildet, das aus einem Stahlblechstrei fen besteht.

Die Matrix der gesinterten Legierungsschicht dieses Lagermate rials hat eine Bronzestruktur, bei der Cu und Sn eine feste Lösung bilden, und Pb ist in der Matrix verteilt. Jedoch ist die Struktur keine gegossene Struktur sondern eine gesinterte Struktur. Daher ist die Adhäsion zwischen der Legierungsschicht und dem Stützmaterial von geringer Qualität, und das Pb neigt dazu, zusammenhängende Körper zu bilden. Durch Zusatz von Ni werden jedoch die zusammenhängenden Körper aus Pb gebrochen, während Ni eine feste Lösung in der Matrix bildet, wodurch die mechanische Festigkeit verbessert wird. Nichtsdestoweniger ist dieses Lagermaterial sehr teuer, denn es enthält 2-10% des teuren Ni. Außerdem wird die Ermüdungsfestigkeit nicht so stark verbessert, obwohl zusammenhängende Körper aus Pb gebrochen werden.

Bei dem in dem GB-Patent 6 58 335 beschriebenen Cu-System-Lager material wird eine Cu-Legierungsschicht als gesinterte Schicht auf einem Stützmaterial gebildet. Bei diesem Material hat ein Teil der gesinterten Legierungsschicht, der dicht an dem Stütz material liegt, einen hohen Gehalt von z.B. 4-11% Sn, während der andere Teil, der die Lagerfläche bildet, einen niedrigen Gehalt von z.B. 1,5% oder weniger Sn enthält. Bei diesem Lager material ist Sn in dem Teil der gesinterten Legierungsschicht, der dem Stützmaterial dicht benachbart ist, verteilt, um die Adhäsion zwischen der Legierungsschicht und dem Stützmaterial zu verstärken. Jedoch ist es aufwendig, den Sn-Gehalt in der Dickenrichtung der gesinterten Legierungsschicht zu verändern. Außerdem bildet Pb, das keine feste Lösung mit Cu bildet, zusam menhängende Körper, so daß die Ermüdungsfestigkeit unzureichend ist.

Das Cu-Lagermaterial, das in der JP-Patentschrift 94 501-1982 beschrieben ist, enthält eine gesinterte Legierungsschicht mit 1-5 Gewichtsprozent oder weniger Ni und 0,5-3 Gewichtsprozent oder weniger Sb sowie 8-20 Gewichtsprozent oder weniger Pb und 4-10 Gewichtsprozent Sn, Rest Cu. In diesem Lagermaterial ist Sb mit Ni enthalten, um die zusammenhängenden Körper aus Pb zu brechen, das keine feste Lösung mit Cu bildet, um dadurch die günstigen Eigenschaften des Lagers zu verbessern. Jedoch sind Ni und Sb sehr teuer, und diese Elemente müssen in verhältnis mäßig großen Mengen zugesetzt werden, wenn ein zufriedenstellen des Ergebnis erzielt werden soll. Daher ist dieses Lagermaterial nicht wirtschaftlich.

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist bestrebt, ein Lagermaterial zu schaffen, bei dem eine gesinterte Legierungsschicht durch Sin tern von Metall- oder Legierungspartikeln auf einem Stützmetall aus einem Stahlstreifen gebildet wird und eine Lagerschicht auf dieser gesinterten Legierungsschicht gebildet wird. Die gesinterte Legierungsschicht als Zwischenschicht enthält 14-20 Gewichtsprozent Pb und 4-10 Gewichtsprozent Sn, Rest Cu.

Die gesinterte Legierungsschicht enthält somit nicht irgendwel che zusätzlichen Elemente außer Sn und Pb, so daß sie sehr wirtschaftlich ist. Außerdem fördert das in einer großen Menge vorhandene Sn die Bildung von Bronze und hat die Wirkung, die Matrizen zu verstärken. Es ist somit möglich, die Reibungswider standsfähigkeit, die Ermüdungsfestigkeit und die Korrosionsfe stigkeit zu verbessern und somit die Lagergüte zu verbessern. Weiterhin werden deswegen, weil Pb in einer verhältnismäßig kleinen Menge zugesetzt ist, Pb-Partikel genau verteilt und niedergeschlagen, so daß es möglich ist, die Schmiereigenschaft ohne Beeinträchtigung der Ermüdungsfestigkeit zu verbessern.

Weiterhin kann, weil die Lagerschicht durch die gesinterte Legierungsschicht mit den oben genannten Eigenschaften abge stützt wird, selbst falls die Lagerschicht als plattierte Legie rungsschicht ausgebildet wird, eine ausreichende Schmierwirkung wie auch eine ursprüngliche Affinität gewährleistet werden.

Weiterhin werden, falls eine Abdeckschicht, die nur aus Cu besteht, auf der Oberfläche des Stützmaterials gebildet wird, Cu in der Abdeckschicht und Cu-Sn-Legierungsmatrizen in der gesinterten Schicht ausreichend verteilt, um die Adhäsion zwi schen dem Stützmaterial und der gesinterten Legierungsschicht zu fördern.

Eine Sinterung der Zwischenschicht, die aus der gesinterten Legierung besteht, bei einer Temperatur, die kleiner ist als jene des bisher bekannten Sinterprozesses bildet nicht Pb-Par tikel-Präzipitate als große Masse, so daß ein Niederschlag von feinen Pb-Partikeln in der Matrix erreicht werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfin dung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelhei ten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.

Fig. 1 ist ein Schnitt, der eine Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Lagermaterials zeigt;

Fig. 2 ist ein Schnitt, der eine unterschiedliche Ausfüh rungsform des Lagermaterials zeigt;

Fig. 3 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Struktur einer gesinterten Legierungsschicht im Lagermaterial in Fig. 1;

Fig. 4 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Struktur einer gesinterten Legierungsschicht des in Fig. 2 gezeigten Lagermaterials; und

Fig. 5 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Struktur einer gesinterten Legierung bei einem bekannten Lagermate rial.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 insgesamt ein Lagermaterial als Ausführungsform der Erfindung, das eine Oberflächenlagerschicht 2, eine Zwischenschicht 3 aus einer gesinterten Legierung und ein Stützmaterial 4 oder Unter lagematerial aufweist. Die Lagerschicht 2 ist eine sehr dünne Plattierung aus einer Legierungsschicht, die Pb und/oder Sn enthält, und sie stützt ein Gegenstück, z.B. einen Abschnitt eines Gelenks. Die gesinterte Legierungsschicht 3 wird auf dem Stützmaterial 4, mit diesem fest verbunden, durch Sintern von Metall- oder Legierungspartikeln gebildet und sie enthält 14-20% Pb und 4-10% Sn, Rest Cu. Obwohl Pb, Sn und Cu in Form ihrer entsprechenden Elementpartikel zugegeben werden können, können sie auch als Legierungspartikel zugegeben werden, z.B. als Cu-Sn-Legierungspartikel.

Solche Partikel werden auf das aus einem Stahlstreifen gebildete Stützmaterial aufgestreut und unter Druck in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 750-800°C gesintert. Hier durch kann ein Lagermaterial, bei dem die gesinterte Legierungs schicht 3 auf dem Stützmaterial 4 gebildet ist, erhalten werden.

Die obigen Beschränkungen des Anteils von Sn und Pb der gesin terten Legierungsschicht werden aus den folgenden Gründen ange geben:

Sn bildet eine feste Lösung mit Cu und bildet dabei eine Bron zestruktur. Diese Bronzestruktur hat die Wirkung der Vergröße rung der mechanischen Festigkeit und auch ihre Eigenschaften bewirken eine Verbesserung der Korrosionsfestigkeit der Matri zen. Unter diesen Gesichtspunkten wird Sn vorzugsweise in so großer Menge wie möglich beigegeben. Falls sein Anteil jedoch zu groß ist, bildet es keine feste alpha-Lösung mit Cu, sondern bildet eine delta-Phase, was zur unerwünschten Bildung von zu harten Matrizen führt. Erfindungsgemäß wird, um den neuerdings auftretenden Anforderungen hinsichtlich einer vergrößerten Ausgangsleistung von Verbrennungsmotoren oder dergleichen zu genügen, Sn in einer im Vergleich zum Stand der Technik großen Menge beigegeben, so daß es eine feste Lösung mit Cu bildet, wodurch die mechanische Festigkeit wie die Härte der Matrizen, die Zugfestigkeit und Scherfestigkeit vergrößert wird wie auch die Korrosionsfestigkeit verbessert wird.

Hierzu sollte Sn in einer Menge von 4% oder mehr beigegeben werden. Insbesondere sollte Sn in einer Menge von 4% oder mehr beigegeben werden, um die Widerstandsfähigkeit gegen Fressen oder Abrieb beizubehalten, selbst wenn der Anteil an Pb verrin gert wird. Falls der Anteil an Sn 10% überschreitet, sind die Matrizen zu hart. Aus den obigen Gründen ist der Anteil an Sn als Bereich von 4-10% angegeben.

Pb wird in einem Bereich von 14-20% beigegeben. Man sagt, daß Pb vorzugsweise in so großer Menge wie möglich beigegeben werden soll, um die Schmierung und die Widerstandsfähigkeit gegen Fressen zu verbessern und um zufriedenstellende Lagereigenschaf ten zu schaffen. Beispielsweise schreiben die SAE Standards 48, 49, 794 und 799 vor, daß das Lagermaterial 21-32% Blei enthalten sollte. Wo jedoch ein derartig großer Betrag von Pb zugesetzt wird, werden die Matrizen gebrochen, was zu einer Verschlechterung der Ermüdungsfestigkeit führt. Daher ist das Zufügen eines derart großen Betrags von Pb nicht für Lagermate rialien für Verbrennungskraftmaschinen geeignet. Andererseits wird, falls der Pb-Anteil zu stark verringert wird, die Schmiereigenschaft verschlechtert, wodurch die Möglichkeit des Fressens vergrößert wird.

Die Erfinder führten detaillierte Studien des Reibungs- und Schmiermechanismus von Lagermaterialien durch und fanden, daß das Lagermaterial die folgenden Anforderungen erfüllen sollte.

a) Wo eine aus einer Plattierungsschicht aus einem Metall oder einer Legierung bestehende Lagerschicht auf der gesinterten Legierungsschicht gebildet wird, wird die ursprüngliche Affini tät durch diese Oberflächenlagerschicht geschaffen. Wo der Bestand der Lagerschicht selbst nicht nur anfänglich sondern während langer Zeit aufrecht erhalten werden kann, sollte eine ausreichende Lagerleistung oder Lagergüte infolge der Anwesen heit der Lagerschicht aufrecht erhalten werden.
b) Falls die Lagerschicht lange durch die gesinterte Legie rungsschicht aufrecht erhalten werden kann, sorgt die gesinterte Legierungsschicht für eine verbesserte Lagerleistung im Zusam menwirken mit der Oberflächenlagerschicht. Es besteht die For derung, daß es möglich sein sollte, die Härte der gesinterten Legierungsschicht auf einen bestimmten Betrag zu vergrößern und auch die Lagerschicht fest von der gesinterten Legierungs schicht halten zu lassen.
c) Eine zufriedenstellende Lagergüte des Lagermaterials kann nicht ausschließlich dadurch erreicht werden, daß die Schmier eigenschaft durch Zusatz von Pb und anderen schmierenden Kompo nenten verbessert wird, sondern sie kann erreicht werden, wenn und nur wenn derartige Eigenschaften wie Härte, Abnutzungsfe stigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Belastungsfestigkeit wie auch die Schmiereigenschaft kombiniert werden.
d) Vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit des Lagermaterials ist es nicht zufriedenstellend, das teure Ni und Sb in großer Menge zuzusetzen.

Zusammensetzungen, die den obigen Anforderungen entsprechen können, wurden untersucht, und es wurde gefunden, daß diese Anforderungen in ausreichendem Maße durch eine Zusammensetzung erfüllt werden können, die nur Sn und Pb, Rest Cu, enthält. Insbesondere wird Sn, das eine feste Lösung mit Cu bildet, in einer verhältnismäßig großen Menge beigefügt, d.h. in einem Bereich von 4-10%, wie oben erwähnt, um die Härte der Matrizen durch Bronzebildung zu verbessern, so daß sie ungefähr HRT 15 T 80 beträgt und oberhalb eines beim Stand der Technik bekannten beispielhaften Werts von HRT 15 T 60 liegt, wodurch somit die Belastungsfähigkeit verbessert wird. Hierdurch wird, selbst falls die Oberflächenlagerschicht eine dünne Plattie rungsschicht ist, diese fest und kräftig von der gesinterten Legierungsschicht gehalten, so daß eine verbesserte Lagerlei stung erhalten werden kann.

Außerdem ist es, selbst wenn der Anteil an Pb in der gesinterten Legierungsschicht auf einen Bereich von 14-20% gleichzeitig verringert wird, möglich, eine Schmiereigenschaft aufrecht zu erhalten, die im wesentlichen vergleichbar mit jener im Fall einer großen zugesetzten Menge von 21-32% Pb ist, und zwar wegen der Tatsache, daß die Oberflächenplattierungsschicht als Lagerschicht eine lange Lebensdauer hat. Tatsächlich kann bei Reibungs/Abnutzungstests im wesentlichen kein Unterschied bei der Grenzfreßlast festgestellt werden.

Weiterhin wird im Fall des Freiliegens der Oberfäche der gesin terten Legierungsschicht infolge einer zufälligen Abnutzung oder eines Zerbrechens der Oberflächenlagerschicht Pb in disper gierter Form niedergeschlagen und bildet niemals zusammenhängen de Körper in den Matrizen, solange es in einem Bereich von ungefähr 14-20% beigegeben wird und keine andere Zusatzkomponen te beigegeben wird. Somit wird hauptsächlich die Ermüdungsfe stigkeit stark verbessert, um die Lagerleistung zu verbessern.

Insbesondere wird die Ermüdungsfestigkeit durch das Matrixgerüst beeinflußt. Das Matrixgerüst wird niemals durch abgeschiedene Pb-Partikel gebrochen, und die Matrizen bleiben zusammengekop pelt. Somit kann die Ermüdungsfestigkeit verbessert werden. Falls Pb in einem Bereich von 21-32% beigegeben ist, wie beim Stand der Technik, bildet es seine zusammenhängenden Körper und zerbricht dann das Matrixgerüst. Außerdem bildet es, falls die Dispersion seiner feinen Partikel nicht perfekt ist, Parti kel in Form von Massen, was Anlaß zu Ermüdungsrissen gibt.

Erfindungsgemäß wird Pb in einer verhältnismäßig kleinen Menge von 14-20% beigegeben, vorzugsweise 14-18%, so daß niederge schlagene Pb-Partikel kaum zusammenhängende Körper bilden, und daß sie auch fein verteilt sind. Somit wird die Ermüdungsfestig keit der gesinterten Legierungsschicht extrem vergrößert, und die Lagerschicht kann fest und kräftig gehalten werden selbst wenn sie von außen zugeführten Stößen ausgesetzt ist. Weiterhin ist es, selbst wenn die gesinterte Legierungsschicht wegen des Verschwindens der Lagerschicht frei liegt, möglich, die verbes serte Ermüdungsfestigkeit, Härte, Abriebfestigkeit und Bela stungsfestigkeit beizubehalten dank der Verstärkung der Matrix selbst zusätzlich zu der verbesserten Schmiereigenschaft wegen der Anwesenheit von 14-20% Pb. Daher kann die verbesserte Lager leistung aufrecht erhalten werden.

Um die Lagerleistung zu verbessern, ist es wünschenswert, die Adhäsion zwischen der gesinterten Legierungsschicht 3 und dem Stützmaterial 4 zusätzlich zur Verstärkung der gesinterten Legierungsschicht 3 zu verstärken. Die Adhäsion wird in geeig neter Weise verstärkt, indem eine Abdeckschicht 5, die im we sentlichen allein aus Cu besteht, durch Plattieren auf der Oberfläche des Stützmaterials 4 gebildet wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Beispiel 1

Nach dem Reinigen der Oberfläche eines Stützmaterials, das aus einem Streifen aus weichem Stahl besteht, wurden Metall- und Legierungspartikel, die 18% Pb und 5% Sn enthalten, Rest Cu, auf die gereinigte Oberfläche aufgestreut und zum Sintern er hitzt, um eine gesinterte Schicht auf dem Stützmaterial und mit diesem fest verbunden zu erhalten. Die gesinterte Schicht wurde dann mit einer Rolle gepreßt, um ihre Dichte zu vergrö ßern. Eine gesinterte Schicht wurde auf dem aus einem Stahl streifen bestehenden Stützmaterial und mit diesem fest verbunden in einer reduzierenden Atmosphäre bei 750-800°C gebildet. Dieses Lagermaterial wurde verwendet, nachdem eine Pb-Sn-Plattierungs schicht auf der gesinterten Legierungsschicht gebildet worden war. Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Fotografie eines Schnitts der Lagerschicht.

Eine gesinterte Legierungsschicht mit der selben Zusammensetzung wurde auf einem Stützmaterial aus einem weichen Stahlstreifen gebildet. In diesem Fall wurde eine Deckschicht (3 µm dick), die im wesentlichen allein aus Cu bestand, durch Plattieren auf der Oberfläche des Stützmaterials gebildet. Das Sintern in reduzierender Atmosphäre wurde bei 700-750°C ausgeführt, d.h. bei einer Temperatur, die um 50°C niedriger ist als die Tempera tur im erstgenannten Fall. Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Foto grafie des Schnitts dieses Lagermaterials.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Lagermaterialien sind solche gemäß der Erfindung. Im Gegensatz hierzu wurde ein Lager material, bei dem eine gesinterte Legierungsschicht mit einem Gehalt von 25% Pb und 1,5% Sn, Rest Cu, auf einem Stützmaterial aus einem Stahlstreifen gebildet wurde, hergestellt. Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Fotografie eines Schnitts dieses Lager materials.

In den Fig. 3-5 bezeichnet wie auch in den Fig. 1 und 2, das Bezugszeichen 3 die gesinterte Legierungsschicht, 4 das Stützmaterial, und 5 die Abdeckschicht.

Geteilte Gleitlager wurden unter Verwendung der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Lagermaterialien gemäß der Erfindung und des bekannten Lagermaterials, das in Fig. 5 gezeigt ist, hergestellt und es wurden Haltbarkeitstest bei diesen Lagermaterialmustern ausgeführt.

Die Prüfungen wurden unter Verwendung eines Underwood-Prüfgeräts und unter den folgenden Bedingungen ausgeführt, um die Zeit bis zum Auftreten einer Metallermüdung und auch den Anteil an Prüfstücken unter den gesamten geprüften Stücken, bei denen Ermüdung auftrat, zu erhalten.

Bedingungen der Haltbarkeitsprüfungen
Lagerflächendruck:
700 daN/cm²
Ölspalt:	30-50 µm
Drehzahl der Welle:	3500 U/Min.
Material der Welle:	S 45 C
Schmiermittel:	SAE 20W-40

Die unten angegebene Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Prüfungen.

Tabelle 1

In Tabelle 1 ist der Anteil der erfolgreichen Stücke in Prozent das Verhältnis der Prüfstücke, bei welchen eine Metallermüdung bei jeder Haltbarkeitsdauer auftrat, zu den gesamten Prüf stücken. Wenn beispielsweise der Anteil 80% ist, trat Metallermüdung bei 20% aller Prüfstücke in der zugehörigen Haltbarkeitsdauer auf. Man erkennt aus der Tabelle 1, daß das erfindungsgemäße Lagermaterial mit oder ohne Cu-Plattierungs deckschicht eine stark verbesserte Haltbarkeit im Vergleich mit dem bekannten Lagermaterial hat.

Die Prüfstücke, bei denen Metallermüdung bei der obigen Prüfung auftrat, wurden untersucht, und es wurde gefunden, daß Ermü dungsrisse erst auf der Oberfläche auftraten und sich entwickel ten, so daß sie die Unterseite in dichter Nachbarschaft zum Stützmaterial erreichten. Weiterhin wurden, wo niedergeschlagene Pb-Partikel 6 zusammenhingen oder mit engen Abständen vorhanden waren, wie in Fig. 5 gezeigt ist, Risse in den Matrizen längs Pb-Partikeln 6 erzeugt, und diese Risse verursachten ein Ablösen der gesinterten Legierungsschicht von dem Stützmaterial oder ein Ablösen der durch Plattieren gebildeten Lagerschicht, wie unten beschrieben wird.

Bei den erfindungsgemäßen Lagermaterialien sind im Gegensatz hierzu die Pb-Partikel 6 so verteilt, daß sie eine angemessene Schmiereigenschaft schaffen und nicht miteinander gekoppelt sind, sondern in geeigneter Weise gegenseitig im Abstand in Matrizen angeordnet sind, so daß das Auftreten einer Metaller müdung erschwert ist und eine überragende Dauerhaftigkeit er zielt wird.

Beispiel 2

Durch Plattieren einer Legierung von 10% Sn, 3% Cu, 87% Pb wurde eine Lagerschicht von 15-30 µm Dicke auf der Oberfläche von jedem der drei unterschiedlichen Prüfstücke, die im Beispiel 1 hergestellt wurden, gebildet, und es wurden geteilte Gleit lager unter Verwendung dieser Lagermaterialien hergestellt und der Haltbarkeitsprüfung unter denselben Bedingungen wie beim Beispiel 1 unterworfen.

Wenn nicht eine Metallermüdung in der gesinterten Legierungs schicht in den Haltbarkeitszeiten von 20, 40, 60, 80 100, 120, 140, 160, 180 und 200 Stunden auftrat, konnte eine ausreichende Schmierwirkung für die Lagerschicht aufrecht erhalten werden.

Ungeachtet des Auftretens einer teilweisen Abnutzung an der Lagerschicht besteht keine Neigung zum Auftreten einer Ermüdung bei der gesinterten Legierungsschicht.

Als Ergebnis kann eine gute Schmierwirkung und eine Haltbar keitsdauer erhalten werden, die länger ist als beim Beispiel 1.

Claims

1. Kupfersystem-Lagermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß es ein aus einem Stahlstreifen bestehendes Stützmaterial, eine auf dem Stützmaterial durch Sintern von Metall- oder Legierungspartikeln gebildete Sinterlegierungsschicht und eine auf der Sinterlegierungsschicht gebildete Lagerschicht aufweist, und daß die Sinterlegierungsschicht aus einer gesinterten Legierung mit einem Anteil von 14-20 Gewichts prozent Blei und 4-10 Gewichtsprozent Zinn, Rest Kupfer, besteht.

2. Kupfersystem-Lagermaterial nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lagerschicht eine Plattierungsschicht aus einer Blei und/oder Zinn enthaltenden Legierung ist.

3. Kupfersystem-Lagermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Kupferabdeckschicht aufweist, die auf der Oberfläche des Stützmaterials gebildet ist und zum Verbinden des Stützmaterials und der gesinterten Legierungsschicht miteinander dient.

4. Kupfersystem-Lagermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Blei 14-18 Gewichtsprozent beträgt.