DE4038139A1 - Verbundgleitlager mit aluminiumlagerlegierungsschicht sowie verfahren und vorrichtung zur herstellung von solchen verbundgleitlagern - Google Patents

Verbundgleitlager mit aluminiumlagerlegierungsschicht sowie verfahren und vorrichtung zur herstellung von solchen verbundgleitlagern

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Description

Die Erfindung betrifft Verbundgleitlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung solcher Verbundgleitlager sowie eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Verbundgleitlagern.
Für hochbelastbare Pleuel- und Hauptlager von Verbrennungsmotoren werden heute noch Dreistofflager eingesetzt. Hierbei trägt die Stahlstützschale eine etwa 4 mm dicke Lagermetallschicht, die vorwiegend aus gegossener Bleibronze und einer darauf galvanisch abgeschiedenen Gleitschicht von etwa 20 µm Dicke besteht. Hierbei handelt es sich um eine ternäre Bleilegierung mit etwa 10% Zinn und 3% Kupfer.
Um Diffusionsvorgänge zwischen dem Zinn dieser Gleitschicht und dem Kupfer der Bleibronze-Zwischenschicht zu verhindern, die infolge der Ausbildung spröder intermetallischer Phasen zu Gleitschicht-Ablösungen führen würde, ist aus der DE-PS 8 44 664 bekannt, einen dünnen Nickeldamm von 1 bis 2 µm zwischen die Gleitschicht und die Bleibronze-Zwischenschicht aufzubringen. Die Gleitschicht hat zwar sehr gute Gleiteigenschaften, wie geringe Freßneigung, gute Einbettfähigkeit von Schmutzpartikeln sowie gute Anpassungsfähigkeit an die Welle bzw. den Zapfen, man hat jedoch erkannt, daß bei diesen Dreistofflagern bei sehr hohen Belastungen und hohen Öltemperaturen die galvanisch aufgebrachte Gleitschicht verschleißt und dann der darunterliegende Nickeldamm freigesetzt wird. Hinzu kommt noch, daß bei erhöhten Temperaturen sich in der aus PbSnCu bestehenden Schicht bei 183°C ein PbSn-Eutektikum bildet, so daß diese Gleitschicht Anschmelzungen aufweist. Da die Temperaturen heute bereits erheblich oberhalb 180°C, zum Teil bis zu 190°C liegen, können diese Dreistofflager nicht mehr sicher eingesetzt werden. Aus der EP 03 04 109 sind Gleitlager auf der Basis Stahl/ Aluminiumlegierungen bekannt, wobei die Aluminiumlegierung z. B. aus AlZn₅SiCuPbMg oder AlNi₂Mn₁ besteht. Derartige Gleitlager können jedoch ohne eine galvanische Gleitschicht nicht einwandfrei betrieben werden, da es ohne die galvanischen Anpassungsschichten zu unkontrollierten Ausfällen kommt.
Gemäß der EP 03 04 108 ist auf der Aluminiumlagerlegierungsschicht eine Zink-Phosphat-Laufschicht von 2 bis 8 µm Dicke aufgebracht. Für diese Schicht gilt das gleiche wie für die klassischen Dreistofflager, nämlich: zu geringe thermische Belastbarkeit und unzureichender Verschleißwiderstand. Die Zink-Phosphat-Laufschicht vermittelt dem Gleitlager zwar eine gute Anpassungsfähigkeit, ist jedoch nicht hinreichend verschleißfest, so daß aufgrund relativ kurzer Lebensdauer die Aluminiumlegierungsschicht mit der Welle in Berührung kommt und Freßvorgänge auftreten.
Aus E. Hornung "Möglichkeiten zur Verschleißminderung bei ölgeschmierten Gleitpaarungen" Schmierungstechnik, Berlin 18 (1987) 7, Seite 199 bis 204, ist es bekannt, selbstschmierende Schichten aus Festschmierstoffen, besonders aus MoS₂ und PTFE auf Gleitelemente aufzubringen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Bindungsfestigkeit und somit die Verschleißfestigkeit von z. B. harzgebundenem PTFE am Trägerelement unbefriedigend ist. Hinzu kommt, daß die Technik des Aufbringens solcher Gleitschichten durch Spritzen, Tauchen oder Streichen im Hinblick auf eine industrielle Großserienfertigung von Gleitlagern nicht kostengünstig gestaltet werden kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verbundgleitlager mit einer thermisch und mechanisch hoch belastbaren Gleitschicht zu schaffen, die zudem kostengünstig herstellbar ist. Aufgabe der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung solcher Verbundgleitlager sowie eine hierzu geeignete Vorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 11 und die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Anspruch 21 beansprucht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Verbundgleitlager insbesondere dann für den Anwendungsbereich bei hohen Temperaturen einsetzbar sind, wenn in die Lagerlegierungsschicht ein Festschmierstoff eingelagert ist. Der Verschleiß der Lagerlegierungsschicht wird dadurch vermindert, daß das eingelagerte Festschmiermittel während des Betriebes freigesetzt wird und somit zum Schutz der Aluminiumlagerlegierungsschicht beiträgt.
Es hat sich gezeigt, daß derartige Verbundgleitlager mit diesem dem Stand der Technik überlegenen Eigenschaften besonders kostengünstig hergestellt werden können, wenn die Lagerlegierungsschicht offene Poren aufweist, die mit einem Festschmiermittel ausgefüllt werden können. Da der Beitrag des Festschmiermittels zu den Gleiteigenschaften des Verbundgleitlagers möglichst über die gesamte Betriebsdauer konstant sein sollte, mußte ein Verfahren gefunden werden, das die Ausbildung von kanalartigen Poren in der Aluminiumlagerlegierungsschicht ermöglicht, wobei diese kanalartigen Poren möglichst konstanten Querschnitt aufweisen und sich senkrecht zur Gleitfläche erstrecken. Als besonders geeignet für die Ausbildung derartiger Poren hat sich die anodische Oxidation erwiesen, bei der die Lagerlegierungsschicht in einer Oberflächenschicht in eine Poren aufweisende Oxidschicht umgewandelt wird.
Vorzugsweise ist die Dicke D₁ der die Poren aufweisenden Deckschicht auf etwa 10 bis 30 µm vorzugsweise 16 bis 20 µm beschränkt, da größere Schichtdicken, inbesondere solche mit <50 µm zum "Kreiden" neigen. Bei diesen großen Schichtdicken findet im Betrieb einer Lagerstelle eine Umwandlung der Oxidschicht in eine pulvrige Modifikation statt, die zu hohem Verschleiß führt. Dieses Kreiden tritt bei Schichtdicken unter 30 µm nicht auf. Aufgrund des eingelagerten Festschmiermittels sind auch größere Schichtdicken nicht erforderlich, da durch das Festschmiermittel der Verschleiß der Lagerlegierungsschicht gegenüber dem Stand der Technik deutlich abgesetzt wird.
Die Lagerlegierungsschicht unterhalb der die Poren aufweisenden Deckschicht ist vorzugsweise als Sperrschicht ausgebildet. Diese Sperrschicht ist porenfrei, wobei das Aluminium weitgehend zu Al₂O₃ reduziert worden ist. Vorzugsweise wird die Sperrschicht möglichst dünn ausgebildet, damit eine gute Bindung der Deckschicht auf der aluminiumoxidfreien Lagerlegierungsschicht gewährleistet wird.
Der Durchmesser der Poren in der Deckschicht beträgt vorzugsweise 120 bis 330 A. Dieser Durchmesser der Poren hat sich als besonders vorteilhaft bezüglich des Einbringens des Festschmiermittels herausgestellt. Die Kapillarattraktion ist bei diesen Porendurchmessern für die verwendeten Festschmiermittel besonders günstig.
Die Dichte der Poren liegt vorzugsweise zwischen 0,4 ×1010 bis 7,7×1010 cm-2.
Das Festschmiermittel kann in Form einer Festschmierstoffdispersion oder einer Paste vorliegen, die ggf. mit Wasser verdünnt ist. Vorzugsweise wird eine Dispersion aus Polytetrafluorethylen verwendet. Das Festschmiermittel kann auch andere aktive, die Reibung mindernde Zusätze wie Bornitrit, Molybdän-4-sulfid, Graphit oder Polymere aufweisen. Insbesondere haben sich bewährt Polyäthylen (PE), Perfluoralkoxi-Polymere (PFA), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Tetrafluorethylen-Copolymerisat/Ethylen (PETFE), Polytrifluorchlorethylen (PCTFE), Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymerisat (PFEP). Gut bewährt hat sich auch ein Copolymer aus Hexafluorisobutylen (HFIB) und Vinylidenfluorid (VF₂). Dieses Copolymere wurde erfolgreich in Form einer wäßrigen Dispersion mit 25% Feststoffanteil eingesetzt.
Bezüglich der einzusetzenden Paste sind ebenfalls PTFE-Pasten bevorzugt, die zusätzlich mit aktiven Füllstoffen wie MoS₂ oder Bornitrit oder Graphit versetzt werden können. Die zur Anwendung kommende PTFE-Paste kann aus einer PTFE-Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 33% hergestellt werden. In der Dispersion wird 2% Emulgator zugegeben und die Dispersion während 10 Minuten gerührt. Anschließend fügt man etwa 40% Gew.-% bezogen auf PTFE an MoS₂ hinzu und homogenisiert durch 10minütiges Rühren. Die Dispersion wird dann durch Zugabe von Aluminiumnitrat (10%ige Lösung) gefällt, durch ein Perlonfilter filtriert und anschließend abstehen gelassen, so daß die Restfeuchte kleiner 25% an H₂O aufweist. Diese Paste ist dann gebrauchsfertig für die Imprägnierung.
Um bei höheren Gleitgeschwindigkeiten eine verbesserte Abfuhr der Reibungswärme aus der Gleitfläche zum Lagergehäuse zu bekommen, hat es sich bewährt, der Paste feines Metallpulver, z. B. Kupferpulver zuzusetzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung dieser Verbundgleitlager nutzt die anodische Oxidation, mit Hilfe derer das Aluminium in einer Oberflächenschicht der Lagerliegerungsschicht in eine Poren aufweisende Oxidschicht umgewandelt wird. Hierzu werden die Lagerschalen in einen geeigneten Elektrolyten getaucht und mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden. Als Kathode kann beispielsweise rostfreier Stahl dienen. Durch den Stromdurchgang wird die Aluminiumlagerlegierungsschicht anodisch oxidiert. Damit sich diese Schicht regelmäßig aufbauen kann, wird die Oberfläche der Lagerschalen zuvor von Verunreinigungen befreit. Unter dem Einfluß der hohen elektrischen Feldstärke - sie beträgt vorzugsweise 10⁷ V/cm - tritt in der Aluminiumschicht Ionenleitung ein. Es findet ein Ladungs- und Massentransport durch die primär gebildete, sehr dünne Oxidschicht und damit ein Schichtwachstum statt. Die entstehende, porenfreie Schicht wird als Sperrschicht bezeichnet. Die Sperrschicht wird aber an der Oberfläche unter Einwirkung des Elektrolyten umgewandelt und wächst weiter in Form einer porösen Schicht. Nach Abschluß der anodischen Oxidation befinden sich auf dem Stahlträger insgesamt drei Schichten, nämlich zunächst die nicht in Aluminiumoxid umgewandelte Aluminiumlagerlegierungsschicht, darauf die porenfreie Sperrschicht und darauf dann die Poren aufweisende Deckschicht.
Als besonders geeignet für die Ausbildung von porösen Deckschichten haben sich als Elektrolyte Schwefelsäure und Oxalsäure bewährt.
Vorzugsweise wird die anodische Oxidation in 15%iger Schwefelsäure und mit Stromdichten von 1 bis 2 A/dm² durchgeführt. Zum Erreichen dieser Stromdichte sind Spannungen von 15 bis 18 V erforderlich. Es lassen sich auf diese Weise in 40 Minuten Schichtdicken von etwa 15 bis 20 µm erzielen.
Wird die anodische Oxidation in Oxalsäure durchgeführt, so kann entweder Gleichstrom oder Wechselstrom angelegt werden.
Je nach dem verwendeten Verfahren können, wie die nachfolgenden Tabellen 1 und 2 zeigen, unterschiedliche Porendurchmesser und Porendichten eingestellt werden, so daß es möglich ist, die anodische Oxidschicht auf das Festschmiermittel abzustimmen und insgesamt dem Verwendungszweck anzupassen.
Tabelle 1
Porenstrukturdaten verschieden hergestellter Oxidschichten
Tabelle 2
Porendichte verschieden hergestellter Oxidschichten
Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß der Badtemperatur des Elektrolyten besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden muß. So wird bei einer Badtemperatur von 10°C und einer Schwefelsäurekonzentration von 15% eine Vickershärte von 250 in der resultierenden Oxidschicht erreicht. Für bestimmte Anwendungsfälle ist diese Härte besonders im Hinblick auf die Einbettung von Schmutzteilchen nicht geeignet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß über die Steuerung der Badtemperaturen, das sog. Rücklösevermögen, die Härte so gesteuert werden kann, daß ein Härtebereich zwischen 70 und 150 Hv erzielbar ist, der auch noch ein gutes Einbettungsvermögen erlaubt. Für diesen Härtebereich haben sich beim Schwefelsäureverfahren Badtemperaturen bis max. 50°C, vorzugsweise 25 bis 50°C bestens bewährt.
Nach dem Oxidationsprozeß werden die Lagerschalen in einen Imprägnierbehälter gegeben, der mit dem in die Poren einzubringenden Festschmiermittel gefüllt ist.
Wenn ein Festschmiermittel in Form einer Dispersion verwendet wird, werden die mittels anodischer Oxidation behandelten Lagerschalen in diese Dispersion getaucht. Dieser Vorgang erfolgt im Imprägnierbehälter, der nach dem Evakuieren auf einen Druck von etwa 1 bis 2 bar mit der jeweiligen Dispersion geflutet wird. Während des Tränkens wird die Dispersionslösung in Bewegung gehalten, damit sich die Festschmiermitteldispersion besser verteilt.
Wenn als Festschmiermittel eine Paste verwendet wird, so erfolgt der Tauchvorgang bei Unterdruck. Dies hat den Vorteil, daß die Kapillarattraktion erhöht wird, wodurch das Eindringen der Paste in die offenen Poren erleichtert wird. Anschließend wird mit einem Gas, vorzugsweise Stickstoff oder ölfreier Luft nachgedrückt, um die Absorption der porösen Struktur für das Festschmiermittel zu unterstützen.
Nach der Imprägnierbehandlung werden die Gleitlagerschalen anschließend in Alkohol oder Testbenzin gewaschen.
Nachstehend wird ein Verfahrensablauf für die anodische Oxidation von Stahl/AlNi₂Mn₁-Lagerschalen beschrieben.
Nachfolgend eine Übersicht der physikalisch-chemischen Eigenschaften von PTFE-Reindispersion, die sich als für den angegebenen Anwendungszweck geeignet erwiesen:
Tabelle 3
Die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Lagerschalen haben den Vorteil, daß bereits beim ersten Anlauf einer Lagerstelle die unterstützende Wirkung von z. B. Polytetrafluorethylen gegeben ist. Hierbei hat sich gezeigt, daß bereits nach kurzen Zeiten ein Übertrag des Festschmiermittels auf die Gegenläufe bzw. ein Anreiben auf den Zapfen erfolgt, wodurch ein beträchtliches Absinken des Reibwertes herbeigeführt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist eine an sich bekannte Galvanisierungseinrichtung auf, wobei der eingesetzte Elektrolyt zur anodischen Oxidation des Aluminiums geeignet ist. Die Lagerschalen werden in einen Kunststoffbehälter mit halbzylindrischem Querschnitt eingesetzt und mit diesem Kunststoffbehälter in den Elektrolyten eingetaucht. Der Kunststoffbehälter kann einen oder mehrere Stapel, vorzugsweise zwei Stapel von Lagerschalen aufnehmen. Der Behälter ist vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus geschäumtem Polypropylen hergestellt und weist die Form eine halbzylindrischen Säule auf. Der Behälter ist elektrisch von dem Elektrolyten völlig abgeschlossen und er besitzt lediglich in seiner Vorderwand eine Schlitzöffnung, die sich nahezu über die gesamte Länge erstreckt. Durch diesen Schlitz kann der Elektrolyt in das Innere des Behälters eindringen, so daß die zu behandelnde Aluminiumlagerlegierungsschicht mit dem Elektrolyten in Berührung kommt.
Der Galvanisierungseinrichtung ist eine Imprägniereinrichtung nachgeschaltet, die einen evakuierbaren Imprägnierbehälter aufweist. In diesem Imprägnierbehälter befindet sich das Festschmiermittel entweder in Form einer Dispersion oder einer Paste. Der Imprägnierbehälter ist an eine Druckgaseinrichtung angeschlossen. Damit die Dispersion sich im Behälter während des Tauchvorganges der Lagerschalen gleichmäßig verteilt, ist der Imprägnierbehälter mit einer Einrichtung versehen, die den Behälter in Schwingungen, in eine kreisende Bewegung oder in eine Rüttelbewegung versetzt.
Der in der Galvanisiereinrichtung befindliche Elektrolyt ist vorzugsweise H₂SO₄ oder Oxalsäure. Die Galvanisiereinrichtung kann mit Wechselstrom oder mit Gleichstrom betrieben werden.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Gleitlagerschale in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Lagerschale längs der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 die in Fig. 1 eingezeichnete Einzelheit III in vergrößerter Darstellung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Galvanikaufnahme,
Fig. 5 einen Schnitt durch die in Fig. 4 gezeigte Galvanikaufnahme längs der Linie V-V und
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Imprägniereinrichtung.
In Fig. 1 ist eine Lagerschale (1) perspektivisch dargestellt. Auf einem Stahllagerrücken (2) befindet sich eine Aluminiumlagerlegierungsschicht (8), deren Oberflächenschicht durch eine poröse Deckschicht (5) gebildet wird.
Eine detaillierte Darstellung des Schichtenaufbaues ist in der Fig. 2 zu sehen, die einen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Lagerschale darstellt. Die Lagerlegierungsschicht (8) der Lagerschale (1) wurde im oberen Bereich durch die anodische Oxidation unter Ausbildung der Sperrschicht (4) und der Deckschicht (5) umgewandelt. Derjenige Bereich der Lagerlegierungsschicht (8), der nicht umgewandelt worden ist, ist mit (3) bezeichnet. In dieser Schicht (3) ist die auf dem Stahllagerrücken (2) aufgebrachte Lagerlegierungsschicht (8) in unveränderter Form vorhanden. Die Sperrschicht und die poröse Deckschicht weisen Aluminiumoxid auf, was durch die eingezeichneten Punkte angedeutet werden soll.
Die Deckschicht (5) weist außer dem Aluminiumoxid noch kanalartige Poren (6) auf, die mit einem Festschmiermittel (7) gefüllt sind. Die Länge der Poren (6) entspricht der Dicke D₁ der porösen Deckschicht (5). Die Poren (6) verlaufen im wesentlichen senkrecht zur Gleitfläche (25). Dies bietet den Vorteil, daß mit abnehmender Dicke D₁ der porösen Deckschicht (5) der für die Schmierung zur Verfügung stehende Festschmiermittelanteil im wesentlichen konstant bleibt.
Die Dicke D₂ der Sperrschicht (4) liegt bei etwa 20 µm.
In der Fig. 3 ist der mit III bezeichnete Bereich der Deckschicht (5) vergrößert dargestellt. Es handelt sich hier um eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Oberfläche der porösen Deckschicht. Die in schwarz dargestellten Punkte stellen die Poren (6) dar, die mit dem Festschmiermittel (7) vollständig gefüllt sind. Die Poren (6) sind im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Oberfläche verteilt.
In der Fig. 4 ist die Galvanikaufnahme (9) dargestellt. Auf einem Bodenteil (13) sind die
In der Fig. 4 ist der Kunststoffbehälter (9) dargestellt. Auf einem Bodenteil (13) sind die Lagerschalen (1) in zwei Stapeln (10) und (11) übereinander angeordnet. Im oberen Bereich des Behälters ist eine Klemmleiste (15) angebracht, die auf die Lagerschalen (1) drückt und über einen Federbügel (16) mit einem elektrischen Anschluß versehen ist, so daß der positive Spannungspol an den Lagerschalen anliegt. Mit dem Haltezapfen (17) wird der gesamte Behälter (9) in die Galvanisiereinrichtung eingehängt.
In der Vorderwand (19) des Behälters (9) (siehe Fig. 5) ist ein Schlitz (12) eingebracht, durch den der Elektrolyt in den Innenraum (26) des Behälters (9) eindringen kann. Im Bodenteil (13) des Behälters (9) befindet sich mindestens eine Auslauföffnung (14). Die Rückwand (18) des Behälters (9) ist rund ausgebildet, so daß der gesamte Behälter einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
In der Fig. 6 ist die Imprägniereinrichtung (24) schematisch dargestellt. Kernstück der Imprägniereinrichtung (24) ist der Imprägnierbehälter (21), der an einer Schwenk- oder Rütteleinrichtung (27) angeschlossen ist, die den Imprägnierbehälter (21) während des Imprägniervorganges bewegt, so daß die im Imprägnierbehälter (21) befindliche Dispersion des Festschmiermittels ständig in Bewegung gehalten wird. Über eine Verbindungsleitung (28) steht der Imprägnierbehälter (21) mit einem Festschmiermittelvorratsbehälter (20) in Verbindung. Über eine Zuführleitung (22) kann Luft/Argon oder Stickstoff unter Druck dem Imprägnierbehälter (21) zugeführt werden. Über die Evakuierleitung (23), die an eine Vakuumpumpe (nicht dargestellt) angeschlossen ist, kann im Imprägnierbehälter (21) der gewünschte Unterdruck eingestellt werden.
Bezugszeichenliste
 1 Lagerschale
 2 Stahlrücken
 3 restliche Aluminiumlagerlegierungsschicht
 4 Sperrschicht
 5 Deckschicht
 6 Poren
 7 Festschmiermittel
 8 Lagerlegierungsschicht
 9 Galvanikaufnahme
10 Lagerschalenstapel
11 Lagerschalenstapel
12 Schlitz
13 Bodenteil
14 Auslauföffnung
15 Klemmleiste
16 Federelement
17 Haltezapfen
18 Rückwand
19 Wand
20 Vorratsbehälter für Festschmiermittel
21 Imprägnierbehälter
22 Zuleitung
23 Evakuierleitung
24 Imprägniereinrichtung
25 Gleitfläche
26 Freiraum
27 Schwenk- oder Rütteleinrichtung
28 Verbindungsleitung
29 Gummiabdeckung
30 Räuberkathode
D₁ Schichtdicke
D₂ Schichtdicke

Claims (27)

1. Verbundgleitlager für hochbelastete Triebwerke von Brennkraftmaschinen, insbesondere für aufgeladene Dieselmotoren, bestehend aus einer Stahlstützschicht und einer darauf aufgebrachten Aluminiumlagerlegierungsschicht, insbesondere des Typs AlSi₁₂CuMgNi, AlSi₄Cd, AlZn₅SiCuPbMg oder AlNi₂Mn₁, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerlegierungsschicht (8) eine Aluminiumoxid enthaltende Deckschicht (5) mit offenen Poren (6) aufweist, wobei der überwiegende Anteil der offenen Poren (6) mit einem Festschmiermittel (7) ausgefüllt ist.
2. Verbundgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (5) eine Dicke (D₁) von 10 bis 30 µm aufweist.
3. Verbundgleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerlegierungsschicht (8) unterhalb der Deckschicht (5) als Sperrschicht (4) ausgebildet ist.
4. Verbundgleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Poren (6) 120 Å bis 330 Å beträgt.
5. Verbundgleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Poren (6) zwischen 0,4×10¹⁰ bis 7,7×10¹⁰ cm-2 liegt.
6. Verbundgleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Festschmiermittel (7) Bornitrid, Graphit, Molybdän-Sulfid oder ein Polymeres enthält.
7. Verbundgleitlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere PTFE, PE, PFA, PVDF, PETFE, PCTFE, PFEP oder ein Copolymer aus Hexafluorisobutylen und Vinylidenfluorid ist.
8. Verbundgleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Festschmiermittel (7) eine Paste ist.
9. Verbundgleitlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste feines Metallpulver enthält.
10. Verbundgleitlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver Kupferpulver ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Verbundgleitlagers, bei dem auf einen Stahlrücken eine
Aluminiumlagerlegierungsschicht, insbesondere des Typs AlSi₁₂CuMgNi, AlSi₄Cd, AlZn₅SiCuPbMg oder AlNi₂Mn₁ aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Aluminium in einer Oberflächenschicht der Lagerlegierungsschicht mittels anodischer Oxidation in eine Poren aufweisende Oxidschicht umgewandelt wird, und
daß die bei dieser Umwandlung entstehenden Poren anschließend weitgehend mit einem Festschmiermittel ausgefüllt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die anodische Oxidation in 15% H₂SO₄ und mit Stromdichten von 1 bis 2 A/dm² durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die anodische Oxidation in H₂SO₄ bei einer Temperatur zwischen 15 und 50°C durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die anodische Oxidation in Oxalsäure unter Anlegen von Gleichstrom durchgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die anodische Oxidation in Oxalsäure unter Anlegen von Wechselstrom durchgeführt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach der anodischen Oxidation zum Füllen der Poren die Lagerschalen in Festschmiermittel getränkt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Tränken in einer Dispersionslösung aus PTFE erfolgt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß während des Tränkens die Dispersionslösung in Bewegung gehalten wird.
19. Verfahren nach Anspruch 11-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren mittels einer Festschmiermittel enthaltenden Paste unter Anlegen eines Unterdrucks ausgefüllt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Füllen der Poren Stickstoff oder ölfreie Luft nachgedrückt wird.
21. Vorrichtung zur Bearbeitung von Lagerschalen, die auf einem Stahlrücken eine Lagerlegierungsschicht, insbesondere des Typs AlSi₁₂CuMgNi, AlSi₄Cd, AlZn₅SiCuPbMg oder AlNi₂Mn₁ aufweisen, gekennzeichnet durch
eine Galvansiereinrichtung mit einem zur anodischen Oxidation des Aluminiums geeigneten Elektrolyten,
mindestens einen Kunststoffbehälter (9) mit halbzylindrischem Querschnitt, in dem die zu bearbeitenden Lagerschalen (1) gestapelt sind, zum Eintauchen in den Elektrolyten, und
eine Imprägniereinrichtung (24) mit einem evakuierbaren, Festschmiermittel enthaltenden Imprägnierbehälter (21).
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt H₂SO₄ oder Oxalsäure ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Galvanisiereinrichtung zum Betreiben mit Wechselstrom oder Gleichstrom ausgebildet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21-23, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffbehälter (9) einen halbzylindrischen.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21-24, dadurch gekennzeichnet, daß die Galvanikaufnahme (9) mindestens zwei Stapel (10, 11) Lagerschalen (1) aufnimmt.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21-25, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägnierbehälter (21) an eine Druckgaseinrichtung (22) angeschlossen ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21-26, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägnierbehälter (21) zum Ausführen von Schwing- oder Rüttelbewegungen ausgebildet ist.
DE4038139A 1990-11-30 1990-11-30 Verbundgleitlager mit aluminiumlagerlegierungsschicht sowie verfahren und vorrichtung zur herstellung von solchen verbundgleitlagern Ceased DE4038139A1 (de)

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