DE4211642C2

DE4211642C2 - Verfahren zum Herstellen von Gleitlager-Schichtwerkstoff oder Gleitlager-Schichtwerkstücken

Info

Publication number: DE4211642C2
Application number: DE4211642A
Authority: DE
Inventors: Helmut Tegebauer; Volker Falkowski
Original assignee: BRAUNSCHWEIGER HUETTENWERK
Current assignee: Zollern BHW Gleitlager GmbH and Co KG
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1992-04-07
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2012-04-08
Also published as: WO1993020264A1; EP0635073A1; DE4211642C1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Gleitlager-Schichtwerkstoff oder Gleitlager-Schichtwerkstücken, bei dem auf einem ein- oder mehrschichtigen Trägerwerkstoff oder Trägerwerkstück eine Bindungsschicht aus Silber und auf dieser eine Gleitschicht aus einer Blei-Zinn-Kupfer- oder Zinn-Antimon-Gleitlagerlegierung (vorzugsweise Blei-Zinn-Kupfer-Legierung), galvanisch angebracht werden.

Aus der DE-AS 10 48 757 ist es bekannt, bei Gleitlagern, die ganz oder zur Hauptsache aus Aluminium bestehen, zwischen der Trägerschicht aus Aluminiumwerkstoff und einer galvanisch aufgebrachten Gleitschicht aus Lagermetall auf Bleibasis eine dünne Zinkschicht und eine Bindungsschicht aus Silber vorzusehen. Die Bindungsschicht aus Silber bietet dabei den Vorteil, daß sie erheblich weicher ist und erheblich weniger zum Fressen neigt, als die bisher bei Mehrschicht-Gleitlagern vielfach gebräuchliche Bindungs- und Diffusionssperrschicht aus Nickel oder ähnlich harten metallischen Werkstoffen. Jedoch hat die aus der DE-AS 10 48 757 bekannte Bindungsschicht aus Silber den Mangel, daß sie nur eine maximale Dicke von 2,5 µm aufweisen kann, um ausreichende Bindung zu der darunter angeordneten dünnen Zinkschicht und der Trägerschicht aus Aluminiumwerkstoff zu behalten. Außerdem ist die galvanische Aufbringung der bekannten Bindungsschicht aus Silber mit kritischen Arbeitsbedingungen verbunden, so daß sich die aus DE-AS 10 48 757 bekannte Bindungsschicht aus Silber in der Praxis nicht durchsetzen konnte.

Auch aus der US 33 42 708 und der GB 12 00 212 ist eine einstufige Vorversilberung bekannt, wobei in der GB 12 00 212 eine Vorverkupferung vor der Bildung einer Silberzwischenschicht beschrieben wird.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber ein Verfahren zu schaffen, mit welchem eine galvanisch aufgebrachte Bindungsschicht aus Silber in größerer Dicke und größerer Wirksamkeit als bisher, insbesondere im Hinblick auf erhöhte Bindungsfestigkeit auf Trägerschichten mit Notlaufeigenschaften, und zwar sowohl auf Trägerschichten aus Aluminiumwerkstoff als auch auf Trägerschichten aus anderen Werkstoffen, insbesondere Bronzewerkstoffen aufbringbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Ausführungsform, bei der der Trägerwerkstoff aus Aluminiumwerkstoff besteht, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Gemäß der zweiten Ausführungsform, bei der der Trägerwerkstoff aus Bronzewerkstoff besteht, wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Bindungsschicht als dünne Vorversilberungsschicht und eigentliche Silberschicht wird erreicht, daß mit der Vorversilberungsschicht eine sichere Bindung auf der Trägerschicht gewährleistet ist, während die eigentliche Silberschicht eine sichere Bindungsgrundlage für die darüber galvanisch aufgebrachte Gleitschicht bildet. Dies wird erreicht, obwohl beide Teilschichten gleichen stofflichen Aufbau aus Reinsilber aufweisen. Durch den galvanischen Aufbau einer Vorversilberungsschicht läßt sich die Silber-Bindungsschicht an Trägerschichten unterschiedlichsten Werkstoffaufbaues anpassen. Die Anpassung zwischen der Vorversilberungsschicht und der eigentlichen Silberschicht ist durch die Werkstoffgleichheit beider Schichten unkritisch, ebenso die Bindungseigenschaft der eigentlichen Silberschicht mit der darauf galvanisch angebrachten Gleitschicht.

Die für den Aufbau der beiden Teilschichten der Silber-Bindungsschicht benutzten galvanischen Versilberungsbäder unterscheiden sich in ihrer stofflichen Zusammensetzung bevorzugt nur hinsichtlich der Silberkonzentration und der Konzentration des neben den cyanidisch gelösten Silbers benutzten freien Alkalicyanids. So kann die Konzentration des freien Alkalicyanids zwischen 50 g/l und 200 g/l liegen, wobei man in der Hauptversilberungsstufe höhere, vorzugsweise etwa 50% höhere bis doppelte Konzentration des freien Alkalicyanids einsetzen kann.

In den Versilberungsbädern können Silberkonzentrationen zwischen etwa 1 g/l und etwa 60 g/l vorgesehen werden, wobei in der Hauptversilberungsstufe eine etwa 10fache bis 20fache Silberkonzentration gegenüber derjenigen in der Vorversilberungsstufe angewandt werden kann.

Es ist auch möglich, bei Trägerschichten aus Aluminiumwerkstoff, wie Aluminiumlegierung oder Aluminium-Dispersionslegierung vor der Vorversilberungsstufe eine Vorbehandlung vorzunehmen, die die Beseitigung der Oxidschicht und die Bildung einer sehr dünnen Metallschicht durch elektrochemische Vormetallisierung enthält.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1 Vorversilberungsbad

1 bis 5 g/l gelöstes Silber,
50 bis 200 g/l Kaliumcyanid,
Stromdichte: 1 bis 3 A/dm².

Hauptversilberungsbad

20 bis 50 g/l gelöstes Silber,
120 bis 200 g/l Kaliumcyanid,
Stromdichte: 2 bis 5 A/dm².

Das freie Alkalicyanid kann in dem einen oder anderen oder in beiden Versilberungsbädern auch Natriumcyanid sein.

Beispiel 2 Aluminiumimmersionslösung mit den Hauptbestandteilen

10 bis 20 g/l Zinkionen,
5 bis 10 g/l Nickelionen,
1 bis 2 g/l Kupferionen,
geringe Menge Eisenionen.

Diese Bestandteile sind in Form von Salzen vorgesehen, deren Säuren große Mengen von Aluminium binden können.

Beispiel 3

Vorgeformte Trägerwerkstoffe für Gleitlager mit Stahlrücken und Auflage aus Aluminium-Zinn-Dispersionslegierung werden in organischem Lösungsmittel entfettet und anschließend in einer Lösung aus Schwefelsäure, Flußsäure und Zinkoxid gebeizt. Anschließend erfolgt Tauchen der Werkstücke in einer Mischsäure aus Schwefel- und Chromsäure. Anschließend erfolgt Tauchen in eine Aluminiumimmersionsflüssigkeit gemäß Beispiel 2 über einen Zeitraum von 1 bis 3 Minuten. Es folgt galvanische Abscheidung einer Vorversilberungsschicht in einer Dicke von 0,1 bis 0,5 µm und die galvanische Abscheidung einer Reinsilberschicht von ca. 5 µm Dicke in Vorversilberungs- und Hauptversilberungsbädern nach Beispiel 1. Auf die galvanische Abscheidung der Reinsilberschicht folgt die galvanische Abscheidung einer ternären oder binären Gleitschicht (PbSnCu oder SnSb) in jeweils gewünschter Dicke. Nach der Abscheidung der ternären oder binären Gleitschicht erfolgt ein Wärmetest zur Prüfung der Bindefestigkeit.

Zwischen den einzelnen Behandlungsschritten erfolgen die üblichen und bekannten Wasch- und Spülvorgänge.

Beispiel 4

Vorgeformte Gleitlagerwerkstücke aus Stahlrücken und aufgebrachter Zwischenschicht aus Zinn-Blei-Bronze werden in organischen Lösungsmitteln entfettet und anschließend einem Elektroätzen unterzogen. Auf das Elektroätzen folgt ein Tauchen in Säure (Dekapieren). Nach dem Dekapieren erfolgt die galvanische Abscheidung einer Vorversilberungsschicht von etwa 0,1-0,5 µm Dicke und die galvanische Abscheidung einer Reinsilberschicht von etwa 5 µm Dicke in Versilberungsbädern nach Beispiel 1. Auf die abgeschiedene Reinsilberschicht erfolgt galvanische Abscheidung einer ternären oder binären Gleitschicht gewünschter Zusammensetzung und Dicke.

Zwischen den Behandlungsschritten erfolgen die üblichen und bekannten Wasch- und Spülschritte.

Die fertiggestellten Gleitlager werden einem Wärmetest unterzogen zur Prüfung der Bindungsfestigkeit.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Gleitlager-Schichtwerkstoff oder Gleitlager-Schichtwerkstücken, bei dem auf einen ein- oder mehrschichtigen Trägerwerkstoff oder Trägerwerkstück aus Aluminiumwerkstoff, wie Aluminiumlegierung oder Aluminium-Dispersionslegierung, eine Bindungsschicht aus Silber und auf dieser eine Gleitschicht aus Gleitlagerlegierung, vorzugsweise Blei-Zinn-Kupfer- oder Zinn-Antimon-Legierung, galvanisch aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet,
daß in einer ersten Vorbehandlungsstufe durch Beizen oder Elektroätzen und Dekapieren der Trägerwerkstoff bearbeitet wird,
daß in einer zweiten Vorbehandlungsstufe eine sehr dünne Vormetallisierung durch Beizen und Säuretauchen und anschließendes Tauchen in eine Aluminiumimmersionsflüssigkeit zum Abschneiden einer sehr dünnen Schicht aus den Metallen Zink, Nickel, Kupfer und Eisen vorgenommen wird, und
daß dann die Bindungsschicht aus Reinsilber in zwei aufeinanderfolgenden Stufen aus cyanidisch gelöstem Silber galvanisch aufgebracht wird, und zwar in einer Vorversilberungsstufe als dünne Vorversilberungsschicht mit 0,1 bis 0,5 µm Dicke und in einer Hauptversilberungsstufe als eigentliche Silberschicht mit 2,5 µm bis 10 µm Dicke, wobei in der Vorversilberungsstufe eine wesentlich geringere Silberkonzentration als in der Hauptversilberungsstufe angewandt, jedoch in beiden Stufen eine Stromdichte in etwa gleicher Größenordnung eingerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminiumimmersionsflüssigkeit mit 10-20 g/l Zinkionen, 5-10 g/l Nickelionen, 1-2 g/l Kupferionen und einer geringen Menge Eisenionen verwendet wird.

3. Verfahren zum Herstellen von Gleitlager-Schichtwerkstoff oder Gleitlager- Schichtwerkstücken, bei dem auf einen ein- oder mehrschichtigen Trägerwerkstoff oder Trägerwerkstück aus Bronzewerkstoff eine Bindungsschicht aus Silber und auf dieser eine Gleitschicht aus Gleitlagerlegierung, vorzugsweise Blei-Zinn-Kupfer- oder Zinn-Antimon-Legierung, galvanisch aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet,
daß als Vorbehandlungsstufe durch Beizen oder Elektroätzen und Dekapieren die Trägerschicht bearbeitet wird und
daß danach die Bindungsschicht aus Reinsilber in zwei aufeinanderfolgenden Stufen aus cyanidisch gelöstem Silber galvanisch aufgebracht wird, und zwar in einer Vorversilberungsstufe als dünne Vorversilberungsschicht mit 0,1 bis 0,5 µm Dicke und in einer Hauptversilberungsstufe als eigentliche Silberschicht mit 2,5 µm bis 10 µm Dicke, wobei in der Vorversilberungsstufe eine wesentlich geringere Silberkonzentration als in der Hauptversilberungsstufe angewandt, jedoch in beiden Stufen eine Stromdichte in etwa gleicher Größenordnung eingerichtet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den galvanischen Versilberungsbädern beider Stufen neben dem cyanidisch gelösten Silber freies Alkalicyanid in Konzentrationen zwischen 50 g/l und 200 g/l eingesetzt wird, wobei in der Hauptversilberungsstufe eine etwa 50% höhere bis doppelte Konzentration des freien Alkalicyanids eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Silberkonzentrationen in den Versilberungsbädern zwischen 1 g/l und 10 g/l vorgesehen werden, wobei in der Hauptversilberungsstufe die 10fache bis 20fache Silberkonzentration gegenüber derjenigen in der Vorversilberungsstufe angewandt wird.