DE4446848A1

DE4446848A1 - Material eines mehrschichtigen Gleitlagers

Info

Publication number: DE4446848A1
Application number: DE4446848A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Tanaka; Masaaki Sakamoto; Koichi Yamamoto; Koji Kitagawa
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2014-12-28
Also published as: US5543236A; DE4446848C2; GB2285839A; GB9425659D0; JP2834662B2; GB2285839B; JPH07190064A

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Gleitlager mit einer Stahlplatte, die ggf. mit Kupfer plattiert ist, auf der eine Lagerlegierungsschicht vom Kupfer-Blei-System und eine Deckschicht bzw. oberste Schicht aus einer Zink enthal tenden Bleilegierung gebildet worden sind. Die Erfindung be trifft insbesondere ein mehrschichtiges Gleitlagermaterial, das eine Schicht aus einer Kupferlegierung einschließt, wel che zwischen eine Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Lagerlegie rungsschicht und eine Deck- bzw. oberste Schicht aus einer Zink enthaltenden Bleilegierung zwischengelegt ist. Die Er findung betrifft auch ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Gleitlager mit einer Stahlplatte als Unterstützungsmetall platte mit einer darauf gebildeten Kupfer-Blei- oder Blei- Bronze-Lagerlegierungsschicht werden als Lager für Hochlast anwendungszwecke, beispielsweise in Verbrennungsmotoren, eingesetzt. Gleitlager dieses Typs haben zwar eine ausge zeichnete lasttragende Kapazität, bringen aber Probleme hin sichtlich anderer Eigenschaften, die für Lagerlegierungen erforderlich sind, mit sich. Diese anderen Eigenschaften sind z. B. Beständigkeit gegenüber fressendem Verschleiß, Einbettbarkeit und Konformabilität. Herkömmlicherweise wird daher auf der Oberfläche einer Lagerlegierungsschicht eine Deckschicht bzw. oberste Schicht vom Blei-Zinn-System oder Blei-Zinn-Indium-System gebildet, um die Beständigkeit ge genüber fressendem Verschleiß, die Einbettbarkeit und die Konformabilität zu verbessern.

Die JP-B2-54-23667 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen mehrschichtigen Gleitlagers. Bei diesem Verfahren wird eine Bimetallplatte hergestellt, indem eine Metallstützplatte mit einem Belag einer Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Lagerlegierung und einer Platte aus einer Blei legierung, die ein oder mehrere der Elemente Sn, Sb, Cu, Zn, Te, In, As, Tl und andere Additivelemente, deren Menge oder Gesamtmenge maximal 40% beträgt und die zum Rest aus Pb be steht, versehen wird. Dann werden die Bimetallplatte und die Platte aus der Bleilegierung für die Deckschicht bzw. ober ste Schicht zur Bindung bei einer Temperatur von Raumtempe ratur bis 200°C so verwalzt, daß die akkumulative Reduktion 8 bis 40% beträgt.

Die JP-A-61-186499 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit einer Deckschicht bzw. obersten Schicht, um die Verschleißbeständigkeit bei hoher Temperatur zu erhöhen und die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schmieröl, dessen Oxidation bei hoher Temperatur gefördert wird, zu verbessern. Bei diesem Verfahren wird auf einer Schicht aus einer herkömmlichen Lagerlegierung eine Deck schicht gebildet. Die Deckschicht besteht aus einer Legie rung, die 0,5 bis 10% Zn, mindestens ein Element aus der Gruppe 0,5 bis 25% Sn, 0,1 bis 5% Cu, 0,1 bis 5% Sb, 0,1 bis 5% As und 0,1 bis 10% In und zum Rest Pb und erschmel zungsbedingte Verunreinigungen enthält.

Bei dem oben genannten mehrschichtigen Gleitlager verbessern das Sn und das In in der Deckschicht die Verschleißbestän digkeit und die Korrosionsbeständigkeit. Wenn aber die Schicht aus der Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Legierung und die Deckschicht miteinander in direkten Kontakt gebracht werden, dann diffundieren das Sn und das In der Deckschicht in die Lagerlegierungsschicht hinein. Als Ergebnis werden daher die Menge von Sn und In in der Deckschicht vermindert, wodurch die Verschleißbeständigkeit und die Korrosionsbe ständigkeit verschlechtert werden. Daher wird folglich, wie in der JP-A-61-186499 beschrieben, die Oberfläche der Schicht aus der Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Lagerlegierung normalerweise mit Ni plattiert und danach mit einer Deck schicht bedeckt. Durch diese Nickelplattierungsschicht kann verhindert werden, daß Sn und In in der Deckschicht in die Lagerlegierungsschicht hineindiffundieren.

Bei einem mehrschichtigen Gleitlager, bei dem eine Nickel plattierungsschicht zwischen die Lagerlegierungsschicht und die Deckschicht zwischengelegt ist, wird aber die Nickel plattierungsschicht freigelegt, wenn die Deckschicht ver schleißt und ihre Dicke nimmt ab. Dadurch treten Probleme dahingehend auf, daß das harte Ni die paarende Welle be schädigt und daß die Korrosionsbeständigkeit der Lagerlegie rungsschicht aufgrund des Verschleißes der Nickelplattie rungsschicht verschlechtert wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines mehr schichtigen Gleitlagermaterials, bei dem verhindert wird, daß das Sn und das In in der Deckschicht in die Kupfermatrix einer Lagerlegierungsschicht hineindiffundieren, ohne daß eine Nickelplattierungsschicht verwendet wird. Es soll keine Gefahr bestehen, daß eine angepaßte Welle beschädigt wird und daß die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert wird, selbst dann, wenn die Deckschicht durch Verschleiß dünner wird.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Material eines mehr schichtigen Gleitlagers, das durch eine Stahlplatte ge kennzeichnet ist, die ggf. mit Cu plattiert ist, eine auf der Stahlplatte gebildete Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-La gerlegierung und eine auf der Lagerlegierungsschicht gebil dete Deckschicht aus einer Zink enthaltenden Bleilegierung, wobei eine Schicht aus einer Kupfer-Zink-Legierung mit einer Dicke von 0,5 bis 10 µm zwischen der Kupfermatrix der Belag schicht und der Deckschicht aus der Bleilegierung vorgesehen ist.

In diesem Falle besteht vorzugsweise die Bleilegierung der Deckschicht bzw. obersten Schicht aus, auf das Gewicht be zogen, 1 bis 5% Zn, mindestens einem der Elemente Sn und In, deren Menge oder Gesamtmenge 3 bis 25% beträgt, und zum Rest aus Pb und den schmelzungsbedingten Verunreinigungen. Die Deckschicht aus der Bleilegierung kann weiterhin minde stens eines der Elemente Cu und Sb enthalten, deren Menge oder Gesamtmenge 1 bis 13 Gew.-% beträgt. Weiterhin besteht vorzugsweise die Lagerlegierungsschicht im wesentlichen aus, auf das Gewicht bezogen, 3 bis 35% Pb, bis 15% Sn und zum Rest aus Cu und den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen.

Durch die Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials für ein mehrschichtiges Gleitlager bereitgestellt, das folgende Stufen umfaßt: Bildung einer Belagschicht aus einer Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Lager legierung auf einer Stahlplatte, die ggf. mit Cu plattiert ist, um eine Bimetallplatte zu erhalten, Verwalzen der Bime tallplatte mit einer Platte aus einer Bleilegierung zur Bil dung einer Deckschicht, die Zn enthält, um die Platten so zu binden, daß die akkumulative Reduktion 8 bis 48% beträgt, und anschließendes Unterwerfen der Platten einer Wärmebe handlung bei 170 bis 250°C. Diese Wärmebehandlung bewirkt, daß das Zn in der Deckschicht in die Belagschicht der Lager legierung hineindiffundiert und daß daher eine Schicht aus einer Kupfer-Zink-Legierung zwischen der Kupfermatrix der Belagschicht und der Deckschicht gebildet wird.

In dem erfindungsgemäßen mehrschichtigen Gleitlagermaterial ist die Schicht aus der Kupfer-Zink-Legierung zwischen der Kupfermatrix der Belagschicht aus der Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Lagerlegierung und der Deckschicht aus der Blei legierung gebildet, so daß Sn, In und dgl. in der Deck schicht nicht in die Kupfermatrix der Belagschicht hinein diffundieren können.

Weiterhin ist auf der Grenzfläche zwischen der Belagschicht aus der Lagerlegierung und der Deckschicht das Blei, das in der Kupfermatrix kristallisiert, nicht mit der durch Diffu sion gebildeten Kupfer-Zink-Legierungsschicht bedeckt, son dern der Deckschicht gegenüber freigelegt. Daher diffundie ren das Sn und das In in der Deckschicht teilweise in die Bleiphase der Belagschicht hinein. Selbst dann, wenn die Deckschicht verschleißt und die Schicht aus der Kupfer-Zink- Legierung und die Belagschicht der Umgebung gegenüber frei gelegt werden, können das in die Bleiphase hineindiffun dierte Sn und In die Korrosionsbeständigkeit und die Ver schleißbeständigkeit der Schicht aus der Kupfer-Zink-Legie rung und der Belagschicht aufrechterhalten. Weiterhin ist die Schicht aus der Kupfer-Zink-Legierung weicher als die herkömmliche Nickelplattierungsschicht, so daß keine Gefahr besteht, daß die paarende Welle beschädigt wird.

Die Schicht aus der Kupfer-Zink-Legierung ergibt den ange strebten Effekt nicht, wenn die Dicke weniger als 0,5 µm be trägt. Wenn die Dicke größer als 10 µm ist, dann wird die Schicht aus der Kupfer-Zink-Legierung brüchig, und sie neigt zur leichten Abblätterung, wodurch die Bindefestigkeit der Deckschicht gegenüber der Lagerlegierungsschicht verschlech tert wird.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, das die Struktur eines wesentlichen Teils des Lagermaterials zeigt;

Fig. 2 eine schematische Ansicht, die ein Herstellungsver fahren gemäß einer Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zeigt; und

Fig. 3 einen Querschnitt eines Bimetallstreifens.

Die Zusammensetzung der Deckschicht bzw. obersten Schicht wird von folgenden Erwägungen bestimmt.

(1) Zn: 1 bis 5%

Wenn der Zinkgehalt 1% oder mehr ist, dann wird auf der Grenzfläche zwischen der Kupfermatrix der Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Belaglegierung und der Deckschicht als Ergebnis einer Wärmebehandlung eine Kupfer-Zink-Legierungsschicht ge bildet, so daß verhindert wird, daß korrosionsfeste Elemente in der Deckschicht in die Kupfermatrix der Lagerlegierung eindiffundieren. Wenn der Zinkgehalt über 5% hinausgeht, dann neigt der Schmelzpunkt zu einer Erniedrigung, wodurch die Verschleißbeständigkeit bei hoher Temperatur und die Lasttragekapazität verschlechtert werden.

(2) Mindestens eines der Elemente Sn und In: 3% Sn + In 25%

Sn dient dazu, die Korrosionsbeständigkeit der Bleimatrix gegenüber organischen Säuren im Schmieröl zu verbessern und die Verschleißbeständigkeit zu verbessern. Wenn der Zinnge halt über 15% hinausgeht, dann erniedrigt sich der Schmelz punkt der Bleimatrix, wodurch die Verschleißbeständigkeit bei hoher Temperatur und die Lasttragekapazität verschlech tert werden. Dieses Element dient auch dazu, die Korrosions beständigkeit und die Verschleißbeständigkeit zu verbessern. Die Zugabe von In in Mengen von mehr als 15% verschlechtert aber die Verschleißbeständigkeit bei hoher Temperatur und die Lasttragekapazität aufgrund einer Erniedrigung des Schmelzpunkts der Bleimatrix. Wenn die Menge oder die Ge samtmenge von Sn und/oder In weniger als 3% beträgt, dann wird der Effekt der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der Verschleißbeständigkeit nicht beobachtet. Die Zugabe einer Menge oder Gesamtmenge von Sn und/oder In von mehr als 25% verschlechtert die Verschleißbeständigkeit bei hoher Temperatur und die Lasttragekapazität. Bevorzugt betragen der Sn- und/oder In-Gehalt 0 bis 15%, wobei der vorstehend genannte Bereich eingehalten wird.

(3) Mindestens ein Element von Cu und Sb: 1% Cu + Sb 13%

Cu und Sb verbessern die Verschleißbeständigkeit und die Er müdungsbeständigkeit. Dieser Effekt wird aber nicht beobach tet, wenn die Menge oder Gesamtmenge von Cu und/oder Sb weniger als 1% beträgt. Bei Mengen von mehr als 13% wird die Deckschicht brüchig bzw. spröde, wodurch die Konformabi lität verschlechtert wird.

Als nächstes werden die Gründe zur Festlegung der Zusammen setzung der Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Lagerlegierung be schrieben. Die Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Lagerlegierung ist eine Lagerlegierung für Hochlastanwendungszwecke, die eine auf ihrer Oberfläche gebildete Deckschicht erfordert.

Ihre Zusammensetzung ist ähnlich wie die Kupfer-Blei-Legie rung für Lager und die Blei-Bronze-Legierung für Lager.

(1) Pb: 3 bis 35%

Pb verbessert die Konformabilitität und die Beständigkeit gegenüber fressendem Verschleiß. Dieser Effekt wird nicht beobachtet, wenn der Bleigehalt weniger als 3% beträgt. Wenn er über 35% hinausgeht, dann wird die Festigkeit der Kupfermatrix verringert, was zu einer Verschlechterung der Ermüdungsbeständigkeit und der Korrosionsbeständigkeit führt.

(2) Sn: bis 15%

In der Blei-Bronze-Lagerlegierung löst sich Sn in der Kupfermatrix auf und verbessert die Verschleißbeständigkeit und die Lasttragekapazität. Bei Zinnmengen von mehr als 15% nehmen die Zugfestigkeit und die Dehnung ab, was zu einer Brüchigkeit der Lagerlegierung führt.

Um ein erfindungsgemäßes mehrschichtiges Gleitlagermaterial mit der obigen Zusammensetzung herzustellen, wird eine Schicht aus einer Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Lagerlegie rung mit einer ggf. mit Cu plattierten Stahlplatte verbun den, wodurch eine Bimetallplatte erhalten wird. Die Bime tallplatte und eine Platte aus einer Bleilegierung für eine Deckschicht, die Zn enthält, werden zur Bindung miteinander verwalzt und danach einer Wärmebehandlung unterworfen. Als Ergebnis der Wärmebehandlung diffundiert das Zink in der Bleilegierung der Deckschicht in die Kupfermatrix der Ober flächenschicht der Lagerlegierungsschicht hinein, und es wird eine Kupfer-Zink-Legierungsschicht auf der Grenzfläche zwischen der Lagerlegierungsschicht und der Deckschicht ge bildet.

Wenn die akkumulative Reduktion weniger als 8% während der Walzverbindung der Bimetallplatte und der Bleilegierungs platte für die Deckschicht beträgt, dann werden die Bin dungsfestigkeit der Bimetallplatte und der Platte aus der Bleilegierung vermindert. Wenn andererseits die akkumulative Reduktion über 48% hinausgeht, dann wird die Lagerlegie rungsschicht hart und brüchig.

Schließlich diffundiert, wenn die Temperatur der Wärmebe handlung niedriger als 170°C ist, das Zn in der Platte aus der Bleilegierung für die Decklegierung nicht genügend in die Kupfermatrix der Lagerlegierungsschicht hinein. Wenn andererseits die Behandlungstemperatur über 250°C hinaus geht, dann oxidiert das Pb intensiv während der Wärmebehand lung.

Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Er findung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Die Fig. 2 zeigt den Herstellungsprozeß eines mehrschich tigen Gleitlagermaterials, bei dem ein Bimetallstreifen (oder eine -platte) 1 und ein Streifen (oder eine Platte) 2 aus einer Legierung, die als Deckschicht verwendet wird, aufgespult werden und auf einer Abrollhaspel A bzw. B mon tiert werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt, weist der Bimetallstreifen 1 eine Stahlplatte 3, die ggf. mit Cu plattiert ist, die als Stütz metallplatte eines Lagers fungiert, und eine Schicht 4 aus einer Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Lagerlegierung, die an die Stahlplatte 3 gebunden ist, auf. Die Lagerlegierungs schicht 4 hat eine Zusammensetzung, die im wesentlichen aus, auf das Gewicht bezogen, 3 bis 35% Pb, bis 15% Sn und zum Rest aus Cu und den erschmelzungsbedingten Verunreinigungen besteht.

Der Legierungsstreifen 2, der als Deckschicht verwendet wird, besteht aus einer Legierung, die im wesentlichen aus, auf das Gewicht bezogen, 1 bis 5% Zn, 3 bis 25% mindestens einem der Elemente Sn und In und zum Rest aus Pb und er schmelzungsbedingten Verunreinigungen besteht. Die Legierung kann weiterhin 1 bis 13% von mindestens einem der Elemente Cu und Sb enthalten.

Der Bimetallstreifen 1 und der Streifen 2 aus der Legierung werden von den Abrollhaspeln A und B abgezogen und in den Entfettungstanks 5 entfettet und gereinigt, wodurch Ver fleckungen von der Oberfläche der Steifen entfernt werden. Danach werden die Streifen 1 und 2 durch Drahtbürsten 6 ab geschliffen, so daß ihre zu verbindenden Oberflächen eine bestimmte Rauhigkeit zur Förderung der Bindungswirksamkeit besitzen.

Danach werden die Streifen 1 und 2 durch die Walzen eines Walzwerks 7 geleitet, um bei einer akkumulativen Reduktion von 8 bis 48% miteinander verbunden zu werden. Es wurde be stätigt, daß bei einer akkumulativen Reduktion von weniger als 8% die Bindungsfestigkeit zwischen dem Bimetallstreifen 1 und dem Streifen 2 der Legierung erniedrigt wird, und daß, wenn die akkumulative Reduktion über 48% hinausgeht, die Platte aus der Lagerlegierung 4 hart und brüchig wird.

Wenn der Bimetallstreifen 1 und der Streifen aus der Legie rung 2 auf eine solche Weise miteinander verbunden werden, dann wird ein Streifen 10 eines Lagermaterials gemäß Fig. 1 hergestellt. Bei diesem ist eine Belagschicht 8 aus einer Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Lagerlegierung (entsprechend der Lagerlegierung 4) auf der ggf. mit Cu plattierten Stahl platte 3 gebildet. Eine Deckschicht 9 aus einer Zn enthal tenden Bleilegierung (entsprechend dem Legierungsstreifen 2) ist auf der Schicht 8 der Lagerlegierung gebildet. Danach wird der Lagermaterialstreifen 10 auf einer Aufrollhaspel C aufgewickelt und danach in einen (nicht gezeigten) Wärmebe handlungsofen eingeleitet, in dem der Lagermaterialstreifen 10 bei 170 bis 250°C wärmebehandelt wird.

Die Wärmebehandlung in dem Ofen bewirkt, daß das Zn in der Deckschicht 9 in die Kupfermatrix 8a der Lagerlegierungs schicht 8 auf der Grenzfläche zwischen der Lagerlegierungs schicht 8 und der Deckschicht 9 hineindiffundiert. Aufgrund dieser Diffusion wird zwischen der Lagerlegierungsschicht 8 und der Deckschicht 9 eine Schicht 11 aus einer Kupfer-Zink- Legierung mit einer Dicke von 0,5 bis 10 µm gebildet.

Versuche der benannten Erfinder haben bestätigt, daß bei einer Erwärmungstemperatur bei der obigen Wärmebehandlung von weniger als 170°C das Zn in der Deckschicht nicht genü gend in die Kupfermatrix 8a der Lagerlegierungsschicht hin eindiffundiert, so daß keine Schicht 11 aus einer Kupfer- Zink-Legierung mit einer Dicke von 0,5 bis 10 µm gebildet wird. Wenn andererseits die Erwärmungstemperatur über 250°C hinausgeht, dann oxidiert die Pb-Phase 8b in der Lagerlegie rung intensiv.

In dem auf die oben beschriebene Weise erhaltenen Lagerma terial 10 ist die Kupfermatrix (durch Cu in Fig. 1 angege ben) der Lagerlegierungsschicht 8 mit der Schicht 11 aus der Kupfer-Zink-Legierung bedeckt, so daß die Diffusionsmenge von Sn und In der Deckschicht 9 in die Kupfermatrix ver ringert wird. Die Geschwindigkeit der Verringerung von Sn und In in der Deckschicht 9 ist daher so gering, daß die Korrosionsbeständigkeit und die Verschleißbeständigkeit der Deckschicht 9 kaum verschlechtert werden. Daher wird die Dauerhaftigkeit der Deckschicht 9 erhöht.

In der Oberflächenschicht der Schicht 8 aus der Lagerlegie rung ist die Bleiphase 8b, die in der Kupfermatrix kristallisiert, nicht mit der Schicht 11 aus der Kupfer-Zink-Legie rung bedeckt, sondern gegenüber der Deckschicht 9 freige legt. Daher können Sn und In in der Deckschicht 9 in die Bleiphase 8b hineindiffundieren.

Daher halten das in die Bleiphase hineindiffundierte Sn und In die günstige Korrosionsbeständigkeit selbst dann auf recht, wenn die Deckschicht 9 verschleißt und die Schicht 11 aus der Kupfer-Zink-Legierung und die Schicht 8 aus der La gerlegierung freigelegt werden. Dazu kommt noch, daß, weil die Schicht 11 aus der Kupfer-Zink-Legierung weicher als die herkömmliche Nickelplattierungsschicht ist, die paarende Welle nicht beschädigt wird.

Beispiel

Mit erfindungsgemäßen Probekörpern, die Deckschichten 9 ver schiedener Zusammensetzungen gemäß Tabelle 1 hatten und mit Vergleichsprobekörpern wurden Korrosionstests durchgeführt. Die erfindungsgemäßen Probekörper und die Vergleichs probekörper 1, 3, 4 und 6 wurden jeweils dadurch herge stellt, daß eine Deckschicht 9 auf eine Blei-Bronze-Lager legierungsschicht 8, bestehend im wesentlichen aus, auf das Gewicht bezogen, 23% Pb, 3,5% Sn und zum Rest Cu und er schmelzungsbedingten Verunreinigungen durch Walzen gebunden wurde und daß dieses Material 4 h lang einer Wärmebehandlung bei 200°C unterworfen wurde.

Mit den Vergleichsprobekörpern, von denen die Deckschichten oder die Nickelplattierungsschichten entfernt worden waren, und mit erfindungsgemäßen Probekörpern, von denen die Deck schichten 9 und die Kupfer-Zink-Legierungsschichten 11 ent fernt worden waren, wurden auf folgende Weise Korrosions tests durchgeführt: Die Probekörper wurden in verbrauchtes Motorenöl (Warenzeichen: Shell Rotella Oil) eines Kraftfahr zeugs nach einer Fahrleistung von 10 000 km bei 130°C 1000 h lang eingetaucht. Die Unterschiede des Gewichts vor und nach dem Eintauchen wurden bestimmt. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Die Vergleichsprobekörper 2 und 5, die durch das Sternchen (*) als "plattiert" bezeichnet werden, wurden dadurch hergestellt, daß die gleiche Legie rungsschicht wie bei den erfindungsgemäßen Probekörpern her gestellt wurde, daß diese mit Nickel zur Verhinderung einer Diffusion und mit einer Deckschicht elektroplattiert wurden und daß das Material 50 min lang einer Wärmebehandlung bei 130°C unterworfen wurde.

Aus Tabelle 1 wird ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Probekörper hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit weitaus besser sind als die Vergleichsprobekörper. Die Vergleichs probekörper 2 und 5, die jeweils eine Nickelplattierungs schicht zwischen der Lagerlegierungsschicht und der Deck schicht aufweisen, sind hinsichtlich der Korrosionsbestän digkeit extrem schlechter. Es wurde festgestellt, daß dies darauf zurückzuführen ist, daß das Sn und das In in der Deckschicht in keiner Weise in die Lagerlegierungsschicht hineindiffundieren. Andererseits ist bei den Vergleichspro bekörpern 1, 3 und 4, von denen keiner eine Nickelplattie rungsschicht zwischen der Lagerlegierungsschicht und der Deckschicht aufweist, keine Kupfer-Zink-Legierungsschicht zwischen der Lagerlegierungsschicht und der Deckschicht ge bildet, da die Deckschicht kein Zn enthält.

Daher ist bei den Vergleichsprobekörpern 1, 3 und 4 zu er warten, daß das Sn und das In der Deckschicht in die Lager legierungsschicht hineindiffundieren. Die Vergleichsprobe körper 1, 3 und 4 sind jedoch hinsichtlich der Korrosionsbe ständigkeit den erfindungsgemäßen Probekörpern stark un terlegen. Es wurde festgestellt, daß dies darauf zurückzu führen ist, daß Sn und In der Deckschicht in die Kupfer matrix der Lagerlegierungsschicht hineindiffundieren und daß der größte Teil davon an der Grenzfläche Verbindungen mit Cu erzeugt, so daß die Mengen von Sn und In in der Bleiphase der Lagerlegierung gering sind. Aus dieser Tatsache wird er sichtlich, daß bei den erfindungsgemäßen Probekörpern, bei denen Sn und In keine Verbindungen mit Cu bilden und bei denen große Mengen von Sn und In in der Bleiphase zurück bleiben, die Korrosionsbeständigkeit hoch effektiv ver bessert werden.

Bei dem Vergleichsprobekörper 6 schließt die Deckschicht eine geringe Menge von Zn ein, so daß folglich während der 4-stündigen Wärmebehandlung bei 200°C eine Kupfer-Zink-Le gierungsschicht gebildet wird. Diese Kupfer-Zink-Legierungs schicht ist dabei extrem dünn, und die Dicke ist so klein wie 0,3 µm. Der Effekt der Verhinderung, daß Sn und In der Deckschicht in die Kupfermatrix der Lagerlegierungsschicht hineindiffundieren, ist daher so niedrig, daß die praktisch gleiche Korrosionsbeständigkeit wie bei den erfindungsge mäßen Probekörpern nicht erhalten werden kann. Dies kann als Beweis dafür angesehen werden, daß die Kupfer-Zink-Legie rungsschicht 11 eine Dicke von nicht weniger als 0,5 µm haben muß. Bei verschiedenen Tests wurde bestätigt, daß, wenn die Dicke der Kupfer-Zink-Legierungsschicht 11 über 10 µm hinausgeht, die Kupfer-Zink-Legierungsschicht 11 brüchig wird, wodurch die Bindungsfestigkeit der Deckschicht 9 ver schlechtert wird.

Erfindungsgemäß können die folgenden Effekte realisiert wer den:

(a) Eine Kupfer-Zink-Legierungsschicht mit einer Dicke von 0,5 bis 10 µm wird zwischen der Kupfermatrix der Lagerlegie rungsschicht und der Deckschicht gebildet, so daß verhindert wird, daß die Elemente der Deckschicht, wie Sn und In, in die Kupfermatrix der Lagerlegierung hineindiffundieren, wo durch die Korrosionsbeständigkeit und die Verschleißbestän digkeit verbessert werden. Weiterhin ist das Pb, das in der Kupfermatrix der Lagerlegierungsschicht kristallisiert, nicht mit der Kupfer-Zink-Legierungsschicht auf der Grenz fläche mit der Deckschicht bedeckt und das Sn und das In in der Deckschicht diffundieren teilweise in dieses Pb hinein. Daher kann selbst dann, wenn die Deckschicht verschleißt, und die Kupfer-Zink-Legierungsschicht und die Lagerlegie rungsschicht freigelegt werden, die Korrosionsbeständigkeit und die Verschleißbeständigkeit durch die Bleiphase, in die Sn und In hineindiffundiert sind, aufrechterhalten werden.

Auch besteht keine Gefahr, daß die paarende Welle beschädigt wird und daß die Korrosionsbeständigkeit der Lagerlegie rungsschicht verschlechtert wird.

(b) Die Bleilegierung der Deckschicht besteht im wesentli chen aus, auf das Gewicht bezogen, 1 bis 5% Zn, 3 bis 25% mindestens eines der Elemente Sn und In und zum Rest aus Pb und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen, so daß die Kon formabilität, die Verschleißbeständigkeit und die Korro sionsbeständigkeit verbessert werden können. Weiterhin kann hierdurch eine wirksame Kupfer-Zink-Legierungsschicht zwi schen der Deckschicht und der Kupfermatrix der Lagerlegie rungsschicht gebildet werden.
(c) Wenn die Bleilegierung der Deckschicht weiterhin 1 bis 13% mindestens eines der Elemente Cu und Sb enthält, dann können die Verschleißbeständigkeit, die Korrosionsbeständig keit und die Ermüdungsbeständigkeit weiter erhöht werden.
(d) Die Lagerlegierungsschicht besteht im wesentlichen aus, auf das Gewicht bezogen, 3 bis 35% Pb, bis zu 15% Sn und zum Rest Cu und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen, so daß die Ermüdungsbeständigkeit, die Verschleißbeständigkeit und die Beständigkeit gegenüber fressendem Verschleiß bei einem Lager für Hochlastanwendungszwecke ausgezeichnet sind.
(e) Die Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Lagerlegierungsschicht wird auf einer Stahlplatte gebildet, die ggf. mit Cu plat tiert ist, wodurch die Bimetallplatte erhalten wird. Die Bi metallplatte und die Platte aus der Bleilegierung für die Deckschicht, die Zn enthält, werden so durch Walzen verbun den, daß die akkumulative Reduktion 8 bis 48% beträgt. Da nach erfolgt eine Wärmebehandlung bei 170 bis 250°C. Daher kann leicht eine Kupfer-Zink-Legierungsschicht zwischen der Kupfermatrix der Lagerlegierungsschicht und der Deckschicht aufgrund der Diffusion gebildet werden.

Claims

1. Material eines mehrschichtigen Gleitlagers, ge kennzeichnet durch eine Stahlplatte, die ggf. mit Cu plattiert ist, eine auf der Stahlplatte gebildete Kupfer-Blei- oder Blei-Bronze-Lagerlegierung und eine auf der Lagerlegierungsschicht gebildete Deckschicht aus einer Zink enthaltenden Bleilegierung, wobei eine Schicht aus einer Kupfer-Zink-Legierung mit einer Dicke von 0,5 bis 10 µm zwischen der Kupfermatrix der Belagschicht und der Deck schicht aus der Bleilegierung vorgesehen ist.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bleilegierung der Deckschicht im wesentlichen aus, auf das Gewicht bezogen; 1 bis 5% Zn, 3 bis 25% Sn und/oder In und zum Rest aus Pb und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen besteht.

3. Material nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bleilegierung der Deckschicht weiterhin 1 bis 13% mindestens eines der Elemente Cu und Sb enthält.

4. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Lager legierung der Belagschicht im wesentlichen aus, auf das Ge wicht bezogen, 3 bis 35% Pb, bis 15% Sn und zum Rest aus Cu und erschmelzungsbedingten Verureinigungen besteht.

5. Verfahren zur Herstellung eines Materials eines mehr schichtigen Gleitlagers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Stufen:
Bildung einer Belagschicht aus einer Kupfer-Blei- oder Blei- Bronze-Lagerlegierung auf einer Stahlplatte, die ggf. mit Cu plattiert ist, um eine Bimetallplatte zu erhalten,
Verwalzen der Bimetallplatte mit einer Platte aus einer Bleilegierung zur Bildung einer Deckschicht, die Zn enthält, um die Platten so zu binden, daß die akkumulative Reduktion 8 bis 48% beträgt,
und anschließendes Unterwerfen der Platten einer Wärmebe handlung bei 170 bis 250°C.