ES2218385T3

ES2218385T3 - Aleacion para cojinetes depositada galvanicamente, baño galvanico y procedimiento para el depositado galvanico.

Info

Publication number: ES2218385T3
Application number: ES01907459T
Authority: ES
Inventors: Thomas Steffens; Werner Schubert; Bernhard Rehbock
Original assignee: KS Gleitlager GmbH
Current assignee: KS Gleitlager GmbH
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2004-11-16
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: ATE267896T1; EP1352110A1; DE50102446D1; WO2002057517A1; EP1352110B1

Abstract

Aleación para cojinetes, depositada galvánicamente, a base de plomo-estaño-cobre, para la fabricación de capas de deslizamiento para cojinetes de deslizamiento, caracterizada porque la aleación contiene como componente principal plomo y desde un 3 hasta un 10 % en peso de estaño, desde un 2 hasta un 5, 5 % en peso de cobre y desde un 0, 5 hasta un 3, 0 % en peso de antimonio y

Description

Aleación para cojinetes depositada galvánicamente, baño galvánico y procedimiento para el depositado galvánico.

La invención se refiere a una aleación para cojinetes depositada galvánicamente a base de plomo-estaño-cobre para la fabricación de capas de deslizamiento para cojinetes de deslizamiento.

Se conoce, por ejemplo, una aleación depositada galvánicamente, por la publicación DE 27 47 545 C2, que divulga el empleo de una aleación binaria o bien ternaria constituida por un 20% hasta un 70% de cobre, por un 15% hasta un 80% de plomo, por un 0% hasta un 30%de estaño y por un 0% hasta un 1% de antimonio, indio y/o cadmio para capas de deslizamiento, formándose la capa de deslizamiento mediante depositado electroquímico de la aleación. Se ha observado que, mediante el depositado galvánico de los componentes de la aleación en el caso de una aleación de plomo-estaño-cobre, con elevado contenido en cobre, pueden mejorarse las propiedades de resistencia a la fatiga, la resistencia a la corrosión y la resistencia al desgaste por rozamiento.

Sin embargo, el aumento del contenido en cobre en el baño galvánico por encima de un 6% en peso de cobre conduce a problemas. A éstos elevados contenidos en cobre se presenta la "cementación del cobre" (autodepositado del cobre en ausencia de corriente).

Además, se conoce ya por la publicación DE 27 22 144 A1 una aleación para cojinetes de metal blanco a base de plomo-estaño-cobre, especialmente para la fabricación de capas de deslizamiento para cojinetes de deslizamiento multicapa, en la que la aleación ternaria, que contiene plomo, presenta la siguiente composición en % en peso: desde un 10% hasta un 20% de estaño, desde un 6% hasta un 10% de cobre, especialmente de un 14% estaño, un 8% de cobre, siendo el resto plomo. Del mismo modo ésta aleación tiene que depositarse a partir de baños galvánicos con un elevado contenido en cobre, de manera que se presentan los mismos problemas.

A partir de las dos publicaciones citadas se conocía ya el hecho de añadir antimonio a la aleación, con mantenimiento del elevado contenido en cobre, para aumentar la duración debida.

Se conoce por la publicación para información de solicitud de patente japonesa JP 61-1221399 una aleación para cojinetes de deslizamiento, depositada galvánicamente, con un 66 hasta un 84% en peso de plomo, con un 15 hasta un 30% en peso de estaño y con un 1 hasta un 4% en peso de cobre. En la publicación se ha citado, además, que la aleación puede presentar, también, desde un 0,1 hasta un 5% en peso de antimonio, para mejorar la resistencia la fatiga. No se ha indicado nada sobre la incorporación del antimonio. La composición indicada del baño galvánico no contiene antimonio.

Por lo tanto, constituye el objetivo de la presente invención conseguir una aleación para cojinetes, depositada galvánicamente, del tipo considerado, que presente una elevada dureza y capacidad de carga y que pueda fabricarse de manera reproducible, sin que se presenten los problemas citados al principio, con elevados contenidos en cobre. Además, debe proporcionarse un baño galvánico que sea adecuado para la fabricación de aleaciones de base constituidas por plomo-estaño-cobre, y un procedimiento para el depositado galvánico de una aleación de base de éste tipo constituida por plomo-estaño-cobre.

Esta tarea se resuelve, según la invención, por medio de una aleación para cojinetes a base de plomo-estaño-cobre, que contiene, como componente principal plomo y desde un 3 hasta un 10% en peso de estaño, desde un 2 hasta un 5,5% en peso de cobre y desde un 0,5 hasta un 3,0% en peso de antimonio y una dureza Vickers al menos de 32 HV 0,002. La dureza Vickers se determina como microdureza según DIN 6507-1 de enero de 1998.

Se ha observado, según la invención, que la adición de pequeñas cantidades de antimonio al baño galvánico, a partir del cuál se deposita la aleación para cojinetes, influye positivamente sobre el comportamiento al depositado del cobre, así como también del propio antimonio de tal manera, que el contenido en cobre y el contenido en antimonio (en % en peso) en la aleación para cojinetes, depositada, son mayores que los correspondientes contenidos en el baño galvánico. Además, el depositado de cobre en presencia de antimonio conduce, también, a un aumento de la dureza de la aleación para cojinetes y, concretamente, incluso con contenidos en cobre proporcionalmente pequeños, por debajo del 6% en peso. Esto conlleva la ventaja adicional de que la aleación puede depositarse a partir de baños galvánicos con un contenido en cobre proporcionalmente pequeño. Sorprendentemente pueden alcanzarse durezas Vickers de al menos 32 HV 0,002 en el caso de la aleación para cojinetes, depositada galvánicamente, según la invención.

Se ha observado, además, que, sorprendentemente, menores contenidos en estaño desde un 3 hasta un 10% en peso, especialmente desde un 3 hasta un 8% en peso, conducen a propiedades tribológicas excelentes de la aleación para cojinetes depositada, manteniéndose la elevada dureza.

La aleación para cojinetes, galvánicamente depositada, contiene, preferentemente, desde un 3 hasta un 5,5% en peso de cobre. Su contenido en antimonio supone, en otra realización de la invención, desde un 1 hasta un 2,5% en peso, especialmente desde un 1 hasta un 2% en peso.

En el caso de las composiciones preferentes pueden alcanzarse durezas Vickers de al menos 35 HV 0,002.

El objeto de la invención es, además, un baño galvánico con las características de las reivindicaciones 7 a 12, que es adecuado para la obtención de aleaciones para cojinetes a base de plomo-estaño-cobre.

Además, la invención se refiere a un procedimiento para el depositado galvánico de una aleación de plomo-estaño-cobre sobre un semicojinete a partir de un baño galvánico con las características de la reivindicación 13. Formas preferentes de realización se producen por las otras reivindicaciones dependientes.

Se ha observado, según la invención, que la adición de antimonio a un baño galvánico conduce a un efecto positivo sobre el comportamiento al depositado del cobre, depositándose el cobre de manera preferente pero también homogénea, de forma que el contenido o que la concentración del cobre depositado es mayor en la aleación para cojinetes que en el baño galvánico. Se ha observado, además, que esto se produce también para el propio antimonio y, también, para el plomo. Por el contrario, el estaño se deposita en menor cuantía.

Se ha revelado como especialmente ventajoso, desde el punto de vista de la tecnología del procedimiento, que puede alcanzarse, con una concentración en cobre proporcionalmente pequeña en el baño galvánico, una concentración en cobre mayor frente a la anterior, en la aleación para cojinetes de manera que puede obviarse el problema de la concentración de cobre, que se presenta en el caso de elevadas concentraciones de cobre en el baño galvánico. Además, la adición de antimonio al baño galvánico conduce a un considerable aumento de la dureza en el caso de la aleación para cojinetes depositada a partir del mismo. La aleación para cojinetes puede fabricarse de manera controlada y reproducible. A continuación se explicará la invención por medio de composiciones según la invención de baños galvánicos y de las aleaciones para cojinetes de deslizamiento, depositadas a partir de los mismos y por medio de composiciones del baño y de aleaciones conocidas. Se hará referencia a la tabla siguiente.

	PbSn10Cu2	PbSn10Cu6	Capa de	Capa de
			deslizamiento	deslizamiento
			según la	según la
			invención 3	invención 4
Composición	Baño 1	Baño 2	Baño 3	Baño 4
Pb	87,4	84,9	69,7	82,5
Sn	10,4	10,6	26,9	14,6
Cu	2,2	5,5	2,3	2,1
Sb	-	-	1,0	0,85

Composición	Capa 1	Capa 2	Capa 3	Capa 4
Pb	87,2	84,4	90,1	87,5
Sn	10,5	10,2	4,2	5,5
Cu	2,3	5,4	3,7	5,4
Sb	-	-	1,9	1,4

Dureza	16 HV	27 HV	41 HV	35-40 HV
HV 0,002

Las dos primera columnas muestran la composición de baños 1 y 2 galvánicos normalizados y las capas de deslizamiento 1 y 2 depositadas a partir de los mismos con una composición esencialmente idéntica, en forma de la aleación PbSn10Cu2 y o PbSn10Cu6. Éstas aleaciones se diferencian entre sí, fundamentalmente, por un contenido en cobre proporcionalmente pequeño en el caso de la capa 1 y algo mayor que el 2% en peso y por un contenido en cobre mayor que el anterior, en el caso de la capa 2, de aproximadamente un 5,5% en peso.

Éstas capas para cojinetes de deslizamiento se fabrican a partir de un baño galvánico, sensiblemente con la misma concentración de los componentes que en la aleación depositada. La primera de las citadas capas de deslizamiento PbSn10Cu2, según ISO 4383, presenta una dureza Vickers (microdureza) de 16 HV 0,002. La dureza Vickers se determina en éste caso según DIN ISO 6507-1 de enero de 1998, de manera conocida, mediante la compresión de la punta de una pirámide normalizada con una fuerza, que es generada por una masa aplicada de 2 g (0,0196 N). Por lo tanto la fuerza del ensayo debe elegirse tan pequeña, que la punta del diamante no penetre en la capa de deslizamiento, depositada, hasta el material de soporte. Mediante el aumento del contenido en cobre con la segunda aleación, empleada muchas veces, de PbSn10Cu6, puede aumentarse la dureza, de manera conocida, hasta aproximadamente 27 HV 0,002. Una capa de deslizamiento, fabricada a partir de la anterior presenta una mayor capacidad de carga.

Las dos columnas de la derecha presentan ejemplos de realización según la invención de la composición del baño galvánico y de la aleación o bien de las capas 3 y 4 depositadas respectivamente a partir del mismo. Se observa que los componentes cobre y antimonio están presentes en la aleación para cojinetes, depositada galvánicamente, con una mayor proporción o bien con una mayor concentración que en el baño galvánico. Esto mismo se cumple con el componente de la aleación constituido por el plomo. Por el contrario, el estaño se deposita en una cuantía mucho más pequeña. Tal como muestra la comparación de los ejemplos de realización según la invención 3 y 4 muestra, una reducción del contenido en estaño del baño galvánico desde un 26,9 hasta un 14,6% en peso no conduce a un menor contenido en estaño de la aleación depositada sino que, por el contrario, conduce a un contenido mayor en estaño, lo cual se debe a las relaciones complejas entre los otros componentes. Éste aumento del contenido en estaño, en el caso de la capa 4 frente a la capa 3, se debe al menor contenido en antimonio, de tan solo 0,85 frente a 1,0. El antimonio inhibe el depositado del estaño. Por el contrario favorece el depositado del plomo y del cobre. La dureza Vickers medida en el caso de la capa 3 (microdureza) es de 41 HV 0,002 y en el caso de la capa 4 se midieron, en el caso de 5 muestras diferentes, microdurezas de 35 hasta 40 HV 0,002.

Claims

1. Aleación para cojinetes, depositada galvánicamente, a base de plomo-estaño-cobre, para la fabricación de capas de deslizamiento para cojinetes de deslizamiento, caracterizada porque la aleación contiene como componente principal plomo y desde un 3 hasta un 10% en peso de estaño, desde un 2 hasta un 5,5% en peso de cobre y desde un 0,5 hasta un 3,0% en peso de antimonio y presenta una dureza Vickers de al menos 32 HV 0,002.

2. Aleación para cojinetes según la reivindicación 1, caracterizada porque la aleación contiene desde un 3 hasta un 8% en peso de estaño.

3. Aleación para cojinetes según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque la aleación contiene desde un 3 hasta un 5,5% en peso de cobre.

4. Aleación para cojinetes según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la aleación contiene desde un 1 hasta un 2,5% en peso de antimonio.

5. Aleación para cojinetes según la reivindicación 4, caracterizada porque la aleación contiene desde un 1 hasta un 2% en peso de antimonio.

6. Aleación para cojinetes según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la aleación presenta una dureza Vickers de al menos 35 HV 0,002.

7. Baño galvánico, que comprende plomo, estaño, cobre, para el depositado de una aleación para cojinetes a base de plomo-estaño-cobre, siendo el componente principal plomo, caracterizado porque el baño galvánico contiene desde un 60 hasta un 90% en peso de plomo, desde un 5 hasta un 30% en peso de estaño, desde un 1 hasta un 4% en peso de cobre y desde un 0,5 hasta un 2% en peso de antimonio.

8. Baño galvánico según la reivindicación 7, caracterizado porque el baño galvánico contiene desde un 10 hasta un 30% en peso de estaño, desde un 1 hasta un 3% en peso de cobre y desde un 0,5 hasta un 1,5% en peso de antimonio.

9. Baño galvánico según las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque el baño galvánico contiene desde un 1,5 hasta un 2,5% en peso de cobre.

10. Baño galvánico según la reivindicación 9, caracterizado porque el baño galvánico contiene desde un 2 hasta un 2,5% en peso de cobre.

11. Baño galvánico según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el baño galvánico contiene desde un 0,7 hasta un 1,5% en peso de antimonio.

12. Baño galvánico según la reivindicación 11, caracterizado porque el baño galvánico contiene desde un 0,7 hasta un 1,2% en peso de antimonio.

13. Procedimiento para el depositado galvánico de una aleación de plomo-estaño-cobre sobre un semicojinete, a partir de un baño galvánico según una de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado porque el contenido en plomo, en estaño, en cobre y en antimonio del baño galvánico se elige con un 60 hasta un 90% en peso de plomo, un 5 hasta un 30% en peso de estaño, un 1 hasta un 4% en peso de cobre y un 0,5 hasta un 2% en peso de antimonio y porque se deposita, a partir del mismo, la aleación para cojinetes con un contenido mayor en cobre y con un contenido mayor en antimonio que el del baño galvánico.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque se deposita la aleación para cojinetes, con plomo como componente principal y con un contenido en estaño desde un 3 hasta un 10% en peso, un contenido en cobre desde un 2 hasta un 5,5% en peso y un contenido en antimonio desde un 0,5 hasta un 3,0% en peso y presenta una dureza Vickers de al menos 32 HV 0,002.

15. Procedimiento según las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado porque el contenido en cobre del baño galvánico empleado se elige menor que el 2,8% en peso y la aleación para cojinetes se deposita con un contenido en cobre mayor que el 3,2, preferentemente mayor que el 3,5% en peso.