JP2020502432A - 多層滑り軸受部材 - Google Patents

Abstract

本発明は、支持層（３）と、半径方向の層厚（１４）を有する滑り層（４）とを備えた多層滑り軸受部材（１）に関するものであって、その層厚が少なくとも１つのエッジの領域内で、その領域に隣接する領域内よりも小さく、かつ滑り層（４）が少なくとも主成分として金属合金からなり、その合金がマトリクスを形成する第１の元素と、少なくとも１つの第２の元素とを有しており、第２の元素が軸方向（８）に延びる濃度勾配をもって含まれ、かつ合金内の第２の元素の割合がエッジの方向に増大し、かつ第２の元素が、マトリクスを形成する第１の元素より小さい電流当量を有し、及び／又は第２の元素又はこれから形成される金属間相が、マトリクスを形成する第１の元素よりも高い密度を有する。

Description

本発明は、支持層と少なくとも１つの滑り層とを有する多層滑り軸受部材に関するものであって、滑り層は周方向に延びるエッジと半径方向の層厚とを有しており、さらに滑り層の層厚が少なくとも１つのエッジの領域内で、この領域に隣接する領域内におけるよりも小さく、かつ滑り層が少なくとも主成分として金属合金からなり、金属合金がマトリクスを形成する第１の元素と少なくとも１つの第２の元素とを有している。

本発明はさらに、少なくとも１つの支持層と滑り層とを有する多層滑り軸受を形成する方法に関するものであり、滑り層が周方向に延びるエッジと半径方向の層厚とを有しており、さらに滑り層の層厚が、少なくとも１つのエッジの領域内で、エッジに隣接する領域内よりも小さく形成され、かつ滑り層が、マトリクスを形成する第１の元素と少なくとも１つの第２の元素とを有する金属合金として、ガルバニック（電気めっき）槽からガルバニック析出される。

滑り軸受シェルの周方向に延びるサイドエッジの扁平化は、従来技術から知られている。多くの例の１つとして、特許文献１が挙げられる。ルーフエッジ又はブラインドエッジとも称される、この特殊な形状付与によって、油膜の裂け及びサイドエッジ領域内の滑り軸受の過負荷を回避しようとしている。

特許文献２から知られている方法においては、軸受シェル未加工品の直線的な運動が、特殊なやり方でドリルスピンドルの運動に重畳され、それによって球状の表面を有する滑り層が得られる。

たとえば機械的な精密ドリル加工又はバンド研磨器具による手動の研磨による、サイドエッジの切削加工の他に、層厚推移部分を形成するための刻印方法も知られている。

ガルバノ（電気めっき）技術においては、層厚推移部分を形成するために、ブラインド、補助電極又は特殊に成形された陽極を使用することができる。

エッジにおいて層厚が著しく増大することを回避するだけで、著しい手間がかかる。そのための従来技術は、パルス電流とリバースパルス電流の使用及び均等化する添加剤とそれに応じた工作物形状を考慮することである。

すなわちガルバニック析出は、通常、エッジにおいてより高い層厚を形成する傾向がある。というのは、そこには電場線が集中し、かつより高いローカルな電流密度をもたらすからである。

これらの方法が煩雑であることは別にして、これらは部分的に再現が困難でもある。精密ドリル加工する際に、滑り軸受は通常、サイドエッジの領域内で特殊なティーチングテープによって裏打ちされる。サイドエッジの手動の加工には、人的なエラーが生じ易い。

ガルバノ技術的な解決は、構成部分と結びついた工具又は個別コーティングを必要とし、それらが滑り軸受製造の経済性にマイナスに作用する。したがってエッジへ向かう層厚のわずかな隆起（１μｍ〜１０μｍ）が、通常、不可避であると受け入れられ、それどころか好ましいとさえ記述される（特許文献３）。

独国特許出願公開第１０２０８１１８（Ｂ４）号明細書 独国特許出願公開第１０２０１１０７７２７８（Ｂ３）号明細書 国際公開第２０１４／１０４００２（Ａ１）号

本発明の課題は、部分領域内で層厚が減少されている滑り層を有する多層滑り軸受部材を提供することである。

この課題は、冒頭で挙げた多層滑り軸受部材において、第２の元素が軸方向に延びる濃度勾配をもって含まれており、合金内の第２の元素の割合が、エッジの方向に増加し、かつ第２の元素が、マトリクスを形成する第１の元素よりも小さい電流当量を有し、及び／又は第２の元素又はそれから形成された金属間相が、マトリクスを形成する第１の元素よりも高い密度を有していることによって、解決される。

本発明の課題は、冒頭で挙げた方法によっても解決され、それによれば第２の元素が、その第２の元素の割合がエッジの方向に増大するように、軸方向に延びる濃度勾配をもって析出され、かつ第２の元素として、第１の元素に比較して小さい電流当量を有する元素が使用され、及び／又は第２の元素として、その元素又はそれから形成される金属間相が第１の元素よりも高い密度を有する元素が使用される。

電流当量は、所定の時間内に所定の電流量をもって析出することができる、元素の量である。電流量と時間は、考察される元素について同一でなければならない。

密度は、それぞれ純元素もしくは形成された金属間相に関する（それぞれ等しい温度において）。

第２の元素における濃度勾配によって、滑り層のガルバニック析出における析出量の変化及び／又は析出される合金の体積の変化（濃度勾配なしの析出と比較した場合の、等しい電流量における、したがって等しい量の電気エネルギにおける変化）がもたらされることが、効果的である。このことがまた、層厚の所望の削減をもたらす。したがって本発明によれば、多層滑り軸受部材を形成する場合に、濃度勾配が幾何学的な勾配に、すなわち滑り層の層厚推移部分に、変換される。したがって多層滑り軸受部材を形成する方法は、簡単に実施される。さらに、エッジ領域内で第２の元素の割合が高いことによって、この領域の機械的特性の変化を達成することができる。硬化は、多層滑り軸受部材の運転中にこの領域の過負荷に対抗し、それに対して軟化はさらに適合することを容易にし、したがって運転上の適合要件の部分補償のみが必要とされる。

好ましくは第２の元素は、電気化学的に第１の元素よりも貴であり、「より貴である」という概念は、標準電位にではなく、ガルバニックプロセスにおける実際の析出電位（場合によってはそれに応じた金属間相の）に関する。この種のより貴である元素は、通常、たとえばより低い電流密度において、あるいはより小さい拡散層厚み（たとえばより強い撹拌）においてより高い濃度で析出される。

好ましくは第１の元素は錫で、第２の元素は銅である。錫は、約０．６２ｍｇ／Ａｓ（０．６２mg/Ampere second）と約７．３ｇ／ｃｍ³の密度を有する酸性の電解質から析出される。それに対して銅は約０．３３ｍｇ／Ａｓと約８．５ｇ／ｃｍ³の密度を有するこの種の電解質から、析出される（約４０％の銅を有するＣｕ６Ｓｎ５相として）。したがって同じ量の電荷によってほぼ半量の銅のみを、そしてそれをより高い密度で、したがって少ない体積で、析出することができる。したがって上述した効果のさらなる改良が得られる。

錫−銅系内の多層滑り軸受部材の好ましい実施変形例によれば、エッジの領域内の銅の割合は、滑り層内のこの元素の平均的な割合よりも、少なくとも２重量％だけ高くすることができる。したがって上述した効果をさらに強化することができる。したがって多層滑り軸受の過負荷領域をより良好に回避し、それに伴ってその運転安全性をさらに改良することができる。

他方で、錫−銅系内の銅の割合が、エッジの領域内で最大３０重量％であると、効果的であり得る。それによって一方では、不規則な表面、特に高すぎる表面粗さを回避することができ、それによって他方では、硬すぎて極端にもろいエッジ領域の形成を回避することができる。このようなエッジ領域はなるほどその負荷能力に関しては有利であるものの、滑り層の全摩擦学的特性に負の影響をもたらす可能性がある。エッジ領域内の銅の含有量が３５重量％から過上昇した場合には、もはやほとんど錫結合されない金属間相（Ｃｕ６Ｓｎ５）は、極端にもろくなる。

平均的な銅含有量は、好ましくは７重量％〜２０重量％、特に１０重量％〜１５重量％である。それによってエッジにおける２重量％の増大を、より簡単にもたらすことができる。

他の実施変形例によれば、第１の元素は錫から、そして第２の元素はビスマスからなることができる。ビスマスは、約０．７２ｍｇ／Ａｓと約９．８ｇ／ｃｍ³の密度を有する酸性の電解質から析出される。錫は、約０．６ｍｇ／Ａｓと約７．３ｇ／ｃｍ³の密度を有する酸性の電解質から析出される。錫もビスマスも軟質であり、かつ良好な摩擦学的特性を有しているので、比較的一定の剛性と摩擦学的特性において、エッジへ向かう層厚減少を実現することができる。

錫−ビスマス系における好ましい実施変形例によれば、コーティングは平均的に（したがってコーティング全体にわたって見て）３重量％〜１０重量％のビスマスからなり、エッジにおける少なくとも２重量％、最大１５重量％の上昇が、特に効果的である。１５重量％を上回るビスマス含有量は、低融点であることがあり、そればかりか１３９℃の共融点を形成することがある。この種の組成は、温度が高くなった場合に剛性にマイナスに作用することがあり得る。

他の実施変形例によれば、第１の元素が錫から、そして第２の元素がアンチモンからなることができる。アンチモンは、約０．４２ｍｇ／Ａｓと約６．９ｇ／ｃｍ³の密度を有する酸性の電解質から（ＳｎＳｂ金属間相として）析出することができる。錫は、約０．６２ｍｇ／Ａｓと約７．３ｇ／ｃｍ³の密度を有する酸性の電解質から析出することができる。金属間相の密度の低さは、より低い電流効率の効果によって容易に凌駕することができる。ＳｎＳｂ相は、錫合金の剛性と温度耐性を高め、かつ良好な摩擦学的特性を有している。

錫−アンチモン系における特に好ましい実施変形例として、コーティングは平均的に（したがってコーティング全体にわたって見て）２重量％〜２０重量％のアンチモンからなり、エッジ領域内で少なくとも５重量％、最大で４０重量％の増加が効果的である。

他の好ましい実施変形例として、錫、ビスマス及び／又はアンチモン及び／又は銅が組み合わされる。合金における結合されていない錫部分において、すなわち金属間Ｃｕ６Ｓｎ５相又はＳｎＳｂ相内で結合されていない部分において、上述した理由から、ビスマスの最大含有量が１５重量％を上回らないならば、効果的である。この組合せによって、エッジへの層厚減少が主として銅含有量の増加によって調節できることにより、アンチモンのそれ自体ポジティブな特性を強化することができる。したがって層厚減少は、アンチモンの本質的に小さい層厚効果に依存せず、したがってアンチモン含有量は、エッジへ向かって過度に上昇する必要はない。

他の実施変形例によれば、第１の元素は亜鉛から、そして第２の元素は錫からなることができる。錫は、約０．３１ｍｇ／Ａｓと約７．３ｇ／ｃｍ³の密度を有するシアン化物の電解質から析出される。それに対して亜鉛は、約０．３４ｍｇ／Ａｓと約７．１ｇ／ｃｍ³の密度を有するこの種の電解質から析出される。

亜鉛−錫系における特に好ましい実施変形例として、コーティングは平均的に（したがってコーティング全体にわたって見て）約１０重量％〜３０重量％の亜鉛を有している。それによって軟質の錫マトリクスは、亜鉛によって耐食性及び耐摩耗性が高くなる。さらに、錫割合がエッジへ向かって少なくとも２重量％、さらに好ましくは５重量％だけ上昇すると、効果的である。エッジへ向かって錫が増大することにより、減少された層厚によって幾何学的適応がもたらされ、同時に軟化し、かつそれによって摩擦学的特性と機械的適応能力が改良される。

銅、ニッケル及び／又はコバルトのような合金元素（Ｚｎ−Ｃｕ相として約８ｇ／ｃｍ³の密度において、それぞれＣｏとＮｉについて約０．３ｍｇ／ＡｓもしくはＣｕについて０．６６ｇｍ／Ａｓ）を付加的に使用することによって、エッジから遠い領域の剛性（特にニッケルとコバルトの場合、あまり貴でないので）あるいはエッジ領域の剛性（特に銅、特に貴であるので）を高め、もしくは目的に合わせて調節することが、可能である。

念のために記しておくが、強アルカリ性の、シアン化物の電解質から錫−亜鉛系を析出する場合に、条件は、従来の酸性の電解質におけるのとは異なる。亜鉛はこの電解質内でシアン化物錯体形成されており、錫（ここでは、酸中のようにＳｎ²⁺としてではなく、Ｓｎ⁴⁺として）は、約０．３ｍｇ／Ａｓの電流効率のみによってきわめて強いヒドロキシ錯体から析出され、そもそも錫が亜鉛よりも貴であるか否かは、槽組成（遊離アルカリ度）に依存している。同様に、この電解質内で銅（強いシアン化物錯体の形態をなす）は錫よりも貴でないと示されているが、しかし０．６６ｇｍ／Ａｓの電流効率によって析出される（Ｃｕ⁺であってＣｕ²⁺ではない）。

他の実施変形例によれば、第１の元素は銀から、第２の元素は鉛からなる。銀は、１．１２ｍｇ／Ａｓと約１０．５ｇ／ｃｍ³の密度を有するシアン化物の電解質から析出される。それに対して鉛は、僅か約１．０７ｍｇ／Ａｓと約１１．３ｇ／ｃｍ³の密度を有するこの種の電解質から析出される。

きわめて強いシアン化銀錯体によって、鉛は効果的に析出され、すなわち標準電極電位に関しては銀の挙動が著しく貴であるにもかかわらず（Ａｇ：＋０．８０Ｖ対Ｐｂ：−０．１３Ｖ）、銀よりも貴であるように挙動する。電解質は特に、遊離シアン化物濃度が高く（強い銀錯体形成）、これに対して遊離アルカリ度は低い（比較的わずかなＰｂ錯体形成）ように、構成されている。

銀−鉛系における特に好ましい実施変形例として、コーティングは平均的に（したがってコーティング全体にわたって見て）約５重量％から４０重量％の鉛からなる。ここでも、鉛割合がエッジへ向かって少なくとも２重量％、さらに好ましくは１０重量％上昇し、６０重量％の値を上回らないと、効果的である。密度及び電気化学当量の効果がより小さいことによって、所望の層厚減少を得るために、エッジにおける鉛含有量が比較的強く増加すると、効果的である。

他の実施変形例によれば、第１の元素が銀から、第２の元素はビスマスからなることができる。銀は、１．１２ｍｇ／Ａｓと約１０．５ｇ／ｃｍ³の密度を有するシアン化物の電解質から析出される。それに対してビスマスは、僅か約０．７２ｍｇ／Ａｓと約９．８ｇ／ｃｍ³の密度を有するこの種の電解質から析出される。それについては錫−亜鉛系についての上述した説明を参照することができ、より小さい密度の逆の効果は、電気化学当量のより強い効果によって凌駕される。

念のためだけに述べておくが、他でもないシアン化物系、あるいはほぼ中性の系は、時には、不完全なクーロメトリック電流効率において析出し、したがって副反応（たとえばガス発生）が無視できない部分電流を変換する。多くの場合において、電流密度の低下に伴って電流効率が上昇する。したがって所望の効果を強化するための他の事例において、薄層化がもたらされる。強酸性の電解質、又はたとえば一般的に銀電解質においては、この影響は無視できる。

もちろん上で挙げたすべての例において、他の合金元素又は粒子を添加することができ、それらはエッジへ向かっての層厚減少にこれといった効果はもたらさないが、他のポジティブな作用（たとえば光沢及び平らにすること、粒子境界強度、摩耗強度又は疲労強度）をもたらす。

他の実施変形例によれば、滑り層上に他の層を配置することができ、その他の層は、滑り層内の第２の元素の平均的な割合よりも少ない割合の第２の元素を有している。それによって多層滑り軸受部材の摩擦学的な特性を改良することができる。というのは、硬化する元素の割合が滑り層内よりも少ないからである。したがってこの元素の、すなわち滑り層内の第２の元素の、割合を高めることができ、それによって同様に上述した効果の改良を達成することができる。したがってたとえば、高い銅勾配（エッジへ向けての銅含有量の著しい上昇）とそれに応じて著しい層厚減少と硬化を有する第１の錫−銅層を、著しい勾配なしの軟質の、適応能力のある錫ベースの進入層と組み合わせることが可能であって、第１の層は幾何学的な形状付与のために役立ち、第２の層は良好な摩擦学的特性のために役立つ。

念のために指摘しておくが、滑り層は、それぞれ上述した効果を達成する複数の異なる組成の部分滑り層から構築することもできる。

しかしまた、これらの付加的な層が運転中に初めて、拡散の結果として元素が交換されることによって構築され、他の層が硬化され、滑り層がより軟質になること、もしくは層が運転中に拡散によって交換されて、銅含有量が補償されることも可能である。

方法の実施変形例によれば、
−ガルバニック槽が元素の析出の間、コーティングすべき表面に対して垂直の振動運動によって移動され、
−振動運動が、減少された層厚を有する領域の意図される長さの０．１倍〜３倍に相当する高さをもって実施され、
−振動運動が、０．５Ｈｚより大きい周波数で実施され、
−複数の多層滑り軸受が１つのガルバニック槽内で同時に形成され、多層滑り軸受用の未加工品の間にスペース部材が配置される、
ことが可能である。

これらの実施変形例の各々によって、あるいはそれらの個々の組合せによって、第２の部材用の濃度勾配をより簡単に形成することができる。

本発明をさらによく理解するために、以下の図を用いて本発明を詳細に説明する。
図は、簡略化した図式的な表示である。

多層滑り軸受部材を示す側面図である。 多層滑り軸受部材を示す横断面図である。

最初に記しておくが、異なるように記載される実施形態において、同一の部分には同一の参照符号ないし同一の構成部分名称が設けられており、説明全体に含まれる開示は、同一の参照符号ないし同一の構成部分名称を有する同一の部分へ意味に従って移し替えることができる。また、説明内で選択される、たとえば上、下、側方などのような位置記載は、直接説明され、かつ示される図に関するものであって、この位置記載は位置が変化した場合には意味に従って新しい位置へ移し替えられる。

図１と２には、金属の多層滑り軸受部材１、特にラジアル滑り軸受部材が、側面図で示されている。これは、滑り軸受部材ボディ２を有している。滑り軸受部材ボディ２は、支持層３及びその上に配置された少なくとも１つの滑り層４を有し、もしくは支持層３及びそれと直接結合された滑り層４からなる。

図１に破線で示唆して示すように、滑り軸受部材ボディ２は、付加的な層、たとえば滑り層４と支持層３の間に配置された中間層５も、有することができる。中間層６は、たとえば拡散阻止層又は結合層又は軸受金属層とすることができ、上述した層の組合せの形式の複数の中間層６を設けることもできる。

多層滑り軸受部材１のこの構造は、従来技術から知られているので、それを参照することができる。

多層滑り軸受部材１は、少なくとも１つの他の滑り軸受部材−それぞれ構造的な構成に応じて２つ以上の他の滑り軸受部材を設けることもできる−と共に、それ自体知られているように、滑り軸受を形成している。好ましくは、滑り軸受の運転中により高い負荷を受ける滑り軸受部材が、本発明に基づく多層滑り軸受部材１によって形成されている。しかしまた、少なくとも１つの他の滑り軸受部材の少なくとも１つが、本発明に基づく多層滑り軸受部材１によって形成される可能性もある。

図１に示す多層滑り軸受部材１は、ハーフシェルの形式で形成されている。さらに、多層滑り軸受部材１が滑り軸受ブッシュとして形成されることが、可能である。この場合においては、多層滑り軸受部材１が同時に滑り軸受である。さらに他の分割、たとえば３分割の可能性も存在するので、多層滑り軸受部材１は２つの他の滑り軸受部材と共に１つの滑り軸受として組み合わされ、２つの他の滑り軸受部材の少なくとも１つは、同様に多層滑り軸受部材１によって形成することができる。この場合において多層滑り軸受部材は１８０°の角度領域ではなく、１２０°の角度領域に及ぶ。

特に多層滑り軸受部材１は、自動車産業、もしくはエンジン内で使用するために設けられている。

支持層３は、好ましくは鋼からなるが、たとえば青銅のような、他の適切な材料からなることもできる。支持層３は、多層滑り軸受部材１を有する構成部品が、軸受領域内で直接コーティングされることにより、その構成部分によって形成することもできる。

場合によっては設けられる軸受金属層は、この目的のために従来技術から知られているような、銅ベース合金又はアルミニウムベース合金からなることができる。たとえば軸受金属層は、たとえばＣｕＳｎ１０、ＣｕＡｌ１０ＦｅＮｉ５、ＣｕＺｎ３１Ｓｉ、ＣｕＰｂ２４Ｓｎ２、ＣｕＳｎ８Ｂｉ１０、ＣｕＳｎ４Ｚｎのような、ＤＩＮ ＩＳＯ４３８３に基づく銅ベースの合金からなることができる。

場合によって設けられる結合層又は拡散阻止層は、同様にこの目的のために従来技術から知られた材料からなることができる。

少なくとも１つの滑り層４は、多層滑り軸受部材１の周方向６に、したがって半径方向７と軸方向８（図２）に対して垂直に延びる、エッジを有している。これらのエッジは、図２から明らかなように、サイドエッジ９、１０によって形成することができる。サイドエッジ９、１０は、滑り層４を軸方向８に限定するエッジである。

滑り層４が、図２に破線で示すように、少なくとも１つの溝１１、たとえば潤滑剤溝を有することも可能である。溝１１は、（横断面で見て）滑り層４の滑り層表面１２（多層滑り軸受部材１のこの実施変形例において軸承すべき構成部分、たとえば軸がそれに沿って滑り移動する）から支持層３の方向に延び、かつ滑り層４内で周方向６に延びている。この場合においてエッジは、その代わりに（あるいはそれに加えて）、溝側壁１３から滑り層表面１２へ移行する移行領域に形成することもできる。

さらに滑り層４は、半径方向７に見て層厚１４を有している。特に図２から明らかなように、層厚は、複数のエッジの少なくとも１つのものの領域内で（多層滑り軸受部材１の図示される実施例においては２つのサイドエッジ９、１０の領域内で）この領域に隣接する領域内におけるよりも小さい。したがって滑り層４は、軸方向８に見て層厚推移部分を有している。

滑り層４の層厚１４が、２つのサイドエッジの片方においてのみ、滑り層４の残りにおけるよりも小さいことも、可能である。

滑り層４の減少された層厚１４を有する領域に隣接する、言及された領域は、滑り層４の層厚１４がその最大値を有する領域である。したがって減少された層厚１４を有する少なくとも１つの領域は、この領域に連続する領域である。

なお指摘しておくが、滑り層４は、そうするのは可能ではあるが、軸方向８におけるその幅全体１５にわたって幅広の球状には形成されていない。特に図２から明らかなように、滑り層４の大部分は、−通常の表面粗さの枠内で−一定の層厚１４をもって形成されている。

滑り層４の、減少された層厚１４を有する少なくとも１つの領域は、軸方向８における滑り層４の全体幅１５の０％〜１００％、特に３０％〜７０％とすることができる。

滑り層４の、減少された層厚１４を有する少なくとも１つの領域内で、層厚１４は最大値から最大値の９８％〜６０％、特に９０％〜７０％の値へ減少することができる。しかし好ましくは滑り層４の層厚１４は、どの箇所でもゼロにはならない。

減少された層厚１４を有する少なくとも１つの領域内の層厚推移部分は、好ましくは面取りして形成されているので、減少された層厚１４を有する少なくとも１つの領域から層厚１４の最大値を有する領域への移行部で、鋭いエッジの移行は行われない。曲率半径１６は、エッジからの距離につれて好ましくは連続的に増大する。半径は、直接エッジにおいては、約０．０２ｍｍとすることができ、平坦な走行面への移行部においては、定義に基づいて無限に近づく。特に好ましくは曲率半径１６は、エッジに対する距離（ｘ）につれて指数的に（ｒ＝ｆ（ｅ^x））又はポテンシャル的に（ｒ＝ｆ（ｘⁿ））に増大する。

滑り層４は、少なくとも主成分としての金属合金からなる。「少なくとも主成分として」というのは、滑り層４内に、多層滑り軸受部材１の滑り層４のための当該従来技術から知られているように、たとえば固体潤滑剤又は無機粒子のような非金属成分も含むことができることを意味している。しかし好ましくは、滑り層４は全体として金属合金からなる。

金属合金は、合金のマトリクスを形成する第１の金属元素と少なくとも１つの第２の金属元素とを有し、その第２の元素はマトリクス内に、たとえば第１の元素との金属間相として含まれる。金属合金はこれら両元素だけからなることもできる。

第２の元素の割合は、軸方向８に濃度勾配を有している。第２の元素は、金属合金内で、少なくとも１つのエッジの方向に増大する含有量で含まれている。したがって第２の元素の含有量は、滑り層４のサイドエッジ９及び／又はサイドエッジ１０の方向に、及び／又は溝１１における滑り層４のエッジの少なくとも１つのものの方向に、増大する。この増大によって、−上述したように−滑り層４の層厚１４の減少は、少なくとも１つのエッジの領域内で達成される。

マトリクスを形成する元素は、錫、亜鉛又は銀とすることができる。

第２の元素は、第２の元素が第１の元素とは等しくないという条件つきで、銅、ビスマス、アンチモン、錫、鉛、からなるグループの少なくとも１つの元素である。

第１と第２の元素の選択及び滑り層４内のその割合に関しては、上述した形態を参照することができる。他の合金元素及び／又は粒子が含まれていない限りにおいて、マトリクスを形成する第１の元素及び場合によっては滑り層４内に含まれる元素の製造に由来する不純物が、１００重量％の残りを形成する。少なくとも１つの他の合金元素及び／又は滑り層における粒子の割合は、滑り軸受部材のための従来技術に従って選択することができる。

好ましい実施変形例によれば、１つのエッジの領域における（もしくは複数のエッジの領域における）滑り層内の第２の元素の割合は、滑り層４内のこの元素の平均的な割合よりも少なくとも２重量％だけ高い。したがってこの元素の平均的な割合が８重量％である場合に、エッジの領域におけるその含有量は少なくとも１０重量％である。

滑り層４の形成は、ガルバニック析出によって行われ、すなわち滑り層４はガルバニック層である。

ここで述べておくが、滑り層４はつながった唯一の層である。したがって多層滑り軸受部材１はエッジの領域内には、固有の別個の方法ステップにおいて取り付けられる部分層を有しておらず、したがって滑り層４の析出の前又は後に配置されるストリップを有していない。したがって滑り層４は、多層滑り軸受部材１を形成するための唯一の方法ステップにおいて、析出される。

析出のために、支持層３又は複合金属ストリップ、たとえば支持層３と軸受金属層とからなるバイメタルが準備され、それはすでに正しい寸法を有しており、所望の形状に変形されており、たとえばハーフシェルの形状を有している。この原材料がその後、場合によってはあらかじめ清浄化した後に、ガルバニック槽内へ投入される。

滑り層４をガルバニック析出するために、以下のパラメータが使用される：０．５Ａ／ｄｍ²〜７Ａ／ｄｍ²の電流密度；５分〜６０分の析出時間；２０℃〜８０℃の温度。しかし、個別の事例においては記載の範囲外の他のパラメータも適用することができることを、指摘しておく。

滑り層４の析出の間、多層滑り軸受部材１用の未加工品がガルバニック槽内で、特に未加工品のコーティングすべき表面に対して垂直方向の振動運動によって、移動される。それによってガルバニック槽内に渦流が形成され、その渦によってエッジの領域内の滑り層の層厚１４の減少が支援される。付加的にコーティングすべき未加工品は滑り層４の析出前にエッジの領域内に斜角面を設けることができる。

特に好ましくは、振動運動の高さ（振幅）は、減少された層厚を有する領域の軸方向の長さの０．１倍〜３倍に相当する。

コーティングすべき未加工品は、ガルバニック槽内でしかるべき保持装置内に重ねることもできる。それによって複数の構成部分を同時にコーティングすることが可能になる。

好ましくは、振動運動は、層厚減少のために好ましい渦流をエッジにおいてもたらすために、０．５Ｈｚよりも大きい、特に２Ｈｚよりも大きい、そして最大で５Ｈｚの周波数で実施される。

ガルバニック槽内で２つ以上の未加工品を同時にコーティングしながら渦流を強化するために、それらの未加工品の間にスペース部材、特にスペースプレートを挿入することができ、及び／又は未加工品のコーティングすべき表面のエッジに斜角面を形成することができるので、互いに重なり合った未加工品のコーティングすべき表面のサイドエッジの間の間隔は少なくとも２ｍｍ、特に少なくとも５ｍｍであり、斜角面の深さもしくはスペースプレートの始端までの半径方向の深さも同様に少なくとも１ｍｍ、特に少なくとも５ｍｍである。最大の深さは、軸受材厚によって制限されており、好ましくは周長さの少なくとも一部に切り欠きが存在し、したがってスペースプレートは周長さ全体に沿っては存在していない。この渦流付与補助及び／又は斜角面によって、０．５Ｈｚを下回る周波数による振動でも、充分である。

滑り層４を形成するための他の可能性は、ノズル又は流れ薄板によって意図的な接線方向の流れがエッジ領域に向くようにすることにある。この種の薄板は、たとえば往復運動による鉛直方向の振動流を所望の接線方向の流れへ変換する。

上述したすべての効果は、ガルバニック槽内へブラインド（Blenden）を付加的に組み込むことによってさらに強化することができる。ブラインドは、エッジ領域内の電流密度を減少させて、それによって付加的により貴である合金元素の析出を強化し、それが層厚減少の強化をもたらす。このようにして比較的少ない合金勾配において比較的高い層厚減少が可能となる。

これに関連して述べておくが、「ガルバニック槽」という表現は、元素のガルバニック溶液がその中に含まれる容器を、必ずしも含んでいない。したがってガルバニック容器なしで元素のガルバニック溶液のみを上述したやり方で運動させることもできる。たとえば、保持装置の往復運動によって渦流付与を達成することが可能であって、その保持装置内にコーティングすべき１つ又は複数の滑り軸受部材未加工品が滑り層４のガルバニック析出のために配置される。

一般的に、渦流を発生させるための往復運動は、０．５ｃｍ、特に１ｃｍ〜５ｃｍ、特に３ｃｍとすることができる。

この方法によって形成することができる滑り層４は、エッジの領域内で、たとえば、層厚１４を２μｍ〜８μｍ、特に２μｍ〜４μｍ減少させることができる。滑り層４の最大の層厚１４は、１０μｍ〜４０μｍ、特に１５μｍ〜３０μｍとすることができる。

図２に破線で示すように、多層滑り軸受部材１の他の実施変形例によれば、滑り層４上に、したがって多層滑り軸受部材１の半径方向内側上に、他の層１７を配置することができ、その層は特に滑り層４と直接結合されている。この他の層は、滑り層４内の第２の元素の平均的な割合よりも少ない、第２の元素を有している。特に他の層１７のマトリクスも、同様に第１の元素によって形成される。また、他の層１７内に少なくとも１つの他の元素が、特に上述した他の元素の少なくとも１つが、含まれることも可能である。

たとえば錫−銅系からなる走行層上にこれらの元素からなる進入層を配置することができる。

好ましくは他の層１７は、滑り層４と同様に錫ベース合金であり、銅の含有量は２重量％よりも少なく、特に０．１重量％〜１．９重量％である。もちろんこの層は、層厚の仕様に本質的な影響を与えることなしに、たとえば０重量％〜１重量％のアンチモン及び／又は０重量％〜０．５重量％のビスマス及び／又は０重量％〜０．２重量％の鉛のような、他の合金元素を含むこともできる。

同様にしてＡｇ−Ｐｂ層上に純鉛層又は鉛合金層などを配置することができる。好ましくはこの進入層の主として、あるいは完全に使用される元素は、滑り層４のより軟質の（すなわち適応能力のより高い）元素である。

より軟質の元素が同時に電気化学的により貴である元素である場合に、電流密度が通常電流密度の３％〜３０％まで減少されることにより（貴でない元素がもはや析出されず、あるいはきわめてわずかな割合でしか析出されない限りにおいて）、進入層は時には同じ電解質から析出することができる。その例は、Ｓｎ−Ｚｎ、Ａｇ−Ｐｂ及びＡｇ−Ｂｉ系のシアン化物の電解質である。

この他の層１７の層厚１８は、好ましくは１μｍ〜１５μｍ、特に２μｍ〜８μｍである。

それによって生じる他の層１７は、第２の元素の割合が少ないことにより、周方向６（図１）における横断面にわたってみて、層厚１８のはっきりとした変化を有していない。したがって他の層１７は、少なくともほぼどこでも等しい層厚１８を有している。

好ましくは、錫−銅系内の滑り層４と他の層１７からなる全体は、６重量％〜２２重量％、特に６重量％〜１２重量％の第２の層の、特に銅の、平均的な含有量を有している。

（実施例）
以下の実施例は、請求項に定義される本発明の範囲を代表するものと見なされる。

実施例１：Ｓｎ−Ｃｕ−Ｓｂ合金

Ｓｎ−Ｃｕ−Ｓｂ合金のために、表１に記載される以下の体積収量（純錫に対する％）が得られた。ＣｕとＳｂの両割合は、重量％で記載されている。１００％までの残りを形成するのはＳｎである。

３０μｍの滑り層４の平均的な層厚１４とＳｎＣｕ８（９１％）の平均的な組成において、エッジの領域内で２９．３μｍ（８９％）の層厚１４を有する組成ＳｎＣｕ１０が得られた。エッジの領域内のＳｎＣｕ１５の組成においては、２８μｍ（８５％）の層厚１４が、そしてＳｎＣｕ２０の組成においては、２６．４μｍ（８０％）の層厚が得られた。きわめて局所的には、３５重量％の銅含有量も観察された。

実施例２：純錫からなる他の層１７を有するＳｎＣｕ１２からなる滑り層４

エッジ推移部分を有する滑り層４の形成
錫 ８０ｇ／ｌ（テトラフルオロホウ酸錫（ＩＩ）として）
銅 １０ｇ／ｌ（テトラフルオロホウ酸銅として）
テトラフルオロホウ酸 １００ｇ／ｌ
１．４−ジヒドロキシベンゾール １．５ｇ／ｌ
２−ナフトール−エトキシレート（１２ＥＯ） ５ｇ／ｌ
電流密度 ４Ａ／ｄｍ²
時間 １３分
温度 ３５℃
往復運動 １Ｈｚ、２０ｍｍストローク高さ
ＥＯはエチレンオキシドの略

他の層１７の形成
錫 ２０ｇ／ｌ（テトラフルオロホウ酸錫（ＩＩ）として）
テトラフルオロホウ酸塩 １００ｇ／ｌ
ヒドロキノン １．５ｇ／ｌ
２−ナフトール−エトキシレート（１２ＥＯ） ５ｇ／ｌ
電流密度 １Ａ／ｄｍ²
時間 ４分
温度 ２０℃
往復運動 １Ｈｚ、２０ｍｍストローク高さ

軸受シェルの全体幅は１１０ｍｍであり、薄層化は両サイドエッジで同じように際立っていた。軸受シェルの中央における組成は、３０ｍｍ離れた場合のそれにきわめて似ている。

この実施例を滑り層４の約２倍の厚みの形態で繰り返した場合に、約２倍の高さの絶対的な効果が発生した（エッジから３０ｍｍの距離においては４６μｍの滑り層４、そしてエッジにおいては３８μｍの滑り層４、したがって８μｍ小さい）。

実施例３：硬質のＳｎＣｕ１０Ｓｂ３滑り層４とより軟質のＳｎＳｂ３Ｂｉ３層１７との組合せ

エッジ推移部分を有する滑り層４の形成
錫 ６５ｇ／ｌ（テトラフルオロホウ酸錫（ＩＩ）として）
銅 ８ｇ／ｌ（テトラフルオロホウ酸銅として）
アンチモン ３ｇ／ｌ（三フッ化アンチモンとして）
テトラフルオロホウ酸 ７０ｇ／ｌ
１，２ジヒドロキシベンゾール ５ｇ／ｌ
Ｃ１０−イソ−アルコール−エトキシレート（１０ＥＯ） ５ｇ／ｌ
電流密度 ５Ａ／ｄｍ²
時間 ８分
温度 ２８℃
往復運動 ０．５Ｈｚ、５ｍｍストローク高さ

エッジ推移部分を有する他の層１７の形成
錫 ３０ｇ／ｌ（メタンスルホン酸錫（ＩＩ）として）
アンチモン １ｇ／ｌ（三フッ化アンチモンとして）
ビスマス １ｇ／ｌ（メタンスルホン酸ビスマスとして）
メタンスルホン酸 １００ｇ／ｌ
１．３−ジヒドロキシベンゾール １ｇ／ｌ
２−ナフトール ０．２ｇ／ｌ
ペプトン １ｇ／ｌ
電流密度 ２Ａ／ｄｍ²
時間 ７分
温度 １５℃
往復運動 ２Ｈｚ、１５ｍｍストローク高さ
ブラインド 軸方向 １０ｍｍ、軸受表面に対する間隔５０ｍｍ

このように析出された層複合物の調査は、以下の結果をもたらした。

軸受シェルの全体幅は５６ｍｍであり、薄層化は両サイドエッジで同じように際立っていた。軸受シェルの中央における組成は、２０ｍｍの距離におけるそれにきわめて似ていた。

他の層１７（この場合においては第２の滑り層４と称することもできる）は、付加的にエッジに設けられたブラインドにより薄層化された。このブラインドがないと、エッジに向かう層厚減少は、約１μｍ〜１．５μｍでしかなかった。

なお、一般的には、他の層１７が第２の滑り層４であることが可能である。一般的に、滑り層４は複数の部分層からなることもできる。さらに、複数の部分層からなる滑り層４上に、あるいは第１の滑り層４と第２の滑り層４とを有する層構造上に、他の層１７を配置することができる。

実施例４：ＳｎＺｎ２０Ｃｕ４からなる滑り層４

エッジ推移部分を有する滑り層４の形成
錫 ２０ｇ／ｌ（スズ酸カリウムとして）
亜鉛 ２ｇ／ｌ（酸化亜鉛として）
銅 ０．５ｇ／ｌ（シアン化銅（Ｉ）として）
シアン化カリウム（遊離） ２．０ｇ／ｌ
水酸化カリウム（遊離） ２０ｇ／ｌ
炭酸カリウム １０ｇ／ｌ
脂肪酸アミドアルキルベタイン １ｇ／ｌ
電流密度 ２Ａ／ｄｍ²
時間 ５０分
温度 ４５℃
往復運動 １Ｈｚ、８ｍｍストローク高さ

高い水酸化物濃度（強い錫錯体形成）においてシアン化物濃度が低い（弱い銅及び亜鉛錯体形成）ことによって、この析出における亜鉛は錫よりも貴であり、したがって優先的に析出される。

このように析出された滑り層４の調査は、以下の結果をもたらした。

他の層１７として、実施例２に従って、しかしながらそこに記載された往復運動なしで、純錫が析出された。

軸受シェルの全体幅は１００ｍｍであり、薄層化は両サイドエッジで同じように際立っていた。軸受シェルの中央における組成は、３０ｍｍの距離におけるそれにきわめて似ていた。

もちろん２つのコーティングの間は、洗浄された。

実施例５：鉛−錫からなる他の層１７を有するＡｇＰｂ１０からなる滑り層４

エッジ推移部分を有する滑り層４の形成
銀 １５ｇ／ｌ（シアン化銀カリウムとして、５４％銀）
シアン化カリウム（遊離） ３０ｇ／ｌ
水酸化カリウム（遊離） ０．５ｇ／ｌ
炭酸カリウム １０ｇ／ｌ
鉛 ５ｇ／ｌ（酢酸鉛として）
酒石酸カリウム ５０ｇ／ｌ
電流密度 ０．５Ａ／ｄｍ²
時間 ５０分
温度 ４５℃
往復運動 １Ｈｚ、８ｍｍストローク高さ

低い水酸化物濃度（弱い鉛錯体形成）においてシアン化物濃度（きわめて強い銀錯体形成）が高いことによって、この析出において鉛は銀よりも貴であり、したがって優先的に析出される。

他の層１７の形成
鉛 ２０ｇ／ｌ（テトラフルオロホウ酸鉛として）
錫 ２ｇ／ｌ（テトラフルオロホウ酸錫（ＩＩ）として）
テトラフルオロホウ酸 １００ｇ／ｌ
ヒドロキノン １．５ｇ／ｌ
２−ナフトール−エトキシレート（１２ＥＯ） ５ｇ／ｌ
電流密度 １．５Ａ／ｄｍ²
時間 ４分
温度 ２０℃
往復運動 １Ｈｚ、２０ｍｍストローク高さ
組成 １０重量％の錫を有する鉛

このように析出された層複合物の調査は、以下の結果をもたらした。

軸受シェルの全体幅は３０ｍｍであり、薄層化は両サイドエッジで同じように際立っていた。軸受シェルの中央における組成は、３０ｍｍの距離におけるそれにきわめて似ていた。

もちろん２つのコーティングの間は洗浄された。

少なくとも１つの滑り層４及び場合によっては他の層１７の層厚減少は、上述したように、好ましくは上述した往復運動とガルバニック槽内の元素の濃度の組合せによって達成される。

実施例は、可能な実施変形例を示し、もしくは記述するものであって、ここに記録しておくが、個々の実施変形例を互いに様々に組み合わせることも可能である。

最後に形式的に指摘しておくが、多層滑り軸受部材１の構造をよりよく理解するために、この多層滑り軸受部材もしくはその構成要素は部分的に縮尺通りではなく、及び／又は拡大及び／又は縮小して示されている。

１ 多層滑り軸受部材
２ 滑り軸受部材ボディ
３ 支持層
４ 滑り層
５ 中間層
６ 周方向
７ 半径方向
８ 軸方向
９ サイドエッジ
１０ サイドエッジ
１１ 溝
１２ 滑り層表面
１３ 溝側壁
１４ 層厚
１５ 全体幅
１６ 曲率半径
１７ 層
１８ 層厚

図１に破線で示唆して示すように、滑り軸受部材ボディ２は、付加的な層、たとえば滑り層４と支持層３の間に配置された中間層５も、有することができる。中間層５は、たとえば拡散阻止層又は結合層又は軸受金属層とすることができ、上述した層の組合せの形式の複数の中間層５を設けることもできる。

Claims (17)

1. 支持層（３）と、少なくとも１つの滑り層（４）と、を有する多層滑り軸受部材（１）であって、
   前記滑り層（４）が周方向（６）に延びるエッジと半径方向の層厚（１４）とを有し、 前記滑り層（４）の層厚（１４）が、少なくとも１つのエッジの領域内で、該エッジに隣接する領域におけるよりも小さく、かつ前記滑り層（４）が少なくとも主成分としての金属合金からなり、該金属合金がマトリクスを形成する第１の元素と少なくとも１つの第２の元素とを有する多層滑り軸受部材（１）において、
   前記第２の元素が軸方向（８）に延びる濃度勾配をもって含まれ、前記金属合金内の前記第２の元素の割合がエッジの方向へ増大し、かつ前記第２の元素がマトリクスを形成する前記第１の元素よりも小さい電流当量を有し、及び／又は前記第２の元素又はそれから形成される金属間相がマトリクスを形成する前記第１の元素よりも高い密度を有している、ことを特徴とする多層滑り軸受部材。
2. 前記第１の元素が錫であり、前記第２の元素が、銅、ビスマス、アンチモンからなるグループの少なくとも１つの元素である、ことを特徴とする請求項１に記載の多層滑り軸受部材（１）。
3. エッジの領域内の銅の割合が、前記滑り層（４）内の元素の平均的な割合よりも少なくとも２重量％高く、かつ最大で３０重量％である、ことを特徴とする請求項２に記載の多層滑り軸受部材（１）。
4. エッジの領域内のビスマスの割合が、前記滑り層（４）内の元素の平均的な割合よりも少なくとも２重量％高く、かつ最大で１５重量％である、ことを特徴とする請求項２に記載の多層滑り軸受部材（１）。
5. エッジの領域内のアンチモンの割合が、前記滑り層（４）内の元素の平均的な割合よりも少なくとも５重量％高く、かつ最大で４０重量％である、ことを特徴とする請求項２に記載の多層滑り軸受部材（１）。
6. 前記第１の元素が亜鉛であり、前記第２の元素が錫である、ことを特徴とする請求項１に記載の多層滑り軸受部材（１）。
7. エッジの領域内の錫の割合が、前記滑り層（４）内の元素の平均的な割合よりも少なくとも２重量％だけ高い、ことを特徴とする請求項６に記載の多層滑り軸受部材（１）。
8. 前記第１の元素が銀で、前記第２の元素が鉛である、ことを特徴とする請求項１に記載の多層滑り軸受部材（１）。
9. エッジの領域内の鉛の割合が、前記滑り層（４）内の元素の平均的な割合よりも少なくとも２重量％だけ高く、かつ最大で６０重量％である、ことを特徴とする請求項８に記載の多層滑り軸受部材（１）。
10. 前記第１の元素が銀で、前記第２の元素がビスマスである、ことを特徴とする請求項１に記載の多層滑り軸受部材（１）。
11. エッジの領域内のビスマスの割合が、前記滑り層（４）内の元素の平均的な割合よりも少なくとも２重量％高い、ことを特徴とする請求項１０に記載の多層滑り軸受部材（１）。
12. 前記滑り層（４）上に他の層（１７）が配置されており、該他の層が前記滑り層（４）内の第２の元素の平均的な割合よりも少ない元素の割合を有している、ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の多層滑り軸受部材（１）。
13. 少なくとも１つの支持層（３）と、滑り層（４）と、を有する多層滑り軸受部材（１）を形成する方法であって、
    前記滑り層（４）が周方向（６）に延びるエッジと半径方向の層厚（１４）を有し、
    前記滑り層（４）の層厚（１４）が、複数のエッジの少なくとも１つのものの領域内で、前記エッジに隣接する領域内におけるよりも小さく形成され、かつ前記滑り層（４）が、マトリクスを形成する第１の元素と少なくとも１つの第２の元素とを有する金属合金としてガルバニック槽からガルバニック析出される、多層滑り軸受部材（１）を形成する方法において、
    前記第２の元素が、金属合金内の該第２の元素の割合がエッジの方向に増大する、軸方向（８）に延びる濃度勾配をもって析出され、かつ前記第２の元素として、前記第１の元素に比較して小さい電流当量を有する元素が使用され、及び／又は前記第２の元素として、該第２の元素又はこれから形成される金属間相が前記第１の元素よりも高い密度を有する元素が使用される、ことを特徴とする多層滑り軸受部材を形成する方法。
14. ガルバニック槽が、元素の析出の間コーティングすべき表面に対して垂直の振動運動によって移動される、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記振動運動が減少された層厚を有する領域の意図される長さの０．１倍〜３倍に相当する高さをもって実施される、ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記振動運動が０．５Ｈｚよりも大きい周波数で実施される、ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 複数の多層滑り軸受がガルバニック槽内で同時に形成され、多層滑り軸受用の未加工品の間にスペース部材が配置されている、ことを特徴とする請求項１４〜１６の何れか一項に記載の方法。

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