WO2017120631A1 - Mehrschichtgleitlager - Google Patents

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WO2017120631A1
WO2017120631A1 PCT/AT2017/060004 AT2017060004W WO2017120631A1 WO 2017120631 A1 WO2017120631 A1 WO 2017120631A1 AT 2017060004 W AT2017060004 W AT 2017060004W WO 2017120631 A1 WO2017120631 A1 WO 2017120631A1
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WO
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copper
mass
lead
layer
plain bearing
Prior art date
Application number
PCT/AT2017/060004
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Inventor
Jakob Zidar
Original Assignee
Miba Gleitlager Austria Gmbh
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Publication date
Application filed by Miba Gleitlager Austria Gmbh filed Critical Miba Gleitlager Austria Gmbh
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    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
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    • F16C2204/10—Alloys based on copper
    • F16C2204/16—Alloys based on copper with lead as the next major constituent

Definitions

  • the invention relates to a multi-layer sliding bearing comprising a support layer and a sliding layer, wherein the sliding layer of a copper-based alloy with copper as the main component, which at least partially forms a copper phase, in addition to copper at least one element of a first element group consisting of tin, germanium and Silicon in a total amount of from 1 at.% To 5 at.%, At least one element from a second elemental group consisting of zinc, antimony, indium, aluminum and gallium in a total amount of from 2 at.% To 8 at.%, and lead and bismuth, wherein the content of lead is between 2% by mass to 6% by mass, and the balance is formed by copper.
  • the invention relates to the use of such a copper-based alloy.
  • Lead bronzes such as CuPb22Sn2
  • CuPb22Sn2 have been proven in the past as sliding bearing materials. Due to the high proportion of lead, however, these alloys are classified as harmful to the environment and are therefore no longer permitted in most applications. Due to their outstanding properties, these alloys with high lead content are still permitted in a few applications of engine technology, for example in high-performance diesel engines. From an environmental point of view, however, it would be desirable if alloys are used in these applications as well, which have a low lead content, without, however, producing losses in the property spectrum for slide bearing applications.
  • the present invention has for its object to provide a lead-containing alloy for high-performance diesel engines, which has a low lead content, but the known advantageous properties of alloys with higher lead contents should not be lost.
  • high-performance diesel engine on the one hand, a high-speed diesel engine with a speed range of more than 1,200 revolutions / minute and on the other hand, large diesel engines with a speed range between 300
  • gas firing places particular demands on the lubricant and therefore on the corrosion resistance, especially with respect to blade grip
  • the additives used for this such as special, proprietary derivatives of zinc dithiophosphate (ZdDP), can react with copper at the operating temperature, where they can lead to corrosion due to sulfide formation.
  • ZdDP zinc dithiophosphate
  • the object of the invention is achieved with the aforementioned multi-layer sliding bearing.
  • the mass ratio of bismuth to lead is between 1:10 and 1: 800 and the minimum proportion of bismuth is 0.01% by mass.
  • the object of the invention is achieved by the use of a lead-containing copper-base alloy defined in the claims in a multilayer plain bearing.
  • the advantage here is that controlled by the addition of bismuth in said minimum Anleil and in said ratio to lead in the solidification of the alloy by the volume increase of bismuth occurring in the copper-based alloy compressive stresses can be built.
  • the volume increase can reduce the formation of pores in the course of solidification or completely avoided. This makes it possible to reduce the amount of lead, whereby the advantage of a lower lead corrosion is achieved ..
  • the bismuth addition per se also increases the corrosion resistance of the present in the alloy ßleiphasc. Although less than 0.01% by weight of bismuth, this behavior could be observed, but to a degree insufficient for use in a plain bearing.
  • the lead content becomes too large again or the bismuth proportion correspondingly too small to sufficiently show the above effects.
  • the copper phase has grains, the copper phase having on average between 0, and 2 twin crystals per grain. It is thus possible to achieve an increase in strength with only a slight deterioration of the ductility.
  • the hardening behavior of the sliding layer can be influenced by the targeted adjustment of solidification, disintegration and recrystallization twins.
  • the workability and the strength of the sliding layer can be influenced during operation.
  • the lead-rich phase is present in discrete regions without the formation of a connected network. It can thus be further reduced lead corrosion or easier avoided, since the lead does not form a continuous lead network in the structure of the alloy. By avoiding a contiguous lead network, the processing of this alloy can also be improved because the lead does not "deflate" during rolling.
  • the copper phase is present at 75% by mass to 95% by mass as alpha mixed crystal and at 25% by mass to 5% by mass as intermetallic phase. It can thus improve the workability of the sliding layer, whereby the lead content of the copper-based alloy - lead also improves the machinability of the sliding layer - can be further reduced.
  • the tribological properties of the material can be improved by a low content of a finely dispersed intermetallic phase.
  • the copper-base alloy can contain only one element each of the first and the second element group. It can thus be better adjusted to the desired structure.
  • the element of the first element group contained in the copper-base alloy is silicon
  • the element of the second element group contained in the copper-base alloy is aluminum.
  • the strength of the copper-based alloy can be greatly increased by silicon, but on the other hand, it also has a favorable effect with regard to the formation of intermetallic phases.
  • Aluminum also has a strong strength-increasing effect, combined with a high anti-corrosion effect. These alloys are particularly suitable for highly loaded applications requiring exceptional strength of the material and applications in the piston pin bushing with comparatively low sliding speeds.
  • the element of the first element group contained in the copper-base alloy is tin and the element of the second element group contained in the copper-based covering is zinc.
  • tin on the one hand, the strength of the copper-base alloy can be improved, but on the other hand, it also promotes the formation of the intermetallic phase, so that the machinability of the copper-base alloy can be improved.
  • zinc can improve the corrosion resistance to sulfur (from the lubricant) of the copper-based alloy, with zinc also contributing to increasing its strength while maintaining ductility
  • the mass fractions of the element of the first element group contained in the copper-base alloy and of the element of the second element group contained in the copper-base alloy differ by less than a factor of two. These elements are therefore contained in similar mass fractions. It can thus be an improved combination in terms of strength and hardness with sliding properties and good machinability can be achieved. If both elements are tin and zinc, the problem of dezincification can be effectively prevented.
  • a portion of the Kupieranteils by silver in a proportion of 0.3% by mass to 3% by mass and / or a portion of the copper content by at least one element from a third element group consisting of phosphorus, rare earths, Sodium, lithium, calcium and magnesium are replaced in a total content of 0.005 At .-% to 0.2 At .-%
  • a third element group consisting of phosphorus, rare earths, Sodium, lithium, calcium and magnesium
  • Another tribologically active phase can be introduced into the alloy.
  • the further elements can be added for deoxidation and adjustment of the melt viscosity of the melt, whereby the pourability and in particular the formation of voids in the casting can be significantly reduced.
  • Phosphorus also makes it possible to distribute an existing gamma phase more homogeneously in the alloy.
  • FIG. 1 shows a multilayer plain bearing in side view.
  • the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, wherein the disclosures contained in the entire description can be mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals or component names.
  • the position information selected in the description, such as above, below, laterally, etc. are related to the directly described and illustrated figure and, in the event of a change in position, to be transferred analogously to the new position.
  • Fig. 1 shows a multi-layer sliding bearing 1 in the form of a plain bearing half shell.
  • a bearing metal layer 5 between the sliding layer 3 and the support layer 2 may be arranged, as indicated by dashed lines in Fig. 1.
  • the multi-layer sliding bearing 1 can also be designed differently, for example as a bearing bush, as indicated by dashed lines in Fig. 1. Likewise, embodiments such as thrust rings, axially running sliding shoes, or the like are possible.
  • the support layer 2 is preferably made of steel, but may also consist of another material which gives the multi-layer sliding bearing 1 the required structural strength. Such materials are known from the prior art.
  • bearing metal layer 5 For the bearing metal layer 5 and the intermediate layers, the alloys or materials known from the relevant prior art can be used, and reference should be made in this connection.
  • the sliding layer 3 is made of a copper-based alloy with copper as the main component, that is, copper is the component having the largest mass fraction of the copper-base alloy If alloy compositions are specified below, these are to be understood, unless stated otherwise, as meaning that copper forms in each case the remainder of the stated compositions. Numbers of the composition of the copper-based alloy always refer to the entire alloy.
  • alloy compositions should be understood to include conventional contaminants such as occur in commodities used on a large scale.
  • pure or pure metals it is possible to use pure or pure metals.
  • the copper-base alloy contains at least one element from a first element group, at least one element from a second element group, and also bismuth and lead.
  • the first element group comprises the elements tin, germanium and silicon or consists of these elements. These elements increase the strength of the copper-based alloy.
  • Silicon can also improve the mechanical, in particular machining, machinability of the copper-based alloy.
  • tin can improve the mechanical, especially machinability, of the copper base alloy, with tin also providing an improvement in the corrosion resistance of the copper base alloy, particularly by avoiding dezincification if zinc is present in the copper base alloy.
  • the proportion of the at least one element of the first element group to the copper-based alloy is between 1 at.% To 5 at.%, In particular between 1.5 at.% And 4.2 at.%. These proportions for the proportion apply to each of these elements per se, if the copper-based alloy contains only one of these elements, as well as for the sum of these elements, so that in the presence of more than one element from this group of elements in the copper base alloy their share in total not less than 1 at% and not more than 5 at.% If the lower limit of 1 at.% refers to the sum amount of more than one of these elements, then a single element of this elemental group may also have a content of the copper-base alloy smaller than
  • the proportion of the at least one element from the first element group By limiting the proportion of the at least one element from the first element group to a maximum of 5 at.%, It is achieved that this element or these elements are predominantly dissolved in the copper phase. In the upper part of the proportions of this first element, the formation of intermetallic phases is possible - so that an improvement in the Span- ability and an improvement in the tribological properties can be achieved.
  • the copper-base alloy can also contain tin or germanium or silicon or tin and germanium or tin and silicon or germanium and silicon or tin and germanium and silicon.
  • the second group of elements comprises the elements zinc, antimony, indium, aluminum and gallium or consists of these elements. These elements also work in the copper-based alloy and also increase the corrosion resistance to sulfur or sulfur-containing additives in lubricants, in particular lubricating oils. Furthermore, these elements are deoxidizing and cause less hardening of the copper-base alloy during rolling to the desired layer thickness.
  • the proportion of the at least one element of the second element group of the copper-based alloy is between 2 at.% To 8 at.%, In particular between 3.2 at.% And 6.7 at.%. These proportions for the proportion apply to each of these elements per se, if the copper-based alloy contains only one of these elements, as well as for the sum of these elements, so that in the presence of more than one element from this group of elements in the copper base alloy their share in total not is less than 2 at% and not more than 8 at%. If the lower limit of 2 At% refers to the sum of more than one of these elements, a single element of this element may be used
  • Element group so also have a share of the copper-based alloy, which is smaller than
  • the copper-base alloy can therefore contain not only lead and bismuth and at least one first element of the first element group, in particular one of the abovementioned possibilities for composing the copper-base alloy with respect to the first element group, zinc and / or antimony and / or indium and / or aluminum and / or Contain gallium.
  • Zinc improves the corrosion resistance of the copper-based alloy. Zinc also improves the cold workability of the copper-based alloy. Antimony and indium enhance the adaptability and / or corrosion resistance of the copper-based alloy. Aluminum and gallium further reduce the tendency of the copper base alloy to weld.
  • Lead is contained in a proportion of 2 mass% to 8 mass%, especially 2.5 mass% to 6 mass% in the copper base alloy.
  • the limitation of the lead content to a maximum of 8% by mass avoids that lead in the copper-base alloy forms a coherent network.
  • lead is present in the copper-base alloy in the form of non-coherent particles dispersed in the copper phase.
  • Lead has the effects known from the prior art for such sliding layer alloys.
  • the bismuth content of the copper-base alloy improves the corrosion resistance of the lead phase contained in the copper-base alloy. Bismuth is in a proportion of at least 0.01% by mass, in particular at least 0.05% by mass.
  • the mass ratio of bismuth to lead is between 1:10 and 1: 800, in particular between 1:50 and 1: 500, preferably between 1: 100 and 1: 250. It is thus u.a. influences the solidification, deformation and recrystallization behavior of the copper-base alloy
  • the copper-based alloy may be provided by methods known in the art, in particular by melt metallurgy, sintering or electroplating. Since these methods are known, they refer to the relevant prior art for details.
  • the copper phase is formed by grains. According to a preferred embodiment variant of the multilayer plain bearing 1, it is provided that the copper phase per grain has on average between 0.1 and 2 twin crystals. This is achieved, for example, by increasing the zinc content.
  • the formation of twinning can also be achieved, for example, by subsequent deformation, for example by rolling, and subsequent recrystallization at elevated temperature. For example, rolling can be done with a stitch between 5% and 20% and recrystallization at a temperature between 300 ° C and 400 ° C for a period between 1 hour and S hours.
  • the multi-layer sliding bearing 1 contains the copper-based alloy in addition to copper, bismuth and lead each only one element of the first and second element group, it being particularly preferred if the element contained in the copper-based alloy of the first element group tin and in the Kupferba - Sisleg réelle contained element of the second element group zinc. It can further be provided that the element of the first element group contained in the copper-based alloy and the element of the second elcent group contained in the copper-base alloy are contained in equal proportions.
  • the element of the first element group contained in the copper-base alloy is silicon and the element of the second element group contained in the copper-based alloy is aluminum.
  • a portion of the copper portion may be replaced by at least one
  • Element from a third group of elements comprising or consisting of phosphorus, rare earth elements replaced by (Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, GcL Tb, Oy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), sodium, lithium, calcium and magnesium.
  • These elements are mainly added for deoxidation and for adjusting the melt viscosity of the melt. For this reason, the proportions of these elements in the copper-base alloy are chosen to be very low, in order to avoid the formation of hard, brittle compounds, such as Cu 3 P, which may adversely affect the machinability of the copper base alloy.
  • Copper also forms intermetallic phases with lanthanum. Surprisingly, however, these have a relatively high ductility for intermetallic phases, which has a positive effect on the tribological properties of the copper-base alloy.
  • the sum ratio of these elements to the copper-base alloy therefore, selected from a range of 0.005 at% to 0.2 at%, more preferably within a range of 0.005 at% to 0.1 at%.
  • some of these elements in particular the rare earths, can cause grain refining.
  • the alloy may also be advantageous if the alloy contains silver in the amount of 0.3% by mass to 3% by mass, since this may act as the second tribological soft phase in addition to the lead phase.
  • the effect is too weak below 0.3 mass% and above 3 mass% is an increased risk of corrosion by sulfur attack given and the precious metal costs reach an economically unacceptable level.
  • the addition or an unintentionally high nickel or manganese content can have an adverse effect, since bismuth is set by the formation of intermetallic phases and thus can no longer act positively in the lead matrix.
  • the effect begins at 0.1% by weight of nickel and manganese and can be compensated for up to 3% by weight of nickel and manganese by adding more bismuth within the specified limits.
  • an unintentionally high nickel content may be due to diffusion due to a nickel binder layer in direct contact with the slip layer 3.
  • the addition of nickel and / or manganese can improve the corrosion resistance of the copper-based alloy.
  • the following compositions were tested. With the exception of lead, bismuth and silver, the proportion of which is given in% by mass, the numbers in Table 1 refer to At. -%. The remainder is copper.
  • two-layer sliding bearings were produced, comprising a steel support layer on which the sliding layer 3 was galvanically deposited from the copper-based alloy.
  • the abbreviation SE in Table 1 stands for rare earths. In the penultimate column, the element used is specified in each case.
  • Hardness (strength, fatigue strength): HV 1;
  • Tribology predator test bench test (feeding limit load and feeding speed 1-10); Corrosion: check for coherent bleed movement.
  • the contiguous lead joint was detected by an electrochemical measurement.
  • the samples of the material were coated with an insulating lacquer down to a defined area and then immersed in an electrolyte.
  • As the electrolyte a 15% tetrafluoroboric acid was used.
  • a current of 0.1-1 A / dm 2 was applied with the respective multilayer plain bearing 1 switched as an anode.
  • the cathode was aligned parallel to the sample and was made of stainless steel.
  • the increase in the potential was determined as a function of time. For a lead-free sample, the potential increases very rapidly.
  • a lead-containing sample causes a relatively rapid increase in potential when no cohesive via network is formed, and a very slow increase in a contiguous lead network.
  • Corrosive test sulfur The darkening of the exemplary embodiments of the multilayer plain bearing 1 by immersion in a dilute solution of sulfur (Kaliumpo- lysufid, mixture of potassium sulfide, potassium polysulfides, potassium thiosulfate and potassium sulfate, obtainable by fusing together of potassium carbonate and sulfur with exclusion of air at 250 ° C) Depending on the time determined

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrschichtgleitlager (1) umfassend eine Stützschicht (2) und eine Gleitschicht (3), wobei die Gleitschicht (3) aus einer Kupferbasislegierung mit Kupfer als Hauptbestandteil, das zumindest teilweise eine Kupferphase bildet, besteht, die neben Kupfer zumindest ein Element aus einer ersten Elementgruppe bestehend aus Zinn, Germanium und Silizium in einem Summenanteil von 1 At.-% bis 5 At-%, zumindest ein Element aus einer zweiten Elementgruppe bestehend aus Zink, Antimon, Indium, Aluminium und Gallium in einem Summenanteil von 2 At-% bis 8 At-%, sowie Blei und Bismut enthält, wobei der Anteil an Blei zwischen 2 Masse-% bis 8 Masse-% beträgt, und der Rest durch Kupfer gebildet ist Das Massenverhältnis von Bismut zu Blei beträgt zwischen 1:10 und 1:800 wobei der Mindestanteil an Bismut 0,01 Masse~% beträgt

Description

Mehrischichtgleitlager
Die Erfindung betrifft ein Mehrschichtgleitlager umfassend eine Stützschicht und eine Gleit- schicht, wobei die Gleitschicht aus einer Kupferbasislegierung mit Kupfer als Hauptbestandteil, das zumindest teilweise eine Kupferphase bildet, besteht, die neben Kupfer zumindest ein Element aus einer ersten Elementgruppe bestehend aus Zinn, Germanium und Silizium in einem Summenanieil von 1 At.-% bis 5 At-%, zumindest ein Element aus einer zweiten Elementgruppe bestehend aus Zink, Antimon, Indium, Aluminium und Gallium in einem Sum- menanteil von 2 At-% bis 8 At-%, sowie Blei und Bismut enthalt, wobei der Anteil an Blei zwischen 2 Masse-% bis 6 Masse-% beträgt, und der Rest durch Kupfer gebildet ist..
Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Kupferbasislegierung. Bleibronzen, wie beispielsweise CuPb22Sn2, haben sich in der Vergangenheit als Gleitlagerwerkstoffe bewährt Durch den hohen Bleianteil sind diese Legierungen jedoch als umweltschädlich eingestuft und daher in den meisten Anwendungen nicht mehr zugelassen. Aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften sind diese hochbleihaltigen Legierungen in einigen wenigen Einsatzgebteten der Motorentechnik noch zugelassen, beispielsweise in Hochleis- tungs-Dieselmotoren. Aus umwelttechnischen Gesichtspunkten wäre es aber wünschenswert, wenn auch in diesen Anwendungen Legierungen zum Einsatz kommen, die einen geringen Bleianteil aufweisen, ohne dabei aber Einbußen im Eigenschaftsspektrum für Gleitlageranwendungen zu erzeugen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bleihaltige Legierung für Hochleistungs-Dieselmotoren zur Verfügung zu stellen, die einen geringen Bleianteil aufweist, wobei jedoch die bekannten vorteilhaften Eigenschaften von Legierungen mit höheren Bleigehalten nicht verloren gehen sollen. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass unter dem Begriff„Hochleistungs-Dieselmotor" einerseits ein schnelllaufender Dieselmotor mit einem Drehzahlbereich von größer 1.200 Umdrehungen/Minute und andererseits Großdieselmotoren mit einem Drehzahlbereich zwischen 300 Umdrehungca(Minule und 1.200 Umdrehungen/Minute verstanden wird. In beiden Fällen stellt eine Befeuerung mit Gas besondere Anforderungen an den Schmierstoff und damit an die Korrosionsfestigkeit, speziell gegenüber Blciangriff. Bei Verwendung von flüssigen Kraftstoffen sind Motorenöle im Einsatz, die zum Teil eine erhebliche Verlängerung der öl- wcchselintervalle ermöglichen. Die dazu eingesetzten Additive, z.B. spezielle, proprietäre Derivate von Zinkdithiophosphat (ZdDP), können bei der Betriebstemperatur mit Kupfer reagieren und dort zu Korrosion durch Sulfidbildung fähren.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit dem eingangs genannten Mehrschichtgleitlager gelöst. bei dem das Massenverhältnis von Bismut zu Blei zwischen 1:10 und 1 :800 und der Mindestanteil an Bismut 0,01 Masse-% betragt.
Weiter wird die Aufgabe der Erfindung durch die Verwendung einer in den Ansprüchen definierten bleihaltigen Kupferbasislegierung in einem Mehrschichtgleitlager gelöst.
Von Vorteil ist dabei, dass durch die Zugabe von Bismut im genannten Mindestanleil und im genannten Mengenverhältnis zu Blei bei der Erstarrung der Legierung durch die dabei auftretende Volumenzunahme des Bismuts in der Kupferbasislegierung kontrolliert Druckspannungen aufgebaut werden können. Außerdem kann durch die Volumenzunahme die Bildung von Poren im Zuge der Erstarrung reduziert oder ganz vermieden werden. Dies ermöglicht es den Bleianteil zu reduzieren, wodurch der Vorteil einer geringeren Bleikorrosion erreicht wird.. Zudem erhöht die Bismutzugabe an sich ebenfalls die Korrosionsfestigkeit der in der Legierung vorliegenden ßleiphasc. Bei einem Anteil von weniger als 0,01 Masse-% Bismut konnte dieses Verhalten zwar beobachtet werden, allerdings in einem für die Anwendung in einem Gleitlager nicht ausreichendem Ausmaß.
Wenn das Masseverhöltnis von Bismut zu Blei von kleiner 1 : 10 ist, besteht ein erhöhtes Ri- siko, dass sich zumindest lokal eine elektische Zusammensetzung bildet, deren Schmelzpunkt bei 125*0 liegt. Ein lokales Schmelzen würde xu einem extremen Festigkeitsverlust und zum Austritt der Schmelze führen. Eine Temperatur von 125°C kann schon beim normalen Betrieb des Gleitlagers auftreten.
Ist hingegen das Masseverhältnis größer als 1 :800 wird der Bleianteil wieder zu groß bzw. der Bismutanteil entsprechend zu klein, um voranstehende Effekte in ausreichendem Ausmaß zu zeigen.
Nach einer Ausführungsvariante des Mehrschichtgleitlagers kann vorgesehen sein, dass die Kupferphase Körner aufweist, wobei die Kupferphase pro Korn durchschnittlich zwischen 0,] und 2 Zwillingskristalle aufweist Es kann damit eine Erhöhung der Festigkeit bei nur geringfügiger Verschlechterung der Duktilität erreicht werden. Durch die gezielte Einstellung von Erstarrungs-, Verfbrmungs- und Rekristallisationszwillingen kann das Aufhärtungsverhalten der Gleitschicht beeinflusst werden. Darüber hinaus kann damit die Bearbeitbarkeit sowie die Festigkeit der Gleitschicht im Betrieb beeinflusst werden.
Es von Vorteil, wenn die bleireiche Phase in diskreten Bereichen ohne die Ausbildung eines zusammenhangenden Netzwerks vorliegt. Es kann damit die Bleikorrosion weiter verringert bzw. einfacher vermieden werden, da das Blei kein zusammenhängendes Bleinetzwerk im Gefüge der Legierung ausbildet. Durch die Vermeidung eines zusammenhängenden Bleinetz- werks kann auch die Verarbeitung dieser Legierung verbessert werden, da sich das Blei beim Abwälzen nicht„entleert".
Nach einer anderen Ausführungsvariante des Mehrschichtgleitlagers kann vorgesehen sein, dass die Kupferphase zu 75 Masse-% bis 95 Masse-% als Alpha-Mischkristall und zu 25 Masse-% bis 5 Masse-% als intermetallische Phase, vorliegt. Es kann damit die Bearbeitbarkeit der Gleitschicht verbessert werden, wodurch der Bleigehalt der Kupferbasislegierung - Blei verbessert ebenfalls die Bearbeitbarkeit der Gleitschicht - weiter reduziert werden kann. Zudem können durch einen geringen Gehalt an einer feindispersen intermetallischen Phase die tribologischen Eigenschaften des Materials verbessert werden. Die Kupferbasislegierung kann neben Kupier, Bismut und Blei jeweils nur ein Element aus der ersten und der zweiten Elementgruppe enthalten. Es kann damit das gewünschte Gefüge besser eingestellt werden.
Bevorzugt sind das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der ersten Elementgruppe Silizium und das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der zweiten Elementgruppe Aluminium. Durch Silizium kann einerseits die Festigkeit der Kupferbasislegierung stark erhöht werden, andererseits wirkt es aber auch in Hinblick auf die Bildung von intermetallischen Phasen begünstigend. Aluminium hat ebenfalls eine stark festigkeitssteigernde Wirkung, verbunden mit einer hohen Korrosionsschutzwirkung. Diese Legierungen eignen sich insbesondere für höchstbelastete Anwendungen, die eine außergewöhnliche Festigkeit des Materials erfordern und Anwendungen in der Kolbenbolzenbuchse mit vergleichsweise geringen Gleitgeschwindigkeiten .
Nach einer anderen bevorzugten Ausfuhrungsvariante sind das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der ersten Elementgruppe Zinn und das in der Kupferbasislegterung enthaltene Element der zweiten Eiementgruppe Zink. Durch Zinn kann einerseits die Festigkeit der Kupferbasislegierung verbessert werden, andererseits wirkt es aber auch in Hinblick auf die Bildung der intermetallischen Phase begünstigend, sodass die Bearbeiibarkeit der Kupferbasislegierung verbessert werden kann. Durch Zink wiederum kann die Korrosionsfestigkeit gegenüber Schwefel (aus dem Schmiermittel) der Kupferbasislegierung verbessert werden, wobei Zink auch zur Erhöhung von deren Festigkeit bei gleichzeitigem Erhalt der Duktilität beiträgt
Nach einer weiteren Ausfuhrungsvarianle des Mehrschichtgleitlagers dazu kann vorgesehen sein, dass sich die Massenanteile des in der Kupferbasislegierung enthaltenen Elements der ersten Elementgruppe und des in der Kupferbasislegierung enthaltenen Elements der zweiten Elementgruppe um weniger als einen Faktor 2 unterscheiden. Diese Elemente sind also in ähnlichen Massenanteilen enthalten. Es kann damit eine verbesserte Kombination hinsichtlich der Festigkeit und Härte mit Gleiteigenschaften und guter Spanbarkeit erreicht werden. Sofern die beiden Elemente Zinn und Zink sind, kann damit der Entzinkungsproblematik wirksam vorgebeugt werden. Es ist weiter möglich, dass ein Teil des Kupieranteils durch Silber in einem Anteil von 0,3 Masse-% bis 3 Masse-% und/oder das ein Teil des Kupferanteils durch zumindest ein Element aus einer dritten Elementgruppe bestehend aus Phosphor, Seltene Erden, Natrium, Lithium, Calcium und Magnesium in einem Summenanteil von 0,005 At.-% bis 0,2 At.-% ersetzt ist Durch Silber kann eine weitere tribologisch wirksame Phase in die Legierung eingebracht werden. Die weiteren Elemente können zur Desoxidation und Einstellung der Schmelzviskosität der Schmelze zugesetzt werden, wodurch die Gießbarkeit und insbesondere die Bildung von Fehlstellen im Guss deutlich reduziert werden kann. Durch Phosphor kann zudem eine vorhandene Gammaphase homogener in der Legierung verteilt werden. Bei einem Anteil von zumindest einem dieser Elemente weniger als 0,005 At.-% wurde keine ausreichende Verbesserung der Kupferbasislegierung in Hinblick auf deren Verwendung als Gleitschichtlegierung beobachtet. Andererseits bringt eine Ober 0,2 At.-% hinausgehende Erhöhung von deren Anteil an der Kupferbasislegierung keine proportional steigende Verbesserung der Legierungsei- genschaften, sodass eine weitere Erhöhung dieses Anteils auch aus ökonomischen Gründen nicht sinnvoll ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figur naher erläutert.
Es zeig in vereinfachter, schematischer Darstellung: Fig. 1 ein Mehrschichtgleitlager in Seitenansicht. Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausfuhrungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen Obertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un- ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu Ubertragen. Fig. 1 zeigt ein Mehrschichtgleitlager 1 in Form einer Gleitlagerhalbschale. Dargestellt ist eine zweischichtige Variante des Mehrschichtgleitlagers 1, bestehend aus einer Stützschicht 2 und einer Gleitschicht 3, die auf einer Vorderseite 4 (radial innere Seite) des Mehrschichtgleitlagers 1, die einem zu lagernden Bauteil zuwendbar ist, angeordnet ist.
Gegebenenfalls kann eine Lagermetallschicht 5 zwischen der Gleitschicht 3 und der Stützschicht 2 angeordnet sein, wie dies in Fig. 1 strichliert angedeutet ist.
Oer prinzipielle Aufbau derartiger Mehrschichtgleitlager 1, wie sie z.B. in Verbrennungskraft- maschinen Verwendung finden, ist aus dem Stand der Technik bekannt, sodass sich weitere Ausführungen hierzu erübrigen. Es sei jedoch erwähnt, dass weitere Schichten angeordnet werden können, also beispielsweise zwischen der Gleitschicht 4 und der Lagermetallschicht 5 eine Haftvermittlerschicht und/oder eine Diffusionssperrschicht, ebenso kann zwischen der Lagermetallschicht 3 und der Stützschicht 2 eine Haftmittelschicht angeordnet werden.
Im Rahmen der Erfindung kann das Mehrschichtgleitlager 1 auch anders ausgeführt sein, beispielsweise als Lagerbuchse, wie dies in Fig. 1 strichliert angedeutet ist. Ebenso sind Ausführungen wie Anlaufringe, axial laufende Gleitschuhe, oder dergleichen möglich. Die Stützschicht 2 besteht bevorzugt aus Stahl, kann aber auch aus einem anderen Werkstoff, der dem Mehrschichtgleitlager 1 die erforderliche Strukturfestigkeit verleiht, bestehen. Derartige Werkstoffe sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Für die Lagermetallschicht 5 sowie die Zwischenschichten können die aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannten Legierungen bzw. Werkstoffs verwendet werden, und sei diesbezüglich darauf verwiesen.
Die Gleitschicht 3 besteht aus einer Kupferbasislegierung mit Kupfer als Hauptbestandteil, d.h. dass Kupfer den Bestandteil mit dem größten Massenanteil an der Kupferbasislegierung bildet Wenn im Folgenden Legierungszusammensetzungen angegeben sind, sind diese - sofern nichts anderes angegeben ist - so zu verstehen, dass Kupfer jeweils den Rest der angegebenen Zusammensetzungen bildet. Zahlenangaben zur Zusammensetzung der Kupferbasislegierung beziehen sich immer auf die gesamte Legierung.
Weiter sind die Angaben zu den Legierungszusammensetzungen so zu verstehen, dass diese übliche Verunreinigungen, wie sie in großtechnisch eingesetzten Rohstoffen auftreten, mitum- fassen. Es besteht aber im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass Rein- bzw. Reinstme- talle eingesetzt werden.
Die Kupferbasislegierung enthält neben Kupfer zumindest ein Element aus einer ersten Elementgruppe, zumindest ein Element aus einer zweiten Elementgruppe sowie Bismut und Blei.
Die erste Elementgruppe umfasst die Elemente Zinn, Germanium und Silizium bzw. besteht aus diesen Elementen. Diese Elemente erhöhen die Festigkeit der Kupferbasislegierung.
Silizium kann darüber hinaus die mechanische, insbesondere spanende, Bearbeitbarkeit der Kupferbasislegierung verbessern.
Ebenso kann Zinn die mechanische, insbesondere spanende, Bearbeitbarkeit der Kupferbasislegierung verbessern, wobei Zinn auch eine Verbesserung der Korrosionsresistenz der Kupferbasislegierung bewirkt, insbesondere durch Vermeidung der Entzinkung, falls Zink in der Kupferbasislegierung vorhanden ist.
Der Anteil des zumindest einen Elementes aus der ersten Elementgruppe an der Kupferbasislegierung beträgt zwischen 1 At.-% bis 5 At-%, insbesondere zwischen 1,5 At.-% und 4,2 At.-%. Dieser Zahlenangaben zum Anteil gelten sowohl für jedes dieser Elemente an sich, wenn die Kupferbasislegierung nur eines dieser Elemente enthält, als auch für den Summenanteil dieser Elemente, sodass also bei Vorhandensein von mehr als einem Element aus dieser Elementgruppe in der Kupferbasislegierung deren Anteil in Summe nicht weniger als 1 At-% und nicht mehr als 5 At.-% beträgt Sofern sich die untere Grenze von 1 At.-% auf den Summenanteil von mehr als einem dieser Elemente bezieht, kann ein einzelnes Element dieser Elementgruppc also auch einen Anteil an der Kupferbasislegierung aufweisen, der kleiner als
1 At-% ist.
Durch die Beschränkung des Anteils des zumindest einen Elements aus der ersten Elementgruppe auf maximal 5 At.-% wird erreicht, dass dieses Element bzw. diese Elemente vorwiegend in der Kupferphase gelöst sind. Im oberen Bereich der Anteile dieses ersten Elementes ist die Bildung von intermetallischen Phasen möglich- so dass eine Verbesserung der Span- barkeit und eine Verbesserung der tribologischen Eigenschaften erzielt werden kann.
Die Kupferbasislegierung kann also neben Blei und Bismut auch Zinn oder Germanium oder Silizium oder Zinn und Germanium oder Zinn und Silizium oder Germanium und Silizium oder Zinn und Germanium und Silizium enthalten.
Die zweite Elementgruppe umfasst die Elemente Zink, Antimon, Indium, Aluminium und Gallium bzw. besteht aus diesen Elementen. Diese Elemente wirken in der Kupferbasislegierung ebenfalls fesligkeitssteigemd, erhöhen zudem auch die Korrosionsfestigkeit gegenüber Schwefel bzw. schwefelhaltigen Additiven in Schmiermitteln, insbesondere Schmierölen. Weiter wirken diese Elemente desoxidierend und bewirken eine geringere Aufhärtung der Kupferbasislegierung beim Abwälzen auf die gewünschte Schichtdicke.
Der Anteil des zumindest einen Elementes aus der zweiten Elementgruppe an der Kupferbasislegierung betrögt zwischen 2 At-% bis 8 At-%, insbesondere zwischen 3,2 At-% und 6,7 At.-%. Dieser Zahlenangaben zum Anteil gelten sowohl für jedes dieser Elemente an sich, wenn die Kupferbasislegierung nur eines dieser Elemente enthält, als auch für den Summenanteil dieser Elemente, sodass also bei Vorhandensein von mehr als einem Element aus dieser Elementgruppe in der Kupferbasislegierung deren Anteil in Summe nicht weniger als 2 At-% und nicht mehr als 8 At-% beträgt. Sofern sich die untere Grenze von 2 At-% auf den Sum- menanteil von mehr als einem dieser Elemente bezieht, kann ein einzelnes Element dieser
Elementgruppe also auch einen Anteil an der Kupferbasislegierung aufweisen, der kleiner als
2 At-% ist. Die Kupferbasislegierung kann also neben Blei und Bismut und zumindest einem ersten Element der ersten Elementgruppe, insbesondere einer der voranstehend angegebenen Möglichkeiten zur Zusammensetzung der Kupferbasislegierung bezgl. der ersten Elementgruppe, auch Zink und/oder Antimon und/oder Indium und/oder Aluminium und/oder Gallium enthalten.
Durch Zink wird die Korrosionsbeständigkeit der Kupferbasislegierung verbessert. Durch Zink wird zudem die Kaltumformbarkeit der Kupferbasislegierung verbessert. Antimon und Indium verbessern die Anpassungsfähigkeit und/oder die Korrosionsfestigkeit der Kupferba- sislegierung. Durch Aluminium und Gallium wird weiter die Neigung der Kupierbasislegierung zu verschweißen vermindert.
Blei ist in einem Anteil von 2 Masse-% bis 8 Masse-%, insbesondere von 2,5 Masse-% bis 6 Masse-%, in der Kupferbasislegierung enthalten. Durch die Beschränkung des Bleianteils auf einen Maximalanteil von 8 Masse-% wird vermieden, dass Blei in der Kupferbasislegierung ein zusammenhangendes Netzwerk ausbildet. Blei liegt also in der Kupferbasislegierung in Form von in der Kupferphase dispergierten, nicht zusammenhangenden Partikeln vor. Blei hat die aus dem Stand der Technik für derartige Gleitschichtlegierungen bekannten Wirkungen. Durch den Bismutanteil an der Kupferbasislegierung kann die Korrosionsfestigkeit der in der Kupferbasislegierung enthaltenen Bleiphase verbessert werden. Bismut ist in einem Anteil von zumindest 0,01 Masse-% insbesondere zumindest 0,05 Masse-%, enthatten.
Weiter ist vorgesehen, dass das Massenverhältnis von Bismut zu Blei zwischen 1:10 und 1 :800, insbesondere zwischen 1 :50 und 1 :500, vorzugsweise zwischen 1 : 100 und 1 :250, betragt. Es wird damit u.a. das Erstarrungs-, Verformungs- und Rekristallisationsverhalten der Kupferbasislegierung beeinflusst
Die Kupferbasislegierung kann mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren horge- stellt werden, insbesondere durch schmelzmetallurgische, sintertechnische oder galvanische Verfahren. Da diese Verfahren bekannt sind, sie zu Einzelheiten dazu auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Die Kupferphase wird durch Körner gebildet. Nach einer bevorzugten Ausführungsvariante des Mehrschichtgleitlagers 1 ist vorgesehen, dass die Kupferphase pro Korn durchschnittlich zwischen 0,1 und 2 Zwillingskristalle aufweist Erreicht wird dies beispielsweise durch die Erhöhung des Zinkanteils. Die Zwillungsbildung kann aber zum Beispiel auch eine nachtragliche Verformung, beispielsweise durch Walzen, und anschließende Rekristallisation bei erhöhter Temperatur erreicht werden. Beispielsweise kann das Walzen mit einem Stich zwischen 5 % und 20 % und die Rekristallisation bei einer Temperatur zwischen 300 °C und 400 °C für eine Zeitspanne zwischen 1 Stunden und S Stunden erfolgen.
Durch die Einstellung bestimmter Mengenanteile einzelner Legierungsbeslandteile innerhalb der voranstehend angegebenen Grenzen kann erreicht werden, dass die Kupferphase zu 75 Masse-% bis 95 Masse-% als Alpha-Mischkristall und zu 25 Masse-% - 5 Masse-% als intermetallische Phase, vorliegt.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausfuhrungsvariante des Mehrschichtgleitlagers 1 enthalt die Kupferbasislegierung neben Kupier, Bismut und Blei jeweils nur ein Element aus der ersten und der zweiten Elementgruppe, wobei besonders bevorzugt ist, wenn das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der ersten Elementgruppe Zinn und das in der Kupferba- sislegierung enthaltene Element der zweiten Elementgruppe Zink sind. Dabei kann weiter vorgesehen werden, dass das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der ersten Elementgruppe und das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der zweiten Elcment- gruppe in gleichen Mengenanteilen enthalten sind. Nach einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsvariante des Mehrschichtgleitlagers sind das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der ersten Elementgruppe Silizium und das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der zweiten Elementgruppe Aluminium.
Zur weiteren Verbesserung der Eignung der Kupferbasislegierung zur Herstellung der Gleit« Schicht 3 des Mehrschichtgleitlagers 1 kann ein Teil des Kupferanteils durch zumindest ein
Element aus einer dritten Elementgruppe umfassend oder bestehend aus Phosphor, Seltene Er- den (Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, GcL Tb, Oy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), Natrium, Lithium, Calcium und Magnesium ersetzt sein. Diese Elemente werden vor allem zur Desoxidation und zur Einstellung der Schmelzviskosität der Schmelze zugesetzt. Aus diesem Grund werden die Anteile dieser Elemente an der Kupferbasislegierung sehr niedrig gewählt, um die Entstehung von harten, spröden Verbindungen, wie z.B. Cu3P zu vermeiden, die die mechanische Bear- beitbarkeit der Kupferbasislegterung negative beeinflussen können.
Mit Lanthan bildet Kupfer ebenfalls intermetallisch Phasen. Oberraschenderweise weisen diese aber für intermetallische Phasen eine relativ hohe DuktilitSt auf, die sich positiv auf die tribologischen Eigenschaften der Kupferbasislegierung auswirkt.
Der Summenanteil an diesen Elementen an der Kupferbasislegierung daher ausgewählt aus einem Bereich von 0,005 At-% bis 0,2 At-%, insbesondere aus einem Bereich von 0,005 At- % bis 0,1 At-%.
Neben den genannten Wirkungen können einige dieser Elemente, insbesondere die Seltenen Erden, eine Kornfeinung bewirken.
Weiter kann es von Vorteil sein, wenn die Legierung Silber im Ausmaß von 0,3 Masse-% - 3 Masse-%% enthält, da dieses neben der Bleiphase als zweite tribologische Weichphase wirken kann. Der Effekt ist unter 0,3 Masse-% zu schwach und Ober 3 Masse-% ist ein erhöhtes Korrosionsrisiko durch Schwefelangriff gegeben und die Edelmetallkosten erreichen eine ökonomisch nicht mehr vertretbare Höhe. Weiter kann die Zugabe oder ein unbeabsichtigt hoher Nickel- oder Mangangehalt nachteilig wirken, da durch Bildung von intermetallischen Phasen Bismut abgebunden wird und so nicht mehr positiv in der Bleimatrix wirken kann. Der Effekt beginnt bei 0,1 Masse-% Nickel und Mangan aufzutreten und kann bis 3 Masse-% Nickel und Mangan durch höhere Bismutzugaben innerhalb der angegebenen Grenzen ausgeglichen werden. Ein unbeabsichtigt hoher Gehalt an Nickel kann beispielsweise durch eine Nickelbindeschicht, die in direktem Kontakt mit der Gleilschicht 3 steht, aufgrund von Diffusion entstehen. Die Zugabe von Nickel und/oder Mangan kann aber die Korrosionsbeständigkeit der Kupferbasislegierung verbessern.
Zur Evaluierung der Eignung der Kupferbasislegierung für die Verwendung als Gleitschicht in dem Mehrschichtglettlager 1 wurden folgende Zusammensetzungen getestet Mit Aus- nähme von Blei, Bismut und Silber, deren Anteil in Masse-% angegeben ist, beziehen sich die Zahlen werte in Tabelle 1 auf At.-%. Den Rest bildet jeweils Kupfer. Hergestellt wurden jeweils Zweischichtgleitlager, umfassend ein Stahlstützschicht auf der die Gleitschicht 3 aus der Kupferbasislegierung galvanisch abgeschieden wurde. Die Abkürzung SE in Tabelle l steht für Seltene Erden. In der vorletzten Spalte ist dazu das jeweils eingesetzte Element konkretisiert.
Die Abkürzung BW in der letzten Spalte steht für„Bewertung" Tabelle 1 : Zusammensetzungen von Gleitschichten 3
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Die Bewertung der Ausfulhrungsbeispiele laut Tabelle 1 erfolgte unter Berücksichtigung folgender Parameter:
Härte (Festigkeit, Dauerfestigkeit): HV 1;
Tribologie: Fressneigung-Prüfstandtest (Fressgrenzlast und Fressgeschwindigkeit 1-10); Korrosion: Prüfung auf zusammenhängendes Bleinctzwerk. Das zusammenhängende Bleigefuge wurde über eine elektrochemische Messung nachgewiesen. Zu diesem Zweck wurden die Proben des Materials bis auf eine definierte Fläche mit einem isolierenden Lack beschichtet und anschließend in einen Elektrolyten getaucht. Als Elektrolyt wurde eine 15%-ige Tetrafluoroborsäure verwendet Es wurde ein Strom von 0,1-1 A/dm2 angelegt, wobei das jeweilige Mehrschichtgleitlager 1 als Anode geschaltet wurde. Die Kathode wurde parallel zur Probe ausgerichtet und bestand aus Edelstahl. Bestimmt wurde der Polentialanstieg in Abhängigkeit von der Zeit Bei einer bleifreien Probe steigt dabei das Potential sehr rasch an. Eine bleihaltige Probe verursacht einen relativ raschen Anstieg des Potentials, wenn kein zusammenhängendes Beilnetzwerk ausgebildet ist, und einen sehr langsamen Anstieg bei einem zusammenhingenden Bleinetzwerk.
Korrosiunstest Schwefel: Es wurde die Dunkelfärbung der Ausfuhrungsbeispiele des Mehrschichtgleitlagers 1 durch Tauchen in eine verdünnte Lösung von Schwefelleber (Kaliumpo- lysufid; Stoffgemisch aus Kaliumsulfid, Kaliumpolysulfiden, Kaliumthiosulfat und Kaliumsulfat, erhältlich durch Zusammenschmelzen von Kaliumcarbonat und Schwefel unter Luftabschluss bei 250 °C) in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt
Generell wurden für die einzelnen Kriterien Kennziffern zwischen 1 und 10 vergeben, wobei 1 Mir sehr gut und 10 für sehr schlecht steht In Tabelle 1 ist in der letzten Spalte jeweils eine Kennzahl angegeben, die aus diesen Parametern gebildet wurde, und aus der die Verwendbarkeit der jeweiligen Kupferbasislegierung Air Mehrschichtgleitlager 1 ersichtlich ist. Zum Vergleich der Ausfuhrungsbeisptele wurden folgende Vergleichsbeispiele verwendet. Die Angabe zur Zusammensetzung beziehen sich auf Masse-%.
CuPb20Sn2-Bandguss:
Härte: 45 - 100 HV I,
Tribologie: sehr gut,
Zusammenhangendes Bleinetzwerk„sehr schlecht"
Gesamtnote: 7 CuSnlOPblO-gesintert:
Härte: 70- 130 HV 1,
Tribologie: mittel-gut,
Zusammenhängendes Bleinetzwerk: mittel-gut
Gesammole: 8
CuSnlOPbl O-Schleuderguss:
Härte: ca. 100 HVl,
Tribologie: mittel-gut,
Kein zusammenhängendes Bleinetzwerk: sehr gut
Gesamtnote: 7
CuSn5Znl:
Härte: 130 HV l,
Tribologie: eher schlecht,
Kein zusammenhängendes Bleinetzwerk: sehr gut
Gesamtnote: 5
CuA18:
Härte: 150 HV l,
Tribologie: mittel,
Kein zusammenhängendes Bleinetzwerk: sehr gut
Gesamtnote: 3 Von den Proben 107 bis 121 wurden stellvertretend für alle anderen Ausfuhrungsvarianten des Mehrschichtgleitlagers 1 nach dem Aufbringen bzw. Abscheiden der Gleitschicht 3 auf die bzw. der Stützschicht 2 einer Wärmebehandlung zur Rekristallisation unterzogen. Es hat sich dabei heraus gestellt, dass in der Eignung der Legierungen praktisch keine Verschlechterung auftritt, wenn pro Korn nur maximal zwischen 0,1 und 2 Zwillingskristalle durch die Rekristallisation entstehen.
Die AusfÜhrungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche AusfDhrungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch diverse Kombinationen der einzelnen AusfÜhrungsvarian- ten untereinander möglich sind.
Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Mehrschichtgleitlagers 1 dieses teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurde.
Bezugszeichenaufstellung
1 Mehrschichtgleitlager
2 Stützschicht
3 Gleitschicht
4 Vorderseite
5 Lagermetallschicht

Claims

Pa te n ta n s p r ü c h e
1. Mehrschichtgleitlager (1 ) umfassend eine Stützschicht (2) und eine Gleitschicht (3), wobei die Gleitschicht (3) aus einer Kupferbasislegierung mit Kupfer als Hauptbestand- teil, das zumindest teilweise eine Kupferphase bildet, besteht, die neben Kupfer zumindest ein Element aus einer ersten Elementgruppe bestehend aus Zinn, Germanium und Silizium in einem Summenanteil von 1 At.-% bis 5 At-%, zumindest ein Element aus einer zweiten Elementgruppe bestehend aus Zink, Antimon, Indium, Aluminium und Gallium in einem Sum- menanteif von 2 At-% bis 8 At-%, sowie Blei und Bismut enthält, wobei der Anteil an Blei zwischen 2 Masse-% bis 8 Masse-% beträgt, und der Rest durch Kupfer gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenverhältnis von Bismut zu Blei zwischen 1:10 und 1 :800 betragt, wobei Bismut jedenfalls in einem Mindestanteil von 0,01 Masse-% enthalten ist
2. Mehrschichtglettlager (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass die Kupierphase Körner aufweist wobei die Kupferphase pro Korn durchschnittlich zwischen 0,1 und 2 Zwillingskristalle aufweist
3. Mehrschichtgleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die bleireiche Phase in diskreten Bereichen ohne die Ausbildung eines zusammenhängenden Netzwerks vorliegt.
4. Mehrschichtgleitlager ( 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferphase zu 75 Masse-% bis 95 Masse-% als Alpha-Mischkristall vorliegt und zu 5 Masse-% bis 25 Masse-% in intermetallischen Phasen gebunden ist
5. Mehrschichtgleitlager ( 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferbasislegierung neben Kupfer, Bismut und Blei jeweils nur ein Element aus der ersten und der zweiten Etementgruppe enthält
6. Mehrschichtgleitlager (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der ersten Elementgruppe Zinn und das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der zweiten Eiemenlgruppe Zink sind.
7. Mehrschichtgleitlager (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der ersten Elementgruppe Silizium und das in der Kupferbasislegierung enthaltene Element der zweiten Elementgruppe Aluminium sind.
8. Mehrschichtgleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet» dass sich die Massenanteile des in der Kupferbasislegierung enthaltenen Elements der ersten Elementgruppe und des in der Kupferbasislegierung enthaltenen Elements der zweiten Elementgruppe um weniger als einen Faktor 2 unterscheiden.
9. Mehrschichtgleitlager ( 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Kupferanteils durch Silber in einem Anteil von 0,3 Masse-% bis 3 Masse-% und/oder das ein Teil des Kupieranteils durch zumindest ein Element aus einer dritten Elementgruppe bestehend aus Phosphor, Seltene Erden, Natrium, Lithium, Calcium und Magnesium in einem Summenanteil von 0,005 At-% bis 0,2 AL-% ersetzt ist.
10. Verwendung einer Kupferbasislegierung wie in den Ansprüchen 1 bis 9 definiert als Gleitschicht (3) in einem Mehrschichtgleitlager (1), das eine Stützschicht (2) und die Gleitschicht (3) aufweist.
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