WO2019243048A1 - Gleitlagerverbundwerkstoff - Google Patents

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WO2019243048A1
WO2019243048A1 PCT/EP2019/064629 EP2019064629W WO2019243048A1 WO 2019243048 A1 WO2019243048 A1 WO 2019243048A1 EP 2019064629 W EP2019064629 W EP 2019064629W WO 2019243048 A1 WO2019243048 A1 WO 2019243048A1
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mica
particles
composite material
wear protection
plain bearing
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PCT/EP2019/064629
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Gunter Buerkle
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Ks Gleitlager Gmbh
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    • F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof

Definitions

  • the invention relates to a slide bearing composite material with a metallic support layer, in particular made of steel, a bearing metal layer made of bronze, brass or aluminum, and one on the
  • Bearing metal layer applied sliding lacquer layer with a polymer matrix based on polyamideimide (PAI).
  • PAI polyamideimide
  • plain bearing composite materials can be used, for example, in machine elements which are subject to high tribological stress and in particular are lubricated with media.
  • plain bearing composite materials for the production of plain bearing shells for connecting rod bearings and used for the storage of the crankshaft in the crankcase of a motor vehicle internal combustion engine. Also the
  • plain bearing composite material for mounting a gear shaft.
  • plain bearing composite materials can in particular also on piston shafts of pistons, for example
  • DE 10 2013 202 121 A1 discloses a non-generic metal / plastic plain bearing composite material with a metallic support layer, with a porous carrier layer, and with a PTFE-based sliding layer material filling the pores of the carrier layer.
  • Sliding layer material can comprise 1-40% by mass of fillers, with a wide variety of fillers including Layered silicates, such as in particular kaolin, mica,
  • Metal sulfides such as M0S2 are mentioned among many others.
  • the invention has for its object a
  • the lubricating lacquer layer contains a total of 5-15% by volume solid lubricant particles made of graphite and / or M0S2. The ratio of the volume percentage of wear protection particles made of mica to
  • the wear protection particles made of mica have surprisingly been due to their chemical
  • composition and its comparatively large surface area were found to be particularly advantageous with regard to the integration into the PAI base, so that the sliding lacquer layer has a comparatively high strength and
  • Solid lubricant can be assigned, still have an abrasive effect on, for example, a steel counter-rotor with a steel hardness of, for example, greater than 55 HRc.
  • the solid lubricant particles made of graphite and / or M0S2 can advantageously reduce the coefficient of friction of the lubricating varnish.
  • the lubricating lacquer layer can contain only solid lubricant particles made of graphite. On the other hand, this can only
  • Solid lubricant particles made of M0S2 included. It would also be conceivable that both solid lubricant particles made of graphite and solid lubricant particles made of M0S2 are present.
  • the slide bearing composite material according to the invention creates a system that is tribologically suitable even under conditions of mixed friction (high load, occurring frictional heat, insufficient lubrication).
  • the present invention does not exclude that in addition to PAI as the matrix-forming plastic component of the present invention.
  • matrix-forming plastics may be included.
  • the proportion should not exceed 20% by weight. %, especially not more than 10 wt. %, of the share of PAI in the
  • Plastic matrix made from 100% PAI.
  • the chemical composition of mica is in the
  • M 6-coordinate cations (Li, Mg, Fe 2+ , Mn 2+ , Zn, Al, Fe 3+ , Mn 3+ , Cr, V, Ti)
  • T 4-coordinate cations (Si, Al, Fe 3+ , B, Be)
  • mica is in the form of muscovite.
  • Muskovit has the following chemical composition:
  • the layer thickness of the lubricating lacquer is at least 3 ⁇ m, in particular at least 5 ⁇ m, and further in particular at least 7 ⁇ m, and at most 20 ⁇ m, in particular
  • the layer thickness can be based on a
  • Micrograph can be easily determined using a light microscope.
  • Wear protection material particles made of mica are platelet-shaped and essentially have a planar extent in a main plane of extent.
  • Wear protection material particles can be provided with a comparatively high content of wear protection material particles made of mica and thus a comparatively high wear resistance of the lubricating lacquer layer, and this in particular without roughening a counterpart. Due to the platelet-shaped formation of the
  • Wear protection substance particles can namely reduce the risk of roughening in comparison to spherical particles, because platelet-like wear protection substance particles tend to align themselves essentially parallel to the layer plane if the layer thickness is not too high. In this context, it is particularly preferred if the ratio of the layer thickness of the lubricating lacquer to
  • mice for at least 90%, in particular at least 95%, further in particular at least 98%, and further in particular at least 99%, the number of all
  • Wear protection material particles made of mica are at least 2.5, in particular at least 5, further in particular at least 10, and preferably at most 20. Such a ratio has proven to be advantageous with regard to a comparatively high wear protection
  • the platelet thickness can be determined, for example, in the micrograph under a light microscope.
  • a respective wear protection particle made of mica typically has one
  • the platelet thickness of this wear protection particle is the greatest thickness of the wear protection particle.
  • all wear protection particles have a platelet thickness of less than 5 ⁇ m, in particular less than 3 ⁇ m, and furthermore in particular less than 2 ⁇ m, in particular from 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • the ratio of the layer thickness of the lubricating varnish to the equivalent spherical diameter (ESD) of the wear protection particles made of mica for at least 40-60%, in particular for at least 50%, of the number of all wear protection particles made of mica is at most 2.5, in particular at most 2 , 0, continue
  • Wear protection material particles in the production are particularly reliably oriented approximately parallel to the areal extension of the sliding bearing composite material and thus do not protrude or only protrude in small numbers beyond the surface of the sliding varnish layer.
  • ESD equivalent spherical diameter
  • spherical object is the diameter of a sphere with equivalent volume.
  • the ESD can be measured, for example, using a sedimentation method, in particular using the Sedigraph 5100 from Micromeritics.
  • the wear protection particles are in powder form before
  • Sedimentation processes measure the rate of sinking, at which particles of a known density in a liquid with known properties (viscosity and density) sink under the influence of gravity, as by described the Stokes equation.
  • the equivalent spherical diameter can then be determined and assigned on the basis of the recorded sink rate and the known viscosity and density of the liquid and the particles.
  • the measurement can, for example, at 35 ° C
  • the temperature being kept constant so that the viscosity and density of the liquid remain constant during the measurement.
  • the wear protection particles made of mica advantageously have an average diameter (d50 value) of less than 10 ⁇ m, in particular of 1-5 ⁇ m.
  • the d50 value of the particle size denotes a particle size with respect to which 50% by weight of the measured particles with a particle size larger than the d50 value and 50% by weight of the particles with a smaller particle size compared to the d50 value are present.
  • the mean diameter (d50 value) can be
  • Processing into a lubricating varnish can be determined using the sedimentation process explained in detail above.
  • the lubricating varnish preferably comprises
  • the lubricating varnish as solid lubricant particles only includes those made of graphite and / or M0S2.
  • the sliding lacquer layer advantageously consists of PAI, mica and graphite and / or M0S2.
  • a particularly preferred development of the invention provides that the lubricating lacquer layer is produced by
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • GBL g-butyrolactone
  • NEP N-ethyl-2-pyrrolidone
  • the solution can contain additional ingredients such as additives (wetting agents,
  • the lubricating lacquer layer is therefore preferably applied as a solution in a solvent
  • the coating of pistons is often used in the
  • the invention further relates to plain bearing elements of the type mentioned at the outset
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a
  • Figure 2 is a schematic perspective view
  • Figure 1 shows a total of a plain bearing composite material 2, with a metallic support layer 4, in particular made of steel, and a bearing metal layer 6 made of bronze, brass or aluminum attached to it.
  • a metallic support layer 4 in particular made of steel
  • a bearing metal layer 6 made of bronze, brass or aluminum attached to it.
  • Bearing metal layer 6 is a sliding lacquer layer 8
  • the sliding lacquer layer 8 comprises 10-20% by volume of platelet-like wear protection substance particles 12
  • the lubricating lacquer layer 8 contains 5-15 vol% solid lubricant particles 14 made of graphite and / or M0S2 taken together. The ratio of
  • Volume percentages of the wear protection substance particles 12 to the solid lubricant particles 14 are in the range from 1.0 to 2.0, in particular 1.5 to 2.0. Is conceivable
  • the mica can be in the form of muscovite in particular.
  • the thickness D of the lubricating lacquer layer 8 can be at least 3 ⁇ m, 5 ⁇ m or 7 ⁇ m and at most 20 ⁇ m, 15 ⁇ m or 10 ⁇ m.
  • FIG. 2 shows a wear protection particle 12 by way of example and in an extremely schematic manner. Because of the shape of the platelet, the wear protection particle 12 extends over a large area in a main extension plane (xy plane).
  • the particle 12 Perpendicular to this, ie in the z direction, the particle 12 has a thickness d1 of, for example, less than 5 ⁇ m, 3 ⁇ m or 2 ⁇ m, in particular 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • d1 thickness of, for example, less than 5 ⁇ m, 3 ⁇ m or 2 ⁇ m, in particular 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • Wear protection substance particles 12 regularly have a constant thickness.
  • Wear protection substance particles 12 with different thickness are the plate thickness d1 the greatest thickness, that is to say the greatest extent perpendicular to the main plane of extent.
  • the particle 12 has an equivalent spherical
  • Equation can be determined.
  • the ratio of D through dl is for at least 90%, in particular at least 95%, 98% or 99% of all
  • Wear protection particles 12 in at least 2, 5, in particular at least 5, further in particular at least 10.
  • the ratio of the layer thickness D to the ESD is at most 2.5, in particular at most 2.0, further particularly at most 1.5. This can be achieved that the Orient wear protection particles 12 when applying the sliding lacquer layer 8 so that the

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Abstract

Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer metallischen Stützschicht, insbesondere aus Stahl, einer darauf angebrachten Lagermetallschicht aus Bronze, Messing oder Aluminium, und einer auf die Lagermetallschicht aufgebrachten Gleitlackschicht mit einer Polymermatrix auf Polyamidimid(PAI)-Basis, wobei die Gleitlackschicht 10-20 Vol% Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer, und 5-15 Vol% Festschmierstoffpartikel aus Graphit und/ oder MoS2enthält, wobei das Verhältnis der Volumenprozentanteile der Verschleißschutzstoffpartikel zu den Festschmierstoffpartikeln im Bereich von 1 bis 2, insbesondere 1,5 bis 2, liegt.

Description

Titel : Gleitlagerverbundwerkstoff
Besehreibung
Die Erfindung betrifft einen Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer metallischen Stützschicht, insbesondere aus Stahl, einer darauf angebrachten Lagermetallschicht aus Bronze, Messing oder Aluminium, und einer auf die
Lagermetallschicht aufgebrachten Gleitlackschicht mit einer Polymermatrix auf Polyamidimid ( PAI ) -Basis .
Derartige Gleitlagerverbundwerkstoffe können beispielsweise bei tribologisch hoch beanspruchten und insbesondere mediengeschmierten Maschinenelementen Verwendung finden. Im Besonderen werden derartige Gleitlagerverbundwerkstoffe für die Herstellung von Gleitlagerschalen für Pleuellagerungen und für die Lagerung der Kurbelwelle im Kurbelgehäuse eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors verwendet. Auch die
Anwendung eines solchen Gleitlagerverbundwerkstoffs zur Lagerung einer Getriebewelle ist bekannt. Weiterhin können derartige Gleitlagerverbundwerkstoffe insbesondere auch auf Kolbenschäfte von beispielsweise Kolben eines
Verbrennungsmotors oder einer Kolbenpumpe aufgebracht werden .
DE 10 2013 021 949 Al offenbart einen Polyamidimid
Gleitlack mit 2-13 Vol.-% Festschmierstoffen, 0,05-10 Vol.- % additiven, Füllstoffen und Pigmenten und 5-25 Vol.-% Polyamidimid oder Polyamidimid. Als Festschmierstoffe ist eine große Anzahl von Stoffen, darunter Glimmer, Graphit, M0S2, erwähnt.
DE 10 2013 202 121 Al offenbart einen nicht gattungsgemäßen Metall/Kunststoff-Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer metallischen Stützschicht, mit einer porösen Trägerschicht, und mit einem die Poren der Trägerschicht ausfüllenden Gleitschichtmaterial auf PTFE-Basis. Das
Gleitschichtmaterial kann 1-40 Masse-% Füllstoffe umfassen, wobei innerhalb einer großen Vielfalt von Füllstoffen u.a. Schichtsilikate, wie insbesondere Kaolin, Glimmer,
Wollastonit, Talk, Kieselsäure, sowie Graphit und
Metallsulfide, wie M0S2, neben vielen anderen erwähnt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer hohen Verschleißbeständigkeit bei gleichzeitig niedrigem
Reibungskoeffizienten bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch einen Gleitlagerverbundwerkstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es ist demnach vorgesehen, dass die Gleitlackschicht 10-20 Vol%
Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer enthält. Ferner enthält die Gleitlackschicht in Summe zusammen genommen 5- 15 Vol% Festschmierstoffpartikel aus Graphit und/oder M0S2. Dabei liegt das Verhältnis des Volumenprozentanteils der Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer zum
Volumenprozentanteil der Festschmierstoffpartikel aus Graphit und/oder M0S2 im Bereich von 1,0 bis 2,0,
insbesondere 1,5 bis 2,0.
Die Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer haben sich überraschenderweise aufgrund ihrer chemischen
Zusammensetzung und ihrer vergleichsweise großen Oberfläche als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Einbindung in die PAI-Basis herausgestellt, so dass die Gleitlackschicht eine vergleichsweise hohe Festigkeit und
Verschleißbeständigkeit aufweist. Die
Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer weisen
insbesondere eine Mohshärte von 2 bis 4 auf, so dass diese zwar verstärkend sind, allerdings weder einem
Festschmierstoff zuzuordnen sind, noch abrasiv gegenüber beispielsweise einem Stahl-Gegenläufer mit einer Stahlhärte von beispielsweise größer 55 HRc wirken. Die Festschmierstoffpartikel aus Graphit und/oder M0S2 können in vorteilhafter Weise den Reibungskoeffizienten des Gleitlacks reduzieren. Die Gleitlackschicht kann dabei einerseits lediglich Festschmierstoffpartikel aus Graphit enthalten. Andererseits kann diese auch lediglich
Festschmierstoffpartikel aus M0S2 enthalten. Denkbar wäre auch, dass sowohl Festschmierstoffpartikel aus Graphit als auch Festschmierstoffpartikel aus M0S2 vorhanden sind.
Das Volumenverhältnis der Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer zu den Festschmierstoffpartikeln aus Graphit und/oder M0S2 im Bereich von 1,0 bis 2,0, insbesondere 1,5 bis 2,0, hat sich als hervorragender Kompromiss aus
Reibungsminderung und Verschleißfestigkeit herausgestellt. Ferner ist die Gleitlackschicht vergleichsweise
kostengünstig herstellbar, da Graphit, M0S2 und Glimmer vergleichsweise günstig beschaffbar sind. Insgesamt wird mit dem erfindungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstoff ein tribologisch gesehen auch bei Bedingungen der Mischreibung (hohe Last, auftretende Reibungswärme, Mangelschmierung) geeignetes System geschaffen.
Die vorliegende Erfindung schließt nicht aus, dass neben PAI als matrixbildende Kunststoffkomponente der
Gleitlackschicht noch ein oder mehrere weitere
matrixbildende Kunststoffe enthalten sein dürfen. Der
Anteil sollte aber nicht mehr als 20 Gew . % , insbesondere nicht mehr als 10 Gew . % , des Anteils von PAI in der
Gleitlackschicht betragen. Vorzugsweise wird die
Kunststoff-Matrix zu 100% von PAI gebildet. Die chemische Zusammensetzung von Glimmer wird in der
Fachliteratur auf mehrere geringfügig unterschiedliche Arten definiert. Sämtliche Definitionen der Fachliteratur sind von der Erfindung umfasst und werden insbesondere im Folgenden wiedergegeben:
1. IM2-3T4O10A2
2. Io, 5-1M2-3T4O10A2
3. IM2-3X1-0T4O10A2
I: 12-fach koordinierte Kationen (K, Na, Ca, Ba, Rb, Cs,
NH4)
M: 6-fach koordinierte Kationen (Li, Mg, Fe2+, Mn2+, Zn, Al, Fe3+, Mn3+, Cr, V, Ti)
T: 4-fach koordinierte Kationen (Si, Al, Fe3+, B, Be)
A: Anion (OH, F, Ci, O2, S2)
X: Leerstelle (Vakanz)
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Glimmer in Form von Muskovit vorliegt. Muskovit weist folgende chemische Zusammensetzung auf:
KAI2 [AlSisOio (OH, F) 2 ] · Muskovitpartikel haben sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Einbindung in die PAI-Basis bei gleichzeitigem hinreichendem Verschleißschutz herausgestellt . Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schichtdicke des Gleitlacks wenigstens 3 ym, insbesondere wenigstens 5 ym, und weiter insbesondere wenigstens 7 ym, und höchstens 20 ym, insbesondere
höchstens 15 ym, und weiter insbesondere höchstens 10 ym, beträgt. Eine derartige Schichtdicke hat sich als besonders geeignet erwiesen. Die Schichtdicke kann anhand eines
Schliffbilds ohne weiteres mittels eines Lichtmikroskops ermittelt werden.
Vorteilhaft ist auch, wenn die
Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer plättchenförmig ausgebildet sind und im Wesentlichen eine flächenhafte Erstreckung in einer Haupterstreckungsebene aufweisen.
Senkrecht zu dieser Haupterstreckungsebene weisen sie eine ungefähr gleichförmige Plättchendicke auf. Durch die plättchenförmige Ausbildung der
Verschleißschutzstoffpartikel kann ein vergleichsweise hoher Gehalt an Verschleißschutzstoffpartikeln aus Glimmer und somit eine vergleichsweise hohe Verschleißfestigkeit der Gleitlackschicht bereitgestellt werden, und dies insbesondere ohne einen Gegenläufer aufzurauen. Durch die plättchenförmige Ausbildung der
Verschleißschutzstoffpartikel kann nämlich die Gefahr eines Aufrauens im Vergleich zu sphärischen Partikeln verringert werden, weil plättchenförmige Verschleißschutzstoffpartikel dazu neigen, sich im Wesentlichen parallel zur Schichtebene auszurichten, wenn die Schichtdicke nicht zu hoch ist. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, wenn das Verhältnis der Schichtdicke des Gleitlacks zur
Plättchendicke der Verschleißschutzstoffpartikel aus
Glimmer für wenigstens 90%, insbesondere wenigstens 95%, weiter insbesondere wenigstens 98%, und weiter insbesondere wenigstens 99%, der Anzahl aller
Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer, bei mindestens 2,5, insbesondere mindestens 5, weitere insbesondere mindestens 10, und vorzugsweise höchstens 20, liegt. Ein derartiges Verhältnis hat sich als vorteilhaft hinsichtlich eines vergleichsweise hohen Verschleißschutzes mit
vergleichsweise geringer Gefahr eines Aufrauens eines Gegenläufers herausgestellt. Die Plättchendicke kann dabei beispielsweise im Schliffbild unter einem Lichtmikroskop ermittelt werden. Typischerweise weist ein jeweiliger Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer eine
gleichförmige Plättchendicke auf. Weist ein
Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer eine
unterschiedliche Dicke auf, so handelt es sich bei der Plättchendicke dieses Verschleißschutzstoffpartikels um die größte Dicke des Verschleißschutzstoffpartikels .
Besonders bevorzugt ist, wenn wenigstens 90%, insbesondere wenigstens 95%, weiter insbesondere wenigstens 98%, und weiter insbesondere wenigstens 99%, der Anzahl aller
Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer eine
Plättchendicke von kleiner als 5 ym, insbesondere kleiner als 3 ym, und weiter insbesondere kleiner als 2 ym, insbesondere von 0,1-1 ym, aufweisen. Denkbar ist
insbesondere, dass sämtliche Verschleißschutzstoffpartikel eine Plättchendicke von kleiner 5 ym, insbesondere kleiner als 3 ym, und weiter insbesondere kleiner als 2 ym, insbesondere von 0,1 ym bis 1 ym, aufweisen.
Bevorzugt ist weiter, wenn das Verhältnis der Schichtdicke des Gleitlacks zum äquivalenten sphärischen Durchmesser (ESD) der Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer für wenigstens 40-60%, insbesondere für wenigstens 50%, der Anzahl aller Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer bei höchstens 2,5, insbesondere höchstens 2,0, weiter
insbesondere höchstens 1,5, liegt. Bei einem derartigen Verhältnis hat es sich herausgestellt, dass sich die
Verschleißschutzstoffpartikel bei der Herstellung besonders zuverlässig ungefähr parallel zur flächenhaften Erstreckung des Gleitlagerverbundwerkstoffs orientieren und somit nicht oder nur in geringer Zahl über die Oberfläche der Gleitlackschicht hinausstehen.
Der vorgenannte äquivalente sphärische Durchmesser
(equivalent spherical diameter (ESD) ) eines nicht
sphärischen Objekts ist der Durchmesser einer Kugel mit äquivalentem Volumen. Der ESD ist beispielsweise über ein Sedimentationsverfahren, insbesondere mit dem Sedigraph 5100 der Firma Micromeritics , messbar. Dabei werden die Verschleißschutzstoffpartikel in Pulverform vor der
Verarbeitung zur Gleitlackschicht gemessen. Beim
Sedimentationsverfahren wird die Sinkgeschwindigkeit gemessen, bei der Partikel einer bekannten Dichte in einer Flüssigkeit mit bekannten Eigenschaften (Viskosität und Dichte) unter Einfluss der Schwerkraft absinken, wie durch die Stokessche Gleichung beschrieben. Anhand der erfassten Sinkgeschwindigkeit und der bekannten Viskosität sowie Dichte der Flüssigkeit und der Partikel kann dann der äquivalente sphärische Durchmesser ermittelt und zugeordnet werden. Die Messung kann beispielsweise bei 35°C
durchgeführt werden, wobei die Temperatur konstant gehalten wird, sodass die Viskosität und Dichte der Flüssigkeit während der Messung konstant bleibt.
Vorteilhafterweise weisen die Verschleißschutzstoffpartikel aus Glimmer einen mittleren Durchmesser (d50-Wert) kleiner als 10 ym, insbesondere von 1-5 ym, auf. Der d50-Wert der Partikelgröße bezeichnet eine Partikelgröße, bezüglich der 50 Gew% der gemessenen Partikel mit einer gegenüber dem d50-Wert größeren Partikelgröße und 50 Gew% der Partikel mit einer gegenüber dem d50-Wert kleineren Partikelgröße vorliegen. Der mittlere Durchmesser (d50-Wert) kann
wiederum - wie oben ausgeführt - am Pulver vor der
Verarbeitung zum Gleitlack über das oben detailliert erläuterte Sedimentationsverfahren ermittelt werden.
Vorzugsweise umfasst der Gleitlack als
Verschleißschutzstoffpartikel ausschließlich solche aus Glimmer. Zusätzlich oder alternativ ist denkbar, dass der Gleitlack als Festschmierstoffpartikel ausschließlich solche aus Graphit und/oder M0S2 umfasst.
Vorteilhafterweise besteht die Gleitlackschicht aus PAI, Glimmer sowie Graphit und/oder M0S2. Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Gleitlackschicht hergestellt ist durch
Aufbringen, insbesondere Aufwalzen oder Aufsprühen, einer Lösung mit in organischem Lösungsmittel, insbesondere N- Methyl-2-Pyrrolidon (NMP) , g-Butyrolacton (GBL), und/oder N-Ethyl-2-Pyrrolidon (NEP) , gelöstem PAI . Die Lösung kann zusätzliche Inhaltsstoffe, wie Additive (Netzmittel,
Entschäumer, Haftvermittler und/oder Rheologiehilfsmittel) enthalten. Auch die Zugabe von Farbpigmenten wäre denkbar. Im Rahmen der Erfindung wird die Gleitlackschicht also bevorzugt als Lösung in einem Lösungsmittel auf die
Lagermetallschicht aufgebracht. Die Wahl des Lösungsmittels kann sich insbesondere nach der Art der Lackapplikation richten und hat insbesondere keinen Einfluss auf die
Eigenschaften der ausgehärteten Gleitlackschicht . So wird beispielsweise die Beschichtung von Kolben häufig im
Siebdruckverfahren durchgeführt.
Gegenstand der Erfindung sind weiter Gleitlagerelemente der eingangs genannten Art, die aus einem vorausgehend
beschriebenen Gleitlagerverbundwerkstoff, insbesondere durch Roll-Biege-Vorgänge, hergestellt sind.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellte
Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben und
erläutert ist. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines
erfindungsgemäßen
Gleitlagerverbundwerkstoffs ; und
Figur 2 eine schematische perspektivische Ansicht
eines Verschleißschutzstoffpartikels des Gleitlagerverbundwerkstoffs nach Figur 1.
Figur 1 zeigt insgesamt einen Gleitlagerverbundwerkstoff 2, mit einer metallischen Stützschicht 4, insbesondere aus Stahl, und einer darauf angebrachten Lagermetallschicht 6 aus Bronze, Messing oder Aluminium. Auf der
Lagermetallschicht 6 ist eine Gleitlackschicht 8
aufgebracht. Diese weist eine Polymermatrix 10 auf PAI- Basis auf. Ferner umfasst die Gleitlackschicht 8 10-20 Vol% plättchenförmige Verschleißschutzstoffpartikel 12 aus
Glimmer. Schließlich enthält die Gleitlackschicht 8 5- 15 Vol% Festschmierstoffpartikel 14 aus Graphit und/oder M0S2 in Summe zusammengenommen. Das Verhältnis der
Volumenprozentanteile der Verschleißschutzstoffpartikel 12 zu den Festschmierstoffpartikeln 14 liegt im Bereich von 1,0 bis 2,0, insbesondere 1,5 bis 2,0. Denkbar ist
insbesondere, dass lediglich Festschmierstoffpartikel 14 aus Graphit und/oder M0S2, Verschleißschutzstoffpartikel 12 aus Glimmer und eine Polymermatrix 10 auf PAI-Basis
Bestandteile der Gleitlackschicht 8 sind. Der Glimmer kann insbesondere in Form von Muskovit vorliegen. Die Dicke D der Gleitlackschicht 8 kann wenigstens 3ym, 5ym oder 7ym und höchstens 20ym, 15ym oder 10ym betragen. Figur 2 zeigt beispielhaft und extremst schematisch einen Verschleißschutzpartikel 12. Aufgrund der Plättchenform erstreckt sich der Verschleißschutzpartikel 12 flächenhaft in einer Haupterstreckungsebene (x-y-Ebene) . Senkrecht dazu, also in z-Richtung, weist der Partikel 12 eine Dicke dl von beispielsweise kleiner als 5 ym, 3 ym oder 2 ym, insbesondere 0,1 ym bis 1 ym, auf. Ein jeweiliger
Verschleißschutzstoffpartikel 12 weist regelmäßig eine gleichbleibende Dicke auf. Bei einem
Verschleißschutzstoffpartikel 12 mit unterschiedlicher Dicke handelt es sich bei der Plättchendicke dl um die größte Dicke, also um die größte Erstreckung senkrecht zur Haupterstreckungsebene .
Der Partikel 12 weist einen äquivalenten sphärischen
Durchmesser (ESD) auf, der anhand des
Sedimentationsverfahrens zusammen mit der Stokesschen
Gleichung bestimmt werden kann.
Dabei kann insbesondere Folgendes gelten: Das Verhältnis aus D durch dl liegt für wenigstens 90%, insbesondere wenigstens 95%, 98% oder 99%, aller
Verschleißschutzpartikel 12 bei wenigstens 2 , 5 , insbesondere wenigstens 5, weiter insbesondere wenigstens 10.
Zusätzlich oder alternativ kann gelten, dass für wenigstens 50% aller Verschleißschutzpartikel 12 das Verhältnis der Schichtdicke D zum ESD bei höchstens 2,5, insbesondere höchstens 2,0, weiter insbesondere höchstens 1,5, liegt. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die Verschleißschutzpartikel 12 beim Aufbringen der Gleitlackschicht 8 so orientieren, dass die
Haupterstreckungsebene der Plättchen im Wesentlichen parallel zur Schichtebene oder Oberfläche der
Lagermetallschicht 6 verläuft.

Claims

Patentansprüche
1. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) mit einer metallischen Stützschicht (4), insbesondere aus Stahl, einer darauf angebrachten Lagermetallschicht (6) aus Bronze,
Messing oder Aluminium, und einer auf die
Lagermetallschicht (6) aufgebrachten Gleitlackschicht (8) mit einer Polymermatrix (10) auf
Polyamidimid ( PAI ) -Basis , dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlackschicht (8) 10-20 Vol%
Verschleißschutzstoffpartikel (12) aus Glimmer, und 5- 15 Vol% Festschmierstoffpartikel (14) aus Graphit und/oder M0S2 enthält, wobei das Verhältnis des
Volumenprozentanteils der
Verschleißschutzstoffpartikel (12) aus Glimmer zum Volumenprozentanteil der Festschmierstoffpartikel (14) aus Graphit und/oder M0S2 im Bereich von 1,0 bis 2,0, insbesondere 1,5 bis 2,0, liegt.
2. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) nach Anspruch 1, wobei der Glimmer in Form von Muskovit vorliegt.
3. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schichtdicke (D) der Gleitlackschicht (8) wenigstens 3 ym, insbesondere wenigstens 5 ym, und weiter insbesondere wenigstens 7 ym, und höchstens 20 ym, insbesondere höchstens 15 ym, und weiter insbesondere höchstens 10 ym, beträgt.
4. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Verschleißschutzstoffpartikel (12) aus Glimmer
plättchenförmig ausgebildet sind.
5. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) nach den Ansprüchen 3 und 4, wobei das Verhältnis der Schichtdicke (D) der Gleitlackschicht (8) zur Plättchendicke (dl) der
Verschleißschutzstoffpartikel (12) aus Glimmer für wenigstens 90%, insbesondere wenigstens 95%, weiter insbesondere wenigstens 98%, und weiter insbesondere wenigstens 99%, der Anzahl aller
Verschleißschutzstoffpartikel (12) aus Glimmer, bei mindestens 2,5, insbesondere mindestens 5, weitere insbesondere mindestens 10, und vorzugsweise höchstens 20, liegt.
6. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) nach einem der
Ansprüche 4 oder 5, wobei wenigstens 90%, insbesondere wenigstens 95%, 98% oder 99%, der Anzahl aller
Verschleißschutzstoffpartikel (12) aus Glimmer eine Plättchendicke (dl) von kleiner als 5 ym, insbesondere kleiner als 3 ym, und weiter insbesondere kleiner als
2 ym, insbesondere von 0,1-1 ym, aufweisen.
7. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis der Schichtdicke (D) der Gleitlackschicht (8) zum
äquivalenten sphärischen Durchmesser (ESD) der
Verschleißschutzstoffpartikel (12) aus Glimmer für wenigstens 50% der Anzahl aller Verschleißschutzstoffpartikel (12) aus Glimmer bei höchstens 2,5, insbesondere höchstens 2,0, weiter insbesondere höchstens 1,5, liegt.
8. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Verschleißschutzstoffpartikel (12) aus Glimmer einen mittleren Durchmesser (d50-Wert) kleiner als 10 ym, insbesondere von 1-5 ym, aufweisen.
9. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gleitlackschicht (8) als Verschleißschutzstoffpartikel (12)
ausschließlich solche aus Glimmer umfasst.
10. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gleitlackschicht (8) als Festschmierstoffpartikel (14) ausschließlich solche aus Graphit und/oder M0S2 umfasst.
11. Gleitlagerverbundwerkstoff (2) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gleitlackschicht (8) hergestellt ist durch Aufbringen, insbesondere Aufsprühen, einer Lösung mit in organischem
Lösungsmittel, insbesondere N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP) , g-Butyrolacton (GBL), und/oder N-Ethyl-2- Pyrrolidon (NEP) , gelöstem PAI .
12. Gleitlagerelement, hergestellt aus einem
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
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