DE102005023308A1

DE102005023308A1 - Gleitlagerverbundwerkstoff, Verwendung und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102005023308A1
Application number: DE102005023308A
Authority: DE
Inventors: Gerd Andler
Original assignee: Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Current assignee: Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2025-05-14
Also published as: DE102005023308B4

Abstract

Es wird ein Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer Trägerschicht aus Stahl mit einer Lagermetallschicht aus einer Kupferlegierung und mit einer auf der Lagermetallschicht aufgebrachten Gleitschicht beschrieben. Die Kupferlegierung kann 0,5 bis 5 Gew.-% Nickel, 0,2 bis 2,5 Gew.-% Silizium, 0,1 Gew.-% Blei oder 4 bis 11 Gew.-% Nickel, 3 bis 8 Gew.-% Zinn, 0,1 Gew.-% Blei aufweisen. Die Gleitschicht kann eine galvanische Schicht, eine Sputter-Schicht oder eine Kunststoffschicht sein. Es werden auch Herstellungsverfahren angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleitlagerverbundwerkstoff gemäß der Ansprüche 1 und 3. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Verwendung und auf Herstellungsverfahren.

Aus der DE 44 15 629 C1 ist die Verwendung einer Kupfer-Nickel-Siliziumlegierung für die Herstellung von verschleißfesten Gegenständen mit Notlaufeigenschaften, wie beispielsweise Gießkolben von Druckgießmaschinen bekannt. Die in der DE 44 15 629 C1 beschriebene Legierung besteht aus 1–4% Nickel, 0,1–1,5% Silizium und Rest Kupfer und wird als Massivwerkstoff eingesetzt.

Die US 2,137,282 beschreibt eine Legierung aus 0,1–30% Nickel, 0,05–3% Silizium und Rest Kupfer. Diese Legierung zeichnet sich nach entsprechender Wärmebehandlung durch große Härten und gute elektrische Leitfähigkeiten aus.

Die US 1,658,186 beschreibt eine Kupfer-Nickel-Siliziumlegierung, wobei ausführlich die als Hartteilchen wirkenden Silizide diskutiert werden. Verschiedene Wärmebehandlungsverfahren zur Einstellung der Härte werden angegeben.

Eine weitere Kupfer-Nickel-Siliziumlegierung findet sich in US 2,241,815 , wobei der Nickelanteil bei 0,5–5% und der Siliziumanteil bei 0,1–2% liegt.

Die US 2,185,958 beschreibt Legierungen aus 1% Nickel, 3,5% Silizium und Rest Kupfer sowie aus 1,5% Silizium und 1% Nickel sowie Rest Kupfer.

Aus der DE 36 42 825 C1 ist ein Gleitlagerwerkstoff bestehend aus 4 bis 10% Nickel, 1–2% Aluminium, 1–3% Zinn und Rest Kupfer sowie übliche Verunreinigungen bekannt, der eine hohe Festigkeit und große Lebensdauer aufweisen soll. Aus diesem Gleitlagerwerkstoff werden Vollmaterialbuchsen hergestellt.

Die GB 2384007 beschreibt einen Gleitlagerverbundwerkstoff mit einem Stahlrücken, auf dem eine Sinterschicht aus einer Kupferlegierung aufgebracht ist, die eine Härte von max. 130 HV aufweist. Die Kupferlegierung weist 1–11 Gew.% Zinn, bis 0,2 Gew.% Phosphor, max. 10 Gew.% Nickel oder Silber, max. 25 Gew.% Blei und Wismut auf.

Gleitlagerelemente aus Vollmaterial haben den Nachteil, dass sie zur Gewährleistung des Presssitzes im Gehäuse eine sehr große Festigkeit und damit Härte aufweisen müssen. Bei Anwendungsfällen, wo die Anpassungsfähigkeit des Lagermetalls bei z. B. lokalem Verschließ der Gleitschicht gefordert ist, neigen solche Werkstoffe verstärkt zum Fressen oder führen zu Schädigungen der Welle.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten sich in einem Stahlgehäuse das Gleitlagerelement stärker ausdehnt und somit das Spiel nachteilig verkleinert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleitlagerverbundwerkstoff zu schaffen, dessen mechanische und tribologische Eigenschaften an die gewünschten Anforderungen angepasst werden können, wobei gleichzeitig auch die erforderliche Steifigkeit für den Presssitz gewährleistet wird. Außerdem sollen Geleitlagerelemente aus diesem Gleitlagerverbundwerkstoff sich für den Einbau in Stahlgehäusen besonders eignen. Es ist auch Aufgabe, eine Verwendung und Herstellungsverfahren anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit einem Gleitlagerverbundwerkstoff gemäß des Anspruchs 1 bzw. Anspruch 3 gelöst.

Es hat sich gezeigt, dass Kupferlegierungen mit Nickel-Zinn oder Nickel-Silizium hinsichtlich ihrer mechanischen und tribologischen Eigenschaften in einem weiten Bereich eingestellt werden können, so dass eine Anpassung an die geforderten Eigenschaften möglich ist.

Der Stahlrücken gewährleistet aufgrund seiner Steifigkeit den erforderlichen Presssitz, so dass die Gefügestruktur des Lagermaterials unabhängig von Festigkeitsanforderungen eingestellt werden kann. Die beanspruchten Kupferlegierungen können somit bezüglich ihrer Gefügestruktur beispielsweise so gestaltet werden, dass sie hinsichtlich Festigkeit und Härte sowie der tribologischen Eigenschaften, wie z. B. Fressverhalten, in einem vergleichbaren Bereich wie die klassischen Blei-Bronzelager liegen.

Insgesamt wird der Einsatzbereich des Gleitlagerverbundwerkstoffes wesentlich erweitert.

Auch bieten die Verbundwerkstoffe mit Stahlrücken Vorteile aufgrund ihres thermischen Ausdehnungskoeffizienten in Anwendungsfällen mit Stahlgehäusen.

Die Einstellung der tribologischen Eigenschaften des Lagermetalls erfolgt vorzugsweise durch eine thermomechanischen Behandlung, insbesondere durch Walzen und Glühen.

Eine solche thermomechanische Behandlung des Verbundwerkstoffes kann derart gestaltet werden, dass die für das Fertigteil notwendigen Eigenschaften des Stahls nicht beeinträchtigt werden.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren sieht gemäß einer ersten Alternative folgende Verfahrensschritte vor: Herstellen von Bandmaterial aus einer Kupfer-Nickel-Silizium- oder Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung und Walzplattieren des Bandmaterials auf einer Trägerschicht aus Stahl zur Herstellung eines Verbundes. Hierbei erfolgt eine Umformung des Lagermetalls und/oder Stahls von 50–70%.

Die anschließende thermomechanische Behandlung sieht folgende Schritte vor:
erstes Glühen des Verbundes bei 550°C bis 700°C für 2 bis 5 Stunden, mindestens ein erstes Walzen des Verbundes, wobei ein Umformgrad von 20 bis 30% durchgeführt wird,
mindestens ein zweites Glühen bei 500°C–600°C für mehr >1 h,
gegebenenfalls ein zweites Walzen des Verbundes, wobei ein Umformgrad von max. 30% durchgeführt wird mit einem anschließenden dritten Glühen bei Temperaturen >500°C über mindestens 1 h.

Gemäß weiterer Alternativen wird die Kupferlegierung auf die Trägerschicht aufgetragen und gesintert oder aufgegossen.

Mittels des ersten bzw. des zweiten Walzschrittes in Kombination mit der sich daran anschließenden Glühung wird die Streckgrenze des Lagermetalls eingestellt, wobei vorzugsweise die Streckgrenze des Lagermetalls bei 150 bis 250 MPa liegt.

Wenn nach dem zweiten Glühen das Endmaß erreicht worden ist, wird die thermo-mechanische Behandlung beendet. Die Streckgrenze wird in diesem Fall durch das erste Walzen und das zweite Glühen eingestellt.

Wenn nach dem zweiten Glühen das Endmaß noch nicht erreicht ist, schließt sich das zweite Walzen und eine dritter Glühschritt an, wodurch die Streckgrenze auf den angegebenen Wert eingestellt wird.

Das Gefüge nach der thermo-mechanischen Behandlung zeichnet sich durch feine, gleichmäßig isotrop verteilte intermetallische Ausscheidungen auf NiSi- bzw. NiSn-Basis innerhalb der Kupfermatrix aus.

Die genannte Streckgrenze des Lagermetalls liegt deutlich unter der von Stahl, was deswegen möglich ist, weil hier die Stahlträgerschicht für den erforderlichen Presssitz sorgt. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe besteht darin, dass die Streckgrenze des Lagermetalls soweit abgesenkt werden kann, bis die gewünschten tribologischen Eigenschaften, insbesondere die Anpassungsfähigkeit der Lagermetallschicht, erreicht werden, d. h., dass es z. B. zu keinem oder nur geringem Verschleiß des Gegenläufers kommt.

Vom Verbund werden zur Herstellung von Gleitlagerelementen nach dem Längsteilen Platinen abgetrennt und die Platinen durch bekannte Umformschritte zu Gleitlagerelementen umgeformt. Der abschließende Prozess stellt vorzugsweise das Gleitlagerbearbeiten und das Aufbringen der Gleitschicht dar.

Die Gleitschicht wird mittels galvanischer Abscheidung, Sputtern oder anderer in den Patentansprüchen genannten Verfahren, gegebenenfalls nach Aufbringen einer Zwischenschicht, aufgetragen. Gegebenenfalls wird auf die Gleitschicht noch eine Einlaufschicht aufgebracht.

Durch die Gleitschicht werden die tribologischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs weiter verbessert.

In der Kupfer-Nickel-Siliziumlegierung liegt der Nickelanteil bei 0,5–5 Gew.%, vorzugsweise bei 1,0 bis 3,0 Gew.%, insbesondere bei 1,5 bis 2,2 Gew.%, und der Siliziumanteil bei 0,2–2,5 Gew.%, vorzugsweise bei 0,4 bis 1,2 Gew.% oder bei 0,5 bis 1,5 Gew.%.

Die Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung kann 0,05–2,0 Gew.% Mangan, vorzugsweise 0,15–1,5 Gew.% aufweisen.

Es hat sich gezeigt, dass bei einem Gewichtsverhältnis von Nickel zu Silizium zwischen 2,5 und 5 (Nickel : Silizium = 2,5 bis 5) die tribologischen Eigenschaften verbessert werden können, insbesondere ein Fressen des Lagerwerkstoffes deutlich verringert werden kann. Bei diesen Gewichtsverhältnissen werden die für die guten tribologischen Eigenschaften verantwortlichen Nickel-Silizium-Verbindungen begünstigt und in ausreichendem Maße gebildet.

In der Kupfer-Nickel-Zinnlegierung liegt der Anteil von Nickel bei 4–11 Gew.%, vorzugsweise bei 5,0 bis 10,0 Gew.%, insbesondere bei 6,0 bis 9,0 Gew.%, und der Anteil von Zinn bei 3–8 Gew.%, vorzugsweise bei 4,0 bis 6,0 Gew.%.

Die Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung kann 0,02–1,5 Gew.% Aluminium, vorzugsweise 0,1–1,0 Gew.%, aufweisen.

Beide Kupferlegierungen können weitere Mikrolegierungselemente aufweisen. Vorzugsweise weist die Trägerschicht 0,05–0,4 Gew.%, vorzugsweise 0,075 bis 0,25 Gew.%, mindestens eines Mikrolegierungselementes auf. Als Mikrolegierungselemente kommen beispielsweise Chrom, Titan, Zirkon, Zink und Magnesium einzeln oder in Kombination in Frage.

Vorzugsweise besteht zwischen der Lagermetallschicht und der Trägerschicht gegebenenfalls über eine Zwischenschicht eine Walzplattierverbindung. Für die Zwischenschicht können Kupfer oder eine Kupferlegierung, wie z.B. eine Kupfer-Zink-Legierung oder eine Kupfer-Zinn-Legierung eingesetzt werden.

Die Lagermetallschicht kann auch eine Sinterschicht oder eine Gießschicht sein, wobei Sintertemperaturen zwischen 600°C und 800°C über 10–30 min bzw. Begießtemperaturen von 1000°C bis 1250°C eingesetzt werden. In den Sinterprozess ist ein erstes Glühen integriert.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Gleitschicht aus einer Galvanikschicht besteht. Galvanikschichten sind multifunktionale Werkstoffe, die sich unter anderem durch gute Einbettfähigkeit für Fremdpartikel, durch Einlaufeigenschaften bzw. Anpassung an den Gleitpartner, als Korrosionsschutz und durch gute Notlaufeigenschaften im Fall von Ölmangel auszeichnen. Insbesondere bei der Verwendung von niedrigviskosen Ölen sind Galvanikschichten von Vorteil, weil hierbei häufiger Mischreibungszustände auftreten können, bei denen die genannten Eigenschaften zum Tragen kommen.

Die Galvanikschicht besteht vorzugsweise aus Blei-Zinn-Kupfer-, Zinn-Kupfer-, Wismut- Kupferlegierung oder aus reinem Wismut.

In den Blei-Zinn-Kupfer-Legierungen liegt der Anteil von Zinn vorzugsweise bei 4–20 Gew.% und der von Kupfer bei 1–10 Gew.%. In den Wismut-Kupferlegierungen liegen die bevorzugten Anteile von Kupfer bei 1–20 Gew.%.

Die Gleitschicht kann auch mittels eines thermischen Beschichtungsverfahrens aufgebracht sein. Als thermische Beschichtungsverfahren kommen Plasmaspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen und Kaltgasspritzen in Frage.

Ein weiteres bevorzugtes Verfahren ist das PVD-Verfahren und hier insbesondere das Sputtern. Sputter-Schichten bestehen vorzugsweise aus Aluminium-Zinnlegierungen, Aluminium-Zinn-Kupferlegierungen, Aluminium-Zinn-Nickel-Mangan-Legierungen, Aluminium-Zinn-Silizium-Legierungen oder Aluminium-Zinn-Silizium-Kupferlegierungen.

Vorzugsweise beträgt in diesen Legierungen der Zinnanteil 8–40 Gew.%, der Kupferanteil 0,5–4,0 Gew.%, der Siliziumanteil 0,02–5,0 Gew.%, der Nickelanteil 0,02–2,0 Gew.% und der Mangananteil 0,02–2,5 Gew.%.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Gleitschicht aus einer Kunststoffschicht bestehen. Kunststoffschichten werden vorzugsweise mittels eines Lackier- oder Druckverfahrens, wie z. B. Sieb- oder Kissendruck, durch Tauchen oder Spritzen aufgetragen.

Die zu beschichtende Oberfläche muss hierzu geeignet vorbereitet werden durch Entfetten, chemisches oder physikalisches Aktivieren und/oder mechanisches Anrauhen, beispielsweise durch Sandstrahlen oder Schleifen.

Die Matrix der Kunststoffschichten besteht vorzugsweise aus hochtemperaturbeständigen Harzen wie PAI. Außerdem können in die Matrix Zusätze wie MoS₂, Bornitrid, Graphit oder PTFE eingelagert sein. Die Anteile der Zusätze einzeln oder in Kombination liegen vorzugsweise zwischen 5 und 50 Vol.%.

Um die Bindung zu verbessern, ist vorzugsweise zwischen der Lagermetallschicht und der Gleitschicht mindestens eine Zwischenschicht angeordnet. Diese Zwischenschicht kann ebenfalls eine Galvanikschicht sein, auch dann, wenn die Gleitschicht mittels eines Sputter-Verfahrens aufgebracht wird.

Die Zwischenschicht, die galvanisch aufgebracht wird, kann Nickel oder Silber aufweisen oder aus diesen Elementen bestehen. Es ist auch möglich zwei Zwischenschichten aus Nickel und Zinn-Nickel aufzubringen.

Anstelle von galvanisch aufgebrachten Zwischenschichten können auch Sputter-Zwischenschichten vorgesehen sein. In diesem Fall sind Nickellegierungsschichten, z. B. aus NiCu30, reine Nickelschichten, Nickel-Chromschichten, die vorzugsweise 15–25% Chrom enthalten, Zinkschichten, Zinklegierungsschichten, Chrom- und Kupferschichten, Nickel-Chrom-Legierungsschichten, Nickel-Kupfer-Legierungsschichten, Kupfer-Legierungsschichten oder Chrom-Nickel-Legierungsschichten bevorzugt.

Die Dicke der Lagermetallschicht liegt vorzugsweise bei 0,1–0,8 mm, vorzugsweise bei 0,1–0,5 mm, insbesondere bei 0,15–0,35 mm.

Für die Dicke der Zwischenschicht sind 1–12 μm, vorzugsweise 0,5–7,0 μm, insbesondere 1,0–4,0 μm, bevorzugt und für die Dicke der Gleitschicht 4–30 μm, vorzugsweise 8–20 μm, insbesondere 10–16 μm.

Die Dicke der Einlaufschicht liegt bei 0,2–12 μm, vorzugsweise bei 0,2 bis 6 μm, insbesondere bei 0,2 bis 3 μm.

Bevorzugte Verwendungen des Gleitlagerverbundwerkstoffes sind solche für Gleitlagerschalen.

Beispielhafte Kupferlegierungen sind: Tabelle 1 (Angaben in Gew.%)

Tabelle 2 (Angaben in Gew.%)

Ein beispielhaftes Verfahren sieht folgende Verfahrensschritte vor:

– Stranggießen einer Kupferlegierung, insbesondere Doppelstranggießen, mit einer Breite von 300 mm und einer Dicke von 10 mm zur Herstellung von Bandmaterial
– Beidseitiges Fräsen und anschließendes Aufwickeln des Bandmaterials
– Walz- und Glühoperationen bis an das Walzplattiermaß.

Das Bandmaterial wird mechanisch vorbehandelt, z. B. durch Bürsten, und mittels Walzplattieren auf dem Stahlband aufgebracht. Das Stahlband hat die Breite 300 mm und eine Dicke von 4,5 mm. Das Walzplattieren mit der Kupferlegierung führt zu einem Umformgrad von 50–70% entspricht.

Es folgt dann ein erster Glühschritt in einem Haubenofen bei 550°C über 2 Stunden. Im Anschluss daran wird ein erstes Walzen in einem Walzschritt durchgeführt, wobei eine Dickenreduzierung des Verbundes um 28% erfolgt, was dem Endmaß entspricht.

Anschließend wird der Verbund bei 550°C über 2 h geglüht. Danach erfolgt ein Längsteilen mit Abmessungen von 95 mm Breite × 1,56 mm Dicke.

Die Streckgrenze des Lagermetalls liegt in diesem Beispiel bei etwa 150–170 MPa.

Gemäß einer weiteren Verfahrensvariante wird die Kupferlegierung als Pulver auf das Stahlband aufgestreut und durch mindestens einen Sintervorgang bei 680°C über 10–20 min in Schutzgasatmosphäre aufgesintert.

Gemäß einer weiteren Verfahrensalternative wird die Kupferlegierung mit einer Temperatur von 1000°C bis 1250°C auf das Stahlband aufgegossen, das vorzugsweise auf über 1000°C vorgewärmt ist. Anschließend erfolgt eine Abkühlung auf unter 100°C innerhalb von 1 bis 5 min, insbesondere in 2 bis 4 min.

Die anschließenden Walz- und Glühschritte entsprechen der Walzplattieralternative.

Beispiele für Galvanikgleitschichten sind in der Tabelle 3 zusammengestellt.

Tabelle 3 (Angaben in Gew.%)

Eine bevorzugte galvanische Gleitschicht weist eine Zinnmatrix auf, in die Zinn-Kupfer-Partikel eingelagert sind, die aus 39–55 Gew.% Kupfer und Rest Zinn bestehen. Der Partikeldurchmesser liegt vorzugsweise bei 0,5 μm bis 3 μm. Diese galvanische Schicht wird vorzugsweise auf zwei Zwischenschichten aufgebracht, wobei die erste Zwischenschicht aus Ni und die darüber liegende zweite Zwischenschicht aus Nickel und Zinn besteht. Der Ni-Anteil der zweiten Zwischenschicht liegt bei 30–40 Gew.% Ni. Die erste Zwischenschicht hat eine Dicke von 1 bis 4 μm und die zweite Zwischenschicht von 2 bis 7 μm.

Beispiele für Sputter-Schichten sind in der Tabelle 4 zusammengefasst.

Tabelle 4 (Angaben in Gew.%)

Beispiele für Kunststoffgleitschichten sind in der Tabelle 5 zusammengefasst.

Tabelle 5 (Angaben in Vol.%)

Alle genannten Gleitschichten können mit den Lagermetallschichten aus den Kupferlegierungen kombiniert werden.

Als Einlaufschichten auf diesen Schichtkombinationen können reine Zinn- oder Indium-Schichten, sowie alle genannten Galvanik- und Kunststoffschichten eingesetzt werden, wobei die Einlaufschicht vorzugsweise weicher als die eingesetzte Gleitschicht zu wählen ist.

Claims

Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer Trägerschicht aus Stahl, einer Lagermetallschicht aus einer Kupferlegierung aufweisend 0,5–5 Gew.% Nickel, 0,25–2,5 Gew.% Silizium, ≤ 0,1 Gew.% Blei und Rest Kupfer und mit einer auf der Lagermetallschicht aufgebrachten Gleitschicht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferlegierung 0,05–2 Gew.% Mangan aufweist.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von Nickel zu Silizium zwischen 2,5 und 5 liegt.
Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer Trägerschicht aus Stahl, einer Lagermetallschicht aus einer Kupferlegierung aufweisend 4–11 Gew.% Nickel, 3–8 Gew.% Zinn, ≤ 0,1 Gew.% Blei und Rest Kupfer und mit einer auf der Lagermetallschicht aufgebrachten Gleitschicht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferlegierung 0,02–1,5 Gew.% Aluminium aufweist.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagermetallschicht 0,05–0,4 Gew.% mindestens eines Mikrolegierungselements aufweist.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolegierungselemente Chrom, Titan, Zirkon, Zink und/oder Magnesium sind.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lagermetallschicht und der Trägerschicht gegebenenfalls über eine Zwischenschicht eine Walzplattierverbindung besteht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagermetallschicht eine Sinterschicht ist.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagermetallschicht eine Gießschicht ist.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht aus einer Galvanikschicht besteht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Galvanikschicht aus Blei-Zinn-Kupfer-Legierung, Zinn-Kupfer-Legierung, Wismut-Kupfer-Legierung oder aus Wismut besteht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Blei-Zinn-Kupfer-Legierungen der Anteil von Zinn 4 – 20 Gew.% und der Anteil von Kupfer 1–10 Gew.% beträgt.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Wismut-Kupfer-Legierungen der Kupfer-Anteil 1–20 Gew.% und in den Zinn-Kupfer-Legierungen der Kupfer-Anteil 2–20 Gew.% beträgt.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht aus einer mittels eines thermischen Beschichtungsverfahrens aufgebrachten Schicht besteht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht aus einer mittels PVD-Verfahren aufgebrachten Schicht besteht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht aus einer Sputter-Schicht besteht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sputter-Schicht aus einer Aluminium-Zinn-Legierung, Aluminium-Zinn-Silizium-Legierung, Aluminium-Zinn-Kupfer-Legierung, einer Aluminium-Zinn-Silizium-Kupfer-Legierung oder einer Aluminium-Zinn-Nickel-Mangan-Legierung besteht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in den Legierungen der Zinnanteil 8–40 Gew.%, der Kupferanteil 0,5–4,0 Gew.%, der Siliziumanteil 0,02–5,0 Gew.%, der Nickelanteil 0,02–2,0 Gew.% und der Mangananteil 0,02–2,5 Gew.% beträgt.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht aus einer Kunststoffschicht besteht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix der Kunststoffgleitschicht aus hochtemperaturbeständigem Harz, wie PAI besteht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffgleitschicht als Füllstoffe MoS₂, Bornitrid, PTFE und/oder Graphit aufweist.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe einzeln oder in Kombination bei 5–50 Vol.% liegen.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lagermetallschicht und der Gleitschicht mindestens eine Zwischenschicht angeordnet ist.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht eine Galvanikschicht ist.
Gleitlagetverbundwerkstoff nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht aus Nickel oder Silber aufweist.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Zwischenschichten aus Nickel und Zinn-Nickel vorgesehen sind.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht eine Sputter-Schicht ist.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht aus einer Nickellegierung, einer Nickel-Chrom-Legierung, Nickel-Kupfer-Legierung, Zinklegierung, Zink, Chrom, Kupfer, Kupfer-Legierung, Nickel, Chrom-Nickel-Legierung oder Nickel-Chrom besteht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 19 und 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht aus einer Galvanikschicht und die Gleitschicht aus einer Sputter-Schicht besteht.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Gleitschicht eine Einlaufschicht vorgesehen ist.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaufschicht als Zinn-, Blei-, Kupfer- oder Indium- oder als Kunststoffschicht ausgeführt ist.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Lagermetallschicht 0,1–0,8 mm beträgt.
Gleitlagerverbundwerkstoff einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Zwischenschicht 1–12 μm beträgt.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Gleitschicht 4–30 μm beträgt.
Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Einlaufschicht 0,2 bis 12 μm beträgt.
Verwendung eines Gleitlagerverbundwerkstoffes nach Anspruch 1 oder Anspruch 3 für Gleitlagerschalen.
Verfahren zur Herstellung von Gleitlagerverbundmaterial insbesondere für Gleitlagerelemente, wie Gleitlagerschalen, mit folgenden Verfahrensschritten: – Herstellen von Bandmaterial aus einer Kupferlegierung gemäß der Ansprüche 1 oder 3, und Walzplattieren des Bandmaterials gegebenenfalls unter Verwendung einer Zwischenschicht auf eine Trägerschicht aus Stahl zur Herstellung eines Verbundes, – thermo-mechanische Behandlung mit folgenden Schritten: – mindestens ein erstes Glühen des Verbundes bei 550°C–700°C für 2 bis 5 Stunden – mindestens ein erstes Walzen des Verbundes, wobei ein Umformgrad von 20–30% durchgeführt wird, – mindestens ein zweites Glühen bei 500°C–600°C für mehr als 1 h.
Verfahren zur Herstellung von Gleitlagerverbundmaterial insbesondere für Gleitlagerelemente, wie Gleitlagerschalen, mit folgenden Verfahrensschritten: – Aufbringen einer Kupferlegierung gemäß der Ansprüche 1 oder 3 auf eine Trägerschicht aus Stahl zur Herstellung eines Verbundes, – Sintern des Verbundes, wobei ein erstes Glühen in den Sinterprozess integriert ist, – thermo-mechanische Behandlung mit folgenden Schritten: – mindestens ein erstes Walzen des Verbundes, wobei ein Umformgrad von 20–30% durchgeführt wird, – mindestens ein zweites Glühen bei 500°C–600°C für mehr als 1 h.
Verfahren zur Herstellung von Gleitlagerverbundmaterial insbesondere für Gleitlagerelemente, wie Gleitlagerschalen, mit folgenden Verfahrensschritten: – Aufgießen einer Kupferlegierung gemäß der Ansprüche 1 oder 3 auf eine Trägerschicht aus Stahl zur Herstellung eines Verbundes, – thermo-mechanische Behandlung mit folgenden Schritten: – mindestens ein erstes Glühen des Verbundes bei 550°C–700°C für 2 bis 5 Stunden – mindestens ein erstes Walzen des Verbundes, wobei ein Umformgrad von 20–30% durchgeführt wird, – mindestens ein zweites Glühen bei 500°C–600°C für mehr als 1 h.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem zweiten Glühen ein zweites Walzen mit einem Umformgrad von max. 30% mit einem anschließenden dritten Glühen bei Temperaturen >500°C über mindestens 1 h angeschlosen wird.
Verfahren zur Herstellung von Gleitlagerelementen, insbesondere von Gleitlagerschalen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbund nach einem der Ansprüche 38 bis 41 hergestellt wird, dass vom Verbund Platinen abgetrennt werden, dass diese Platinen zu Gleitlagerelementen umgeformt werden und dass eine Gleitschicht aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Gleitschicht mindestens eine Zwischenschicht aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 42 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Gleitschicht eine Einlaufschicht aufgebracht wird.