DE1254365B - Feinporige, reibungsarme Gleitlagerschicht und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Description

DEUTSCHES 'MTW* PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 40 b-31/00

Nummer: 1254 365

Aktenzeichen: M 64588 VI a/40 b

^ 254 365 Anmeldetag: 19.März 1965

Auslegetag: 16. November 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine feinporige, reibungsarme bleihaltige Gleitlagerschicht aus gesintertem Metallpulver sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Eine reibungsarme, feinporige Gleitlagerschicht ist insbesondere für selbstschmierende Lager von Interesse. Solche Lager enthalten in Kontakt mit der rotierenden Welle eine innenseitige Schicht mit Poren von sehr kleinem Durchmesser. Der Durchmesser der Poren dieser feinporigen Schicht liegt beispielsweise unter 1,4 μπι, wobei das Lager mit einem Öl geschmiert wird, dessen Oberflächenspannung größenordnungsmäßig bei 35 dyn/cm liegt.

Eine solche innenseitige Schicht kann durch Sintern eines Metallpulvers erhalten werden, dessen Pulverkörner durchweg einen Durchmesser von unterhalb ΙΟμπι, vorzugsweise in der Größenordnung von 5 μπι, haben.

Metallpulver einer solchen Korngröße werden für die üblichen Metalle, d. h. Eisen und Nickel, durch ao Zersetzen ihrer Carbonyle erhalten. Diese Metalle ergeben ausgezeichnete Gleitlager; im Fall einer Verspannung im Komplex Welle—Lager kann jedoch der schmierende Ölfilm des Lagers aufreißen und, da diese Metalle sehr schlechte Gleiteigenschaften haben, kann ein starkes Fressen der Stahlwelle auftreten.

Eine Lösung dieses Problems könnte darin bestehen, reibungsarme Metalle, wie Blei, Zinn, Wismut, Antimon oder Tellur, zu dem lagerbildenden Metall zuzugeben, die als Zusätze für Gleitschichten von z. B. Zweikomponenten-Lagerschichten bekannt sind. Leider haben jedoch alle diese Metalle einen niedrigen Schmelzpunkt und führen während des Sintervorganges zur Bildung von erheblichen Löchern in der Schicht; d. h., diese Metalle schmelzen bei der Sintertemperatur und hinterlassen an Stelle der Metallkörner Hohlräume. Der Zusatz eines solchen Metalls nach dem Sintervorgang zur Erzeugung der feinporigen Lagerschicht verbietet sich natürlich von selbst, wenn man die absichtlich erzeugte feinporige Struktur der Gleitlagerschicht nicht beseitigen will.

Bei der Herstellung eines solchen Lagers mit einer feinporigen Innenschicht wird beispielsweise eine feinkörnige Schicht durch Aufsprühen einer Suspension eines Metallpulvers in einem organischen Bindemittel auf der Innenfläche eines gesinterten Ringes mit starker Porosität abgelagert. Anschließend wird das Pulver in Wasserstoff bei einer Temperatur von wenigstens 600° C und beispielsweise bei 700° C gesintert, um eine zusammenhaftende Schicht zu erhalten. Wenn zwischen den Metallkörnern beispielsweise Bleikörner sind, so schmelzen diese bei 327° C, und Feinporige, reibungsarme Gleitlagerschicht
und Verfahren zur Herstellung derselben

Anmelder:

La Metallurgie Francaise des Poudres
METAFRAM, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 20. März 1964 (968 097)

das geschmolzene Blei fließt durch Kapillarwirkung in die stark poröse Unterlage. Sind die Bleikörner mit einem mittleren Durchmesser von 5 μπι zahlreich, so bilden sich Poren mit einem Durchmesser von größer als 1,4 μπι, und die erhaltene Schicht ist nicht mehr feinporig.

Diese Schwierigkeiten werden durch die Erfindung beseitigt, gemäß der eine Gleitlagerschicht aus gesintertem Metallpulver vorgesehen wird, bestehend aus Eisen- und/oder Nickelpulver und 5 bis 40 Gewichtsprozent einer Blei-Tellur-Legierung in Pulverform mit 55 bis 75 Gewichtsprozent Blei.

Blei und Tellur bilden eine peritektische Zusammensetzung mit 62 Gewichtsprozent Blei, deren Schmelzpunkt bei 917° C liegt. Da diese Temperatur genügend weit oberhalb der Sintertemperatur liegt, ist es möglich, auch die zu dieser Zusammensetzung benachbarten Zusammensetzungen anzuwenden, deren Schmelzpunkt die Sintertemperatur von 600° C übersteigt und deren Bleigehalt dann zwischen 55 und 75 Gewichtsprozent schwanken kann. Die geringste Beschränkung hinsichtlich der Sintertemperatur besteht natürlich bei Verwendung einer Blei-Tellur-Legierung mit etwa 62% Blei.

Es wurde festgestellt, daß das Verhalten von Lagern gegenüber Verschleiß bei Verwendung von wenigstens 5 Gewichtsprozent und maximal 40 Gewichtsprozent Blei-Tellur-Legierung, in Pulverform mit dem zu sinternden Metallpulver, und zwar mit Nickel- und/oder Eisenpulver, gemischt, in beachtlicher Weise verbessert wird, und zwar nicht nur bei kontinuierlichem Betrieb, sondern vor allem bei fort-

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Claims (5)

laufend wiederholten Anfahrvorgängen, während deren die Schmierung durch das Öl notwendigerweise unvollständig ist. Die Zusammensetzung der Blei-Tellur-Legierung kann durch Elemente, wie Zinn, Wismut und Antimon, in einem maximalen Gesamtanteil von 10 % ergänzt werden, wobei dann der Bleianteil, bezogen auf das Tellur, der peritektischen Zusammensetzung entsprechen oder in deren Nähe liegen soll, um den Schmelzpunkt über 600° C zu halten. Die Erfindung ermöglicht es, Körner zu verwenden, die bei der Sintertemperatur, die beispielsweise bei 600° C liegen kann, nicht schmelzen und deren mittlerer Durchmesser unter 10 μπι liegt, so daß besonders gute feinporige Schichten erhalten werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der reibungsarmen, feinporigen Gleitlagerschicht ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver auf eine Auflage gebracht und bei einer Temperatur gesintert wird, die unter der Schmelztemperatur der Blei-Tellur-Legierung liegt. Beispiel Es wurden zwei Lager hergestellt, und zwar das eine mit einer feinporigen Schicht aus reinem Nickel und das andere mit einer 70 Gewichtsprozent Nickel und 30 Gewichtsprozent einer Blei-Tellur-Legierung mit 62 Gewichtsprozent Blei enthaltenden feinporigen Schicht. Die beiden Lager hatten jeweils einen Innendurchmesser von 25 mm, eine Länge von 19 mm und enthielten ein Öl mit einer Viskosität von 27 Centistokes bei 80° C. Die Drehgeschwindigkeit der Welle in jedem Lager betrug 3000 U/min. Für jedes Lager wurde der Grenzwert des Produktes pm ■ ν bestimmt, in dem pm die Lagerbelastung in bar und ν die Umfangsgeschwindigkeit der Welle in m/s ist. Das erste Lager ergab einen Grenzwert von 55 für das Produkt pm · v, während für das zweite ein Grenzwert von 120 für das Produkt pm ■ ν gefunden wurde. Dank der Erfindung ist es also möglich, die Belastung des Lagers ohne das Risiko eines Fressens wenigstens zu verdoppeln. Patentansprüche:

1. Feinporige, reibungsarme bleihaltige Gleitlagerschicht aus feinkörnigem gesintertem Metallpulver, bestehend aus Eisen- und/oder Nickelpulver und 5 bis 40 % einer Blei-Tellur-Legierung in Pulverform mit 55 bis 75% Blei.

2. Gleitlagerschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blei-Tellur-Legierung etwa 62% Blei enthält.

3. Gleitlagerschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blei-Tellur-Legierung reibungsvermindernde Metalle, wie Zinn, Wismut und Antimon, in einem Gesamtanteil von höchstens 10% enthält.

4. Gleitlagerschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner des Metallpulvers einen Durchmesser haben, der kleiner als 10 μτη ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer feinporigen, reibungsarmen Gleitlagerschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver auf eine Auflage gebracht und bei einer Temperatur gesintert wird, die unter der Schmelztemperatur der Blei-Tellur-Legierung liegt.

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