DE19833200A1 - Gleitlagerwerkstoff mit Aluminiumbasis - Google Patents
Gleitlagerwerkstoff mit AluminiumbasisInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gleitlagerwerkstoff auf Aluminiumbasis, umfassend eine Aluminiumlegierung mit 10 bis 25 Masse-% Zinn oder 5 bis 25 Masse-% Blei sowie verunreinigungsbedingten Bestandteilen; um ein gutes Umformverhalten und eine hohe Ermüdungsfestigkeit bei kostengünstiger Herstellbarkeit zu erreichen, umfasst die Aluminiumlegierung 0,75 bis 2,5 Masse-% Eisen und Legierungszusätze von DOLLAR A a) Mangan und Silizium, wobei die masseprozentualen Anteile von Mangan und Silizium jeweils wenigstens die Hälfte des masseprozentualen Anteils des Eisens und für Mangan höchstens 3 Masse-% und für Silizium höchstens 2 Masse-% betragen, oder DOLLAR A b) 0,1 bis 0,5 Masse-% Cobalt oder Molybdän.
Description
Die Erfindung betrifft einen Gleitlagerwerkstoff auf
Aluminiumbasis, umfassend eine Aluminiumlegierung mit 10 bis
25 Masse-% Zinn oder 5 bis 25 Masse-% Blei sowie
verunreinigungsbedingten Bestandteilen.
Eine unter der Kurzbezeichnung AlSn20 bekannte
Aluminiumlegierung umfasst üblicherweise auch Verunreinigungen
von Eisen, die von den Herstellern üblicherweise mit weniger
als 0,7% angegeben werden. Tatsächlich liegt der
verunreinigungsbedingte Eisengehalt aber üblicherweise im
Bereich von 0,3 bis 0,4 Masse-%. Nach gängiger Einschätzung
ist Eisen in Aluminiumlegierungen eher unerwünscht, da sich
bildende intermetallische Phasen, wie zum Beispiel Al3Fe oder
in Gegenwart von Silizium FeSiAl5, versprödend wirken und damit
die Ermüdungsfestigkeit herabsetzen und sich im Hinblick auf
die Umformbarkeit negativ auswirken. Eisenaluminid
kristallisiert nämlich balken- bzw. nadelförmig oder bildet
dünne Platten aus, die potentielle Bruchkeime bilden und die
Umformung behindern. Man ist daher bestrebt, den Eisengehalt
der den Gleitlagerwerkstoff bildenden Aluminiumlegierung
möglichst gering zu halten, was die Verwendung von
Sekundäraluminium oder Rücklaufschrott zur Herstellung des
Gleitlagerwerkstoffs begrenzt und die Herstellkosten
verteuert.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, einen Gleitlagerwerkstoff der eingangs beschriebenen
Art dahingehend zu verbessern, dass er einerseits ein gutes
Umformverhalten zeigt und eine hohe Ermüdungsfestigkeit
aufweist und außerdem Hartphasen bildende Zusätze umfasst, die
jedoch keine versprödende Wirkung zeigen, wobei der
Gleitlagerwerkstoff auf kostengünstige Weise herstellbar sein
soll.
Diese Aufgabe wird durch einen Gleitlagerwerkstoff der
genannten Art gelöst, der gekennzeichnet ist durch 0,75 bis
2,5 Masse-% Eisen und Legierungszusätze in Form von
- a) Mangan und Silizium, wobei die masseprozentualen Anteile von Mangan und Silizium jeweils wenigstens die Hälfte des masseprozentualen Anteils des Eisens und für Mangan höchstens 3 Masse-% und für Silizium höchstens 2 Masse-% betragen, oder
- b) 0,1 bis 0,5 Masse-% Cobalt oder Molybdän.
Man hat festgestellt, dass die eingangs beschriebene
nachteilige Morphologie der Eisenaluminide durch gezielten
Zusatz von entweder Mangan und Silizium oder Cobalt oder
Molybdän verbessert werden kann. Es bilden sich dann
intermetallische Verbindungen von Eisen, Mangan, Aluminium und
Silizium bzw. Eisencobalt- oder Eisenmolybdän-Mischaluminide,
deren Morphologie im Hinblick auf eine gute Umformbarkeit und
eine hohe Ermüdungsfestigkeit für die Herstellung eines
Gleitlagerwerkstoffs geeignet ist, da sie nicht als nadel- oder
plattenförmig bezeichnet werden kann, sondern eher durch
kugelige homogen verteilte Phasen gekennzeichnet ist, so dass
man von einer globularen Ausscheidung sprechen kann.
Beispielhaft lassen sich bei Zusatz von Mangan und Silizium
eutektisches bzw. bei höheren Gehalten primäres (FeMn)3Si2Al15
nennen. Bei Zusatz von Cobalt oder Molybdän werden globulare
Ausscheidungen vom Typ (CoFe)2A19 bzw. MoFeAlx gebildet.
Nach der Erfindung werden die Eisenausscheidungen derart
modifiziert, dass sie sich zur Erhöhung der Härte durchaus
einsetzen lassen. Mit der Erfindung wird also vorgeschlagen,
den in Sekundäraluminium ohnehin vorhandenen Eisengehalt nicht
in aufwendiger Weise herabzusetzen, sondern das darin
enthaltene Eisen bewusst in der vorstehend beschriebenen Weise
zu nutzen, indem der Eisengehalt auf den angegebenen Bereich
erhöht wird und die vorstehend angegebenen Mengen von entweder
Mangan und Silizium oder Cobalt oder Molybdän zugesetzt
werden. Dabei steht die untere Grenze des Mangan- und
Siliziumgehalts in dem vorstehend genannten Verhältnis zum
Eisengehalt, um die Ausbildung unerwünschter Eisenaluminide in
hinreichendem Maße bzw. weitestgehend zu verhindern. Im
Hinblick auf die Verbesserung der Morphologie von
Eisenausscheidungen wurde der Zusatz von Mangan und Silizium
oder alternativ Cobalt oder Molybdän als prinzipiell
gleichwertig erkannt.
Es wird also mit der Erfindung erstmalig der bewusste Einsatz
von eisenhaltigen Aluminium-Zinn- oder Aluminium-Blei-Legie
rungen zur Herstellung von Gleitlagerwerkstoffen
vorgeschlagen.
Aluminium/Zinn/Eisen-Legierungen haben auch den Vorteil, dass
Eisen in der Aluminium-Matrix praktisch unlöslich ist, und
damit die zugehörigen eisenhaltigen Ausscheidungsphasen
glühstabil sind und bei einer Wärmebehandlung nicht
vergröbern. Sie haben den weiteren Vorteil, dass
Rücklaufschrott enthaltendes Sekundäraluminium zur Herstellung
der Gleitlagerwerkstoffe verwandt werden kann. Die
Materialkosten sind daher geringer, da nicht die Forderung
nach eisenarmen Qualitäten bei den einzukaufenden Metallen
erhoben werden muss. Ein Teil des Eisens etwa im Bereich 0,3
bis 0,4% sind im Sekundäraluminium außerdem quasi kostenlos
enthalten.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Lagerwerkstoffs sind Gegenstand der Unteransprüche.
Als besonders vorteilhaft haben sich folgende Legierungen
erwiesen:
Algn12Fe1Mn0, 5Si0, 5,
AlSn12Fe1Co0, 2,
AlSn12Fe1Mo0, 2.
Algn12Fe1Mn0, 5Si0, 5,
AlSn12Fe1Co0, 2,
AlSn12Fe1Mo0, 2.
Auch eine Kombination dieser Legierungen kann zum Einsatz
kommen.
Claims (6)
1. Gleitlagerwerkstoff auf Aluminiumbasis, umfassend eine
Aluminiumlegierung mit 10 bis 25 Masse-% Zinn oder 5-25
Masse-% Blei sowie verunreinigungsbedingten
Bestandteilen, gekennzeichnet durch 0,75 bis 2,5 Masse-%
Eisen und Legierungszusätze von
- a) Mangan und Silizium, wobei die masseprozentualen Anteile von Mangan und Silizium jeweils wenigstens die Hälfte des masseprozentualen Anteils des Eisens und für Mangan höchstens 3 Masse-% und für Silizium höchstens 2 Masse-% betragen, oder
- b) 0,1 bis 0,5 Masse-% Cobalt oder Molybdän.
2. Gleitlagerwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass Eisen einen masseprozentualen Anteil
von 0,8 bis 1,5 Masse-% aufweist.
3. Gleitlagerwerkstoff nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch
0,8 bis 1,2 Masse-% Eisen, 0,4 bis 0,6 Masse-% Mangan und
0,4 bis 0,6 Masse-% Silizium.
4. Gleitlagerwerkstoff nach Anspruch 2 oder 3,
gekennzeichnet durch 0,8 bis 1,2 Masse-% Eisen, und 0,1
bis 0,3 Masse-% Cobalt.
5. Gleitlagerwerkstoff nach Anspruch 2, 3 oder 4,
gekennzeichnet durch 0,8 bis 1,2 Masse-% Eisen, und 0,1
bis 0,3 Masse-% Molybdän.
6. Gleitlagerwerkstoff nach einem der vorstehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch 10 bis 14 Masse-% Zinn
oder Blei.
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