DE2350192A1 - Verbundgleitlager - Google Patents

Description

• Verbundgleitlager Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbundgleitlager mit einer Lagermetallschicht aus einer Kupfer- oder Leichtmetallegierung, einer Zwischenschicht und einer darauf aufgebrachten zinnhaltigen Laufschicht.
• Moderne Hochleistungsgleitlager weisen im allgemeinen eine Stahlstützschale auf, die dem Lager die für die feste Einspannung und den guten Sitz notwendige Festigkeit verleiht.
• In dieser Stahístützschale befindet sich dann die Lagermetallschicht, die aus einer Lagerlegierung auf Kupfer- oder Leichtmetallbasis besteht. Die Stahlsttitzschale kann entfallen, wenn die Lagermetallschicht selbst entsprechende Festigkeit aufweist. Bei der Laufschicht handelt es sich schließlich um eine meist galvanisch aufgetragene Schicht aus einer zinnhaltigen Legierung. Bei solchen Lagern würde nun, falls als Lagermetallschicht eine Lagerlegierung auf Kupferbasis gewählt wird, bei höheren Betriebstemperaturen des Lagers Zinn aus der Laufschicht in die Lagermetallschicht eindiffundieren und dadurch einerseits zu verminderter -Korrosionsfestigkeit der Laufschicht und anderseits durch Bildung spröder Kupfer-Zinn-Phasen in der Übergangszone unter erschwerten Betriebsbedingungen zum Ablösen der Laufschicht führen.
• Zur Vermeidung dieser'Folgeerscheinungen ist es bereits bekannt, die Lagermetallschicht vor dem Aufbringen der Laufschicht mit einer Zwischenschicht aus einem Metall der Eisengruppe oder Messing oder Kupfer bzw. einer sonstigen Kupferlegierung zu überziehen. Es hat sich aber gezeigt, daß derartige Zwischenschichten zwar die Bildung von spröden, störenden Phasen in der Übergangszone verhindern, daß sie aber nicht imstande sind, die Abwanderung des Zinns aus der Laufschicht zu blockieren. Es wird höchstens eine Verzögerung der Zinnabwanderung erreicht, und es bildet sich in der Laufschicht in der Ubergangszone zu der anschließenden Zwischenschicht eine je nach Höhe und Dauer der Temperatureinwirkung mehr oder weniger dicke Zone mit einer Zinnanreicherung, die zufolge des hohen Anteils an Eutektikum (Schmelzpunkt 18300) eine nur geringe Warmhärte aufweist. Unter extremen Betriebsbedingungen kann dann der eutektische Schmelzpunkt örtlich oder an der ganzen lauffläche überschritten werden, was durch Anschmelzen der zannreichen Zone zu schweren Lagerschäden durch Laufschicht zerstörung führt. Dieser Nachteil zeigt sich in gleicher Weis bei Verbundgleitlagern, deren Lagermecallschich aus einer Leichtmetallegierung besteht. Die Zwischenschicht ist bei solchen Lagern an sich nicht wegen der zu befürchtenden Zinndiffusion, sondern als Deckschicht erforderlich, welche die Leichtmetallegierung während des Auftragens der Laufschicht vor dem Angriff der Laufschichtelektrolyten schützt, doch ergibt sich letztlich die gleiche Problematik der Zinnanreicherung zufolge der nicht völlig diffusionsneutralen Zwischenschicht.
• Ein weiteres Problem ist bisher überhaupt noch nicht erkannt und dementsprechend in der Literatur auch nicht berücksichtigt worden. Die als Lagermetallschicht verwendeten Stoffe sind im allgemeinen keine homogenen Legierungen, sonde beispielsweise stark von ungelösten Blei- und/oder Zinneinlagerungen durchsetzt, und es ist daher unvermeidlich, daß in Begleitung dieser Heterogeniten Mikr^?oroqität auftritt.
• Außerdem wird die Lagerlauffläche zufolge dieser Einlagerunge sowohl bei der mechanischen Bearbeitung als auch bei der chemischen Vorbehandlung'zum Auftragen der Lauf- bzw. a8scheschicht stark aufgerauht. Solche mikrolopisch Leine Oberflächenfehler werden auch die bekannten Zwischenschichten nicht eingeebnet, so daß beim Auftragen der Laufschicht von dieser Elektrolytreste in den Vertiefungen der Oberfläche der Lagermetallschicht eingeschlossen werden können. Derartige Elektrolytreste führen später im Betrieb zu mikroskopisch kleinen Bläschen in der laufschicht, die zufolge Eerbwirkung die Dauerfestigkeit der Laufschicht stark vermindern.
• Es ist selbstverständlich, daß die angeführten Mängel mit zunehmenden Anforderungen an-die Gleitlager, die sich aus den geforderten Le istungssteigerungen der Motoren ergeben, immer störender in Erschelnung treten.
• Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verbündgleitlager so ZU verbessern, daß die Zwischenschicht alle Vertiefungen in der Oberfläche der r Lagemetallschicht ausfüllt, um das Einschließen von Elektrolyten und damit das Auftreten von Sikrobläschenzu verhindern, und außerdem sowohl das Abwandern von Zinn aus der Laufschicht blockiert als auch das Entstehen von Zinnanreicherungen in der Laufschicht ausschlie13t.
• Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Zwischenschicht als Doppelzwischenschicht ausgebildet ist, deren eine der Lagermetallschicht zugekehrte Schichtkomponente als dichter, einebnender tberzug dient und deren andere Schicht komponente aus Chrom oder einer Chromlegierung besteht. Es wird somit von den beiden Funktionen, die die Zwischenschicht zu erfüllen hat, Je eine einer eigenen Schichtkomponente zugeteilt, die hiefür optimal geeignet ist. Man verwendet also für das Ausfüllen und Einebnen eine verhältnism§ßig weiche Schicht, die zur Erfüllung ihrer Aufgabe ausreichend dick gehalten werden kann, ohne im Betrieb zu stören. Die zweite Schichtkomponente ergibt die gewünschte Diffusionssperre, ist dünn und besteht aus Chrom oder einer Chromlegierung, das bzw.
• die Zinn weder durch- noch herandiffundieren läßt.
• Die eine einebnende Schicht besteht in an sich bekannter-Weise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, doch wäre es auch möglich, hiefür Nickel oder eine Nickellegierung oder auch Kobalt oder eine Kobaltlegierung zu verwenden.
• Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Verbundgleitlagers mit der Doppelzwischenschicht wird der Gebrauchswert des Lagers mit nur unerheblichen Mehrkosten und daher auf wirtschaftliche Weise bedeutend gesteigert, da die im Herstellungszustand optimal eingestellten Lagereigenschaften unabhängig von der Art, Höhe und Dauer der Betriebsbeanspruchungen über die ganze Lebensdauer des Lagers voll erhalten bleiben.
• Die nachfolgenden Beispiele sollen Erfindung noch näher erläutern: Beispiel 1: Die Lauffläche eines Stahl-Bleibronze-Lagers wurde nach einer üblichen chemischen Vorbehandlung unter Verwendung eines der handelsüblichen, hoch einebenden Kupferelektrolyten in einer Dicke von etwa 6 verkupfert. Anschließend erfolgte eine elektrolytische Verchromung mit einer Schichtdicke von 0,2 µ worauf eine beispielsweise etwa 40 dicke Blei-Zinn-Kupfer-Laufschicht aufgetragen wurde. Die Laufschicht des derart hergestellten Verbundlagers zeigte auch nach einer Wärmebehandlung von 170°C bei 400 Stunden Dauer weder Bläschen noch Ablösungserscheinungen oder Zinnkonzentrationen in der Übergangszone zur Zwischenschicht.
• Beispiel 2: Die Lauffläche eines Stahl-Leichtmetalllagers wurde in üblicher Weise vorbehandelt und dann unter Verwendung eines hoch einebnenden Kupferelektrolyten mit einer Dicke von etwa 4 verkupfert. Anschließend erfolgte eine elektrolytische Verchromung bis zu einer Dicke von etwa 0,2 µ, worauf in gherkömmlicher Weise eine etwa 20 dicke Blei-Zinn-Kupfer-Laufschicht aufgetragen wurde. Auch dieses Lager zeigte nach einer 400 Stunden dauernden Wärmebehandlung von 170° a keinerlei Mängel der vorstehend beschriebenen Art.
• Es versteht sich daß die Erfindung :ur Lager mit und ohne Stahlstützschale Geltung hat.

Claims (2)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verbundgleitlager mit einer Lagermetallschicht aus einer Kupfer- oder BeichtmetallegierungS einer Zwischenschicht und einer darauf aufgebrachten sinnhaltigen Laufschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht als Doppelzwischenschicht ausgebildet ist, deren eine der Lagermetallschicht zugekehrte Schichtkomponente als dichter, einebnender Überzug dient und deren andere Schichtkomonente aus Chrom oder einer Ohromlegierung besteht.

2. Verbundgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine einebnende Schicht in an sich bekannter Weise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.