DE69619553T2

DE69619553T2 - Selbstschmierendes gesintertes gleitmaterial und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69619553T2
Application number: DE69619553T
Authority: DE
Inventors: Takemori Takayama; Yoshikiyo Tanaka
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2016-08-08
Also published as: EP0872296B1; WO1997005980A1; DE69619553D1; US6015775A; KR100434770B1; EP0872296A4; JP4215285B2; JPH0949006A; CN1198114A; EP0872296A1

Description

Technisches Feld

Die Erfindung betrifft ein selbstschmierendes gesintertes Gleitelement und sein Herstellungsverfahren. Insbesondere betrifft die Erfindung ein selbstschmierendes gesintertes Gleitelement, welches sich aus einem Metallsubstrat der Eisenfamilie und einer gesinterten Kontaktschicht zusammensetzt, welche an einer Gleitseite des Metallsubstrats der Eisenfamilie ausgebildet ist und welches aus einem gesinterten Kontaktmaterial, welches ein Material der Eisenfamilie aufweist, gemacht ist und sein Herstellungsverfahren.

Stand der Technik

Es ist bekannt, selbstschmierende gesinterte Gleitelemente in ungeschmierten Maschinen als Lagerschalen zu verwenden. Ein Beispiel einer solchen Lagerschale weist eine Grundschicht aus Kupfer oder rostfreien Stahl auf, in welche hinein ein festes Schmiermittel wie Graphit, Molybdändisulfid oder Wolframdisulfid gemischt ist (z. B. SL Legierungen hergestellt von TOSHIBA TUNGALOY CO. LDT.). Ein preiswertes selbstschmierendes gesintertes Gleitelement ist derzeit erhältlich, welches aus einem speziellen Plastikmaterial, welches ein festes Schmiermittel enthält, ausgebildet ist. Zuvor haben die Erfinder in den japanischen Patentanmeldungen No.63-190994 (1988) und No.2-14380 (1990) selbstschmierende gesinterte Gleitelemente vorgeschlagen, welche fähig sind, eine hohe Belastung zu tragen. Die Gleitelemente, welche in diesen Anmeldungen offenbart werden, sind mittels Mischens und Dispergierens eines festen Schmiermittels wie zum Beispiel Graphit in ein Grundmaterial hinein erzeugt, welches aus einem gesinterten Material der Eisenfamilie ist. Selbstschmierende Elemente, welche eine feste Schmiermittelschicht und eine Kontaktschicht, welche miteinander vermischt sind, haben, sind sowohl aus GB-A-807909, GB-A-1162893 als auch aus JP-A-60077990 bekannt.
Das selbstschmierende gesinterte Gleitelement, welches aus Plastikmaterial gemacht ist, weist jedoch den Nachteil auf, dass, wenn der Druck auf die Gleitoberfläche 200 kg/cm² übersteigt, eine "plastische Verformung" auftritt, was auf eine beträchtliche Einschränkung der Nutzungsdauer hinausläuft. Die selbstschmierenden gesinterten Gleitelemente anderer Typen offenbaren ebenso das gleiche Problem, wenn der Druck auf die Gleitoberfläche 500 kg/cm² übersteigt.
Für das Nutzen in Anwendungen im Hochbelastungseinsatz, in dem die Lagerschale einer Offset-Last oder einer Spitzenlast ausgesetzt ist, wurde eine zweischichtige Lagerschale vorgeschlagen. Diese Lagerschale weist auf: (1) eine innere Schicht, welche eine Tiefe von etwa 1 mm von der zylindrischen inneren Oberfläche aufweist und welche aus einem selbstschmierenden Kontaktmaterial der Eisenfamilie hergestellt ist, welches mittels Wärmebehandlung verstärkt und gehärtet ist, und (ii) eine äußere Schicht, welche die innere Schicht umschließt und welche aus einem herkömmlichen, hochfesten gesinterten Material der Eisenfamilie gemacht ist. Diese zweischichtige Lagerschale leidet unter dem Problem, dass, wenn sie einer exzessiven Offset-Last ausgesetzt ist, unregelmäßiger Verschleiß auftreten würde oder Mikrorisse in solch einer Weise entstehen würden, dass die festen Schmiermittelteilchen, welche innerhalb der Grundschicht aus gesinterten Material der Eisenfamilien dispergiert sind, oder die Bereiche um diese herum, mittels der Risse miteinander gekoppelt werden.
Die Gewebe der selbstschmierenden gesinterten Gleitelemente gemäß obigen Stand der Technik wurden nach ihrer Gleitbewegung beobachtet und es wurde gefunden, dass die folgenden Phänomene (1) bis (5) mit den Problemen assoziiert sind, die bei ihnen auftreten.
(1) Die festen Schmiermittelteilchen kommen sich nahe oder kommen miteinander in Kontakt wegen der Auskristallisation der festen Schmiermittelteilchen und ihres Abplattens, welches durch die Druckbeaufschlagung während des Druckformens verursacht wird, so dass das Reißen von den sprödesten Teilen aus startet.
(2) In dem Fall das Graphit in ein gesinterte Grundmaterial, welches zum Beispiel aus einem Material der Eisenfamilie gemacht ist, gemischt ist, wird ein sprödes Karbid wie zum Beispiel Zementit in der Nähe vom Graphit und in der Korngrenze der gesinterten Grundschicht mittels der Reaktion während des Sinterns erzeugt. Dies schwächt die gesinterte Grundschicht, so dass die Lagerschale empfänglicher für Destraktion und unregelmäßige Abnutzung wird.
(3) Das Auftreten des Phänomens (1) kann mittels Vergrößerns der Teilchengröße der festen Schmiermittelteilchen und der Distanz zwischen denselben bis zu einem gewissen Grad eingeschränkt werden. Jedoch werden die Schmiermittelteilchen mittels der Druckbeaufschlagung während des Druckformens signifikant abgeplattet und die Metallteilchen der Grundschicht dringen in die Schicht ein, wobei sie kerbenähnliche Strukturen verursachen, so dass die Lagerschale einer Stresskonzentration und als Konsequenz Destraktion ausgesetzt ist.
(4) In der frühen Phase der unregelmäßigen Abnutzung, welche wegen der obigen Gründe auftritt, scheint die Lagerschale zu funktionieren ohne Probleme zu bereiten und ohne ungewöhnliche Geräusche zu verursachen, weil eine große Menge an Abriebstaub, welcher ein festes Schmiermittel enthält, erzeugt wird. Jedoch sinkt von einem bestimmten Moment an der Schmierendeffekt des Abriebstaubs, wobei ungewöhnliche Geräuscherzeugung beginnt.
(5) Weil ein festes Schmiermittel in Hinsicht auf Festigkeit nicht übermäßig verwendet werden kann, kann die Gleichförmigkeit der Lagerschalen im anfänglichen Stadium des Betriebs nicht erzielt werden. Daher gibt es eine Notwendigkeit für eine ausreichende Maschinen-Einlaufzeit, um einer ungewöhnlichen Geräuschentwicklung, einem Festfressen, welches zu Beginn des Betriebs auftreten würde, und ähnlichem vorzubeugen. Unzureichender Gebrauch eines festen Schmiermittels verursacht auch Adhäsion und Scheuern der Lagerschalen gegenüber dem Element, über welches die Lagerschale gleitet.
Ein Versuch die obigen Probleme (1) bis (3) zu lösen, welche auftreten würden, wenn die Grundschicht aus einem gesinterten Material gemacht ist, ist derart, dass Löcher oder Furchen in einem Blockmaterial mittels spanender Formgebung erzeugt werden und diese Löcher mit einem festen Schmiermittel gefüllt werden. Lagerschalen, welche mittels dieses Verfahrens hergestellt wurden, sind kommerziell erhältlich (z. B. Lagerschalen mit dem Kode S0#50 SP2 hergestellt von SANKYO OILLESS INC.). Jedoch sind solche Lagerschalen, da eine Anzahl von mittels spanender Formgebung hergestellten Löchern oder Furchen nötig sind, teuer und sie lassen die Probleme (4) und (5) ungelöst. Zusätzlich kommt es wahrscheinlich zum Festfressen und zur unregelmäßigen Abnutzung, wenn der Kippwinkel der Lagerschalen klein wird, wenn nicht die Neigung der Löcher, in welche die festen Schmiermittel eingebettet sind, reduziert wird. Um dieses Problem zu lösen bedarf es der Ausbildung von mehr Einbettungslöchern, was zu höheren Kosten führt.
Die Erfindung ist darauf gezielt, die obigen Probleme zu lösen, und daher ist eines der Ziele der Erfindung ein selbstschmierendes gesintertes Gleitelement und ein Herstellungsverfahren zu schaffen, wobei das Element die Fähigkeit hat sogar unter Offset-Last- und Hochbelastungseinsatz einen überragenden Widerstand gegen Festfressen und Abnutzung zu bieten.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung können die obigen Ziele mittels eines selbstschmierenden gesinterten Gleitelements erlangt werden, welches ein Metallsubstrat der Eisenfamilie und einen gesinterten Kontakt gemäß Patentanspruch 1 aufweist.
In dem selbstschmierenden gesinterten Gleitelement, welches das erste Merkmal der Erfindung aufweist, sind Vorsprünge aus festen Schmiermittelteilchen auf der Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht ausgebildet und nur die festen Schmiermittelteilchen, welche die Vorsprünge ausmachen, kommen in Kontakt mit dem Element, relativ zu welchen sich das Gleitelement bewegt. Mit dieser Anordnung zeigt das Gleitelement anfängliches Formanpassungsvermögen und exzellente Schmierfähigkeit. In dem selbstschmierenden Element gemäß dem Patentanspruch 4 kann, da die feste Schmiermittelschicht, welche über die gesinterte Kontaktschicht gelegt ist, mittels der Vorsprünge festgehalten wird und sich daher während einer Gleitbewegung des Gleitelements kaum ablöst, die exzellente Schmierfähigkeit und das anfängliche Formanpassungsvermögen des selbstschmierenden gesinterten Gleitelements selbst bei Offset-Last- oder Hochbelastungseinsätzen gesichert werden. Mit anderen Worten kann mit dem Bereitstellen der festen Schmiermittelschicht ein überlegener Festfresswiderstand und Abnutzungswiderstand erlangt werden.
In der Erfindung können die Vorsprünge ausgebildet werden, indem bewirkt wird, dass die festen Schmiermittelteilchen, welche in der gesinterten Kontaktschicht enthalten sind, aus der Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht herausstehen. Es ist sehr vernünftig die Vorsprünge aus den festen Schmiermittelteilchen auszubilden, da das feste Schmiermittel bereits in der gesinterten Kontaktschicht enthalten ist.
Zum Ausbilden der Vorsprünge von den festen Schmiermittelteilchen ist der Teilchendurchmesser der festen Schmiermittelteilchen 0,1 mm bis 3,0 mm und die gesinterte Kontaktschicht weist die festen Schmiermittelteilchen wünschenswerterweise in einer Menge von 15 bis 50 Volumenprozent auf. Wenn der Teilchendurchmesser kleiner als 0,1 mm ist, kann der Effekt des Festhaltens der festen Schmiermittelschicht nicht erlangt werden, während, wenn der Teilchendurchmesser 3,0 mm übersteigt, die festen Schmiermittelteilchen wahrscheinlicher von der festen gesinterten Kontaktschicht abfallen. Wenn die Menge der festen Schmiermittelteilchen weniger als 15 Volumenprozent ist, kann keine zufriedenstellende Schmierfähigkeit erlangt werden, während, wenn die Menge des festen Schmiermittels 50 Volumenprozent übersteigt, das selbstschmierende gesinterte Gleitelement sich zu einem beachtlichen Ausmaß abnutzt.
Beispiele für feste Schmiermittelteilchen schließen BN, WS&sub2;, MoS&sub2; und CaF&sub2; ein und ein oder mehrere Schmiermittel können aus diesen bekannten festen Schmiermitteln ausgewählt werden.
In dem selbstschmierenden gesinterten Gleitelement der Erfindung enthält die feste Schmiermittelschicht ein oder mehr feste Schmiermittel ausgewählt aus der Gruppe, welche Graphit, BN, WS&sub2;, MoS&sub2; und CaF&sub2; aufweist. Die feste Schmiermittelschicht kann zusätzlich zu den obigen bekannten festen Schmiermittel(n) ein Metallpulver zur Reduzierung der Adhäsion der Schicht relativ zum Eisen und/oder einem organischen Binder enthalten. Das Metallpulver zum Verringern der Adhäsion der Schicht relativ zum Eisen kann ein Nichteisenmetallpulver sein, welches relativ zum Eisen eine geringe Adhäsion hat, wie zum Beispiel Cu, Zn, Pb, Bi, Sb, W und Mo. Der organische Binder wird zum Zwecke des Erlangens der Effekte eines Eindickers hinzugefügt und erhöht die Aufbringbarkeit der Schicht auf die Gleitoberfläche. Beispiele für einen organischen Binder sind Schmierfett, Nylon und Phenolharz.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein selbstschmierendes gesintertes Gleitelement bereitgestellt, welches ein Metallsubstrat der Eisenfamilie und eine auf dem Metallsubstrat der Eisenfamilie ausgebildete gesinterte Kontaktschicht aufweist, wobei die gesinterte Kontaktschicht Vertiefungen hat, die an ihrer Oberfläche ausgebildet sind, wobei die Oberflächen der gesinterten Kontaktschicht und die Vertiefungen mit einer festen Schmiermittelschicht bedeckt sind.
In dem selbstschmierenden gesinterten Gleitelement, welches das zweite Merkmal der Erfindung hat, sind Vertiefungen an der Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht ausgebildet und das feste Schmiermittel wird durch die Vertiefungen von seiner Unterseite (d. h. Verankerungseffekt) festgehalten, so dass die feste Schmiermittelschicht sich während einer Gleitbewegung des selbstschmierenden gesinterten Gleitelements kaum ablöst, was dem Gleitelement selbst bei Offset-Last- oder Hochbelastungseinsätzen erlaubt ein exzellentes anfängliches Formanpassungsvermögen und eine Schmierfähigkeit auszuüben.
Die Vertiefungen können Löcher sein, welche mittels Entfernens der festen Schmiermittelteilchen, welche in der Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht enthalten sind, ausgebildet werden. Solche Vertiefungen mittels spanender Formgebung herzustellen macht eine Menge Arbeit. Im Gegensatz zu der spanenden Formgebung ist das Ausbilden der Vertiefungen mittels Entfernens der festen Schmiermittelteilchen einfach und ökonomisch.
Der Teilchendurchmesser der festen Schmiermittelteilchen ist 0,1 mm bis 3,0 mm und die gesinterte Kontaktschicht weist die festen Schmiermittelteilchen wünschenswerterweise in einer Menge von 15 bis 50 Volumenprozent auf. Wenn der Teilchendurchmesser kleiner als 0,1 mm ist, sind die Vertiefungen, welche ausgebildet werden müssen, so klein, dass der Verankerungseffekt nicht erwartet werden kann. Wenn der Teilchendurchmesser 3,0 mm übersteigt, ist es wahrscheinlicher, dass die gesinterte Kontaktschicht abfällt.
In der Erfindung schließen Beispiele für feste Schmiermittelteilchen BN, WS&sub2;, MoS&sub2; und CaF&sub2; ein, und ein oder mehrere Schmiermittel können aus diesen bekannten festen Schmiermitteln ausgewählt werden.
Das gesinterte Kontaktmaterial weist zusätzlich zum Material der Eisenfamilie ein Material der Kupferfamilie auf. Die Benutzung von Material der Kupferfamilie erhöht die Kompaktheit und dementsprechend das Kontraktionsvermögen der gesinterten Kontaktschicht, so dass die festen Schmiermittelteilchen leichter aus der gesinterten Kontaktschicht herausragen können, wodurch eine leichte Ausbildung der Vorsprünge oder eine leichte Ausbildung der Vertiefungen mittels Entfernens der Vorsprünge verwirklicht ist.
In der Erfindung ist die Menge des Materials der Kupferfamilie, welches hinzuzufügen ist, 10 bis 80 Volumenprozent. Die Verwendung von Material der Kupferfamilie in einer Menge von 10 Volumenprozent oder mehr verhindert während des Sinterns die Reaktion zwischen dem Graphit, welches als festes Schmiermittel dient, und dem Material der Eisenfamilie, so dass die Ausscheidung einer spröden Phase wie zum Beispiel Zementit wirksam verhindert ist. Wenn die Menge des Kupferfamilien-Materials weniger als 10 Volumenprozent beträgt, wird die gesinterte Kontaktschicht weniger verdichtet werden. Wenn andererseits die Menge 80 Volumenprozent überschreitet, werden die Teilchen des Eisenfamilien- Materials, welche in der gesinterten Kontaktschicht enthalten sind, im Wesentlichen vollständig vom Material der Kupferfamilie eingeschlossen, so dass die Festigkeits- und die Gleiteigenschaften, welche dem Material der Eisenfamilie inhärent sind, nicht erlangt werden können.
Vorzugsweise enthält das gesinterte Kontaktmaterial weiterhin Kohlenstoff. Die Anwesenheit von Kohlenstoff vergrößert die Festigkeit der gesinterten Kontaktschicht.
Es ist bevorzugt, dass das gesinterte Kontaktmaterial 2,0 bis 20,0 Gewichtsprozent Ni und 0,5 bis 10,0 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe, welche aus Ti, Si, Al, Fe, Co, Cr, Zr, und Sn besteht, enthält. Der Grund die obigen Element(e) hinzuzufügen ist es einen Hochbelastungswiderstand zu erlangen und zu erreichen, dass die Sintertemperaturen der gesinterten Kontaktschicht und des Metallsubstrats der Eisenfamilien nahe beieinander liegen.
Die gesinterte Kontaktschicht ist vorzugsweise auf einen Grad von 90% oder mehr verdichtet. Wenn der Grad der Verdichtung geringer als 90% ist, kann die notwendige Festigkeit nicht erlangt werden.
Um hohe Kompaktheit zu erlangen, ist es wünschenswert, dass das gesinterte Kontaktmaterial ein Material der Eisenfamilie enthalten sollte, welches zu einem feinen Pulver einer Siebgröße von 250 oder weniger zermahlen wurde.
In der Erfindung ist die gesinterte Kontaktschicht vorzugsweise mittels Diffusions-Kontaktherstellung mit der Gleitseite des Metallsubstrats der Eisenfamilie zusammengefügt. Mittels Diffusions-Kontaktherstellung kann die gesinterte Kontaktschicht fest mit dem Metallsubstrat der Eisenfamilie verbunden werden. Es ist vorstellbar, dass ein Stahlrohr als das Metallsubstrat der Eisenfamilie verwendet werden kann, und wenn ein gesintertes Material der Eisenfamilie verwendet wird, weist die hierin offenbarte Definition von "Diffusions-Kontaktherstellung" auch den Prozess auf, bei dem das gesinterte Material der Eisenfamilie zusammen mit der gesinterten Kontaktschicht zu einem zweischichtigen Element geformt wird und dann das zweischichtige Element gesintert wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines selbstschmierenden gesinterten Gleitelements bereitgestellt, welches sich aus einem Metallsubstrat der Eisenfamilie und einer gesinterten Kontaktschicht zusammensetzt, welche auf der Gleitseite des Metallsubstrats der Eisenfamilie ausgebildet ist und welche aus einem gesinterten Kontaktmaterial gemacht ist, welches ein Material der Eisenfamilie enthält, wobei die gesinterte Kontaktschicht eine feste Schmiermittelschicht hat, die an ihrer Oberfläche ausgebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Ausbilden von Vorsprüngen an einer Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht, und
Ausbilden der festen Schmiermittelschicht an der Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht, wo die Vorsprünge ausgebildet sind.
Mit dem Verfahren zum Herstellen eines selbstschmierenden gesinterten Gleitelements, welches das dritte Merkmal der Erfindung aufweist, kann ein gegen Festfressen und Abnutzung hoch widerstandsfähiges selbstschmierendes gesintertes Gleitelement ausgebildet werden, bei welchem sich die gesinterte Kontaktschicht kaum ablöst.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eines selbstschmierenden gesinterten Gleitelements, werden ein Material der Kupferfamilie und feste Schmiermittelteilchen in das gesinterte Kontaktmaterial gemischt, welches ein Material der Eisenfamilie enthält, und das gesinterte Kontaktmaterial, welches mit diesen Materialien gemischt ist, wird gesintert und kontrahiert, wodurch die festen Schmiermittelteilchen aus der Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht herausstehen können, um die Vorsprünge auszubilden. Weil das feste Schmiermittel schon in das gesinterte Kontaktmaterial gemischt ist, ist es sehr vernünftig die Vorsprünge aus den Teilchen des festen Schmiermittels auszubilden.
Der Teilchendurchmesser der festen Schmiermittelteilchen, welche in diesem Verfahren verwendet werden, variiert zwischen 0,1 mm und 3,0 mm und die gesinterte Kontaktschicht enthält vorzugsweise 15 bis 50 Volumenprozent der festen Schmiermittelteilchen, aus Gründen wie sie vorher in der Beschreibung des selbstschmierenden gesinterten Gleitelements, welches das erste Merkmal der Erfindung hat, erklärt wurden.
Entsprechend einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Herstellungsverfahren eines selbstschmierenden gesinterten Gleitelements bereitgestellt, welches sich aus einem Metallsubstrat der Eisenfamilie und einer gesinterten Kontaktschicht zusammensetzt, welche auf der Gleitseite des Metallsubstrats der Eisenfamilie ausgebildet ist und welches aus einem gesinterten Kontaktmaterial ist, welches ein Material der Eisenfamilie enthält, wobei die gesinterte Kontaktschicht eine feste Schmiermittelschicht hat, die an ihrer Oberfläche ausgebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Ausbilden von Vertiefungen an einer Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht, und
Ausbilden der festen Schmiermittelschicht an der Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht wo die Vertiefungen ausgebildet sind.
Mit dem Herstellungsverfahren eines selbstschmierenden gesinterten Gleitelements, welches das vierte Merkmal der Erfindung aufweist, kann ein gegen Festfressen und Abnutzung hoch widerstandsfähiges selbstschmierendes gesintertes Gleitelement ausgebildet werden, in welchem sich die gesinterte Kontaktschicht wegen der Wirkung des Verankerungseffekts kaum ablöst.
In dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eines selbstschmierenden gesinterten Gleitelements, werden feste Schmiermittelteilchen in ein gesintertes Kontaktmaterial gemischt, welches ein Material der Eisenfamilie enthält, und nachdem das gesinterte Kontaktmaterial, welches mit den Teilchen gemischt ist, gesintert wurde, werden die festen Schmiermittelteilchen von der Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht entfernt, wodurch die Vertiefungen ausgebildet werden. Gemäß diesem Verfahren werden die festen Schmiermittelteilchen zum Verbessern der Schmierfähigkeit der gesinterten Kontaktschicht bei der Ausbildung der Vertiefungen verwendet, so dass eine Notwendigkeit für spanende Formgebung beseitigt werden kann, was zu einer leichten Ausbildung der Vertiefungen führt. Dies verwirklicht eine ökonomische Herstellung eines selbstschmierenden gesinterten Gleitelements, welches hochwiderstandsfähig gegen Festfressen und Abnutzen ist. Zum Entfernen der festen Schmiermittelteilchen von der Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht kann ein Verfahren wie zum Beispiel Sandstrahlen oder Kugelstrahlen verwendet werden.
Der Teilchendurchmesser der festen Schmiermittelteilchen, welche in diesem Verfahren verwendet werden, variiert zwischen 0,1 mm und 3,0 mm, und die gesinterte Kontaktschicht enthält vorzugsweise 15 bis 50 Volumenprozent der festen Schmiermittelteilchen, aus Gründen wie sie vorher in der Beschreibung des selbstschmierenden gesinterten Gleitelements, welches das zweite Merkmal der Erfindung aufweist, erklärt wurden.
Andere Ziele der Erfindung werden durch die nachfolgend hierin gegebene detaillierte Beschreibung ersichtlich werden. Es sollte jedoch klar sein, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, nur als Illustration gegeben werden, weil dem Fachmann verschiedenartige Änderungen und Modifikationen innerhalb des Geistes und dem Rahmen der Erfindung durch die detaillierte Beschreibung ersichtlich werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines selbstschmierenden gesinterten Gleitelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 zeigt die vergrößerten Teilquerschnitte der selbstschmierenden gesinterten Gleitelemente gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 ist eine Fotographie (50fach vergrößert), welche das Profil einer gesinterten Kontaktschicht des Typs 2 zeigt.
Fig. 4 ist eine vergrößerte Fotographie (100fach vergrößert), welche das Profil der gesinterten Kontaktschicht des Typs 2 aus Fig. 3 zeigt.
Fig. 5 zeigt schematisch ein Verfahren zum Testen von Muster- Lagerschalen, welche gemäß dem Ausführungsbeispiel hergestellt wurden.
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung der Testbedingungen für die in Fig. 5 gezeigten Muster-Lagerschalen.
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung des Abnutzungswiderstandes der Muster-Lagerschalen, welche gemäß dem Ausführungsbeispiel hergestellt wurden.
Fig. 8 ist eine graphische Darstellung des Abnutzungswiderstandes der Muster-Lagerschalen, welche gemäß dem Ausführungsbeispiel hergestellt wurden.
Fig. 9 ist eine graphische Darstellung von Änderungen in der Dicke eines Overlay (feste Schmiermittelschicht) in den Muster-Lagerschalen.

Beste Art und Weise die Erfindung auszuführen

Nun werden bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele des selbstschmierenden gesinterten Gleitelements und sein Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung beschrieben.

(Ausführungsbeispiel 1)

Legierungspulver (ATOMEL 4600 hergestellt von KOBE STEEL LTD. und ASC300 hergestellt von Höganäs AB), Nickelcarbonyl (INCO LIMITED., durchschnittlicher Teilchendurchmesser = 1 um), ein elektrolytisches Kupferpulver (CE15 hergestellt von FUKUDA METAL FOIL & POWDER CO., LTD.) und ein Graphit-Eisenpulver (KS6 hergestellt von LONZA LTD.) werden gemischt, um acht Typen von Pulvermischungen herzustellen, welche die in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung haben. Synthetische Graphitteilchen, welche einen Teilchendurchmesser, der zwischen 0,3 mm und 2,5 mm variiert, haben, werden in jede der Pulvermischungen in Mengen von 10 Volumenprozent, 20 Volumenprozent, 40 Volumenprozent und 50 Volumenprozent gemischt, wodurch Pulver (A) hergestellt werden. Diese Pulver (A) werden jeweils zum Ausbilden der gesinterten Kontaktschicht des selbstschmierenden gesinterten Gleitelements dieses Ausführungsbeispiels verwendet. Es ist zu bemerken, dass die Kupferkomponente (d. h. elektrolytisches Kupferpulver) nicht unbedingt zu dem Zeitpunkt des Präparierens jedes der Pulvermischungen hinzugemischt werden muss, sondern auch während oder vor dem Sintern des geformten Körpers, welcher aus der Pulvermischung ausgebildet wurde, eingebracht werden kann. Der bevorzugte Kohlenstoffanteil der Pulver (A) variiert zwischen 0,01 und 0,8 Gewichtsprozent. Wenn er 0,8 Gewichtsprozent übersteigt, gibt es eine Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Karbid in Form eines Netzwerkes in den Korngrenzen niederschlagen kann. Um die Härtbarkeit, Karbonisierhärtbarkeit, Nitrierhärtbarkeit, zu steuern, können Legierungskomponenten wie zum Beispiel Ni, Mo, Cr, Mn, V, Ti, Al und Si in normalen Mengen zu den Pulvern (A) hinzugefügt werden. Die Menge der synthetischen Graphitteilchen, welche zu jeder Pulvermischung hinzugefügt wurden, wird in der Tabelle 2 (später beschrieben) in Volumenprozent angegeben.
Ein Eisenlegierungspulver (300M hergestellt von KOBE STEEL, LTD.), ein Graphit-Eisenpulver (KS6 hergestellt von LONZA LTD.) und ein Eisenphosphid-Eisenlegierungspulver (hergestellt von FUKUDA METAL FOIL & POWDER CO., LTD.) werden gemischt, um ein Pulver (B) herzustellen, welches dazu verwendet wurde, um eine zweite gesinterte Schicht (Metallsubstrat der Eisenfamilie) auszubilden, mit Fe, 0,6 Gewichtsprozent C und 0,5 Gewichtsprozent P.
Mittels Verwendens des Pulvers (B), der Pulver (A) und Graphit, wurden mittels CIP (kaltes isostatisches Pressen) geformte Körper unter einem Druck von 4.500 kg/cm² ausgebildet. Diese geformten Körper wurden dann bei einer Temperatur von 1.100ºC für eine Stunde in einer Vakuumatmosphäre von 10&supmin;² Torr oder weniger gesintert und dann rasch mittels eines N&sub2; Gases von 950ºC abgekühlt, wodurch Muster-Lagerschalen 3 hergestellt wurden, von denen jede ein zweischichtiges zylindrisches Element ist, welches aus der gesinterten Kontaktschicht 1 (innere Schicht) und der zweiten gesinterten Schicht 2 (äußere Schicht) zusammengesetzt ist und welches einen Querschnitt wie in Fig. 1(a) gezeigt hat. Die Details (Graphitteilchengröße (mm), die Menge der Graphittelichen (Volumenprozent) usw.) dieser Muster-Lagerschalen 3 sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 1 Tabelle 2
Die Muster-Lagerschalen 3 sind gemäß der Strukturen ihrer gesinterten Kontaktschichten (siehe Fig. 2) in vier Typen (Typ 1, Typ 2, Typ 2' und Typ 3) klassifiziert.

[Typ 1]

Die gesinterte Kontaktschicht 1, in welche Graphitteilchen 4 hineingemischt wurden, wurde geformt und gesintert. Die Graphitteilchen 4 ragen aus der Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht 1 heraus, welche mittels Sinterns kontrahiert wurde. Nachdem die hervorstehenden Graphitteilchen 4 mittels mechanischer Mittel (z. B. Sandstrahlen und Kugelstrahlen) oder mittels chemischer Mittel (z. B. coning) entfernt wurden, um die Vertiefungen 5 auszubilden, wurde ein Overlay 6 über die Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht 1 und über die inneren Oberflächen der Vertiefungen 5 ausgebildet. Das Overlay 6 wurde aus einer Mischung (d. h., festes Schmiermittel) von Graphit und Molybdändisulfid, welche in einem Verhältnis von 1 : 1 gemischt wurden, ausgebildet und mit einer geeigneten Menge Spindelöl durchgeknetet. Bei der Ausbildung des Overlay 6 wurde, nachdem das feste Schmiermittel auf die Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht 1 aufgebracht wurde, das Overlay 6 in engen Kontakt mit der gesinterten Kontaktschicht 1 gebracht, und seine Dicke wurde mittels coning (Appretur) angepasst, indem ein in die Bohrung der Lagerschale eingelegter Körner mit einem eingestellten Spiel verwendet wurde. Um den Effekt des Festhaltens des festen Schmiermittels zu erreichen, ist die bevorzugte Tiefe der Vertiefungen 5 0,1 mm oder mehr.

[Typ 2]

Während die Graphitteilchen 4, welche aus der Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht 1 (siehe Typ 1) herausragen, als Vorsprünge 7 bewahrt werden, wurde das Overlay 6 ähnlich wie im Fall von Typ 1, aus einer Mischung (d. h., festes Schmiermittel) von Graphit und Molybdändisulfid, welche in einem Verhältnis von 1 : 1 gemischt und mit einer geeigneten Menge Spindelöl durchgeknetet wurden, ausgebildet. Die Fotographien des Profils von Typ 2 sind in Fig. 3 (50fach vergrößert) und Fig. 4 (100fach vergrößert) gezeigt. In diesen Fotographien sind die weißen Bereiche die gesinterte Kontaktschicht 1. Wie aus den Fotographien ersichtlich ragen Ansammlungen der Graphitteilchen 4 (Vorsprünge 7) aus der gesinterten Kontaktschicht 1 heraus und sind mit dem Overlay 6, welches mittels der schwarzen Bereiche repräsentiert wird, bedeckt. Um den Effekt des Festhaltens des festen Schmiermittels zu erreichen, ist es bevorzugt, dass die Höhe der Vorsprünge 7 0,1 mm oder mehr sein sollte.

[Typ 2']

Typ 2' ähnelt dem Typ 2, außer das kein Overlay ausgebildet wird, so dass die Graphitteilchen 4, welche die Vorsprünge 7 bilden, frei sind (Stufe 9' und Stufe 10' in Tabelle 2).

[Typ 3]

Ein Ölimprägnierungsverfahren wird auf die gesinterte Kontaktschicht 1 angewandt, wobei eine synthetische Flüssigkeit aus Phosphorsäureester als ein Schmieröl verwendet wird.
Wie es vorher beschrieben wurde, ist die Struktur von jeder der Muster-Lagerschalen 3 so, dass die gesinterte Kontaktschicht 1, welche aus dem Pulver (A) gemacht ist, auf die innere Fläche der zweiten gesinterten Schicht (d. h. äußere Schicht), welche aus der Pulvermischung (B) gemacht ist, überlagert ist (siehe Fig. 1). Bei den Typen 1 und 2 ist das Overlay 6 auf der inneren Oberfläche der gesinterten Kontaktschicht 1 ausgebildet. Die gesinterte Kontaktschicht 1 ist mit der zweiten gesinterten Schicht 2 diffusions-verbunden und die Phase der Kupferkomponente der gesinterten Kontaktschicht 1 wird während des Sinterns in eine flüssige Phase umgewandelt. Daher ist es absehbar, dass das Kupferelement von der zweiten gesinterten Schicht 2 absorbiert wird. Die Absorption des Kupferelements durch die zweite gesinterte Schicht 2 und die Anwesenheit des Kupferelements erlaubt die Kontraktion der gesinterten Kontaktschicht 1, und die Kontraktion bewirkt, dass die Graphitteilchen, wie vorher beschrieben, aus der gesinterten Kontaktschicht 1 herausragen.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

In diesem Ausführungsbeispiel wurden die Funktion des Overlay (0,2 mm Dicke) und die Effekte seiner Zusammensetzung untersucht. Die Muster-Lagerschalen, welche in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wurden, waren Stufe Nr. 7 (siehe Tabelle 2) des Lagerschalentyps 2. Das Gewichtsverhältnis der Komponenten jedes festen Schmiermittels zum Ausbilden des Overlay ist in Tabelle 3 gezeigt. Die Komponenten wurden in den jeweiligen Verhältnissen gemischt und durchgeknetet, um die festen Schmiermittel herzustellen.
*Reibungskoeffizienten von 0,135 und mehr werden als nicht vorhandenen Overlayeffekten zuschreibbar angenommen und mit X markiert. Um das Overlay auszubilden, wurden Verfahren dreier Typen A, B, und C verwendet. In dem Verfahren des Typs A wurden die Komponenten des festen Schmiermittels mit demselben Schmierfett (Spindelöl) gemischt und durchgeknetet, wie Vorher offenbart, und die Mischung wurde in die Bohrung der Lagerschale gerieben. In dem Verfahren des Typs B wurden die Komponenten mit einen aushärtbaren Harz (Phenol) gemischt und durchgeknetet. Die Mischung wurde in die Bohrung der Lagerschale eingebracht und dann gehärtet. Gemäß dem Verfahren des Typs C wurden die Komponenten mit einem thermoplastischen Harz (Nylon 12, L1700 hergestellt von Dicel Corporation) gemischt und durchgeknetet und dann in die Bohrung der Lagerschale eingebracht. In jedem Fall war für ein leichtes Aufbringen des Overlay ein organischer Binder in einer im Vergleich zu anderen Komponenten großen Menge enthalten. Obwohl sich das Overlay während des Gleitens wahrscheinlicher ablöst, wenn der Anteil des organischen Binders erhöht ist, wurden große Mengen eines organischen Binders in diesem Ausführungsbeispiel verwendet, um das Haftvermögen des Overlay an der Gleitoberfläche gänzlich zu verstehen.
Eine Offset-Last, welche das in der Fig. 6 gezeigte Muster hat, wurde an jede der Muster-Lagerschalen 3, welche an der in Fig. 5 gezeigten Testmaschine getestet wurden, angelegt. Dann wurde das Verhältnis zwischen dem Reibungskoeffizient, dem Reibungsbetrag (= Dicke des Overlay) und der Anzahl an Spitzenbelastungszyklen (siehe Fig. 6) erlangt. Fig. 7 zeigt die Ergebnisse der Tests, welche an den Mustern des Typs 1, welche das 0,2 mm dicke Overlay 6 hatten, durchgeführt wurden. Fig. 8 zeigt die Ergebnisse der Tests, welche an den Mustern des Typs 2, welche das 0,2 mm dicke Overlay 6 hatten, an den Mustern des Typs 2', welche kein Overlay hatten, und an den Mustern des Typs 3, durchgeführt wurden. Fig. 9 zeigt die Ergebnisse der Tests, welche an den Mustern des Typs 1, dessen Overlays 6 0,2 mm, 0,5 mm und 0,8 mm dick sind, durchgeführt wurden. Tabelle 3 zeigt das Ergebnis der Untersuchung, welche durchgeführt wurde, um die Effekte der Kompositionen des Overlay 6 zu prüfen.
Das folgende sind die Bedingungen der Tests, welche mittels Verwendens der in Fig. 5 gezeigten Testmaschine durchgeführt wurden.
Material der Achse: S45C IQT
Testdrehzahl: 3 Umdrehungen pro Minute
Testbelastung: normale Belastung = 400 kg/cm²
Spitzenbelastung = 900 kg/cm²
Aus den in Fig. 7 und 8 dargestellten Ergebnissen der Tests ist ersichtlich, dass verbesserte anfängliche Reibungseigenschaften mittels des Aufbringens des Overlay 6 erlangt werden können und dass, wenn Graphitteilchen, welche als festes Schmiermittel dienen, in Mengen von etwa 15 Volumenprozent oder mehr enthalten sind, stabile Gleiteigenschaften über lange Perioden sichergestellt werden können. Wenn die Menge an Graphitteilchen 15 Volumenprozent übersteigt, gibt es die Gefahr eines Absinkens in der Festigkeit. Wie aus den in Fig. 8 gezeigten Ergebnissen ersehen wird, trägt die Verwendung eines feinen Pulvers in dem Ausbilden der gesinterten Kontaktschicht zu einer Verbesserung der Festigkeit bei.
Es wird aus den obig beschriebenen Ergebnissen ersichtlich, dass eine hohe gesinterte Dichte der gesinterten Kontaktschicht (der Grad des Verdichtens) ein kritischer Faktor ist, und es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass der gleiche Effekt mittels Einbringens eines Materials der Kupferfamilie erlangt werden kann.
Es ist aus den in Fig. 9 gezeigten Ergebnissen absehbar, dass, je dicker das Overlay 6, ist desto mehr wird das Overlay 6, während der Test fortschreitet, in der Dicke reduziert, und dass, wenn die Dicke etwa 0,2 mm erreicht, die Änderungen in der Dicke des Overlay 6 weniger signifikant werden, so dass mögliche Probleme wegen der Änderungen der Dicke des Overlay 6 mittels Anpassens des Spiels zwischen dem Stift (Achse) und der Lagerschale verhindert werden können. In der Realität wird die Dicke des Overlay mittels eines erlaubten Spiels für das Gleitelement bestimmt aber in Hinblick auf die Notwendigkeit und die Kosten sollte sie 0,5 mm oder weniger sein.
Das Overlay 6 enthält nicht nur das feste Schmiermittel, sondern auch Metallpulver wie zum Beispiel Cu, Pb, Sn und Zn, welche weich sind und welche relativ zu Eisen eine kleine Adhäsion haben. Es ist aus den in Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, dass die Koexistenz solcher Metallpulver zu einer beachtlichen Verbesserung in der Haftungsfähigkeit des Overlay 6 an der Gleitoberflache beiträgt und das Hinzufügen von Cu und Zn ist besonders effektiv. Wenn Cu verwendet wurde, wurde nach Beendigung des Tests beobachtet, dass ein extrem dünner Kupferfilm auf der Gleitoberfläche ausgebildet worden war. Daraus ist es vorstellbar, dass die Metallpulver und das feste Schmiermittel, welche in dem Overlay enthalten waren, an der Gleitoberfläche des Overlay mechanisch legiert wurden, welches der Lagerschale exzellente Eigen-Schmierfähigkeit verleiht. In den Fällen, in denen Nylon 12 als organischer Binder verwendet wurde, ist der Reibungskoeffizient signifikant gering. Dies kommt wahrscheinlich durch den Fakt zustande, dass Nylon 12 seinerseits ein gutes Kontaktmaterial ist. Als vergleichende Beispiele zeigt die Zeichnung das Testergebnis einer Lagerschale, in welche das Overlay 6 alleine aus Nylon 12 (Stufe (15)) ausgebildet wurde, und das Testergebnis der obig beschriebenen kommerziell erhältlichen Lagerschale, in welcher ein Bronzeblock spanend bearbeitet wurde, um Löcher auszubilden, wobei die Löcher mit dem festen Schmiermittel (S0#50 SP2 hergestellt von SANKYO OILLESS INC.) gefüllt wurden. Hinsichtlich der Lagerschale, welche nur mittels Nylon 12 überzogen wurde, wurde der Test abgebrochen, nachdem sich der anfängliche Verschleiß aufgelöst hatte, aber es ist ersichtlich, dass die Reibung der Lagerschale, unmittelbar nachdem der Überzugsfilm abgenutzt worden war, rapide bis zu einen Grad ansteigt, welcher gleich dem Reibungskoeffizienten des Grundmaterials ist. Zu beachten ist, dass, in Anbetracht dass das Overlay keine Effekte ausübt, Reibungskoeffizienten von 0,135 und mehr mit einem X in der Tabelle 3 markiert sind.
Während in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen Graphitteilchen als feste Schmiermittelteilchen verwendet wurden, können Teilchen wie zum Beispiel BN, WS&sub2;, MoS&sub2; oder CaF&sub2; verwendet werden. Alternativ können zwei oder mehr Arten von Teilchen verwendet werden, wobei aus der Gruppe, welche aus Graphit, BN, WS&sub2;, MoS&sub2; und CaF&sub2; besteht, ausgewählt wird. Jedoch sind Graphitteilchen in Hinblick auf die Kosten und die thermische Stabilität am besten geeignet. Ein Hilfsagens wie zum Beispiel B&sub2;O&sub3; und MnO&sub2; kann verwendet werden, um die Schmierfähigkeit der Graphitteilchen zu unterstützen. In Fällen in denen andere Elemente als Graphit wie zum Beispiel WS&sub2; und WoS2 als feste Schmiermittel verwendet werden, reagieren diese während des Hochtemperatursinterns mit dem Materialien der Eisenfamilie und Kupferfamilie. Maßnahmen zum Verhindern dieser Reaktion sind in den japanischen Anmeldungen Nr. 63-190994 (1988) und Nr. 2-14380 (1990) offenbart, in welchen Wasserglas oder ähnliches zum Überziehen des festen Schmiermittels verwendet wird. Obwohl diese Maßnahmen nützlich sind, wird eine andere effektive Maßnahme in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen verwendet, in welchen ein Legierungspulver oder Metallpulver aus Ti, Al, Ca, Zr oder ähnlichem, welches wahrscheinlicher als WS&sub2; und WoS&sub2; ein Sulfid ausbildet, in einer winzigen Menge hinzugefügt wird.
Zum Vergleich wurde das gleiche Overlay wie das im Ausführungsbeispiel 1 in die Bohrung (es wurden keine Vertiefungen und Vorsprünge ausgebildet) eines gewöhnlichen Stahlrohres eingebracht und derselbe Test wurde durchgeführt. Es wurde beobachtet, dass sich nach 10.000 Zyklen der Anwendung einer Spitzenbelastung das Overlay von der Gleitoberfläche ablöste und sich in der Folge der späteren Zyklen festfraß. Im Gegensatz dazu, wird in der Lagerschale (d. h. Typ 1), welche gemäß der Erfindung hergestellt wurde, kein Festfressen zugelassen und der gewünschte Abnutzungswiderstand ist gewährleistet, weil, selbst wenn das feste Schmiermittel des Overlay wie in Fig. 1(b) gezeigt einer mittels einer Achse verursacht hohen Beastung ausgesetzt wird, die festen Schmiermittel innerhalb der in der gesinterten Kontaktschicht ausgebildeten Vertiefungen zirkulieren können, so dass die festen Schmiermittel mittels der Vertiefungen festgehalten werden (d. h. Verankerungseffekt) und infolgedessen voraussichtlich nicht von der Gleitoberfläche entfernt werden. Durch diese Anordnung stellen die Lagerschalen gemäß des Ausführungsbeispiels einen hohen Abnutzungswiderstand sicher und können am Festfressen gehindert werden.
In dem selbstschmierenden gesinterten Gleitelement der Erfindung kann die Fähigkeit des festen Schmiermittels, mittels eines Hilfsschmieröls imprägniert zu werden, erhöht werden, indem die Größe (Durchmesser) des festen Schmiermittels etwa 0,5 bis 2,0 mal der Dicke der gesinterten Kontaktschicht gewählt wird. Der Teilchendurchmesser des festen Schmiermittels kann in etwa 0,1 mm bis 3,0 mm sein und der durchschnittliche Teilchendurchmesser anderer Metallpulverkomponenten, welche in der gesinterten Kontaktschicht verwendet werden, kann in etwa ein Achtel oder weniger des Teilchendurchmessers des festen Schmiermittels sein. Mit dieser Anordnung kann die Stresskonzentration durch die Präsenz des festen Schmiermittels verringert werden, und die Wahrscheinlichkeit eines Kontakts zwischen den festen Schmiermittelteilchen kann reduziert werden.
In Fällen in denen das selbstschmierende gesinterte Gleitelement der Erfindung hoher Belastung ausgesetzt ist, wird die Belastung mittels der festen Schmiermittelschicht pseudo-hydrostatisch, gleichmäßig auf die gesinterte Gleitschicht übertragen, so dass die hohe Belastung vom sich auf der gesinterten Kontaktschicht konzentriert werden abgehalten werden kann. Ein anderer wichtiger Faktor ist das Haltevermögen der festen Schmiermittelschicht, mittels dessen sie sich für eine lange Zeit auf der Gleitoberfläche halten kann. Dieses Haltevermögen an der Gleitoberfläche kann ausgesprochen verbessert werden mittels Imprägnierens von Metallpulvern wie zum Beispiel Cu oder Zn in den selbstschmierenden Film (feste Schmiermittelschicht), was zusätzlich zu den festen Schmiermitteln wie zum Beispiel Graphit und MoS&sub2; als Overlay dient. Ferner wird aufgrund des mechanischen Legierungseffekts, welcher auf der Gleitoberfläche erlangt wird, ein selbstschmierender Film ausgebildet, welcher eine kleine Wahrscheinlichkeit hat an Eisen auf der Gleitoberfläche zu kleben, so dass stabile Reibungscharakteristiken erlangt werden können, selbst wenn das selbstschmierende Gleitelement für eine lange Zeit unter Gleitbedingungen verwendet wird. Um den Effekt eines Eindickers und verbesserte Aufbringbarkeit auf die Gleitoberfläche zu erlangen, kann die feste Schmiermittelschicht einen organischen Binder wie Schmierfett, Nylon oder Phenolharz enthalten.

Claims

1. Selbstschmierendes gesintertes Gleitelement, wobei eine gesinterte Gleitschicht (1), welche aus einem selbstschmierenden gesinterten Gleitmaterial gemacht ist, auf einer Gleitseite eines Basismaterials ausgebildet ist, welches aus Stahl oder einem gesinterten Material der Eisenfamilie ist, wobei das selbstschmierende gesinterte Gleitmaterial eine Metallphase aufweist, welche eine Fe- Phase und 10 bis 80 Volumenprozent Cu-Phase enthält, wobei die gesinterte Gleitschicht (1) darin fein verteilte, feste Schmiermittelteilchen (4) aufweist, welche einen Durchmesser von 0,1 mm bis 3,0 mm haben, und wobei von den festen Schmiermittelteilchen (4) auf der Oberfläche der gesinterten Gleitschicht (1) Vorsprünge ausgebildet sind.

2. Selbstschmierendes gesintertes Gleitelement gemäß Anspruch 1, wobei die gesinterte Gleitschicht (1) 15 bis 50 Volumenprozent der festen Schmiermittelteilchen (4) aufweist.

3. Selbstschmierendes gesintertes Gleitelement gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die festen Schmiermittelteilchen (4) aus Teilchen eines oder mehrerer bekannten festen Schmiermittel, ausgewählt aus der Gruppe Graphit, BN, WS&sub2;, MoS&sub2; und CaF&sub2;, bestehen.

4. Selbstschmierendes gesintertes Gleitelement, hergestellt durch Heranziehen des Elements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 und durch Ausbilden einer festen Schmiermittel- Materialschicht, welche mittels eines organischen Bindemittels verfestigt ist, auf jener Oberfläche der gesinterten Gleitschicht, welche die Vorsprünge aufweist.

5. Selbstschmierendes gesintertes Gleitelement gemäß Anspruch 4, wobei die feste Schmiermittelschicht ein oder mehrere bekannte feste Schmiermittel aus der Gruppe Graphit, BN, WS&sub2;, MoS&sub2; und CaF&sub2; aufweist oder alternativ ein oder mehrere bekannte feste Schmiermittel (4), ausgewählt aus dieser Gruppe und Metallpulver, ausgewählt aus der Gruppe Cu, Zn, Pb, Bi, Sb, W und Mo, aufweist, wobei diese Metallpulver fähig sind die Adhäsion in Bezug auf Eisen zu senken.

6. Selbstschmierendes gesintertes Gleitelement, hergestellt durch Heranziehen eines Elements gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die festen Schmiermittelteilchen (4), welche in dem Oberflächenbereich der gesinterten Gleitschicht (1) vorhanden sind, entfernt werden und eine mittels eines organischen Bindemittels verfestigte, feste Schmiermittelschicht so gebildet wird, dass sowohl die Oberfläche der gesinterten Gleitschicht als auch das Innere von Löchern, welche einen Durchmesser von 0,1 mm bis 3,0 mm haben und welche an der Oberfläche der gesinterten Gleitschicht (1) nach dem Entfernen ausgebildet werden, bedeckt sind.

7. Selbstschmierendes gesintertes Gleitelement gemäß Anspruch 1, wobei die Fe-Phase, welche das selbstschmierende gesinterte Gleitmaterial bildet, ferner Kohlenstoff aufweist.

8. Selbstschmierendes gesintertes Gleitelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das selbstschmierende gesinterte Gleitmaterial 2,0 bis 20,0 Gewichtsprozent von N&sub1; und 0,5 bis 10,0 Gewichtsprozent einer oder mehrerer Substanzen der Gruppe Ti, Si, Al, Co, Cr, Zr, und Sn aufweist.

9. Selbstschmierendes gesintertes Gleitelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die gesinterte Gleitschicht (1) in Bezug auf die relative Dichte auf 90% oder mehr verdichtet ist.

10. Selbstschmierendes gesintertes Gleitelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei als die Fe-Phase des selbstschmierenden gesinterten Gleitmaterials ein feines Eisen- und/oder Eisenlegierungspulver einer Siebgröße von 250 oder kleiner verwendet wird.

11. Verfahren zum Herstellen eines selbstschmierenden gesinterten Gleitelements, wobei die gesinterte Gleitschicht (1), welche aus einem selbstschmierenden gesinterten Gleitmaterial ist, auf einer Gleitseite eines Basismaterials ausgebildet ist, welches aus Stahl oder einem gesinterten Material der Eisenfamilie ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass:

das selbstschmierende gesinterte Gleitmaterial eine Metall-Grundphase und feste Schmiermittelteilchen (4) aufweist, die Metall-Grundphase zumindest eine Fe-Phase und 10 bis 80 Volumenprozent Cu-Phase aufweist, welche bei einer Sintertemperatur flüssig ist, und wobei die Metall- Grundphase während des Sinterns verdichtet und verfestigt wird, so dass die festen Schmiermittelteilchen (4), welche in einer Menge von 15 bis 50 Volumenprozent in der gesinterten Gleitschicht verteilt sind und einen Durchmesser von 0,1 mm bis 3,0 mm haben, an der Oberfläche der gesinterten Gleitschicht (1) Vorsprünge ausbilden und die gesinterte Gleitschicht an das Grundmaterial sintern.

12. Verfahren zum Herstellen eines selbstschmierenden gesinterten Gleitelements gemäß Anspruch 11, wobei die festen Schmiermittelteilchen (4) der auf der Oberfläche der gesinterten Gleitschicht ausgebildeten Vorsprünge entfernt werden und eine feste Schmiermittelschicht, welche mittels eines organischen Bindemittels verfestigt wird, so gebildet wird, dass sowohl die Oberfläche der gesinterten Gleitschicht als auch das Innere von Löchern, welche einen Durchmesser von 0,1 mm bis 3,0 mm haben und welche auf der Oberfläche der gesinterten Gleitschicht (1) nach dem Entfernen ausgebildet werden, bedeckt werden.