多层滑动轴承的制作方法

多层滑动轴承的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种多层滑动轴承(1)，该多层滑动轴承以给出的顺序包括支撑层、轴承金属层、扩散阻隔层和滑动层，其中，所述滑动层由锡基合金构成并且所述扩散阻隔层由合金、特别是具有至少30重量％的铜含量的铜合金构成。
【专利说明】
多层滑动轴承
技术领域
[0001] 本发明设及一种多层滑动轴承，该多层滑动轴承W给出的顺序包括支撑层、轴承 金属层、扩散阻隔层和滑动层，其中，所述滑动层由锡基合金构成。
【背景技术】
[0002] 锡基合金、例如己氏合金用于多层滑动轴承的滑动层与铜基合金、例如青铜用于 轴承金属层同样地由现有技术已知。因为锡具有显著的扩散倾向，所W为了避免扩散在运 两个层之间经常设置有儀层。
[0003] 由现有技术进一步已知儀锡中间层。运个含儀的中间层能够有时参与扩散工艺， 如运例如在DE19963385C1中实施。该文献描述一种用于滑动轴承的层复合材料，该滑动轴 承包括承载层、轴承金属层、由儀制成的第一中间层、由锡和儀制成的中间层W及由铜和锡 制成的滑动层，该滑动层具有儀基质，由39重量％至55重量％的铜和剩余锡构成的儀铜粒 子嵌入到该儀基质中。在该层结构中，期望锡从滑动层通过扩散移动儀层中，因为因此发生 硬的儀铜粒子集中在滑动层中，由此，改进滑动层的承载能力。运甚至如此程度地进行，使 得滑动层的"基质"在运行持续时间的进程中从锡变化成儀铜粒子。
[0004] 为了避免滑动层的外部区域中的铜份额降低，GB2375801A描述一种多层轴承，该 多层轴承包括两层的滑动层，其中，外子层由具有0.5至10重量％的铜和可选地直至5重 量％的锋、铜、錬或银的锡基合金构成，并且处于下面的第二子层由具有5至20重量％铜的 锡基合金构成。

【发明内容】

[0005] 本发明的任务在于，实现如下可能性，借助该可能性可W在尽可能长的时间间隔 上最小化或阻止由锡基合金制成的滑动层的摩擦特性变差，特别是如果铜基合金设置在锡 基合金之下的话。
[0006] 该任务在文首提及的多层滑动轴承中通过如下方式得W解决，即，所述扩散阻隔 层由合金、特别是具有至少30重量％铜含量的铜合金构成。
[0007] 在此有利的是，通过由铜合金制成的扩散阻隔层不仅可W降低滑动层中的锡的扩 散，而且该扩散阻隔层也参与多层滑动轴承的承载能力。因为该扩散阻隔层具有相对高的 硬度(直至大致400HV(0.025))，所W扩散阻隔层也有效地抵抗出现的摩擦，从而扩散阻隔 层则具有双倍的功能。意想不到地，扩散阻隔层不连续地构造在轴承金属层和滑动层之间 的整个面上，W便有效地抵抗锡扩散。
[000引按照一个优选实施变型方案可W规定:所述轴承金属层包含铜、特别是由铜基合 金构成。因此可能的是，在轴承金属层和扩散阻隔层之间由于更好的材料可混用性制成更 好的粘附复合结构。
[0009]优选地，所述扩散阻隔层具有至少0.5WI1的平均层厚度，由此，能够进一步改进上 面提及的效果。
[0010] 出于同样原因，按照另一个实施变型方案也可W规定:所述扩散阻隔层在其面的 至少85%上具有至少0.5^11的层厚度。
[0011] 在所述轴承金属层和所述扩散阻隔层之间可W设置有儀层。因此，作为轴承金属 层也可能使用含铅的合金，因为可W阻止或减慢铅扩散到滑动层的锡基合金中。另一方面， 通过设置儀层可W实现在滑动层的锡基合金和基于侣的轴承金属层之间的更好的粘附复 合结构。儀中间层则能实现多层滑动轴承中的轴承金属的较宽的多样性。
[0012] 优选地，所述扩散阻隔层包含最大10重量％的儀。亦即发现，儀作为合金元素可能 对扩散阻隔层的阻碍特性起消极作用。
[0013] 所述扩散阻隔层可W包含在3重量％至30重量％之间的錬。因此，可W进一步改进 扩散阻隔层的硬度和由此其承载能力的特性。在錬的份额少于3重量％时，扩散阻隔层的特 性的改进是很不明显的。另一方面，扩散阻隔层在份额多于30重量％时是过脆的。
[0014] 优选地，所述扩散阻隔层包含化6Sn5相。所述相可W改进扩散阻隔层的承载能力。 此外，运些相在对扩散阻隔层电锻沉积时优选W圆形晶体的形式进行沉积，由此，可W避免 运些相的切口应力集中效应。
[0015] 在本发明的优选实施变型方案中，所述滑动层的锡基合金包含在0重量％至25重 量％之间的铜和在0重量％至15重量％之间的錬，规定如下：錬和铜的总份额为在2重量％ 至25重量％之间。通过添加錬可W在滑动轴承至少在冬季可能遭受的较低溫度时阻止0-锡 转化为Q-锡并且因此阻止滑动层的硬度下降或破坏。此外，錬如铜那样提高锡基合金的硬 度。随着铜的份额多于25重量％和/或錬的份额多于15重量％，锡基合金当然变得过脆。此 夕h通过添加錬可W在时间上降低锡基合金的硬度下降。
【附图说明】
[0016] 为了更好地理解本发明，借助如下附图详细解释本发明。
[0017] W简化的示意图示出：
[0018] 图1示出形式为轴瓦的多层滑动轴承。
【具体实施方式】
[0019] 首先要指出，在说明书中所选择的位置说明，例如上、下、侧向等等参考直接描述 的W及示出的附图并且在位置改变时按意义转用到新的位置上。
[0020] 图1示出形式为滑动轴承轴瓦的多层滑动轴承1。示出了多层滑动轴承1的四层变 型方案，其包括支撑层2、轴承金属层3、扩散阻隔层4和滑动层5,该滑动层构成多层滑动轴 承1的径向内部的运行面6并且能贴靠到待支承的构件上。
[0021] 运样的多层滑动轴承1的基本结构(如其例如在内燃机中得到使用）由现有技术已 知，从而其他实施方案为此变得多余。
[0022] 在本发明的范围内，多层滑动轴承1也可W不同地构造，例如构造为轴衬，如运在 图1中W虚线表明。同样地，实施方案如止推环、轴向运行的滑瓦或类似物也是可能的。
[0023] 支撑层2优选由钢制成、但也可W由另外的材料制成，该材料给多层滑动轴承1带 来必需的结构强度。运样的材料由现有技术已知。
[0024] 对于轴承金属层3可W使用由现有技术已知的相关的合金或材料，并且关于运一 点参阅如下。
[0025] 优选地，使用基于侣的轴承金属（tlw.根据DIN ISO 4381或4383)，例如 AlSn6CuNiO.8-1、AlSn20Cu、AlSi4Cd、AlCd3CuNi、AlSillCu、AlSn6Cu、AlSn40Cu0.5-1、 AlSn25CuMn、AlSilICuMgNi、AlSn9.5CuMnO.6、Aiai4.5Sil.5Cu。
[0026] 特别优选地，作为用于轴承金属层3的轴承金属使用包含铜的合金，其中，该合金 特别是由铜基合金构成。运样的铜基的轴承金属（tlw.根据DIN ISO 4383)例如是CuSnlO、 OiAllCFeSNWXuZnSlSil、CuPb24Sn2、CuSn8Bil0、CuSn8ai3、CuSn5Ni、CuSn5Si、CuSn5Zn、 CuAllONio
[0027] 不言而喻，不同于所提及的轴承金属也可W使用基于侣合金层、儀合金层、铜合金 层、银合金层、铁合金层或铭合金层的轴承金属。
[0028] 轴承金属层3可W通过滚压包层法施加到支撑层3上。由此构成的双金属条可W可 选地成型和/或切削加工。
[0029] 滑动层5由锡基合金构成。原则上，能使用每个由现有技术已知的合适的锡基合 金，该锡基合金用于滑动轴承。优选地，滑动层5然而由锡基合金构成，该锡基合金保护在0 重量％至25重量％之间、特别是在0.5重量％至20重量％之间的铜和在0重量％至15重量％ 之间、特别是在4重量％至10重量％之间的錬，规定如下:錬和铜的总份额在2重量％至25重 量％之间。
[0030] 用于滑动层5的锡基合金的另一优选实施变型方案除了作为主要合金元素的锡之 外包含来自包括錬和铜、可能铅和/或祕的组的至少一个另外的元素，W及可能包含来自包 括错、娃、锋、儀、钻和银的组的至少一个元素，并且包含来源于所述元素的制造的不可避免 的杂质，其中，錬份额为最大20重量％，铜份额为最大10重量％，铅和祕的总份额为最大1.5 重量％，铜和錬的总份额为至少2重量％并且错、娃、锋、儀、钻和银的总份额为最大3重 量％。滑动层5特别是可W由锡基合金构成，如其在AT509111A1中描述，在上下文中明确地 参照它。
[0031] 优选地，滑动层5的锡基合金电锻地沉积、特别是在应用沉积参数的情况下，如其 在AT50911 IAl中描述，在上下文中明确地参照它。
[0032] 扩散阻隔层4由具有铜的合金、特别是具有作为主要组成部分的铜的铜基合金(从 而铜则在量上具有铜合金的最大份额）。扩散阻隔层4因此不构造为铜层。扩散阻隔层4中的 铜的量份额为至少30重量％、优选至少40重量％。扩散阻隔层的铜的最大份额为90重量％、 优选80重量％。
[0033] 除了铜基合金之外也可W使用具有所给出的铜最低含量的锡基合金。
[0034] 除了作为主要合金元素的铜或锡之外，在扩散阻隔层4中包含至少一个另外的合 金元素，该合金元素选自包括或包含错、锡、铜、锋、儀、钻、祕、铅、银、錬或的组W及包含由 来源于制造的不可避免的杂质，其中，合金元素的总份额为至少1重量％至最大30重量％， 并且其中，在由铜和至少一个元素构成的铜合金中存在铜-混合晶-晶粒。
[0035] 锡含量可W为在5重量％至25重量％之间、优选在8重量％至19重量％之间、特别 是在10重量％至16重量％之间。
[0036] 锋含量可W为在0.5重量％至25重量％之间、优选在1重量％至5重量％之间。
[0037] 错的含量可W为在3重量％至15重量％之间、优选在4重量％至10重量％之间。
[0038] 铜的含量可W为在0.2重量％至20重量％之间、优选在I重量％至5重量％之间、特 别是在2重量％至4重量％之间。
[0039] 儀的含量可W为在0重量％至10重量％之间、优选在0重量％至1重量％之间、特别 是在0重量％至0.1重量％之间。
[0040] 钻的含量可W为在0.2重量％至8重量％之间、优选在0.5重量％至5重量％之间、 特别是在1重量％至3重量％之间。
[0041] 祕的含量可W为在1重量％至25重量％之间、优选在2重量％至15重量％之间、特 别是在5重量％至10重量％之间。
[0042] 铅的含量可W为在1重量％至25重量％之间、优选在2重量％至15重量％之间、特 别是在5重量％至10重量％之间。
[0043] 錬的含量可W为在3重量％至30重量％之间、优选在3重量％至10重量％之间、特 别是在1重量％至5重量％之间。
[0044] 铜基合金中的银的份额可W为在1重量％至20重量％之间、优选在2重量％至10重 量％之间。
[0045] 优选地，所述元素错、铜、锋、儀、钻、祕、铅、银和錬中的一个或多个元素的含量总 共为在0.2重量％至20重量％之间。
[0046] 通过运些元素的组合，扩散阻隔层4的特性能够有针对性地调节并且适应于相应 的应用情况。
[0047] 在此注意：在一定含量W下所述效果过小，在一定值W上并且特别是在30重量％ 的总值W上构成大量硬的、脆的金属间相，运些金属间相对扩散阻隔层4产生消极影响。
[004引因此，例如铜锡合金或铜错合金通过添加1重量％至25重量％的锋或1重量％至20 重量％的铜变得对腐蚀性侵蚀、特别是含硫的油添加剂明显不敏感。
[0049] 铜侣合金通过添加0.2重量％至15重量％的錬变得耐磨得多，因为合金元素的一 部分作为分得极细的侣錬硬质相析出。
[0050] 通过加入合金元素儀和/或钻，可W大大地提高涂层的机械强度和其耐腐蚀性。特 别是通过儀也改进可变形性。鉴于儀然而已经证实：扩散阻隔层4的阻碍特性因此变差。因 此优选的是，扩散阻隔层4是无儀的。同样地，扩散阻隔层4优选是无钻的。
[0051] 通过加入包括铅、祕和银的组的一个或多个元素，将具有特别良好的滑动特性的 另一相引入到结构中。由此，（与轴承金属的自润滑特性相比较)可W降低在极限运行状况 下的损坏。铅和祕然而特别是可能会削弱涂层的负荷能力的软材料，因此，可向上限制铅和 祕的含量。后者也出于不使阻碍特性变差的原因。
[0052] 银被许多特别是含硫的油添加剂强烈地侵蚀。运个不期望的效果在含量在20重 量％^上时特别明显地出现。
[0053] 运些铜基合金优选电锻地沉积在相应的基质上、亦即例如轴承金属层3。为此电解 质可W是氯化物的或者优选是无氯的。用于沉积的优选参数W及优选的电解质组成在W下 实例中描绘出。
[0054] 实例1:含氯化物的电解质
[0055] 铜（I)..................0.25mol/l 至 0.35mol/l
[0056] 锡（IV)...............0. lOmol/1 至0.20mol/l
[0化7] 自由的氯化物.....0.30mo Vl至0.45mo Vl
[0化引 自由碱.................0.20mol/l 至 0.30mol/l
[0化9]酒石酸盐.............O. IOmo Vl至0.20mo Vl
[0060]添加剂.................0.5g/l 至 5g/l
[0061 ]溫度....................55°C 至 65°C
[0062] 电流密度............IA/血2至4A/血2
[0063] 实例2:基于甲烧横酸盐或氣棚酸盐的无氯化物的电解质
[0064] 铜（II)...............0.25mol/l 至0.35mol/l
[00化]锡（II)...............0. lOmol/1 至0.20mol/l
[0066] 自由酸................0.8mol/l 至 2mol/l
[0067] 添加剂.................5g/l 至 50g/l
[006引溫度......................20°C 至 30°C
[0069] 电流密度.............0.54/血2至34/血2
[0070] 实例3:基于焦憐酸盐或憐酸盐的无氯化物的电解质
[0071] 铜（II)...............O.lOmol/1 至 0.40mol/l
[0072] 锡（II)...............0.05mol/l 至 0.50mol/l
[0073] pH 值..................姪 10
[0074] 添加剂................0.5g/l 至 50g/l
[0075] 溫度....................40°C 至 80°C
[0076] 电流密度............0.54/血2至54/血2
[0077] 实例4:用于沉积铜锡祕合金的基于甲烧横酸盐的无氯化物的电解质
[007引铜（II)..............0.25mol/l 至0.35mol/l
[0079] 锡（II)..............0. lOmol/1 至0.20mol/l
[0080] 祕.......................0.05mol/l 至 0.2mol/l
[0081 ]自由酸...............0.8mol/l 至 2mol/l
[0082] 添加剂................5g/l 至 50g/l
[0083] 溫度...................20°C 至 30°C
[0084] 电流密度...........0.54/血2至34/血2
[0085] 实例5:用于沉积铜锡錬铅合金的基于氣棚酸盐的无氯化物的电解质
[0086] 铜（II)..............0.25mol/l 至0.35mol/l
[0087] 锡（II)..............0. lOmol/1 至0.20mol/l
[008引錬（III).............0.02moVl至0.1 OmoVl
[0089] 铅（II)..............0.05mol/l 至 0.5mol/l
[0090] 自由酸...............0.8mol/l 至 2mol/l
[0091] 添加剂................5g/l 至 50g/l
[0092] 溫度...................20°C 至 30°C
[0093] 电流密度...........0.54/血2至34/血2
[0094] 实例6:用于沉积铜锡铜合金的基于焦憐酸盐或憐酸盐的无氯化物的电解质
[0095] 铜（II)..............0. lOmol/1 至0.40mol/l
[0096] 锡（II)..............0.05mol/l 至0.50mol/l
[0097] 铜.......................0.05mol/l 至 0.50mol/l
[009引 pH 值.................8 至 10
[0099] 添加剂................0.5g/l 至 50g/l
[0100] 溫度...................40°C 至 80°C
[0101] 电流密度...........0.54/血2至54/血2
[0102] 实例7:用于沉积铜锡锋合金的含氯化物的电解质
[0103] 铜（I)................0.25mol/l 至 0.35mol/l
[0104] 锡（IV).............0. lOmol/1 至0.20mol/l
[0105] 锋.......................0.05m〇Vl 至 0.20m〇Vl
[0106] 自由的氯化物...0.30m〇Vl至0.45m〇Vl
[0107] 自由碱...............0.20m〇Vl 至 0.30m〇Vl
[010 引酒石酸盐............Omol/1 至 0.20mol/l
[0109] 添加剂...............0.5g/l 至 5g/l
[0110] 溫度..................55°C 至 65°C
[0111] 电流密度..........14/血2至44/血2
[0112] 实例8:用于沉积铜错锋合金的含氯化物的电解质
[0113] 铜（I)................0.25mol/l 至 0.35mol/l
[0114] 错.......................0.05mol/l 至 0.30mol/l
[0115] 锋.......................0.05m〇Vl 至 0.20m〇Vl
[0116] 自由的氯化物...0.30m〇Vl至0.45m〇Vl
[0117] 自由碱...............0.20mol/l 至 1. Omol/1
[011 引巧樣酸盐.............011101/1至0.2011101/1
[0119] 添加剂...............0.5g/l 至 5g/l
[0120] 溫度..................55°C 至 65°C
[0121] 电流密度..........14/血2至44/血2
[0122] 在电解质的优选实施方案中，该电解质除了用于待沉积的金属的盐之外也包含有 机化合物。运特别是在氯化物电解质的情况下是聚碳酸醋酸盐、如巧樣酸盐或酒石酸盐，在 非酸的氯化物电解质的情况下是糞酪或糞酪衍生物。
[0123] 下面的盐可W用于的金属沉积：
[0124] 铜可W用作氣棚酸铜（II)、甲烧横酸铜（II)、硫酸铜（II)、焦憐酸铜（II)、氯化铜 (I)、径基酸和/或氨基麟酸的铜盐。普遍地，电解质中的铜的浓度可W为在〇.〇5mol/l至 lmol/1 之间。
[0125] 锡可W用作氣棚酸锡(II)、甲烧横酸锡(II)、硫酸锡(II)、焦憐酸锡(II)、锡酸钢、 锡酸钟、径基酸和/或氨基麟酸的锡（II)盐。普遍地，电解质中的锡的浓度可W为直至 0.5mol/l。
[0126] 锋可W用作氣棚酸锋(II)、甲烧横酸锋(II)、硫酸锋(II)、焦憐酸锋(II)、氧化锋， 氯化锋，径基酸和/或氨基麟酸的锋（II)盐。普遍地，电解质中的锋的浓度可W为直至 0.5mol/l。
[0127] 错可W用作氧化错或错酸钢或错酸钟。普遍地，电解质中的错的浓度可W为直至 0.5mol/l。
[0128] 铜可W用作氧化铜、氯化铜、硫酸铜、氣棚酸铜、甲烧横酸铜。普遍地，电解质中的 铜的浓度可W为直至0.5m〇Vl。
[0129] 儀可W用作氣棚酸儀(II)、甲烧横酸儀(II)、硫酸儀(II)、硫酸儀锭、氯化儀(II)、 焦憐酸儀(II)、氧化儀(II)。普遍地，电解质中的儀的浓度为可W直至ImoVl。
[0130] 钻可W W与儀相同的形式和浓度进行使用。
[0131] 祕可W用作=氣化祕、甲烧横酸祕（III )、硫酸祕（III )、焦憐酸祕（III )、氧化祕、 祕酸钢或祕酸钟。普遍地，电解质中的祕的浓度可W为直至0.5mo Vl。
[0132] 铅可W用作氣棚酸铅(II)、甲烧横酸铅(II)、焦憐酸铅(II)、醋酸铅、氧化铅(II)、 铅酸钢或铅酸钟。普遍地，电解质中的铅的浓度可W为直至0.3mo Vl。
[0133] 银可W用作氯化物、碱性氯化银、甲烧横酸银、硝酸银。普遍地，电解质中的錬的浓 度可W为直至0.5m〇Vl。
[0134] 錬可W用作氣棚酸錬(III)、=氣化錬、氧化錬(III)、酒石酸钟錬。普遍地，电解质 中的錬的浓度可W为直至0.2mo Vl。
[0135] 可能的稳定剂或基本电解质、导电盐或复合组分是:碱性氯化物、碱性氨氧化物、 氣棚酸、氣氨酸、甲烧横酸、酒石酸和其碱性盐或锭盐、巧樣酸和其碱性盐或锭盐、焦憐酸锭 和碱性焦憐酸盐、憐酸和其碱性盐或锭盐、2.2-乙締基径乙基二硫化物、乙内酷脈和其衍生 物、班巧酷亚胺和其衍生物、酪酸和甲酪横酸、在总浓度方面在0.1 moVl至2m〇Vl之间。
[0136] 无氯化物的电解质中的可能的触媒氧化剂是：间苯二酪、对苯二酪、焦儿茶酪、焦 倍酸、甲醒、甲醇、在总浓度方面在0.03mo V1至0.3mo V1之间。
[0137] 可能的添加剂是:酪献、a-糞酪或0-糞酪和其乙氧基化物、a-糞酪横酸和0-糞酪横 酸和其乙氧基化物、邻甲苯胺、径基哇嘟、木素横酸盐、下烘二醇、在总浓度方面在 0.0005m〇Vl至0.05mol/l之间、优选在0.002mol/l至0.02mol/l之间和明胶、胶、非离子的 和阳离子的表面活性剂、氨基化合物、例如C8-C20-酷胺丙胺和其衍生物、聚乙二醇和其功 能化的衍生物、腺、甘氨酸、在总浓度方面在0肖八至50肖/1之间。
[0138] 也可W分别使用由电解质的上面提及的组成部分构成的混合物、亦即例如一种金 属的或者说相应的金属的至少两种盐和/或至少两种稳定剂和/或至少两种触媒氧化剂和/ 或至少两种添加剂。
[0139] 要注意的是，出于安全原因，含氯化物的电解质仅仅可W由碱性盐或预混合制成。
[0140] 合金元素可W W上面提及的可溶性的化合物或复合物的形式添加给相应的电解 质并且从其中共同沉积。同样地，合金构成能通过将元素扩散到该层中或者在电解质中的 悬浮粒子的共同沉积来实现。
[0141] 除了扩散阻隔层4的电锻沉积之外，该扩散阻隔层也可W W热物性的方法制造，其 中，在运个情况下扩散阻隔层4部分地由滑动层5通过扩散锡来构成，从而作为多层滑动轴 承1中的中间层则目前也可W存在纯的铜层，由该铜层本身之后构成扩散阻隔层4。为此，多 层滑动轴承1经受至少一次特别是在130°C至220°C之间、优选在150°C至215°C之间、特别优 选在165°C至190°C之间、亦即在合金的一次烙化W下的溫度时在0.化至10化之间、特别是 在化至1 Oh之间、优选在1.化至地之间的时间上的热处理。
[0142] 运个非典型高的在锡的绝对烙化溫度(505K)的80%至98%之间、优选87%至92% 之间的溫度时热处理的目的在于，金属间相在铜和锡之间构成，特别是CusSns。运些金属间 相、特别是CusSns的份额可W为在1重量％至10重量％之间、特别是在2重量％至6重量％之 间。
[0143] 热处理的溫度也处于在正常运行期间在轴承部位中可期望的溫度W上。
[0144] 在包含3.3重量％ ^上的总份额的铜、儀、锋和银或0.9重量％ ^上的总份额的祕 和铅的层中有利的是，热处理的溫度不超过200°C、优选180°C。由此，可W阻止例如集中在 结晶边界的合金元素构成和烙化共晶体。
[0145] 通过热物性地制造扩散阻隔层4也可能的是，该扩散阻隔层W至少一个合金元素 的浓度梯度来构造，从而扩散阻隔层4则可W具有子层。例如可能的是，扩散阻隔层4具有包 括CusSns的径向内部的第一子层和下面的连接于该第一子层的包括Cu3Sn的另一子层。在 此，优选径向外部的子层比上面的子层薄。因此，可W改进一方面扩散阻隔层4和另一方面 改进滑动层5的粘附、特别是如果它们在运行中承受变形的话。
[0146] 径向外部的子层的层厚度可W为在0.05皿至4邮之间、特别是在0.05WI1至化m之 间。
[0147] 径向内部的第一子层的层厚度可W为在2皿至9皿之间、特别是在2皿至6皿之间。 在层厚度大于IOwii时，降低阻碍作用，因为该层变得较脆。
[0148] 对此要指出，在热物性地制造扩散阻隔层4的情况下，该扩散阻隔层也不是烧结 层。
[0149] 对于扩散阻隔层4W热物性的方式制造并且轴承金属层3包含铅的情况，优选在扩 散阻隔层4和轴承金属层3之间设置有由儀制成的另一中间层，W便避免铅从轴承金属层3 扩散到滑动层5中。
[0150] 在此要进一步指出，除了四层变型方案之外普遍地，多层滑动轴承1也还可W具有 其他层、特别是在轴承金属层3和扩散阻隔层4之间例如由儀制成的增附剂层或另外的例如 基于铁的中间层，同样地，在轴承金属层3和支撑层2之间可W设置有增附剂层。
[0151] 如已经在上面实施的那样，扩散阻隔层4必须意想不到地通常不构造在轴承金属 层3的整个表面上。为了实现对滑动层5中的锡损耗的充分阻碍，发现扩散阻隔层4在该表面 的至少85%上延伸就已足够。在此，然而有利的是，扩散阻隔层4具有至少0.5皿的平均层厚 度7。在此，该平均层厚度7借助多层滑动轴承1的十个不同的横截面由扩散阻隔层4的层厚 度7确定为算术的平均值。
[0152] 优选地，扩散阻隔层4然而在其面的至少85%上具有至少0.5皿、特别是至少1皿、 特别优选至少化m的层厚度。关于扩散阻隔层7的最大层厚度7本身没有限制。出于实际考 虑，然而扩散阻隔层7的层厚度7选择成不大于IOmk特别是不大于如m。
[0153] 扩散阻隔层4的层厚度7可W在多层滑动轴承1的电化学沉积或热处理的持续时间 上进行调节。
[0154] 在制造试样的范围内实施如下试验。全部制成的多层滑动轴承经受热处理，W便 因此开始可能出现的锡扩散。
[0155] 由于完整性要列举，说明例如CuSnlO在下面意味着：设及具有10重量％的锡和剩 余铜的铜合金。
[0156] 实例 I:
[0157] 多层滑动轴承IW结构：钢支撑层2/青铜（CuSn5)轴承金属层3/儀中间层/完全闭 合的电锻沉积的具有2WI1的平均层厚度的化SnlO扩散阻隔层4/Sn化3滑动层5进行制造。
[0158] 在160°C时在1000小时的持续时间上热处理之后，扩散阻隔层4的层厚度7仅增长 到4WI1。儀中间层不具有扩散的征兆。
[0159] 实例2:
[0160] 重复实例1，其中，扩散阻隔层4然而由45重量％的铜和55重量％的锡构成。
[0161] 在相同的热处理之后，示出与在实例1中相同的结果。
[0162] 实例3:
[0163] 多层滑动轴承IW结构：钢支撑层2/青铜(CuSn5巧由承金属层3/具有2皿的平均层 厚度的儀中间层/具有1皿的平均层厚度的铜中间层/Sn化3Sb滑动层5进行制造。该滑动层5 具有少于0.1重量％的儀含量。为了制造扩散阻隔层4,该扩散阻隔层在170°C时经受5小时 的热处理。该扩散阻隔层4然后具有45重量％的铜含量。儀含量为最大5重量％。锡构成100 重量％的剩余部分。该扩散阻隔层具有从2WI1至3WI1的层厚度7。
[0164] 在130°C时在10000小时上进一步热处理之后，扩散阻隔层4增长到仅总共扣m。该 扩散阻隔层由具有45重量％的铜（剩余锡）的子层W及处于下面的具有65重量％铜（剩余 锡）的子层制成。此外，还存在作为滑动层4的能运行的剩余锡层。意想不到地，儀层由于模 拟运行负荷的热处理而不被侵蚀。同样地，滑动层5中的儀含量没有显著改变。
[01化]对比实例1
[0166] 多层滑动轴承IW结构:钢支撑层2/青铜(化Sn5巧由承金属层3/儀中间层/ai化3滑 动层5进行制造。多层滑动轴承1则不具有按照本发明的扩散阻隔层4。
[0167] 在160°时1000小时的热处理的运行中，层结构完全被破坏。构成由具有35重量％ 铜的锡制成的通常的不均匀的阻碍区，该阻碍区具有8皿的平均厚度。该阻碍区中的儀含量 为15重量％。由于所构成的硬质相，多层滑动轴承1不再能运行。SnCu3滑动层5基本上被施 加并且不再能运行。
[016引对比实例2
[0169] 在构造方面重复对比实例1，其中，但是作为滑动层5使用纯锡层。
[0170] 多层滑动轴承1在170°C时经受5小时的热处理。在溫度进一步提高到200°C之后， 整个滑动层5由于形成金属间相而被消耗。污物敏感度提高，从而多层滑动轴承1总体上不 再表现出良好的运行性能。
[0171] 对比实例3:
[0172] 多层滑动轴承IW结构：钢支撑层2/青铜(CuSn5巧由承金属层3/具有2皿的平均层 厚度的儀中间层/如化3訊滑动层5进行制造。
[0173] 在130 °C时在10000小时上进一步热处理之后构成在滑动层5中雨点状(spratzig) 的儀析出。滑动层5中的儀含量增长到1重量％^上。反之，铜含量减小到大致0重量％。
[0174] 对比实例4:
[0175] 多层滑动轴承IW结构：钢支撑层2/青铜(CuSn5巧由承金属层3/具有2皿的平均层 厚度的儀中间层/由具有15重量％的铜的合金制成的且具有2WI1的层厚度的扩散阻隔层5/ Sn化3訊滑动层5进行制造。扩散阻隔层4具有维氏硬度50HV。
[0176] 在130°C的溫度时在10000小时的持续时间上热处理之后，扩散阻隔层中的铜的份 额下降到8重量％。维氏硬度下降到35HV。反之，扩散阻隔层的层厚度从3WI1增长到扣m。运行 层的层厚度已经不同于根据本发明的实例而大大地减小。
[0177] 用于扩散阻隔层4的如下其他成分被研究。对于成分的全部说明可理解成重量％。 铜相应地构成100重量％的剩余部分。
[0178] 表1_扩散阻隔层4的成分：
[0179]

[0181]
[0182] 利用表1中的运些实例中的全部按照实例I的结构制造多层滑动轴承I，其中，扩散 阻隔层4由表1中的相应合金取代。在170°C时在1000小时的持续时间上热处理之后，试样实 际上没有出现扩散阻隔层4的层厚度的改变。
[0183] 进一步实施关于扩散阻隔层4的层厚度7的试验。为此，重复实例1，其中，扩散阻隔 层4的电锻制造的沉积持续时间在20小时至5分钟之间变化。通过20小时的沉积持续时间制 造0. SwnW下的平均层厚度7并且通过30小时的沉积持续时间制造至少0.5WI1的平均层厚度 7。在此，在构造具有小于0.5WI1的平均层厚度7的扩散阻隔层4时在按照实例1热处理之后表 现出明显的扩散痕迹。在平均层厚度7为至少0.5WI1时，虽然也还能识别扩散痕迹，但多层滑 动轴承1在热处理之后当然还具有能运行的滑动层5。
[0184] 在扩散方面好得多的结果如下实现，扩散阻隔层在其面积的至少85%上具有至少 0.5WI1的层厚度。运通过延长电锻沉积持续时间或者通过延长热物性处理来实现。
[0185] 在使用按照实例1的电解质的情况下，扩散阻隔层4在作为支撑层2的钢承载件上， 该钢承载件设有化Sn5轴承金属层3。在该扩散阻隔层4上接着对Sn化3滑动层电锻沉积。X射 线衍射试验示出：在扩散阻隔层4的0-锡相中嵌入由化6Sn5制成的晶粒。
[0186] 所述实施例描述多层滑动轴承1的可能的实施变型方案，其中，在此处要注意的 是:各个实施变型方案相互的不同组合也是可能的。
[0187] 为了规则起见最后要指出，为了更好地理解多层滑动轴承1的构造，该多层滑动轴 承或其组成部分未按比例地和/或放大地和/或缩小地示出。
[018引附图标记列表
[0189] 1 多层滑动轴承
[0190] 2 支撑层
[0191] 3 轴承金属层
[0192] 4 扩散阻隔层
[0193] 5 滑动层
[0194] 6 运行面
[0195] 7 层厚度
【主权项】
1. 多层滑动轴承（I)，该多层滑动轴承以给出的顺序包括支撑层、轴承金属层、扩散阻 隔层和滑动层，其中，所述滑动层由锡基合金构成，其特征在于，所述扩散阻隔层由合金、特 别是具有至少30重量％的铜含量的铜合金构成。2. 根据权利要求1所述的多层滑动轴承（1)，其特征在于，所述轴承金属层(3)包含铜、 特别是由铜基合金构成。3. 根据权利要求所述的1或2所述的多层滑动轴承（1)，其特征在于，所述扩散阻隔层 (4)具有至少0.5μπι的平均层厚度(7)。4. 按照权利要求1至3中任一项所述的多层滑动轴承（1)，其特征在于，所述扩散阻隔层 (4)在其面的至少85%上具有至少0.5μπι的层厚度(7)。5. 按照权利要求1至4中任一项所述的多层滑动轴承（1)，其特征在于，在所述轴承金属 层(3)和所述扩散阻隔层(4)之间设置有镍层。6. 按照权利要求1至5中任一项所述的多层滑动轴承（1)，其特征在于，所述扩散阻隔层 (4)包含最大10重量％的镍。7. 按照权利要求1至6中任一项所述的多层滑动轴承（1)，其特征在于，所述扩散阻隔层 (4)包含在3重量％至30重量％之间的锑。8. 按照权利要求1至7中任一项所述的多层滑动轴承（1)，其特征在于，所述滑动层（5) 的锡基合金包含在0重量％至25重量％之间的铜和在0重量％至15重量％之间的铺，规定如 下:锑和铜的总份额为在2重量％至25重量％之间。
【文档编号】F16C17/02GK105917129SQ201480070471
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年12月18日
【发明人】J·齐达尔
【申请人】米巴滑动轴承奥地利有限公司