[发明专利]滑动层

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于多层滑动轴承的由锡基合金构成的滑动层，所述锡基合金除了含有锡作为主要合金元素之外，还含有选自锑和铜的至少一种其他元素，任选地还含有铅和/或者铋，以及任选地含有选自锆、硅、锌、镍和银的至少一种元素，并且含有来自元素制备的不可避免的杂质，其中锑含量为最多20重量％，铜含量为最多10重量％，铅和铋的总含量为最多1.5重量％，铜和锑的总含量至少为2重量％和锆、硅、锌、镍和银的总含量为最多3重量％，且其中锡以金属间相形式键合并且以含有β-锡晶粒的锡相形式游离存在；本发明还涉及一种多层滑动轴承，其包括至少一个支撑金属层、滑动层和任选地包括布置于滑动层和支撑金属层之间的轴承合金层；以及本发明还涉及一种制备所述滑动层的方法。

现有技术

将锡基合金用于多层滑动轴承的滑动层是现有技术中已知的。

例如DE 82 06 353U1就记载了一种滑动轴承瓦，其由钢支撑瓦、承载层、必要时的一个或多个结合层和/或阻挡层、以及由锡基巴氏合金-轴承合金(Weiβmetall-Lagerlegierung)构成的经电镀沉积的滑动层构成，所述巴氏轴承合金含有最多为2重量％的Cu、2～18重量％的Sb、0～最大0.6重量％的As、0～最大0.5重量％的Ni和0～最大1.5重量％的Cd。

DE 20 2007 018 616U1描述了一种滑动元件，其同样也具有一个以电镀方式施加在承载层上的由锡基合金构成的滑动层，且锡基合金含有5～20重量％的Sb、0.5～25重量％的Cu以及最多0.7重量％的Pb。其它成分的总含量小于0.5重量％。在此重要的是锡晶体基本上呈球形。

尽管在第一个提及的DE 82 06 353U1中阐述了，较高的铜含量不利于滑动层的摩擦特性，但是在DE 20 2007 018 616U1中则明确支持了相反的教导。

为了避免减少滑动层中的铜含量，GB 2 375 801A描述了一种具有两层滑动层的多层轴承，其中外侧分层由一种含有0.5～10重量％的Cu和任选地不超过5重量％的Zn、In、Sb或Ag的锡基合金构成，而位于其下方的第二分层则由一种含有5～20重量％的Cu的锡基合金构成。

DE 10 2007 030 017B4公开了一种用于所谓的有槽滑动轴承(Rillenlager)的具有锡基合金的滑动层，其中所述锡基合金嵌入在滑动层的沟槽之中并且含有不超过20重量％的Cu以及任选地直至10重量％的Ag或者直至15重量％的Sb。

DE 100 54 461A1也描述了一种多层滑动轴承，其具有一个三层的锡基滑动层，以由此提高对腐蚀磨损的耐受力。这种锡基合金以不超过30重量％的比例含有选自Cu、Sb、Ag、In、Zn、Ni、Co和Fe的至少一种金属。此外还可以含有比例为至多25体积％的氮化物或碳化物形式的硬颗粒。在滑动层的中间层中含有比上分层或下分层中更高比例的这些添加物质。

DE 197 28 777A1公开了一种用于多层滑动轴承的滑动层，其除了锡之外，还可以含有3～20重量％的Cu和必要时分别不超过20重量％的Bi、Ag或Ni。

过去也经常使用铅层作为滑动层，因为铅相对于锡具有明显优点。但是铅在环境相容性方面被认为是有问题的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种具有很少铅含量或者不含铅的滑动层。

分别独立地通过开头所述的滑动层解决了这一任务，其中具有β-锡结构的锡晶粒具有至少有着单位为μm的数值的平均尺寸，该数值可根据公式K＝A/(S+3*C+O)计算得到，式中K表示单位为μm的平均晶粒尺寸，A表示系数，S表示以重量％计的锑的合金比例，C表示铜、银、镍的总的合金比例，和O表示以重量％计的铅、铋、锌、其它合金元素和非金属颗粒的总的合金比例。系数A的值为50、尤其为70、优选为100，并且锡基合金中具有β-锡结构的锡晶粒在每种情况下具有至少为2.5μm的平均晶粒尺寸，这通过上述具有本发明滑动层的多层滑动轴承以及通过制备所述滑动层的方法实现，所述方法中使用一种电解液，该电解液具有的锡的浓度在0.1～1mol/l之间，锑和/或铜的浓度每种情况下为最多0.3mol/l，且任选地铅和/或铋的浓度每种情况下为最多0.1mol/l，且任选地具有的选自锆、硅、锌、镍和银的至少一种元素的浓度每种情况下为0.3mol/l，并且在至少为1.2A/dm²的电流密度下进行沉积。