[发明专利]滑动轴承复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种滑动轴承复合材料、一种由该滑动轴承复合材料构成的轴瓦和一种由两个这样的轴瓦构成的滑动轴承，该滑动轴承主要用于在车辆的发动机内部的应用，主要用于连杆轴承、曲轴主轴承和连杆衬套。另外一些应用是用于凸轮轴和平衡轴的支承以及在传动机构(变速器)中的支承。

背景技术

已知的复合材料具有一层作为支撑层的钢背、至少一个轴承合金层，以及在轴承合金层不具备足够滑移性能的情况下具有一个涂覆于其上的覆盖层或滑动层。负载较低的滑动轴承通常是由具有钢支撑层和铝基轴承合金层的复合材料制造，而用于较高负荷的滑动轴承则由钢-青铜或者钢-黄铜复合材料制成，也就是说利用铜基的轴承合金层制成，因为它们与铝基的轴承合金相比一般具有更高的疲劳强度。

通过如下方式制得由钢-青铜-复合材料或者钢-黄铜-复合材料组成的滑动轴承复合材料，即，将轴承合金铸到或者烧结到钢带上。通过包覆进行制造也是已知的。在这种情况中，首先制备实心青铜带或实心黄铜带，然后将这个铜带-必要时在成型工序和热处理工序之后-包覆、通常是滚压包覆到钢带上。

例如文献DE 39 38 234 C2公开了含铅的材料。其中所介绍的涂层复合材料可选择地具有一种铸到载体层上的或者铸到涂覆于该载体层上的中间层上的铝-铅-弥散合金。所述中间层则又可以是一种含铅量高的铜-铅-锡-铸造合金、一种铜-铝-合金、一种铝-锡-合金、一种铝-镍-合金或一种铝-锌-合金。

因为出于毒理学之故在法律上禁止使用铅，所以，现今几乎只使用无铅的青铜合金或黄铜合金。在此条件下，与含铅的青铜合金或黄铜合金相比，材料的切削加工性能变差。由于废除以铅作为固体润滑剂，另外还提高了轴承合金的腐蚀敏感性(Fressempfindlichkeit)，这样便降低了轴承的自润滑性能，如果所述滑动层耗尽的话。所以这种轴承合金在无附加滑动层的情况下只能用在滑动轴承表面与对应转子(例如在连杆衬套中)的相对运动很缓慢的场合。在滑动速度较高的情况中则需要滑动层。由于厚度为典型的5至20μm的滑动层非常薄，因此它们在与对应转子直接接触时将很快磨损并且此外只提供不多的用于嵌置脏污粒子的储备。因此，对于这种滑动轴承，必须始终设法为滑动间隙提供足够的润滑。所以须避免出现混合摩擦条件。

例如由文献DE 10 2005 023 308 A1、DE 10 2005 063 324 B4、DE 10 2005 063 325 B4、DE 10 2009 002 442 A1、DE 101 44 126 A1和DE 10 2011 012 086 A1公开了无铅的青铜复合材料或黄铜复合材料。

与此相对，铝基的轴承合金提供了用于脏粒的更好的嵌入性。铝轴承合金的自润滑性能也比较好，特别是当这些铝轴承合金具有较高的锡成份时。所以这些材料在带有和不带滑动层的情况下均可使用。铝基的材料通常铸成实心铝带并且在必要时在前置的成型工序和热处理工序之后通过包覆、通常是滚压包层法与钢带连接。

例如文献DE 10 2005 023 541 A1、DE 102 46 848 A1和DE 103 43 618 A1公开了由具有铝的或铝合金的轴承合金层的复合材料构成的滑动轴承。在两个最先提到的文献中谈及的是铝-锡-合金，其耐磨性和疲劳强度部分地利用Si和其他合金组分如Zn、Cu、Mn、V或Cr得到改善。最后提到的文献涉及的主题是铝-锌-合金作为轴承合金。

对于滑动层，也称为包罩层或覆盖层，特别是可以考虑聚合物，例如作为漆料涂覆，参见DE 10 2008 055 194 A1或EP 1 522 750 A1，或者化学地或电化学地(电镀地)或者借助PVD-法、特别是喷镀涂覆的薄的金属层，参见DE 199 63 385 A1、GB 2 400 420 A、DE 10 2005 063 324 B4或DE 10 2005 063 325 B4。作为金属滑动层，很多不同的材料成分是已知的。它们例如可以具有锡-铜-基或者铋-基或者AlSn20-基。

前述涂层在滑动轴承制造中在各种情况下被涂覆在加工完成的滑动轴承上。滑动层涂覆经常导致这种滑动轴承的制造成本上升，在电沉积或者借助PVD-法涂敷涂层的情况中甚至大幅度地上升。另外，在很多情况中在轴承合金层与滑动层之间设置有中间层或阻挡层作为扩散屏障，它们同样通常通过电沉积形成并且再次使得生产过程成本上升。

发明内容