[发明专利]偏晶铝滑动轴承合金及其制造方法和借助该方法制造的滑动轴承

说明书

本发明涉及一种具有铋夹杂物的偏晶铝滑动轴承合金，其适用于塑性变形，包括：1至20重量％的铋；0.05至7重量％的铜、0.05至15重量％的硅、0.05至3重量％的锰、0.05至5％重量的锌中选出至少一种元素作为主要合金元素；和0.005至0.4重量％的钛、0.005至0.7重量％的锆、0.001至0.1重量％的硼的组合作为添加合金元素；以及可选的一种或多种其它添加元素；其余是铝。滑动轴承合金是超细颗粒的并且具有超塑性类的特性。

技术领域

本发明涉及一种具有铋夹杂物的偏晶铝滑动轴承合金，其适用于塑性变形。

本发明还涉及一种用于制造具有铋夹杂物的偏晶铝滑动轴承合金的方法。

本发明还涉及一种用所述滑动轴承合金制造的滑动轴承。

背景技术

高负荷的滑动轴承由多个层构造，以便满足对轴承提出的并且部分矛盾的多样性要求。经常使用钢铝复合材料。

钢制支撑壳确保接收机械负荷和固定配合，而滑动轴承材料必须抵抗多种摩擦学负荷并且是抗疲劳的。为了满足该要求，滑动轴承材料一方面在铝基体中包含硬质相，例如硅和金属间析出物，并且另一方面包含软质相，例如铅或锡。可高负载的多层滑动轴承经常附加地具有电镀地施加在功能层上的滑动层。这个软的滑动层负责轴承的良好的紧急运行特性。该滑动层能够埋入磨蚀颗粒并且因此从滑动面去除。

对含铅的铝滑动轴承合金的一种环境友好的替代品是基于铝锡的滑动轴承，而不使用附加的滑动层。然而，这些合金的机械特性(例如疲劳强度和耐热性)是受限的。相对高的锡含量在铸造时导致在晶界上形成连续的锡网，该锡网在较高温度下显著损害这些合金的负载能力。

与锡相比，铋作为铝基体中的软质相具有一些优点。因此，铋具有较高的熔点并且能够在较高的温度时使用。此外能够通过特殊的铸造和热处理措施避免铋在滑动轴承合金的晶界处的大量富集，并在组织中获得铋熔滴的充分均匀和精细的分布，这在最终效果中与铝锡合金相比导致改善所述滑动轴承合金的负载能力和摩擦学特性。

因此，在DE 4003018 A1中已经提出：铝合金包含以下组分中的一种或多种：1至50重量％、优选5至30重量％的铅；3至50重量％、优选5至30重量％的铋；和15至50重量％的铟，以及附加包含以下组分中的一种或多种：0.1至20重量％的硅、0.1至20重量％的锡、0.1至10重量％的锌、0.1至5％重量的镁、0.1至5％重量的铜、0.05至3重量％的铁、0.05至3重量％的锰、0.05至3的重量％的镍和0.001至0.30重量％的钛。由DE 4003018 A1已知的合金在连续铸造中垂直于厚度或直径为5至20mm的带或线材铸造，其中，熔融物以300至1500K/s的冷却速度铸造。通过快速的冷却速度应防止在低于混合温度和基体金属完全硬化之间的时间内形成少数相的大体积析出。然而，从铝合金的连续铸造的实践中已知，由于非常高的冷却速度，存在显著的形成裂纹的危险，并且仅困难地确保批量生产所需的工艺稳定性。

通过在EP 0 940 474 A1中所说明的方法，能够以可复制的质量通过带铸法(Bandgiessen)铸造出铸造技术上难以掌握的偏晶铝滑动轴承合金，其具有直至15重量％的铋并且具有来自以下组的至少一种元素：总计0.5至15重量％的硅、锡、铅，以及可能的来自以下组的添加物：总计直至3％含量的铜、锰、镁、镍、铬、锌和锑。在这种情况下，通过在电磁场中强烈地搅拌熔融物能够实现少数相的均匀分布。此外，通过添加晶粒细化剂，使该合金的组织细化。这还对熔滴状的铋析出物的大小产生有利影响，所述铋析出物在铸造状态下具有最大40μm的直径。根据EP 0 940 474 A1借助一公式计算晶粒细化剂的添加量，该添加量考虑熔融物中的铋含量。这个发明不包含导致专利中所说明的结果所使用的晶粒细化添加剂的种类的提示。