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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitelement, in dem auf der
Oberfläche
der gleitenden Seite einer Gleitlegierungsschicht eine Aussparung
gebildet ist, auf der inneren Oberfläche der Aussparung eine Zwischenschicht
gebildet ist und eine weiche Schicht auf der Zwischenschicht gebildet
ist.
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Es
ist bereits ein Gleitlager als Gleitelement bekannt, das eine solche
Struktur hat, dass eine Anzahl von rillenartigen Aussparungen, die
sich im Umfang (in Richtung der Rotation der Welle) erstrecken)
auf der Oberfläche
der gleitenden Seite einer Lagerlegierungsschicht (eine Gleitlegierungsschicht)
gebildet worden sind und dass eine Zwischenschicht als Schrankenschicht,
hergestellt aus einem Material auf Ni-Basis, in den Aussparungen
gebildet worden ist und dass auf der Zwischenschicht eine weiche
Schicht gebildet worden ist (vergleiche z. B.
JP-A-57-144313 ). In diesem Fall ist
die weiche Schicht aus einer Weißmetalllegierung oder aus einem
harzartigen Material hergestellt worden.
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Bei
einem derartigen Gleitlager mit der oben beschriebenen Struktur
sind auf der gleitenden Oberfläche
des Lagers die Lagerlegierungsschicht und die in den Aussparungen
gebildete weiche Schicht freigelegt. Bei einer solchen Struktur
kann die verhältnismäßig harte
Gleitlegierungsschicht eine Last tragen und die verhältnismäßige weiche
Schicht kann gute Gleiteigenschaften aufrecht erhalten, wodurch
eine Struktur mit ausgezeichneten Eigen schaften hinsichtlich der
Kapazität
zum Tragen einer Last und der Verschleißbeständigkeit erzielt wird.
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Bei
der obigen herkömmlichen
Struktur liegt aber das Problem vor, dass es sein kann, dass die
weiche Schicht in den Aussparungen aufgrund des Auftretens einer
Kavitationserosion verloren geht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des obigen Hintergrunds
gemacht. Eine Aufgabe besteht darin, ein Gleitelement vom oben beschriebenen
Typ zur Verfügung
zu stellen, das eine auf der Gleitlegierungsschicht an ihrer Seite
der gleitenden Oberfläche
gebildete solche Aussparung besitzt, und das ausgezeichnete Eigenschaften
hinsichtlich der Kavitationsbeständigkeit
hat.
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Gegenstand
der Erfindung ist daher ein Gleitelement, umfassend eine gleitende
Legierungsschicht, eine Zwischenschicht aus Ni oder einer Ni-Legierung,
die auf der Gleitlegierungsschicht gebildet ist, und eine weiche
Schicht aus Sn oder einer Sn-Legierung, die auf der Zwischenschicht
gebildet ist, wobei auf der Oberfläche der gleitenden Seite der
Gleitlegierungsschicht eine Aussparung gebildet ist und die Zwischenschicht auf
der inneren Oberfläche
der Aussparung gebildet ist, und wobei intermetallische Verbindungen
in der weichen Schicht gebildet sind, die sich von der Zwischenschicht
herausragend erstrecken.
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Das
Ni oder die Ni-Legierung der Zwischenschicht setzt sich mit dem
Sn oder der Sn-Legierung der weichen Schicht um, um intermetallische
Verbindungen zu bilden. Da sich die Verbindungen herausragend von der
Zwischenschicht erstrecken, die gute Haftungseigenschaf ten gegenüber der
Gleitlegierungsschicht hat, und die gute Haftungseigenschaften gegenüber der
Zwischenschicht aufgrund einer elementaren Diffusion in die Zwischenschicht
hat, zeigen diese Aussparungen einen Verankerungseffekt um eine
Abblätterung
der weichen Schicht zu hemmen. Daher ist es selbst beim Auftreten
einer Kavitationserosion möglich,
zu verhindern, dass die weiche Schicht abblättert und von dem Gleitelement
verloren geht. Hierdurch wird eine Verstärkung der Beständigkeitseigenschaften
gegenüber
einer Kavitationserosion ermöglicht.
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In
diesem Falle ist es möglich,
die Gleitoberfläche
mit einem solchen Zustand herzustellen, dass mindestens die gleitende
Lagerlegierungsschicht und die weiche Schicht auf der gleitenden
Oberfläche
des gleitenden Elements freigelegt ist. Bei einer solchen Struktur
kann die verhältnismäßig harte
gleitende Lagerlegierungsschicht eine Last tragen und die verhältnismäßig weiche
Schicht kann gute Gleiteigenschaften aufrecht erhalten, wodurch
eine Struktur erhalten wird, die ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich
der Kapazität zum
Tragen einer Last und der Verschleißbeständigkeit hat.
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Vorzugsweise
ist die weiche Schicht aus einer Sn-Legierung, enthaltend nicht mehr als
20 Masse-% Cu, gegebenenfalls nicht mehr als 10 Masse-% Ag und gegebenenfalls
nicht mehr als 15 Masse-% Sb, hergestellt.
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Der
Zusatz von Cu zu der weichen Schicht trägt zu einer Verbesserung der
mechanischen Festigkeit der weichen Schicht bei und bewirkt, dass
vorspringende intermetallische Verbindungen aus Sn-Cu, die sich von
der Zwischenschicht in die weiche Schicht erstrecken, leicht gebildet
werden, wodurch aufgrund der vorspringenden intermetallischen Verbindungen
leicht ein Verankerungseffekt erzielt werden kann. Konsequenterweise
können
die Beständigkeits eigenschaften
gegenüber
einer Kavitationserosion weiter verbessert werden.
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Eine überschüssige Menge
des Zusatzmaterials Cu macht die weiche Schicht brüchig, wodurch
die Beständigkeitseigenschaften
gegenüber
einer Kavitationserosion verschlechtert werden und der Anteil der vorspringenden
intermetallischen Verbindungen aus Sn-Cu auf der gleitenden Oberfläche zu hoch
wird, wodurch die Beständigkeitseigenschaften
gegenüber
fressendem Verschleiß verschlechtert
bzw. zerstört
werden. Daher beträgt
der Anteil des Cu vorzugsweise nicht mehr als 20 Masse-% und bevorzugter
5 bis 15 Masse-%.
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Wenn
weiter Ag und Sb zu der weichen Schicht hinzugegeben werden, dann
wird die mechanische Festigkeit der weichen Schicht verbessert,
wodurch die Beständigkeit
gegenüber
einer Kavitationserosion weiter verbessert werden kann.
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Jedoch
macht eine zu hohe Menge von Ag die weiche Schicht brüchig, wodurch
die Beständigkeit
gegenüber
einer Kavitationserosion verschlechtert bzw. zerstört wird
und der Anteil von verschiedenen Verbindungen auf Sn-Basis auf der
gleitenden Oberfläche
zu groß wird,
wodurch die Beständigkeit
gegenüber
einem fressenden Verschleiß und
die Einbettungsfähigkeit
für Fremdsubstanzen
verschlechtert bzw. zerstört
werden. Daher beträgt
die Menge von Ag vorzugsweise nicht mehr als 10 Masse-%.
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Andererseits
macht eine zu große
Menge von Sb die weiche Schicht brüchig, wodurch die Beständigkeit
gegenüber
einer Kavitationserosion verschlechtert bzw. zerstört wird
und der Anteil von verschiedenen Verbindungen auf Sn-Basis auf der gleitenden
Oberfläche
zu hoch wird. Hierdurch werden die Beständigkeit gegenüber fressendem
Verschleiß und
die Einbettungsfähigkeit
für Fremdsubstanzen verschlechtert
bzw. zerstört.
Daher beträgt
die Menge von Sb vorzugsweise nicht mehr als 15 Masse-%.
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Die
auf der gleitenden Lagerlegierungsschicht gebildete Aussparung hat
eine Tiefe von 5 bis 50 μm. Wenn
die Tiefe der Aussparung zu gering ist, dann hat auch die weiche
Schicht eine geringe Dicke und es treten ziemlich hohe Mengen von
vorspringenden intermetallischen Verbindungen auf der gleitenden
Oberfläche
auf, wodurch die Beständigkeit
gegenüber
fressendem Verschleiß verschlechtert
bzw. zerstört
wird. Weiterhin ist es so, dass, wenn die Tiefe der Aussparung zu
groß ist,
dann die Menge der weichen Schicht, die von den vorspringenden intermetallischen
Verbindungen getragen wird, erhöht
wird und dass der verbesserte Effekt bezüglich der Beständigkeit
gegenüber
einer Kavitationserosion verschlechtert bzw. zerstört wird.
Daher ist die Tiefe der Aussparung vorzugsweise 5 bis 50 μm und mehr
bevorzugt 10 bis 30 μm.
Es sollte beachtet werden, dass die Tiefe der Aussparung nicht über den
gesamten Platz konstant gehalten werden muss, sondern dass sie entsprechend
den einzelnen Stellen variieren kann.
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Die
Zwischenschicht kann nur aus Ni oder auch aus einer Ni-Legierung,
wie Ni-Sn, Ni-Mo, etc., hergestellt werden. Auch kann die Zwischenschicht
eine doppelschichtige Struktur, bestehend aus Ni und einer Ni-Sn-Legierung
oder Ni und einer Ni-Mo-Legierung, haben. Die Dicke der Zwischenschicht
hängt von
der Tiefe der Aussparung ab, ist aber vorzugsweise 1 bis 5 μm. Wenn die
Dicke der Zwischenschicht zu klein ist, dann wird die Menge der
vorspringenden intermetallischen Verbindungen, die sich von der
Zwischenschicht aus erstrecken, verringert und der Verankerungseffekt
wird verschlechtert bzw. zerstört.
Auch ist es so, dass, wenn die Dicke der Zwischenschicht zu groß ist, dann
die Fläche
der Zwischenschicht auf der gleitenden Oberfläche erhöht wird, und dass die Menge
der vorspringenden intermetallischen Verbindungen erhöht wird,
so dass die Beständigkeit
gegenüber
einem fressenden Verschleiß verschlechtert
bzw. zerstört
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN
ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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Die 1 ist
eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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die 2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
die in schematischer Weise das oben genannte wesentliche Teil zeigt;
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die 3 ist
eine Draufsicht, die den wesentlichen Teil der Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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die 4A und 4B sind
Ansichten, die die Beziehung zwischen den Bedingungen der Wärmebehandlung
bei der Bildung der vorspringenden intermetallischen Verbindungen
und der Höhe
der vorspringenden intermetallischen Verbindungen von der Zwischenschicht
zeigt; die 4A ist eine Ansicht für den Fall, dass
der Cu-Gehalt in der weichen Schicht klein ist und die 4B ist
eine Ansicht für
den Fall, dass der Cu-Gehalt in der weichen Schicht groß ist;
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die 5 ist
eine Ansicht, die die Konstruktion einer Testmaschine für die Kavitation
in schematischer Art und Weise zeigt;
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die 6 ist
eine Ansicht, die eine erste Modifikation der Erfindung zeigt und
die der 1 entspricht;
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die 7 ist
eine Ansicht, die eine zweite Modifikation der Erfindung zeigt und
die der 3 entspricht;
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die 8 ist
eine Ansicht, die eine dritte Modifikation der Erfindung zeigt und
die der 3 entspricht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nunmehr untenstehend näher beschrieben und die vorteilhaften
Effekte der vorliegenden Erfindung werden dadurch augenscheinlich,
dass ein Vergleich zwischen den erfindungsgemäßen Probekörpern und vergleichenden Probekörpern durchgeführt wird.
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Ein
Gleitlager (entsprechend dem Gleitelement) gemäß der Erfindung wird auf folgende
Art und Weise hergestellt. Zuerst wird ein Sintern oder ein Gießen und
ein Walzen dazu angewendet um eine Lagerlegierungsschicht (Gleitlegierungsschicht)
auf einer Stahlstützplatte
zur Verfügung
zu stellen. Dann wird durch Span-abhebende Bearbeitung ein Gleitlager
hergestellt. In diesem Fall wird eine Kupferlegierung (Cu-23Pb-3Sn)
(als Masse-% ausgedrückt)
dazu eingesetzt um die Lagerlegierungsschicht bei dieser Ausführung herzustellen,
doch kann auch hierzu eine Aluminiumlegierung zum Einsatz kommen.
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Sodann
werden auf einer Seite einer gleitenden Oberfläche (einer oberen Oberflächenseite
in der Zeichnung) der in der 1 dargestellten
Lagerlegierungsschicht 1 Aussparungen 2 gebildet.
In diesem Fall wird eine Anzahl von rillenförmigen Aussparungen so gebildet,
dass diese sich in einer Richtung (Richtung A2 der Rotation der
Welle) unter Schneiden einer axialen Richtung A1 des Gleitlagers
erstrecken, wie in 3 dargestellt wird. Während gemäß 1 die
Aussparungen als trapezförmig
gebildet werden, können
diese auch halbkreisförmig
oder V-förmig
sein. Die Aussparungen 2 werden so gebildet, dass zu einer
vorbestimmten Tiefe (5 bis 50 μm)
gebohrt wird, wenn eine Oberfläche
der Lagerlegierungsschicht 1 einer Span abhebenden Bearbeitung
unterworfen wird. Weiterhin zeigen die 1 bis 3 in
schematischer Art und Weise einen Zustand, in dem ein Gleitlager
fertig gestellt worden ist.
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Als
Nächstes
wird eine Elektroplattierung dazu eingesetzt um eine Zwischenschicht 3 auf
den jeweiligen Aussparungen 2 und auf der Oberfläche der
Lagerlegierungsschicht 1 zur Verfügung zu stellen. Die Zwischenschicht 3 wird
aus Ni oder einer Ni-Legierung zu einer Dicke von 1 bis 5 μm hergestellt.
Danach wird eine Elektroplattierung dazu eingesetzt um eine weiche
Schicht auf der Zwischenschicht 3 in einer solchen Art
und Weise zur Verfügung
zu stellen, dass die Aussparungen 2 aufgefüllt werden.
Die weiche Schicht 4 wird aus reinem Sn oder einer Cu-enthaltenden Sn-Legierung
hergestellt.
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Als
Nächstes
wird eine Hitzebehandlung durchgeführt. In diesem Fall schließen die
Bedingungen der Hitzebehandlung 150°C × 5 h ein. Hierdurch werden
herausragende intermetallische Verbindungen 5 (vergleiche 2)
zwischen der Zwischenschicht 3 und der weichen Schicht 4 so
gebildet, dass sie sich in säulenartiger
Art und Weise von der Zwischenschicht 3 in die weiche Seite 4 hinein
erstrecken. Im Falle, dass die Zwischenschicht 3 nur aus
Ni hergestellt worden ist, und dass die weiche Schicht 4 aus
einer Cu-enthaltenden Sn-Cu-Legierung hergestellt worden ist, bestehen
die vorspringenden intermetallischen Verbindungen 5 aus einer
intermetallischen Verbindung von Sn-Cu-Ni und Sn-Cu. In der 2 bezeichnet
das Bezugszeichen 5a eine intermetallische Sn-Cu-Verbindung, die
nicht in die vorspringenden intermetallischen Verbindungen 5 hineingewachsen
ist. Weiterhin bestehen im Falle, dass die Zwischenschicht 3 nur
aus Ni hergestellt worden ist, und dass die weiche Seite 4 aus
reinem Sn hergestellt worden ist, die vorspringenden in termetallischen
Verbindungen 5 aus einer intermetallischen Verbindung von
Sn-Ni.
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Hierauf
haben die benannten Erfinder die Bildungsbedingungen der vorspringenden
intermetallischen Verbindungen untersucht und das Folgende gefunden.
D. h. es ist gefunden worden, dass zur Erleichterung der Bildung
der vorspringenden intermetallischen Verbindungen eine Hitzebehandlung
bei hohen Temperaturen, eine Hitzebehandlung über einen langen Zeitraum und
dergleichen vorzugsweise durchgeführt werden und dass eine Beziehung
besteht, wie in den 4A und 4B gezeigt.
Die 4A zeigt den Fall, dass die weiche Schicht eine
kleine Menge von Cu enthält
(weiche Schicht (Sn-3Cu)/Zwischenschicht (Ni)/Lagerlegierungsschicht
(Cu-Legierung)). Die 4B zeigt den Fall, dass die
weiche Schicht eine große
Menge von Cu enthält
(weiche Schicht (Sn-10Cu)/Zwischenschicht (Ni)/Lagerlegierungsschicht
(Cu-Legierung)) (als Masse ausgedrückt).
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Aus
beiden 4A und 4B wird
ersichtlich, dass, je größer die
Temperatur der Hitzebehandung ist, und dass je länger die Zeit der Hitzebehandlung
ist, desto größer die
Höhe der
vorspringenden intermetallischen Verbindungen von der Zwischenschicht
ist. Aus einem Vergleich zwischen den 4A und 4B wird
auch ersichtlich, dass selbst bei den gleichen Bedingungen der Hitzebehandlung
es so ist, dass, je größer die
Menge des Cu in der weichen Schicht ist (4B), desto
größer die
Höhe der
vorspringenden intermetallischen Verbindungen ist.
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Auf
der Basis dieser Ergebnisse haben die benannten Erfinder gefunden,
dass die Bildung der vorspringenden intermetallischen Verbindungen
dadurch gefördert
werden kann, dass die Menge von Cu in der weichen Schicht erhöht wird.
Es ist auch gefunden worden, dass bei einer Erhöhung der Menge von Cu in einem
Bereich in der Nähe
der Zwischenschicht die Bildung der vorspringenden intermetallischen
Verbindung in konsequenter Weise gefördert werden kann.
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Wie
oben beschrieben haben die benannten Erfinder klärende Bedingungen für die geförderte Bildung der
vorspringenden intermetallischen Verbindungen möglich gemacht, was ein Merkmal
der Erfindung darstellt.
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Danach
wird erneut eine Span-abhebende Bearbeitung durchgeführt um einen
Teil der obersten Oberfläche
abzukratzen um etwa einen Zustand dahingehend hervorzurufen, dass
die Aussparungen 2 und die Zwischenschicht 3 auf
einer gleitenden Oberfläche
(einer oberen Oberfläche
in der 1), wie in 1 gezeigt wird,
gemischt sind. Auf diese Weise wird ein Gleitlager fertig gestellt.
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Um
die vorteilhaften Effekte der Erfindung zu bestätigen, haben die benannten
Erfinder Kavitationserosions-Tests gemäß der folgenden Tabelle 1 unter
Verwendung der erfindungsgemäßen Probekörper Nr.
1 bis 9, hergestellt nach dem oben beschriebenen Verfahren, und
unter Verwendung von Vergleichs-Probekörpern Nr. 1 bis 3, hergestellt
nach dem Verfahren zur Herstellung der Vergleichs-Probekörper, wie
untenstehend beschrieben, durchgeführt. Tabelle 1
| | Struktur | Kavitationserosions-Test (mm3) |
| Weiche
Schicht/Zwischenschicht | Tiefe
der Aussparung (μm) | Vorspringende
intermetallische Verbindung |
| Vergleichs-Probekörper | 1 | Pb-8%Cu/Ni | 20 | Keine | 3,1 |
| 2 | Sn-2%Cu/Ni | 20 | Keine | 1,5 |
| 3 | Sn-10%Cu/Ni | 20 | Keine | 1,1 |
| Erfindungsgemäßer Probekörper | 1 | Sn-25%Cu/Ni | 20 | Ja | 0,7 |
| 2 | Sn-10%Cu-15%Ag/Ni | 20 | Ja | 0,6 |
| 3 | Sn-5%Cu/Ni | 10 | Ja | 0,2 |
| 4 | Sn-10%Cu/Ni | 20 | Ja | 0,2 |
| 5 | Sn-15%Cu/Ni | 30 | Ja | 0,1 |
| 6 | Sn-10%Cu-5%Sb/Ni | 20 | Ja | 0,1 |
| 7 | Sn-10%Cu-2%Ag/Ni | 30 | Ja | 0,1 |
| 8 | Sn-5%Cu/Ni | 20 | Ja | 0,3 |
| 9 | Sn-10%Cu/Ni | 30 | Ja | 0,2 |
* Die Lagerlegierungsschicht ist aus einer Kupferlegierung
(Cu-23%Pb-3%Sn)
hergestellt.
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Die
Vergleichs-Probekörper
Nrn. 1 bis 3 unterscheiden sich hinsichtlich der Bedingungen der
Hitzebehandlung nach der Bildung der weichen Schicht von den erfindungsgemäßen Probekörpern. Im
Falle der Vergleichs-Probekörper
wurde die Hitzebehandlung bei den Bedingungen von 130°C × 1 h durchgeführt und
bei diesen Probekörpern
wurden keinerlei vorspringende intermetallische Verbindungen gebildet,
die sich in säulenartiger
Art und Weise von der Zwischenschicht in die weiche Schicht hinein
erstrecken.
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Auch
wurden bei diesen Tests Probekörper
eingesetzt, bei denen das Flächenverhältnis der
Aussparungen 2 zu der gleitenden Oberfläche 70% betrug.
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In
Tabelle 1 bedeutet „%" bei der weichen
Schicht Masse-%.
Eine weiche Schicht in dem vergleichenden Probekörper Nr. 1 wurde aus einer
Cu-enthaltenden Pb-Legierung hergestellt, während weiche Schichten in den
restlichen vergleichenden Probekörpern
Nrn. 2 und 3 und erfindungsgemäßen Probekörpern Nrn.
1 bis 9 aus einer Cu-enthaltenden Sn-Legierung hergestellt wurden.
Auch enthielten die wei chen Schichten in den erfindungsgemäßen Probekörpern Nrn.
2 und 7 aus den erfindungsgemäßen Probekörpern Nrn.
1 bis 9 Ag zusätzlich
zu Cu und die weiche Schicht in dem erfindungsgemäßen Probekörper Nr.
6 enthielt Sb.
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Die
Kavitations-Tests wurden bei den Bedingungen durchgeführt, die
in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt sind. Dabei wurde die
in der
5 gezeigte Testmaschine verwendet. Tabelle 2 (Bedingungen des Kavitations-Tests)
| | Bedingungen | Einheit |
| Lagergröße | 53(Φ) × 25(l) × 1,5(t) | mm |
| Anzahl
der Oszillationen | 19.000 | Hz |
| Output | 600 | W |
| Schmiermittel | Wasser | - |
| Temperatur
des Schmiermittels | 10
bis 20 | °C |
| Abstand | 0,5 | mm |
| Durchmesser
des Horns | 20(Φ) | mm |
| Testzeit | 3 | min. |
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Genauer
gesagt wurden die Kavitations-Tests in der Weise durchgeführt, dass
ein Probekörper 8 in einem
Wassertank 7 mit darin enthaltenem Wasser 6 eingesetzt
wurde. Ein Horn 9 für
die Erzeugung von Überschallwellen
beschallte mit Überschallwellen
(19000 Hz) eine gleitende Oberfläche
des Probekörpers 8 in
dem Wasser über
einen Zeitraum von 3 Minuten mit einem vorbestimmten Abstand (0,5
mm) dazwischen, wie in 5 gezeigt wird. Es wurde die
Verminderung des Volumens vor und nach dem Test gemessen. Die gemessene
Verringerung des Volumens wird in der Spalte des Kavitations-Tests
in Tabelle 1 angezeigt.
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Wie
aus der Tabelle 1 ersichtlich wird, betrug die Verringerung des
Volumens bei dem Kavitations-Test 1,1 mm3 oder
mehr im Falle der Vergleichs-Probekörper Nrn. 1 bis 3, während sie
im Falle der erfindungsgemäßen Probekörper Nrn.
1 bis 9 0,7 mm3 oder geringer war. Auf diese
Weise konnte bestätigt
werden, dass die erfindungsgemäßen Probekörper Nrn.
1 bis 9 eine ausgezeichnete Kavitationsbeständigkeit haben. Dies ist vermutlich
zum großen
Teil auf einen Verankerungseffekt zurückzuführen, der durch die vorspringenden
intermetallischen Verbindungen erzeugt wird, die sich ähnlich wie
Säulen
von der Zwischenschicht erstrecken.
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Weiterhin
wurden auch die erfindungsgemäßen Probekörper Nrn.
1 bis 9 untersucht. während
alle weichen Schichten in den Probekörpern Nrn. 1, 3 bis 5, 8, 9
aus einer Sn-Cu-Legierung
hergestellt worden waren, hatten die Probekörper Nrn. 3 bis 5, 8 und 9
mit einem Cu-Gehalt von 15 Masse-% oder weniger eine kleine Verringerung
des Volumens im Vergleich zu dem Probekörper Nr. 1, der einen Cu-Gehalt von 25 Masse-%
hatte. Ausgedrückt
als Kavitationsbeständigkeit
ist ein Cu-Gehalt von weniger als 25 Masse-% zu bevorzugen, ein solcher von 20
Masse-% oder weniger ist mehr zu bevorzugen und ein solcher von
5 bis 15 Masse-% ist ganz besonders zu bevorzugen.
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Auch
bei einem Vergleich zwischen dem erfindungsgemäßen Probekörper Nr. 2 und dem Probekörper Nr.
7 ist im Falle des Probekörpers
Nr. 7 mit einem Ag-Gehalt von 2 Masse-% die Verringerung des Volumens im
Vergleich zu dem Probekörper
Nr. 2 mit einem Ag-Gehalt von 15 Masse-% klein. Ausgedrückt als
Kavitationsbeständigkeit
ist ein Ag-Gehalt
von weniger als 15 Masse-% zu bevorzugen, ein solcher von 10 Masse-% oder
weniger ist mehr zu bevorzugen und schließlich ist ein solcher von 5
Masse-% oder weniger ganz besonders zu bevorzugen.
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Die 6 zeigt
eine erste Modifizierung der Erfindung, die sich von der Ausführungsform
hinsichtlich des folgenden Punkts unterscheidet. D. h. während bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
eine Struktur, bei der die Lagerlegierungsschicht 1, die
weiche Schicht 4 mit den Aussparungen 2 und die
Zwischenschicht 3 auf einer gleitenden Oberfläche (einer
oberen Oberfläche
in 1) vermischt sind, durch Span-abhebende Bearbeitung
des obersten Oberflächenteils
nach der Hitzebehandlung hergestellt wird, stellt die erste Modifizierung
eine Struktur zur Verfügung,
bei der die Span-abhebende Bearbeitung des obersten Oberflächenteils
weggelassen worden ist und die gesamte Oberfläche von der weichen Schicht
bedeckt wird. Diese Struktur ist im Falle, dass eine Verbesserung
der Anfangs-Komformabilität
angestrebt wird, wirksam.
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Die 7 zeigt
eine zweite Modifizierung der Erfindung, die sich von der Ausführungsform
im folgenden Punkt unterscheidet. D. h. während gemäß der Ausführungsform die Aussparungen 2 in
rillenförmiger Form
gebildet werden, stellt die zweite Modifizierung eine Struktur zur
Verfügung,
bei der eine Vielzahl von Aussparungen 10 mit einer uabhängigen rechteckigen
Konfiguration, wie von oben betrachtet, gebildet werden, wobei eine
Zwischenschicht 3 (vergleiche 1) auf den
inneren Oberflächen
der jeweiligen Aussparungen 10 zur Verfügung gestellt worden ist und
wobei eine weiche Schicht 4 auf der Zwischenschicht 3 zur
Verfügung
gestellt worden ist.
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Die 8 zeigt
eine dritte Modifizierung der Erfindung, die sich von der oben beschriebenen
zweiten Modifizierung im folgenden Punkt unterscheidet. D. h. gemäß der dritten
Modifizierung werden die freigelegten Teile 11 der Lagerlegierungsschicht 1 in
der Form eines Rechtecks belassen und eine kontinuierliche Aussparung 12 wird
um die freigelegten Teile herum gebildet, wobei eine Zwischenschicht 3 (1)
auf einer inneren Oberfläche
der Aussparung 12 zur Verfügung gestellt wird und wobei
eine weiche Schicht 4 auf der Zwischenschicht 3 zur
Verfügung
gestellt wird.
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Die
Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform
und die erste bis dritte Modifizierung eingeschränkt, sondern gestattet Modifizierungen
oder Erweiterungen wie folgt.
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Im
Hinblick auf die Erzielung einer Verbesserung der anfänglichen
Konformabilität
kann eine oberste Oberflächenschicht
in der Größenordnung
von 1 bis 10 μm
auf einer obersten Oberfläche
einer gleitenden Oberfläche
in einem Gleitlager zur Verfügung
gestellt werden.
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Ein
Verfahren zur Bildung der Aussparungen 2, 10, 12 kann
zusätzlich
zu einer Span-abhebenden Bearbeitung (Bohren) eine chemischen Behandlung,
umfassend eine Kombination von Maskierung und Ätzung, eine physikalische Behandlung,
umfassend eine Kombination von Maskierung und Shotblasting, oder
eine Laserbehandlung umfassen.
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Um
die Bildung der vorspringenden intermetallischen Verbindungen 5 zu
erleichtern, kann die weiche Schicht 4 eine doppelschichtige
Plattierungsstruktur derart haben, dass, wenn die weiche Schicht 4 zur
Verfügung
gestellt wird, eine Sn-Cu-Legierung (z. B. Sn-10%Cu) mit hoher Cu-Konzentration zuerst
aufgeschichtet wird und dass danach eine Sn-Cu-Legierung (z. B.
Sn-4%Cu) mit einer niedrigen Cu-Konzentration darauf aufgeschichtet
wird oder die weiche Schicht 4 kann so strukturiert werden,
dass sie eine Komponentenneigung hat, die hinsichtlich der Cu-Konzentration in
Richtung auf die Zwischenschicht 3 erhöht worden ist.
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Die
Erfindung ist auch auf andere Gleitelemente, wie Gleitlager, anwendbar.