DE3623929A1

DE3623929A1 - Gleit- oder reibelement sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3623929A1
Application number: DE3623929A
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Phys Dr Rer Roemer
Original assignee: GLYCO METALL WERKE
Current assignee: GLYCO METALL WERKE
Priority date: 1986-07-16
Filing date: 1986-07-16
Publication date: 1988-01-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleit- oder Reibelement, in dessen Gleit- bzw. Reibschicht Hartstoff-Feinteilchen eingelagert sind.

Aus Kostengründen werden in zunehmendem Maße in der Motoren industrie Gußkurbelwellen verwendet. Durch Härten, Nitrieren oder Rollverfestigen versucht man die Dauerfestigkeit ge gossener Kurbelwellen zu steigern, so daß sie in zunehmen dem Maße dort Eingang finden, wo aus Festigkeitsgründen bisher geschmiedete Kurbelwellen ausschließlich verwendet wurde. Infolge der Graphiteinlagerungen bei gegossenen Kurbelwellenwerkstoffen bleibt trotz sehr guter Bearbeitung eine gewisse Oberflächenrauhigkeit zurück, die besonders die weichen Lagerwerkstoffe, wie beispielsweise galvanisch hergestellte Bleilegierungen stark angreift. Aber nicht nur frisch bearbeitete Kurbelwellen solcher Art können Ver schleiß von Lagerwerkstoffen verursachen. Es werden bei einem Verschleiß der Kurbelwellenoberfläche auch immer neue Sphärolithen freigelegt, die andererseits wieder Verschleiß des Lagerwerkstoffs hervorrufen. Diese Wirkung wird noch verstärkt bei Dieselmotoren, weil dort infolge der Verbrennung Ruß in das Schmieröl gelangt und diese Rußteilchen durch Sphärolithen an der Kurbelwellenober fläche vermehrt durch den Lagerspalt gezogen werden, wodurch der Verschleiß der Lageroberfläche beschleunigt wird. Auch bei Ottomotoren gelangt Schmutz in das Schmieröl, jedoch wird dadurch das Verschleißproblem nicht so gravierend er schwert wie bei Dieselmotoren.

Einem erhöhten Verschleiß der Lageroberfläche kann durch Erhöhung der Härte des Lagerwerkstoffs begegnet werden, soweit dies möglich ist. So können zur Lagerung gegossener Kurbelwellen, beispielsweise Gleitlager aus Zweischichtwerk stoff mit Lagerrücken aus Stahl und Gleitschicht aus Alu minium-Zinn-Dispersionslegierungen, beispielsweise AlSn20, eingesetzt werden, sofern die Dauerfestigkeit dieses Zwei schichtwerkstoffs solchen Einsatz zuläßt, wobei solche Werkstoffe bezüglich ihrer Dauerfestigkeit im allgemeinen noch beträchtlich verbesserungsbedürftig sind.

Es ist auch bekannt, die Verschleißfestigkeit von Aluminium werkstoffen durch Zugabe von bestimmten Legierungselementen u. a. durch Silicium, zu erhöhen, die Ausscheidung harter Teilchen in der Legierung hervorrufen.

Aus DE-PS 28 53 724 ist weiterhin bekannt, bei Gleitschichten, die durch Kathodenzerstäubung erzeugt werden, feinste Hart stoffteilchen während des durch Kathodenzerstäubung er folgenden Aufbaus in die Gleitschicht einzulagern. Dabei kann beispielsweise die Erzeugung und Einlagerung der feinen Hartstoffteilchen bei Gleitschichten auf Aluminium basis durch Bildung von Aluminiumoxid-Teilchen durch reaktive Kathodenzerstäubung erfolgen.

Bei allen bekannten Vorschlägen und Versuchen, die Ver schleißfestigkeit von Gleitlagerwerkstoffen durch Einlagerung harter Feinteilchen zu erhöhen, hat man bisher grundsätzlich sehr harte Teilchen in Betracht gezogen. Dabei stellt sich aber heraus, daß solche in die Gleitschicht eingelagerten sehr harten Teilchen wiederum zu erhöhtem Verschleiß an dem Lagerzapfen führen, was bei gegossenen Kurbelwellen zu verstärktem Freiwerden von harten Sphärolithen führt, also einen gegenseitigen nachteiligen Verschleißeinfluß von Lagerzapfen und Gleitschicht.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein tribologisches System zu bilden, in welchem einerseits die Gleitschicht des Gleitlagers erhöhte Verschleißfestigkeit und das Gleitlager insgesamt erhöhte Dauerfestigkeit aufweist, während anderer seits ein Aufreißen und Verschleißen an der Oberfläche des Gegenläufers, beispielsweise einer gegossenen Kurbelwelle, vermieden und eher eine Oberflächenglättung am Gegenläufer erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in die Gleit- bzw. Reibschicht des Gleit- oder Reibele mentes zur Dispersionshärtung eingelagerten Werkstoff- Feinteilchen aus harten, intermetallischen Verbindungen und/oder harten metallischen Mischkristallen gebildet sind.

Wie sich überraschend herausgestellt hat, sind solche in die Gleit- bzw. Reibschicht eingelagerten Hartstoff-Feinteil chen aus harten intermetallischen Verbindungen und/oder harten metallischen Mischkristallen gebildet sind.

Wie sich überraschend herausgestellt hat, sind solche in die Gleit- bzw. Reibschicht eingelagerten Hartstoffeinteil chen aus harten intermetallischen Verbindungen und/oder harten metallischen Mischkristallen geeignet, an der Ober fläche des Gegenläufers eine Art von Läppvorgang oder Poliervorgang hervorzurufen und dabei auch Sphärolithe unschädlich zu machen, wie sie an der Oberfläche von ge gossenen Kurbelwellen auftreten. In funktionellem Zusammen wirken mit dem Werkstoff der Gleitschicht wird so die Oberfläche des Gegenläufers durch die Hartstoffteilchen geglättet und durch den weichen Werkstoff der Gleitschicht einem Porenverschluß in Art einer Versiegelung unterzogen. Andererseits vermag die Gleit- bzw. Reibschicht in den vom weicheren Gleit- bzw. Reibwerkstoff gebildeten Oberflächen bereichen sowohl die durch die Läpp- bzw. Polierwirkung der eingelagerten härteren Teilchen am Gegenläufer gebildeten Abrieb als auch bei dieser Läpp- bzw. Polierwirkung ent stehenden Bruchstücke solcher härterer Teilchen einzulagern. Schließlich wird durch die Bildung von inselartigen Berei chen der härteren Teilchen in der Oberfläche der Gleit- bzw. Reibschicht ein wirksameres Einbetten von in das tribologische System gelangenden Fremdstoffteilchen, bei spielsweise Rußteilchen, bewirkt, da solche inselförmigen Bereiche größerer Härte wie eine Art von Ablenkelementen oder Schikanen für die in das tribologische System gelangen den Fremdstoffteilchen wirken und mit dem seitlichen Ablen ken der Fremdstoffteilchen auch deren Einbettung in die weicheren Oberflächenbereiche begünstigen.

Da im Rahmen der Erfindung die in die Gleit- bzw. Reibschicht eingebetteten Hartstoff-Feinteilchen nur einen relativ gerin gen Volumenanteil der Gleit- bzw. Reibschicht ausmachen sollen, wird das triboligische Verhalten des die Gleit- bzw. Reib schicht bildenden Werkstoffes nicht wesentlich verändert bzw. beeinträchtigt. In bevorzugter Ausführungsform sollen die Hartstoff-Feinteilchen etwa 0,5 bis etwa 10% der Ober fläche der Gleit- bzw. Reibschicht einnehmen.

Bevorzugt können im Rahmen der Erfindung Hartstoff-Feinteil chen aus intermetallischen Verbindungen auf der Basis von folgenden Zweistoffsystemen vorgesehen sein: Sb-Sn, Cu-Sn, Cu-Zn, Cu-Sb, Ni-Sn, Al-Cu, Al-Ni, Al-Fe, Al-Si, oder es kann ein Gemisch aus Hartstoff-Feinteilchen aus zwei oder mehreren dieser intermetallischen Verbindungen vorgesehen sein.

Die Gleit- bzw. Reibschicht kann im Rahmen der Erfindung so ausgebildet sein, daß sie nur in Teilen ihrer Gleit- bzw. Reibfläche Hartstoff-Feinteilchen enthält, so daß auch von Hartstoff-Feinteilchen freie Teile der Gleit- bzw. Reibfläche vorhanden sind. Die Verteilung der Hartstoff- Feinteilchen kann auch bezüglich der Dicke der Gleit- bzw. Reibschicht selektiv sein, beispielsweise kann die Anzahl der Hartstoff-Feinteilchen im Oberflächenbereich der Gleit- bzw. Reibschicht größer als in den in Abstand von der Gleit- bzw. Reibfläche liegenden Bereichen sein.

Die Hartstoff-Feinteilchen sollten bevorzugt eine Größe von ≦ 5 µm aufweisen.

Zur bevorzugten Abstimmung der Hartstoff-Feinteilchen auf den Werkstoff einer Gleitschicht kann beispielsweise die Kombination von Hartstoff-Feinteilchen aus 35 Gew.-% bis 65 Gew.-% Sb, Rest Sn in einer Gleitschicht aus PbSn, PbSnCu oder PbIn vorgesehen sein. Eine andere günstige Abstimmungs möglichkeit kann beispielsweise durch gleichmäßige oder selektive Verteilung von Hartstoff-Feinteilchen aus 25 Gew.-% bis 55 Gew.-% Ni, Rest Sn in der Metallmatrix einer CuPbSn- Gleitschicht, beispielsweise mit 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% Pb, maximal 4 Gew.-% Sn, 0 bis 15 Gew.-% Ni, Rest Cu oder 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Sn, 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Pb, 0 bis 15 Gew.-% Ni, Rest Cu bestehen.

Eine andere vorteilhafte Abstimmungsmöglichkeit besteht in der Einlagerung von Hartstoff-Feinteilchen aus 25 Gew.-% bis 55 Gew.-% Ni, Rest Sn in die in ein poröses Sintergerüst, beispielsweise aus Kupfer und/oder Zinnbronze auf der Grund lage CuSn10, getränkte PbSn Komponente mit maximal 10 Gew.-% Sn, Rest Pb der Gleitschicht. Schließlich kann eine vorteil hafte Abstimmung auch durch in eine Gleitschicht aus Aluminium legierung, bevorzugt AlZn-Legierung mit 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% Zn und Zusätzen von maximal 4 Gew.-% Si, maximal 2 Gew.-% Cu, maximal 2 Gew.-% Pb und maximal 1 Gew.-% Mg eingewalzte Hartstoff-Feinteilchen aus intermetallischer SnSb-Verbindung oder CuSn-Verbindung mit 20 Gew.-% bis 65 Gew.-% Sn, Rest Cu bzw. Sb vorgesehen werden.

Die im Rahmen der Erfindung in die Gleit- bzw. Reibschicht einzulagernden Hartstoff-Feinteilchen aus intermetallischen Verbindungen lassen sich leicht herstellen, da solche inter metallische Verbindungen sehr spröde sind. So können Guß blöcke aus intermetallischen Legierungen verschlagen und zu Teilchen des gewünschten Feinheitsgrades gemahlen werden. Andererseits lassen sich solche Hartstoff-Feinteilchen aus intermetallischen Verbindungen und/oder harten metallischen Mischkristallen auch durch andere Herstellungsverfahren, beispielsweise durch Verdüsen, erzeugen, wobei ein zusätz liches Mahlen vorgesehen werden kann.

Die vorbereiteten Hartstoff-Feinteilchen aus harten inter metallischen Verbindungen und/oder harten metallischen Mischkristallen können dann auch verschiedenartige Verfahren in den Werkstoff der jeweiligen Gleit- bzw. Reibschicht eingebracht werden.

Beispielsweise können die vorbereiteten Hartstoff-Fein teilchen Galvanikbädern zugegeben werden, um Gleit- bzw. Reibelemente oder Bänder aus Schichtwerkstoff zur Her stellung von Gleit- oder Reibelementen mit einer Metallma trix zu versehen, in die Hartstoff-Feinteilchen aus harten, intermetallischen Verbindungen und/oder harten metallischen Mischkristallen eingelagert sind. Auch zum Sintern von Schichtwerkstoffen für Gleit- oder Reibelemente können dem jeweiligen Sinterpulver solche Hartstoff-Feinteilchen aus intermetallischen Verbindungen bzw. harten metallischen Mischkristallen zugegeben werden.

Eine weitere Verfahrensmöglichkeit besteht darin, daß Pulver aus Hartstoff-Feinteilchen auf ein Band aus Schichtwerkstoff aufgestreut und eingewalzt wird. Aus diesem Band können dann die jeweiligen Gleit- bzw. Reibelemente hergestellt werden. Ein solches Verfahren kann vorteilhaft dann angewandt werden, wenn bei der Herstellung der jeweiligen Gleit- oder Reibelemente die Gleit- bzw. Reibfläche keine oder nur eine sehr geringfügige Bearbeitung erfährt. Nach dem Ein walzen der Teilchen in die Metallmatrix kann eine Wärmebe handlung zur Verbesserung der Haftung vorgesehen werden. Ein solcher Schichtwerkstoff wäre an seiner Oberfläche be sonders verschleißfest, während die darunterliegenden Be reiche einen etwas homogeneren Aufbau mit entsprechend guter Dauerfestigkeit aufweisen. Grundsätzlich können Hart stoff-Feinteilchen aus harten, intermetallischen Verbindungen und/oder harten metallischen Mischkristallen auch direkt in Gleit- oder Reibelemente eingedrückt werden. In besonderen Fällen genügt es, wenn die Teilchen nur in einem begrenzten Bereich in der Gleit- bzw. Reibfläche der jeweiligen Gleit- bzw. Reibelemente eingedrückt werden, um z. B. Bereiche mit hoher Verschleißfestigkeit und andererseits Bereiche mit hoher Schmutzeinbettfähigkeit zu erhalten.

Unter Gleit- oder Reibelementen sind im Rahmen der Erfindung solche Elemente zu verstehen, die bei gleitender Bewegung Kräfte übertragen, beispielsweise Lagerschalen, Lager buchsen, Anlaufscheiben, Gleitführungen u. ä.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schichtwerkstoff mit galvanisch hergestellter Gleitschicht, in die Hartstoff-Feinteilchen eingelagert sind, in vergrößerter schematischer Schnitt darstellung;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Schichtwerkstoff mit pulvermetallurgisch hergestellter Gleit schicht, in die Hartstoff-Feinteilchen einge lagert sind in entsprechender Darstellungs weise wie Fig. 1;

Fig. 3 einen abgewandelten Schichtwerkstoff gemäß der Erfindung in Darstellungsweise wie Fig. 2 und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des erfindungs gemäßen Schichtwerkstoffs in Darstellungs weise wie Fig. 1 bis 3.

Ausführungsbeispiele:

Bei allen Ausführungsbeispielen werden metallische Hartstoffe in Form von harten, spröden, intermetallischen Verbindungen oder in Form von harten Mischkristallen bildenden Legierun gen als Blöcke gegossen. Diese Blöcke werden zerschlagen und gemahlen bis zu einer Teilchengröße unterhalb von 5 µm. Alternativ können auch Teilchen aus harten, spröden, intermetallischen Verbindungen und harte Mischkristalle bildenden Legierungen durch Verdüsen oder in anderer Weise gebildet und anschließend auf Teilchengröße unterhalb 5 µm gemahlen werden. Die so gewonnenen Hartstoffpulver können unvermischt oder in Gemisch in die Gleit- bzw. Reibschicht eines Schichtwerkstoffes eingelagert werden.

Beispiele für die Stoffkombination und die Herstellungs weise ergeben sich wie folgt:

Beispiel 1

Ein Pulver mit Teilchengröße bevorzugt ≦ 5 µm aus einer intermetallischen Verbindung mit 35 Gew.-% bis 65 Gew.-% Sb, Rest Sn wird bei der Herstellung eines Schichtwerkstoffs 10 gemäß Fig. 1 in ein Galvanikbad eingegeben und in diesem ständig in Dispersion gehalten, mit welchem eine Gleitschicht 11 aus PbSn, PbSnCu oder PbIn galvanisch auf einer Zwischenschicht 12 abgeschieden wird. Die Zwischen schicht 12, beispielsweise aus Bleibronze, ist vorher durch Gießen oder Plattieren auf einer aus Stahl bestehenden Rückenschicht 13 angebracht worden. Beim galvanischen Abscheiden der Gleitschicht 11 werden die Hartstoff-Fein teilchen 14 in statistischer aber im wesentlichen gleich mäßiger Verteilung in die Metallmatrix 15 der Gleitschicht 11 eingelagert. Der Mengenanteil der Hartstoff-Fein teilchen 14 kann bei 10 bis 15 Vol.-% der Gleitschicht 11 betragen und läßt sich reproduzierbar durch die im Galvanikbad auf recht erhaltene Dispersionsdichte der Hartstoff-Feinteilchen einstellen.

Beispiel 2

Zur Herstellung eines Schichtwerkstoffs 20 gemäß Fig. 2 werden maximal 15 Gew.-%, bevorzugt 6 Gew.-% Pulver einer harten, spröden, intermetallischen Verbindung aus 25 Gew.-% bis 55 Gew.-% Ni, Rest Sn zu einem für die pulvermetallur gische Herstellung einer Gleitschicht 21 auf einem Stahlband 23 zugemischt. Die einzelnen Hartstoff-Feinteilchen 24 des zugemischten Pulvers bestehen aus der genannten intermetalli schen Nickel-Zinn-Verbindung und haben eine Teilchengröße ≦ 5 µm. Das zur pulvermetallurgischen Bildung der Gleit schicht 21 benutzte Pulver besteht aus Teilchen 25 mit Teilchengröße zwischen 30 und 50 µm aus Gleitlagerlegierung, beispielsweise CuPbSn mit 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% Pb, maximal 4 Gew.-% Sn, Rest Cu oder aus CuSnPb mit 5 Gew.-% bis 15 Gew.- % Sn, 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Pb, Rest Cu. Das Pulver aus Hartstoff-Feinteilchen und das Pulver aus Gleitlagerlegierung werden in dem oben angegebenen Verhältnis intensiv mitein ander vermischt. Das Pulvergemisch wird anschließend auf Stahl oder Stahlband 23 gestreut und gesintert. Nach Bedarf kann die so gesinterte Gleitschicht 21 durch Walzen ver dichtet und/oder nachgesintert werden. Im Beispiel der Fig. 2 ist - bedingt durch das vorherige Vermischen der Pulver - eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Hartstoff- Feinteilchen 24 in der Gleitschicht 21 vorgenommen. Das Zumischen des Pulvers aus Hartstoff-Feinteilchen 24 kann auch während des Aufstreuens des Pulvers aus Gleitlager legierung erfolgen, wobei dann eine selektive Verteilung der Hartstoff-Feinteilchen 24 in der Metallmatrix erzielt werden kann.

Beispiel 3

Zur Bildung eines Schichtwerkstoffs nach Fig. 3 kann Pulver aus Blei- und Zinnbronzen entsprechend Beispiel 2 auf einen Stahlrücken 23 aufgestreut und (porös) gesintert werden. Anschließend wird Pulver aus Hartstoff-Feinteilchen 24, nämlich intermetallischer NiSn-Verbindung mit 25 Gew.-% bis 55 Gew.-% Ni, Rest Sn und Teilchengröße ≦ 5 µm auf die durch poröses Sintern von Blei- und Blein-Zinn-Bronze teilchen 25 vorgebildete Gleitschicht 21 gestreut. Das aufgestreute NiSn-Pulver wird in die Oberfläche der vorbe reiteten Gleitschicht 21 eingewalzt, wobei die gewünschte Verdichtung der Gleitschicht 21 vorzunehmen ist. Nach Be darf kann nachgesintert werden.

Beispiel 4

Zur Herstellung eines Schichtwerkstoffs 30 gemäß Fig. 4 wird Cu-Pulver mit maximal 30 Gew.-% CuSn10-Pulver gemischt und dieses Gemisch zur Bildung eines porösen Sintergerüstes 32 auf einen Stahlrücken 33 gesintert, der eventuell an seiner das Sintergerüst aufnehmenden Oberfläche galvanisch oder durch Plattieren mit einer dünnen Kupfer schicht 36 belegt sein kann. In das so gebildete Sinter gerüst 32 wird eine Gleitschicht-Matrix 35 aus Pb oder PbSn mit maximal 10 Gew.-% Sn, Rest Pb, evtl. mit Zugabe von maximal 10 Gew.-% Sb getränkt. Die so vorbe reitete Gleitschicht 30 wird an ihrer freien Oberfläche mit Pulver aus Hartstoff-Feinteilchen 34 bestreut, und zwar einem NiSn-Pulver mit 25 Gew.-% bis 55 Gew.-% Ni, Rest Sn. Die Hartstoff-Feinteilchen 34 werden anschließend in die freie Oberfläche der Gleitschicht 31 eingewalzt. Der so gebildete Schichtwerkstoff kann nach Bedarf nachge sintert werden.

Beispiel 5

Zur Herstellung eines Schichtwerkstoffes 30 gemäß Fig. 5 wird Cu-Pulver mit maximal 30 Gew.-% CuSn10-Pulver gemischt und dieses Gemisch zur Bildung eines porösen Sinterge rüstes 32 auf einen Stahlrücken 33 gesintert. In das so gebildete Sintergerüst 32 wird eine Gleitschicht-Matrix 35 aus Blei oder Blei-Indium-Legierung oder bevorzugt Blei-Zinn-Legierung mit maximal 10 Gew.-% Zinngehalt und evtl. mit Zugabe von maximal 10 Gew.-% Antimon getränkt. Dieser die Gleitschicht-Matrix 35 bildende weichere metallische Gleitlagerwerkstoff wird vor dem Tränken des Sintergerüsts 32 in flüssigen Zustand gebracht, also geschmolzen und in diesem Zustand mit 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% Hartstoff-Feinteilchen 34, die eine Teilchengröße von ≦ 5 µm aufweisen, intensiv vermischt. In dem so intensiv mit Hartstoff-Feinteilchen 34 vermischten Zustand wird der weichere Gleitlagerwerkstoff zur Bildung der Gleitschicht- Matrix 35 in das poröse Sintergerüst 32 getränkt. Die Hartstoff-Feinteilchen 34 sind hierdurch im wesentlichen gleichmäßig in der das poröse Sintergerüst 32 ausfüllenden Gleitschicht-Matrix 35 verteilt. In diesem Beispiel kann die Tränkung des Sintergerüstet 32 soeben bis zur Füllung deren Poren und ohne Bildung einer das Sintergerüst 32 überdeckenden Schicht vorgenommen werden.

Beispiel 6

Zur Bildung eines in Fig. 6 wiedergegebenen Schichtwerk stoffs 40 wird ein Pulvergemisch auf 40 Gew.-% inter metallischer Nickel-Zinn-Verbindung mit Teilchengröße zwischen 10 µm und 20 µm, maximal 30 Gew.-% CuSn10-Pulver mit Teilchengröße 25 µm bis 40 µm und Rest Kupfer-Pulver mit spratziger Teilchenform und Teilchengröße von 30 µm bis 50 µm auf einen Stahlrücken 43 gesintert. Das so gebildete Sintergerüst 42 enthält direkt die Hartteilchen 44. Die Poren dieses Sintergerüstes 42 werden mit weicherem metallischem Lagerwerkstoff, wie Blei, Blei-Zinn-Legierung, Blein-Indium-Legierung, bevorzugt PbSn mit maximal 10 Gew.-% Sn, Rest Pb evtl. mit Zugabe von maximal 10 Gew.-% Sb getränkt. Die so gebildete Matrix 45 wird in diesem Beispiel von Hartstoffteilchen bzw. Hartstoff-Feinteilchen freigehalten.

Beispiel 7

Zur Herstellung eines gegenüber Fig. 1 abgewandelten Schichtwerkstoffs wird Pulver aus Hartstoff-Feinteilchen einer intermetallischen Verbindung bzw. von Mischkristallen mit 35 Gew.-% bis 65 Gew.-% Sb, Rest Sn oder einer inter metallischen Verbindung oder Mischkristallen aus 20 Gew.-% bis 65 Gew.-% Sn, Rest Cu auf einen Schichtwerkstoff Stahl/ Aluminiumlegierung, bevorzugt Stahl/AlZn-Legierung mit 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% Zn und Zusätzen von maximal 4 Gew.-% Si, maximal 2 Gew.-% Cu, maximal 2 Gew.-% Pb, maximal 1 Gew.-% Mg, aufgestreut. Die Hartstoff-Feinteilchen des aufgestreuten SnSb-Pulvers werden in die Oberfläche der Gleitschicht aus Aluminiumlegierung eingewalzt. Anschließend wird eine Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen 180°C und 360°C an dem so gebildeten Schichtwerkstoff vorgenommen.

Beispiel 8

In Abwandlung des Beispiels 7 wird ein Band oder eine dünne Platte oder Platine aus Aluminiumlegierung (ohne Stahl rücken) einseitig oder zweiseitig mit einem Pulver aus Hartstoff-Feinteilchen, beispielsweise SnSb-Pulver, bestreut. Die Hartstoff-Feinteilchen werden in die bestreute Oberfläche bzw. die bestreuten Oberflächen des Bandes der Platte bzw. Platine aus Aluminiumlegierung ein gewalzt. Es folgt eine Wärmebehandlung wie im Beispiel 7.

Beispiel 9

Ein Band, eine Platte oder eine Platine aus Aluminiumle gierung wie im Beispiel 8 wird einseitig mit Pulver aus Hartstoff-Feinteilchen, beispielsweise SbSn-Pulver bestreut. Die Hartstoff-Feinteilchen werden in die Oberfläche der Aluminiumlegierung eingewalzt. Es folgt eine Wärmebehandlung wie im Beispiel 7. Anschließend wird das so vorbehandelte Band bzw. die Platte bzw. Platine durch Walzplattieren auf einem Stahlrücken aufgebracht. In Abwandlung kann das Aufstreuen des Pulvers aus Hartstoff-Feinteilchen unmittel bar vor dem Walzplattieren und das Einwalzen der Hartstoff-Feinteilchen in die Oberfläche der Aluminium legierung gleichzeitig mit dem Walzplattieren vorgenommen werden.

Bezugszeichenliste 10 Schichtwerkstoff
11 Gleitschicht
12 Zwischenschicht
13 Rückenschicht
14 Hartstoff-Feinteilchen
15 Metallmatrix
20 Schichtwerkstoff
21 Gleitschicht
23 Stahlband/Stahlrücken
24 Hartstoff-Feinteilchen
25 Teilchen/Blei- und Blei-Zinn-Bronze-Teilchen
30 Schichtwerkstoff
31 Gleitschicht
32 Sintergerüst
33 Stahlrücken
34 Hartstoff-Feinteilchen
35 Gleitschicht-Matrix
36 Kupferschicht
40 Schichtwerkstoff
42 Sintergerüst
43 Stahlrücken
44 Hartteilchen
45 Matrix

Claims

1. Gleit- oder Reibelement, in dessen Gleit- bzw. Reib schicht Hartstoff-Feinteilchen eingelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoff-Feinteilchen (14, 24, 34, 44) aus harten, intermetallischen Verbindungen und/oder harten metalli schen Mischkristallen gebildet sind.

2. Gleit- oder Reibelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hartstoff-Teilchen (14, 24, 34, 44) etwa 1 bis 30% der Oberfläche der Gleit- bzw. Reib schicht (11, 21, 31) einnehmen.

3. Gleit- oder Reibelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Hartstoff-Feinteilchen (14, 24, 34, 44) aus intermetallischen Verbindungen auf der Basis von folgenden Zweistoffsystemen: Sb-Sn, Cu-Sn, Cu-Zn, Cu-Sb, Ni-Sn, Al-Cu, Al-Ni, Al-Fe, Al-Si vorgesehen sind oder ein Gemisch von Hartstoff-Feinteilchen aus zwei oder mehreren dieser intermetallischen Verbindungen vorgesehen ist.

4. Gleit- oder Reibelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit- bzw. Reibschicht nur in Teilen ihrer Gleit- bzw. Reibfläche Hartstoff- Feinteilchen enthält.

5. Gleit- oder Reibelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoff-Feinteilchen eine Größe von ≦5 µm aufweisen.

6. Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekenn zeichnet durch die Kombination von Hartstoff-Feinteil chen aus 35 Gew.-% bis 65 Gew.-% Sb, Rest Sn in einer Gleitschicht aus PbSn, PbSnCu oder PbIn.

7. Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeich net durch gleichmäßige oder selektive Verteilung von Hartstoff-Feinteilchen aus 25 Gew.-% bis 55 Gew.-% Ni, Rest Sn in der Metallmatrix einer CuPbSn-Gleitschicht, beispielsweise mit 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% Pb, maximal 4 Gew.-% Sn, 5 Gew.-% Ni, Rest Cu oder 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Sn, 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Pb, 0 bis 15 Gew.-% Ni, Rest Cu.

8. Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeich net durch in eine Gleitschicht aus Aluminiumlegierung, bevorzugt AlZn-Legierung mit 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% Zn und Zusätzen von maximal 4 Gew.-% Si, max. 2 Gew.-% Cu, max. 2 Gew.-% Pb und max. 1 Gew.-% Mg eingelagerte Hartstoff-Feinteilchen aus intermetallischer Sn-Sb- Verbindung oder SuSn-Verbindung mit 20 Gew.-% bis 65 Gew.-% Sn, Rest Cu bzw. Sb.

9. Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Hartstoff-Feinteilchen aus 25 Gew.-% bis 55 Gew.-% Ni, Rest Sn in eine weichere, metallische Gleitwerkstoff-Komponente, beispielsweise aus Blei, Blei-Zinn-Legierung, Blei-Zinn-Antimon-Legierung mit maximal 10 Gew.-% Sb, oder Blei-Indium-Legierung einge lagert, und diese weichere, metallische Gleitwerkstoff- Komponente zur Bildung der Gleitschicht in ein auf einer Trägerschicht angebrachtes, poröses Sintergerüst aus Kupfer und/oder Zinnbronze getränkt ist.

10. Gleitelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Hartstoff-Feinteilchen in etwa gleichmäßiger Ver teilung innerhalb der weicheren metallischen Gleitwerk stoff-Komponente mit dieser in das poröse Sintergerüst getränkt sind.

11. Gleit- oder Reibelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoff-Feinteil chen in die freie Oberfläche der Gleit- bzw. Reibschicht eingepreßt sind.

12. Gleit- oder Reibelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit- bzw. Reibschicht ein auf einer Trägerschicht angebrachtes poröses Sinter gerüst vorzugsweise aus Kupfer und/oder Zinnbronze auf weist und die Hartstoff-Feinteilchen, vorzugsweise aus intermetallischer Nickel-Zinn-Verbindung direkt in das poröse Sintergerüst eingelagert sind und daß das die Hartstoff-Feinteilchen enthaltene poröse Sintergerüst mit einer weicheren metallischen Werkstoffkomponente, wie Blei, Blei-Zinn-Legierung, Blei-Zinn-Antimon-Legierung oder Blei-Indium-Legierung, vorzugsweise einer Legierung aus maximal 10 Gew.-% Zinn, evtl. bis zu 10 Gew.-% Antimon, Rest Blei, getränkt ist.

13. Verfahren zum Herstellen von Gleit- oder Reibelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Hartstoff-Feinteilchen in gewünschter Teilchengröße aus der jeweils gewählten intermetallischen Verbindung oder metallischen Mischkristallen hergestellt und diese vorbereiteten Hartstoff-Feinteilchen während der Bildung der Gleit- bzw. Reibschicht in diese eingelagert oder in die gebildete Gleit- bzw. Reibschicht nachträglich eingebracht werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Block aus harter, spröder, intermetallischer Verbindung oder harte Mischkristalle ausgebildeter Le gierung hergestellt und dieser Block zu den Hartstoff- Feinteilchen gewünschter Teilchengröße zerkleinert, be vorzugt zerschlagen und gemahlen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoff-Feinteilchen durch Verdüsen der inter metallischen Verbindung bzw. der harten Mischkristalle ausbildenden Legierung und ggf. Vermahlen der durch Verdüsen gebildeten Teilchen auf die gewünschte Teil chengröße hergestellt werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit- bzw. Reibschicht galva nisch erzeugt und die vorbereiteten Hartstoff-Fein teilchen zum Einlagern in die entstehende Gleit- bzw. Reibschicht im jeweiligen Galvanikbad bzw. in den jeweiligen Galvanikbädern in Dispersion gehalten werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver aus vorbereiteten Hart stoff-Feinteilchen in gewünschter Menge auf die Ober fläche der Gleit- bzw. Reibschicht eines zu Gleit- bzw. Reibelementen zu verarbeitenden Schichtwerkstoffes gestreut und in diese Oberfläche eingepreßt bzw. einge walzt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver aus vorbereiteten Hartstoff-Feinteilchen, ggf. in gewünschter selektiver Flächenverteilung auf die freie Oberfläche der Gleit- bzw. Reibschicht eines vorbereiteten Gleit- bzw. Reib elements gestreut und in diese Oberfläche eingepreßt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich net, daß der Schichtwerkstoff bzw. das Gleit- bzw. Reib element nach dem Einpressen der Hartstoff-Feinteilchen in die freie Oberfläche der Gleit- bzw. Reibschicht einer Wärmebehandlung, beispielsweise bei Temperaturen zwischen 180°C und 360°C, unterworfen wird.

20. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröses Sintergerüst aus Kupfer und/oder Zinnbronze auf einer Trägerschicht, beispielsweise Stahlschicht gebildet und mit einem weicheren metallischen Werkstoff wie Blei, Blei-Zinn-Legierung, Blei-Zinn-Antimon- Legierung oder Blei-Indium-Legierung getränkt wird, wobei dem weicheren metallischen Werkstoff in verflüssigtem Zustand von den Tränken des porösen Filtergerüstes Hartstoff-Feinteilchen intensiv beige mischt werden.

21. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver aus Hartstoffteilchen mit Pulver aus Kupferteilchen und/oder Pulver aus Zinnbronzeteilchen intensiv vermischt und aus diesem Pulvergemisch eine poröse Schicht auf eine Trägerschicht, beispielsweise eine Stahlschicht gesintert wird und daß die so gebildete Hartstoffteilchen enthaltende Schicht mit weicherem metallischem Werkstoff wie Blei, Blei-Zinn-Legierung, Blei-Zinn-Antimon-Legierung oder Blei-Indium-Legierung getränkt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Pulver aus Hartstoff-Teilchen mit Teilchengröße ≦ 5 µm und Pulver aus spratzigen Kupferteilchen und/oder Pulver aus spratzigen Zinnbronze-Teilchen miteinander gemischt werden.