DE4219144A1 - Gleitelement - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitelement und ins­ besondere ein Gleitelement mit einer eine Gleitfläche für ein Gegenelement aufweisenden Oberflächenschicht.

Es sind Gleitlager als Gleitelement von Maschinenteilen, beispielsweise einer Nockenwelle bekannt, welche eine Ober­ flächenschicht auf einer Außenumfangsfläche eines Lagerteils eines Basiselementes besitzen und durch eine abgeschiedene Metallschicht zum Zwecke der Verbesserung der Belegung und der Abnutzungsfestigkeit sowie ein Lagerteil einer Nocken­ welle, ein vergrößertes Ende einer Verbindungsstange oder ähnliches mit einer gleichartigen Oberflächenschicht besit­ zen.

Unter bestimmten Umständen bei einer Tendenz zur Erhöhung der Drehzahl und der Ausgangsleistung eines Motors sind be­ kannte Gleitlager jedoch mit dem Problem behaftet, daß sie aufgrund eines schlechten Anfangsformanpassungsvermögens lediglich eine nicht ausreichende Ölspeicherfähigkeit sowie eine schlechte Belegung und eine schlechte Abnutzungsfestig­ keit an der Oberflächenschicht besitzen. Selbst hinsichtlich der Haftung der Oberflächenschicht an der Basis ist eine Verbesserung erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitelement der in Rede stehenden Art mit einer ausreichen­ den Ölspeicherfähigkeit einer Oberflächenschicht und einem verbesserten Anfangsformanpassungsvermögen der Oberflächen­ schicht und damit einer verbesserten Belegung und einer ver­ besserten Abnutzungsfestigkeit der Oberflächenschicht anzu­ geben.

Dabei soll weiterhin die Abschälfestigkeit einer Oberflä­ chenschicht auf einem Basiselement erhöht sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Gleitele­ ment mit einer eine Gleitfläche für ein Gegenelement aufwei­ senden Oberflächenschicht vor, die einen zu einem kubischen System gehörenden Metallkristall mit einer zur Gleitfläche gerichteten Ebene mit dem Miller-Indizes (h00) und einer Einstellung eines prozentualen Bereichs A der (h00)-Ebene in der Gleitfläche in einen Bereich von A50%.

Die Ölspeicherfähigkeit und das Anfangsformanpassungsvermö­ gen und damit die Belegung und die Abnutzungsfestigkeit der Oberflächenschicht sind also durch die Struktur des Metall­ kristalls der Oberflächenschicht verbessert.

Ist eine Orientierung des zum kubischen System gehörenden Metallkristalls derart vorgesehen, daß die (h00)-Ebene in der Gleitfläche erscheint, so ist der Metallkristall mit einer derartigen Orientierung stengelförmig und endet in einem spitzen Ende, das ein Gemenge von die Gleitfläche bildenden vierseitigen pyramidenförmigen Kristallen ist.

Sind der Prozentbereich A der (h00)-Ebene und damit die vierseitigen pyramidenförmigen Kristalle in der Gleitebene auf einen Wert von gleich oder mehr als 50% (A50%) eingestellt, so werden zur Verbesserung des Anfangsforman­ passungsvermögens der Oberflächenschicht die Spitzen der vierseitigen pyramidenförmigen Kristalle vorzugsweise abge­ tragen, wodurch der Oberflächenbereich der Gleitfläche durch die vierseitigen pyramidenförmigen Kristalle vergrößert wer­ den kann, so daß die Oberflächenschicht eine ausreichende Ölspeicherfähigkeit besitzt. Damit wird die Belegungsfestig­ keit der Oberflächenschicht vergrößert. Ist der Prozentbe­ reich A jedoch kleiner als 50% (A < 50%), kann ein Effekt der oben beschriebenen Art nicht realisiert werden, woraus sich eine verringerte Belegungsfestigkeit der Oberflächen­ schicht ergibt.

Aus der Tatsache, daß der Metallkristall dem kubischen Sy­ stem angehört, kann aufgrund der Orientierung der (h00)- Ebene in Orientierungsrichtung eine größere Atomdichte er­ reicht werden, so daß die Oberflächenschicht eine größere Härte und Ölspeicherfähigkeit besitzt, was zu einer er­ höhten Abnutzungsfestigkeit der Oberflächenschicht führt.

Weiterhin ist gemäß der Erfindung ein Gleitelement mit einer eine Gleitfläche für ein Gegenelement aufweisenden Oberflä­ chenschicht vorgesehen, bei dem die Oberflächenschicht durch ein Gemenge von Kristalliten einer höchstens 17 Gew.-% Sn enthaltenden Pb-Legierung gebildet ist und bei dem bei einer Beugungsmessung mit Röntgenstrahlen für die Oberflächen­ schicht die Beziehung

I(c)/ΣI(abc)0,2

gilt, worin ΣI(abc)=I(a)+I(b)+I(c) ist und I(b)=0 enthalten ist, wenn die integrierte Festigkeit von ersten orientierten Kristallen mit der durch die Miller-Indizes (h00) gegebenen, gegen die Gleitfläche gerichtete Ebene durch I(a), die integrierte Festigkeit von zweiten orien­ tierten Kristallen mit durch die Miller-Indizes (111) und (222) gegebenen gegen die Gleitfläche gerichteten Flächen durch I(b) und die integrierte Festigkeit von dritten orientierten Kristallen mit einer gegen die Gleitfläche gerichteten sich von (h00)-, (111)- und (222)-Ebenen unterscheidenden Kristallfläche durch I(c) gegeben ist.

Der erste orientierte Kristall mit der gegen die Gleitflä­ che gerichteten (h00)-Ebene ist ein stengelförmiger Kri­ stall, dessen Spitzenende ein vierseitiger pyramidenförmi­ ger Kristall ist, so daß die Oberflächenschicht eine der oben beschriebenen Belegungsfestigkeit gleichartige Bele­ gungsfestigkeit besitzt.

Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Gleitelement vorgesehen, in dem zwischen dem die Oberflächenschicht bildenden sten­ gelförmigen Kristallen eine Pore vorgesehen ist, die sich in die Gleitfläche öffnet und als Ölspeicher dient.

Bei einer derartigen Ausführungsform besitzt die Oberflä­ chenschicht ein ausgezeichnetes Schmiervermögen, was zu einer weiter verbesserten Belegungsfestigkeit der Oberflä­ chenschicht führt.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß ein Gleitelement mit einem Basiselement und einer eine Gleitfläche für ein Gegen­ element bildenden Oberflächenschicht aus einer Legierung auf dem Basiselement vorgesehen, bei dem die Oberflächenschicht durch eine auf dem Basiselement abgeschiedene Basisschicht, eine auf der Basisschicht abgeschiedene Gleitflächenbil­ dungsschicht zusammengesetzt ist und die Basisschicht ein dichtes Gemenge von körnigen Kristallen und die Gleitflä­ chenbildungsschicht wenigsten entweder eine Vielzahl von vierseitigen pyramidenförmigen Kristallen oder eine Viel­ zahl von stumpfen vierseitigen pyramidenförmigen Kristallen enthält, welche die Gleitfläche bilden.

Das Gemenge der die Basisschicht bildenden körnigen Kristal­ le ist dicht, so daß die Basisschicht fest am Basiselement haftet. Andererseits haftet die Gleitflächenbildungsschicht gut an der Basisschicht, weil sie aus dem gleichen Material wie die Basisschicht hergestellt ist. Damit wird es möglich, eine verbesserte Abschälfestigkeit der Oberflächenschicht auf dem Basiselement zu realisieren. Die Gleitflächenbil­ dungsschicht besitzt eine der oben beschriebenen Belegungs­ festigkeit gleichartige Belegungsfestigkeit, weil sie viel­ seitige pyramidenförmige Kristalle und/oder ähnliches ent­ hält.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß ein Gleitelement mit einem Basiselement und einer eine Gleitfläche für ein Gegen­ element bildenden Oberflächenschicht aus einer Legierung auf dem Basiselement vorgesehen, bei dem die Oberflächenschicht durch eine auf dem Basiselement abgeschiedene und ausgebil­ dete Primärschicht und eine auf der Primärschicht abgeschie­ dene Sekundärschicht gebildet wird, wobei die Primärschicht eine Vielzahl von benachbart zueinander von der Basisele­ mentseite ausgehenden körnigen Kristallen und die Sekundär­ schicht ein Gemenge von körnigen Kristallen mit einer Härte enthält, welche kleiner als die der Kristalle in der Primär­ schicht ist.

Bei einer derartigen Ausführungsform ist das Anfangsforman­ passungsvermögen aufgrund der geringen Härte der Sekundär­ schicht verbessert, wodurch sichergestellt ist, daß der Oberflächendruck bei fertiger Belegung in der Anfangsstart­ stufe der Gleitbewegung erhöht werden kann. Ist andererseits die Anfangsstartstufe der Gleitbewegung abgelaufen, d. h. nach Abnutzung der Sekundärschicht, wird die Abnutzung der Primärschicht im wesentlichen unterdrückt, weil deren Härte aufgrund der Orientierung der (h00)-Ebene erhöht ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Aus­ führungsbeispielen gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Nockenwelle;

Fig. 2 eine Schnittansicht, aus der der Zusammenhang zwischen einem Lagerteil der Nockenwelle und einem Gleitlager ersichtlich ist;

Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht eines we­ sentlichen Teils einer Oberflächenschicht;

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Messung des Neigungswinkels eines körnigen Kristalls;

Fig. 5 ein Diagramm einer Röntgenstrahlenbeugung für einen Ni-Kristall in einer Oberflächenschicht;

Fig. 6A eine eine Ni-Kristallstruktur in einer Gleitfläche zeigenden Mikrophotographie;

Fig. 6B eine der Fig. 6A entnommene schematische Darstel­ lung;

Fig. 7 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen dem Pro­ zentbereich einer (h00)-Ebene in einer Gleitfläche und des Oberflächendrucks der Oberflächenschicht bei Erzeugung der Belegung;

Fig. 8 ein Diagramm einer Röntgenstrahlenbeugung für einen Pb-Legierungskristall in einer Oberflächenschicht;

Fig. 9 eine eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Gleitfläche zeigende Mikrophotographie;

Fig. 10 eine eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einem Längsschnitt der Oberflächenschicht zeigende Mikrophotographie;

Fig. 11 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen dem Pro­ zentbereich einer (h00)-Ebene in der Gleitfläche und des Oberflächendrucks der Oberflächenschicht bei Erzeugung der Belegung;

Fig. 12 eine ebene Explosionsdarstellung eines Gleitlagers;

Fig. 13 einen Schnitt in einer Ebene 13-13 in Fig. 12;

Fig. 14 eine schematische Ansicht eines wesentlichen Teils einer Gleitfläche;

Fig. 15 einen schematischen Längsschnitt eines wesentlichen Teils einer Oberflächenschicht;

Fig. 16 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen den Sn-Ge­ halt und dem Druckbetrag von ersten orientierten Kristallen;

Fig. 17 eine eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Gleitfläche zeigenden Mikrophotographie;

Fig. 18 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen dem Druck­ betrag von ersten orientierten Kristallen und dem Oberflächendruck bei Erzeugung der Belegung;

Fig. 19 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen dem Cu-Ge­ halt und dem Druckbetrag von dritten orientierten Kristallen;

Fig. 20 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen dem Druck­ betrag der dritten orientierten Kristalle und dem Oberflächendruck bei Erzeugung der Belegung;

Fig. 21 einen schematischen Längsschnitt eines wesentlichen Teils einer Oberflächenschicht;

Fig. 22 eine eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Gleitfläche nach einem Abnutzungstext zeigen­ de Mikrophotographie;

Fig. 23 eine eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Gleitfläche in einem vergleichbaren Beispiel nach dem Abnutzungstext zeigende Mikrophotographie;

Fig. 24 eine Darstellung eines wesentlichen Teils einer Oberflächenschicht bei fortschreitender Abnutzung in einem Längsschnitt;

Fig. 25 eine schematische perspektivische Ansicht eines we­ sentlichen Teils einer Gleitfläche;

Fig. 26 eine eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung der Gleitfläche zeigende Mikrophotographie;

Fig. 27 eine Darstellung zur Erläuterung der Messung des Neigungswinkels eines körnigen Kristalls;

Fig. 28 einen Längsschnitt eines wesentlichen Teils einer Oberflächenschicht;

Fig. 29 eine eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung im Längsschnitt einer Oberflächenschicht zeigende Mikrophotographie;

Fig. 30 eine eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Oberfläche einer Basisschicht zeigende Mikro­ photographie;

Fig. 31 ein Diagramm einer Röntgenstrahlenbeugung für einen Pn-Legierungskristall in einer Basisschicht;

Fig. 32 eine Darstellung zur Erläuterung eines Abschälte­ stes für eine Oberflächenschicht;

Fig. 33 einen schematischen Längsschnitt eines wesentlichen Teils eines Gleitlagers;

Fig. 34 eine eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einem Längsschnitt einer Oberflächenschicht zeigen­ de Mikrophotographie; und

Fig. 35 einen schematischen Längsschnitt eines wesentli­ chen Teils einer Oberflächenschicht.

Die Fig. 1 bis 11 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß den Fig. 1 und 2 besitzt eine Nockenwelle 1 als Gleit­ element für einen Verbrennungsmotor ein Basismaterial 2 aus Gußeisen als Basiselement. Auf einer Außenumfangsfläche eines Lagerteils 3 des Basismaterials 2 ist eine Oberflä­ chenschicht 4 vorgesehen. Diese Oberflächenschicht 4 besitzt eine Gleitfläche 4a für ein Lagerelement als Gegenelement.

Die Oberflächenschicht 4 wird durch ein galvanisches Verfah­ ren hergestellt und umfaßt ein zu einem kubischen System ge­ hörendes Metallkristallgemenge. Im kubischen System sind eine flächenzentrierte kubische Struktur und eine raumzen­ trierte kubische Struktur enthalten.

Beispiele von Metallkristallen mit einer flächenzentrierten kubischen Struktur sind Einzelmetallkristalle und Legie­ rungskristalle, wie beispielsweise Pb, Ni, Cu, Al, Ag, Au und ähnliches. Beispiele von Metallkristallen mit einer raumzentrierten kubischen Struktur sind Einzelmetallkristal­ le und Legierungskristalle, wie beispielsweise Fe, Cr, Mo, W, Ta, Zr, Nb, V und ähnliches.

Vorgegebene Kristalle eines Metallkristalls besitzen eine durch die Miller-Indizes (h00) gegebene Ebene, welche gegen eine Gleitfläche 4a zu deren Bildung gerichtet ist. Der Prozentbereich A der (h00)-Ebene in der Gleitfläche 4a ist auf einen Bereich von A50% eingestellt.

Ist für einen Metallkristall eines kubischen Systems eine solche Orientierungscharakteristik vorgesehen, daß eine (h00)-Ebene auf diese Weise in der Gleitfläche 4a erscheint, so besitzt der Metallkristall mit dieser Orientierungscha­ rakteristik von dem Lagerteil 3 ausgehende Stengelkristalle 7, deren Enden die Gleitfläche 4a bildende vierseitige py­ ramidenförmige Kristalle 6 aufweisen. Von den Stengelkri­ stallen 7 gehen einige vom Basismaterial 2 aus, wobei sie jedoch in der Mitte abgebrochen sind, während andere von derartigen abgebrochenen Stengelkristallen ausgehen. Das gleiche gilt für einen im folgenden noch zu beschreibenden Stengelkristall.

Ist der Prozentbereich A der (h00)-Ebene und damit der vier­ seitigen pyramidenförmigen Kristalle im oben beschriebenen Sinne auf einen Bereich von A 50% eingestellt, so können Spitzen a1 der vierseitigen pyramidenförmigen Kristalle zur Verbesserung des Anfangsformanpassungsvermögens der Oberflä­ chenschicht 4 vorzugsweise abgetragen sein, wobei der Ober­ flächenbereich der Gleitfläche 4a durch die vierseitigen py­ ramidenförmigen Kristalle 6 vergrößert wird, so daß die Oberflächenschicht 4 ein ausreichendes Ölspeichervermögen besitzt. Damit wird es möglich, die Belegungsfestigkeit der Oberflächenschicht 4 zu verbessern. Ist jedoch der Prozent­ bereich A auf kleiner als 50% (A < 50%) eingestellt, so kann ein derartiger Effekt nicht realisiert werden, was zu einer reduzierten Belegungsfestigkeit der Oberflächenschicht 4 führt.

Da der Metallkristall dem kubischen System angehört, wird aufgrund der Orientierung (h00)-Ebene eine vergrößerte Atom­ dichte in Orientierungsrichtung realisiert. Die Oberflächen­ schicht 4 besitzt daher eine vergrößerte Härte und es kann deren Ölspeicherfähigkeit realisiert werden, wodurch eine verbesserte Abnutzungsfestigkeit dieser Oberflächenschicht 4 sichergestellt ist.

Um eine gute Gleitcharakteristik im oben beschriebenen Sinne zu erhalten, ist die Neigung des Stengelkristalls wichtig.

Wird gemäß den Fig. 3 und 4 längs der Gleitfläche 4a unter dieser an der Seite einer Basisfläche eine gedachte Ebene B und durch eine durch die Spitze a1 und einen zentralen Teil a2 der Basisfläche der vierseitigen pyramidenförmigen Spitze 6 verlaufende Linie a3 in bezug auf eine durch den zentralen Teil a2 der Basisfläche und senkrecht zur gedachten Ebene B verlaufende Bezugslinie a4 ein Neigungswinkel 8 definiert, so ist dieser Neigungswinkel 8 des Stengelkristalls 7 auf einen Bereich von 0° R 30° festgelegt. Ist der Nei­ gungswinkel R größer als 30° (R < 30°), so ist die Öl­ speicherfähigkeit der Oberflächenschicht 4 und die bevor­ zugte Abnutzung der Spitze a1 verringert, was zu einer ver­ ringerten Belegungs- und Abnutzungsfestigkeit der Oberflä­ chenschicht 4 führt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele beschrieben.

Die Außenumfangsfläche des Lagerteils 3 des Basismaterials 2 aus Gußeisen wurde zur Bildung einer Oberflächenschicht 4 aus einem Gemenge von Ni-Kristallen galvanisch behandelt.

Die Bedingungen beim Galvanikprozeß sind die folgenden: Das Bad ist ein Mischbad aus Nickelsulfat und Nickelchlorid; der pH-Wert des galvanischen Bades betrug 4,5 oder weniger (konstant); als Zusatz wurde Borsäure oder ein organischer Zusatz verwendet; die Temperatur des galvanischen Bades be­ trug 50°C; die Stromdichte betrug 9A/dm².

Fig. 5 zeigt ein Diagramm einer Röntgenstrahlbeugung für einen Ni-Kristall, worin eine Spitze b1 eine (200)-Ebene und eine Spitze b2 eine (400)-Ebene anzeigt, welche beide zur (h00)-Ebene gehören. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß Ni- Kristalle in der Oberflächenschicht 4 vorhanden und so orientiert sind, daß die (h00)-Ebene in einer Ebene parallel zur gedachten Ebene B liegt, welche längs der Gleitfläche 4a verläuft.

In diesem Fall ist der Orientierungsgrad des Ni-Kristalls um so größer, je höher die Spitzen b1 und b2 und damit die in­ tegrierte Festigkeit ist. Dies führt zu einem vergrößerten Prozentbereich A der (h00)-Ebene in der Gleitfläche 4a. Die Einstellung des Orientierungsgrades erfolgt durch Verände­ rung der Bedingungen des Galvanikprozesses. In Fig. 5 ist der Prozentbereich A der (h00)-Ebene in der Gleitfläche 4a gleich 100% (A = 100%).

Fig. 6A zeigt eine elektronische Mikrophotographie (5000fache Vergrößerung) der Ni-Kristallstruktur in der Gleit­ fläche 4a und Fig. 6B eine der Fig. 6A entnommene schema­ tische Darstellung. Aus Fig. 6B ist ersichtlich, daß die Gleitfläche 4a vierseitige pyramidenförmige Kristalle be­ sitzt. Der Neigungswinkel R der Stengelkristalle liegt im Bereich von 0° R µ 30°C.

Fig. 7 zeigt Ergebnisse eines Belegungstests für die durch einen Ni-Kristall gebildete Oberflächenschicht 4. Dieser Test wurde unter Verwendung einer Spitzen-Scheiben-Testma­ schine mit folgenden Testbedingungen durchgeführt: Das für eine Scheibe verwendete Material war nitrierter unlegierter Stahl (S48C-Material); die Drehzahl der Scheibe betrug 10 m/s; die Ölzufuhrrate betrug 40 cc/min. In Fig. 7 wurde die Belegungsfestigkeit durch Festlegung einer auf die Spitze wirkenden Kraft, d. h. ein Newton (N) bei Erzeugung der Belegung geschätzt.

Gemäß Fig. 7 ist es möglich, die Belegungsfestigkeit der Oberflächenschicht 4 durch Einstellung des Prozentbereichs A der (h00)-Ebene in der Gleitfläche 4a auf einen Wert von 50% oder mehr (A 50%) zu verbessern. Es ist darauf hinzu­ weisen, daß das Basismaterial 2 durch Stahl oder eine Al- Legierung gebildet sein kann.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer durch eine Pb-Legierung gebildeten Oberflächenschicht beschrieben, wel­ che auf der Innenumfangsfläche eines Kipparms für einen Ver­ brennungsmotor vorgesehen ist, in die eine Kippwelle einge­ setzt werden soll.

Diese Innenumfangsfläche eines aus einer Al-Legierung herge­ stellten Basismaterials, in die eine Kippwelle eingesetzt werden soll, wurde zur Bildung einer durch ein Gemenge von Kristallen der Pb-Legierung gebildeten Oberflächenschicht einem Galvanikprozeß unterworfen.

Die Bedingungen für den Galvanikprozeß sind die folgenden: Ein galvanisches Bad in Form eines Bades auf Borfluoridbasis enthielt 100 g/l von Pb²⁺ und 10 g/l Sn²⁺; ein Zusatz war Borfluorwasserstoffsäure, Borsäure oder ein organischer Zu­ satz; die Temperatur des Galvanikbades betrug 25°C; die Kathodenstromdichte war 8 A/dm².

Fig. 8 zeigt ein Diagramm einer Röntgenstrahlbeugung für eine Kristallstruktur der Pb-Legierung in der Oberflächen­ schicht, wobei eine Spitze b1 eine (200)-Ebene und eine Spitze b2 eine (400)-Ebene angibt, welche beide der (h00)- Ebene angehören. Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß die durch den Pb-Legierungskristall gebildete Oberflächenschicht so orientiert ist, daß die (h00)-Ebene in einer Ebene parallel zu der sich längs der Gleitfläche erstreckenden gedachten Ebene B liegt. In diesem Beispiel ist der Prozentbereich A der (h00)-Ebene in der Gleitfläche gleich 100% (A = 100%).

Fig. 9 zeigt eine elektronische Mikrophotographie (10 000fache Vergrößerung) einer Kristallstruktur der Pb-Legierung in der Gleitfläche und Fig. 10 eine elektronische Mikropho­ tographie (5000fache Vergrößerung) einer Kristallstruktur der Pb-Legierung in einem Längsschnitt der Oberflächen­ schicht. Aus den Fig. 9 und 10 ist ersichtlich, daß die Oberflächenschicht durch ein Gemenge von Stengelkristallen und die Gleitfläche durch vierseitige pyramidenförmige Kri­ stalle gebildet ist. Der Neigungswinkel R der Stengelkri­ stalle liegt in einem Bereich von 0° R 10°.

Fig. 11 zeigt die Ergebnisse eines Belegungstests für die durch den Pb-Legierungskristall gebildete Oberflächen­ schicht. Dieser Test wurde unter Verwendung einer Spitzen- Scheiben-Testmaschine mit den gleichen Testbedingungen durchgeführt, wie sie oben für die durch den Ni-Kristall ge­ bildete Oberflächenschicht angegeben wurden.

Aus Fig. 11 ist ersichtlich, daß die Belegungsfestigkeit der Oberflächenschicht durch Einstellung des Prozentbereiches A der (h00)-Ebene in der Gleitfläche auf einen Wert verbessert werden kann, welcher gleich oder größer als 50% (A 50%) ist.

Die für das oben beschriebene erste Ausführungsbeispiel an­ gegebene Technologie ist nicht nur auf die obengenannte Nockenwelle und den obengenannten Kipparm beschränkt. Sie ist vielmehr auch auf Gleitelemente, wie beispielsweise eine Motorkurbelwelle mit einer Oberflächenschicht anwendbar, die einen Metallkristall, beispielsweise einen Ni-Kristall auf einem Lagerteil besitzt. Sie ist auch für einen Motorkolben mit einer einen Metallkristall, beispielsweise einen FE-Kri­ stall auf einem Randteil in Kombination mit einem aus einer Al-Legierung hergestellten Kolben und einem aus einer Al-Le­ gierung hergestellten Zylinderblock anwendbar.

Die Fig. 12 bis 20 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß den Fig. 12 und 13 ist ein Gleitlager 8 als Gleitele­ ment auf ein Lagerteil einer Kurbelwelle in einem Motor auf­ gebracht, wobei ein vergrößertes Ende einer Verbindungsstange oder einem ähnlichen Element durch eine erste Hälfte 8 ₁ und eine zweite Hälfte 8 ₂ gebildet ist. Die Hälften 8 ₁ und 8 ₂ besitzen den gleichen Aufbau und werden durch eine Basis 9 sowie eine auf dieser Basis 9 ausgebildete Oberflächen­ schicht 11 mit einer Gleitfläche 11a für ein Gegenelement 10 gebildet. Die Basis 9 wird durch einen Träger 12 und eine auf einer Fläche dieser Auskleidung 12 ausgebildete Ausklei­ dungsschicht 13 als Träger für die Oberflächenschicht 11 ge­ bildet. Die Oberflächenschicht 4 wird durch einen Galvanik­ prozeß hergestellt. Ggf. kann eine Cu-Abscheideschicht zwi­ schen dem Träger 12 und der Auskleidungsschicht 13 sowie eine Ni-Abscheidungsgrenzschicht zwischen der Auskleidungs­ schicht 13 und der Oberflächenschicht 11 vorgesehen werden.

Der Träger 12 wird durch eine Platte aus gewalztem Stahl ge­ bildet, wobei seine Dicke von der eingestellten Dicke des Gleitlagers 8 abhängt. Die Auskleidungsschicht 13 ist aus Kupfer, einer Legierung auf Kupferbasis, Aluminium oder einer Legierung auf Aluminiumbasis, usw. hergestellt, wobei ihre Dicke in einem Bereich von 50 bis 500 µm und normaler­ weise in der Größenordnung von 300 µm liegt. Die Oberflä­ chenschicht 11 ist aus einem Kristallgemenge einer Pb-Legie­ rung hergestellt, wobei ihre Dicke im Bereich von 5 bis 50 µm und normalerweise in der Größenordnung von 20 µm liegt.

Die die Oberflächenschicht 11 bildende Pb-Legierung enthält Sn als notwendiges Legierungselement und kann im Bedarfsfall wenigstens ein Element aus der Gruppe Cu, Fe, Cr, Co, In, Ag, Tl, Nb, Sb, Ni, Cd, Te, Bi, Mn, Ca und Ba enthalten. Sn hat die Funktion der Erhöhung der Festigkeit der Oberflä­ chenschicht 11. Cu, Ni, Mn, Fe, Cr und Co haben die Funktion der Erhöhung der Härte der Oberflächenschicht 11. Darüber hinaus haben In, Ag, Tl, Nb, Sb, Cd, Te, Bi, Ca und Ba die Funktion der Aufweichung der Oberflächenschicht 11 zur Re­ alisierung eines verbesserten Anfangsformanpassungsver­ mögens.

Die Oberflächenschicht 11 besitzt erste orientierte Kristal­ le mit einer durch die Miller-Indizes (h00) gegebenen Flä­ che, welche zur Bildung der Gleitfläche 11a gegen diese ge­ richtet ist. Der erste orientierte Kristall hat die Funk­ tion der Verbesserung der Gleitcharakteristik der Oberflä­ chenschicht 11. Zusätzlich zu den ersten orientierten Kri­ stallen besitzt die Oberflächenschicht 11 in bestimmten Flächen auch zweite orientierte Kristalle mit durch die Miller-Indizes (111) und (222) gegebenen Ebenen, welche gegen die Gleitfläche gerichtet sind.

Im Pb-Legierungskristall stehen die (h00)-Ebene und die (111)-Ebene einschließlich der (222)-Ebene in einem solchen Zusammenhang, daß bei Verkleinerung einer dieser Ebenen auch die andere Ebene verkleinert wird. Mit Ausnahme des Falles, daß die Oberflächenschicht 11 lediglich durch die ersten orientierten Kristalle gebildet wird, muß die Beziehung der ersten und zweiten orientierten Kristalle zueinander berück­ sichtigt werden.

Unter Berücksichtigung dieses Sachverhaltes wird das Vor­ handensein der ersten orientierten Kristalle in der Ober­ flächenschicht 11 folgendermaßen eingestellt:

Ist die integrierte Festigkeit des ersten orientierten Kri­ stalls mit der durch die Miller-Indizes (h00) gegebenen gegen die Gleitfläche 11a gerichteten Ebene durch I(a) und die integrierte Festigkeit des zweiten orientierten Kri­ stalls mit den durch die Miller-Indizes (111) und (222) ge­ gegebenen gegen die Gleitfläche 11a gerichteten Ebenen durch I(b) gegeben, so gilt bei einer Beugungsmessung mit Röntgen­ strahlen der Oberflächenschicht 11a die folgende Beziehung:

0,5I(a)/Σ I(ab)1,0,

worin Σ I(ab)=I(a)+I(b) ist; I(b)=0 enthalten ist und I(a) Σ I(ab) ein Vorhandenseinsbetrag R₁ der ersten orientierten Kristalle ist.

Gemäß den Fig. 13 bis 15 ist der erste orientierte Kristall 14 ₁ mit der gegen die Gleitfläche gerichteten (h00)-Ebene ein von der Auskleidungsschicht 13 ausgehender Stengelkri­ stall, von dem ein Spitzenende einen vierseitigen pyrami­ denförmigen Kristall 15 umfaßt.

Ist die Vorhandenseinsmenge R₁ der ersten orientierten Kri­ stalle 14 ₁ in der vorbeschriebenen Weise eingestellt, so kann die Spitze a1 der vierseitigen pyramidenförmigen Kri­ stalle 15 vorzugsweise abgetragen werden, um das Anfangs­ formanpassungsvermögen der Oberflächenschicht 11 zu verbes­ sern. Der Oberflächenbereich der Gleitfläche 11a kann durch die vielseitigen pyramidenförmigen Kristalle 15 vergrößert werden, so daß die Oberflächenschicht 11 ein ausreichendes Ölspeichervermögen besitzt. Damit kann die Belegungsfestig­ keit der Oberflächenschicht 11 verbessert werden.

Aufgrund der Tatsache, daß der erste orientierte Kristall 14 ₁ aufgrund der Orientierung der (h00)-Ebene eine flächen­ zentrierte kubische Struktur besitzt, ist die Atomdichte in Orientierungsrichtung erhöht, so daß die Oberflächenschicht 11 eine vergrößerte Härte und eine Ölspeicherfähigkeit be­ sitzt, wodurch ein verbesserter Abnutzungswiderstand dieser Oberflächenschicht 11 gewährleistet ist. In den Fig. 14 und 15 bezeichnet das Bezugszeichen 14 ₂ einen körnigen zweiten orientierten Kristall.

Um eine gute Gleitcharakteristik im oben beschriebenen Sinne zu realisieren, ist der Neigungswinkel R des ersten orien­ tierten Kristalls 14 ₁ ebenso wie bei der ersten Ausführungs­ form (siehe Fig. 3 und 4) auf einen Bereich von 0° R 30° eingestellt.

Hinsichtlich der Zusammensetzung der ersten Oberflächen­ schicht 11 beeinflußt der Gehalt an Sn, das ein notwendiges Legierungselement bildet, die Vorhandenseinsmenge R₁ der ersten orientierten Kristalle 14 ₁.

Fig. 16 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Sn-Gehalt und der Vorhandenseinsmenge R₁ der ersten orientierten Kri­ stalle 14 ₁. Gemäß einer ausgezogenen Kurve C₁ in Fig. 16 kann die Vorhandenseinsmenge R₁ auf einem Wert R₁ 0,5, d. h. auf einem Wert gehalten werden, welcher gleich oder größer als 50% ist. Ein bevorzugter Bereich des Sn-Ge­ haltes liegt zwischen 3 Gew.-% (inklusive) und 12 Gew.-% (inklusive).

Eine gestrichelte Kurve C₂ in Fig. 16 gibt einen Fall an, in dem die Oberflächenschicht zusätzlich zu den ersten und zweiten orientierten Kristallen 14 ₁ und 14 ₂ dritte orien­ tierte Kristalle enthält, welche die Gleitcharakteristik un­ günstig beeinflussen. Die dritten orientierten Kristalle werden im folgenden noch erläutert, wobei durch die ge­ strichelte Linie C₂ gegebene Ergebnisse dadurch erhalten werden, daß die Vorhandenseinsmenge R₂ auf einen Wert ein­ gestellt wird, der gleich oder kleiner als 0,2 (R₂ 0,2) ist. Selbst in diesem Fall wird der Sn-Gehalt in der glei­ chen Weise wie oben beschrieben eingestellt.

Bei der Herstellung der Oberflächenschicht 11 durch einen Galvanikprozeß ist die verwendete galvanische Lösung eine Lösung auf Borfluorid-Basis, welche 40 bis 180 g/l Pb²⁺, 1,5 bis 35 g/l Sn²⁺ und im Bedarfsfall höchstens 15 g/l Cu²⁺ so­ wie einen Zusatz enthält. Der verwendbare Zusatz ist ein organischer Zusatz, welcher wenigstens einer Verbindung aus der Gruppe einer Verbindung auf Chinon-Basis, wie beispiels­ weise Hydrochinon, Catechol, usw., einer Verbindung auf Aminosäure-Basis, wie beispielsweise Gelatine, Peptide, usw. und eines Aldehyd, wie beispielsweise, Benzaldehyd, Vanil­ lin, usw. entspricht. Die Menge des organischen Zusatzes liegt im Bereich von 1,5 bis 18 g/l als Gesamtmenge. Im Be­ darfsfall kann der Galvaniklösung zur Einstellung des Wider­ standes der Flüssigkeit bei Energieversorgung Borfluorsäure und/oder Borsäure zugesetzt werden. Die Temperatur der Gal­ vaniklösung liegt im Bereich von 5 bis 35°C und die Katho­ denstromdichte ist auf einen Bereich von 3 bis 15 A/dm² ein­ gestellt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

Eine aus einer Cu-Legierung hergestellte Auskleidungsschicht 13 wird zur Bildung einer durch ein Kristallgemenge einer Pb-Legierung gebildeten Oberflächenschicht 11 einem Galva­ nikprozeß unterworfen.

Die Bedingungen des Galvanikprozesses sind die folgenden:

Die Galvaniklösung ist eine Borfluorid-Lösung, welche 110 g/l Pb²⁺, 10 g/l Sn²⁺ und 2,5 g/l Cu²⁺ enthält; der Zusatz ist ein organischer Zusatz; die Temperatur der Gal­ vaniklösung beträgt 25°C und die Stromdichte 6 A/dm².

Die Zusammenfassung der Oberflächenschicht 11 umfaßt 90 Gew.-% Pb, 8 Gew.-% Sn und 2 Gew.-% Cu.

Eine Röntgenstrahlbeugung für die Oberflächenschicht 11 ergibt den Ergebnissen nach Fig. 8 entsprechende Ergebnis­ se. Im Rasterdiagramm der Röntgenstrahlbeugung werden daher lediglich Spitzen von durch die Miller-Indizes (200) und (400) gegebenen Ebenen beobachtet. Diese beiden Ebenen ge­ hören zur (h00)-Ebene. Es wurde bestätigt, daß die Oberflä­ chenschicht 11 lediglich durch erste orientierte Kristalle 14 ₁ gebildet wird. In diesem Fall ist die gesamte integrier­ te Festigkeit Σ I(ab) = 679,996 (Σ I(ab) = 679,996), wobei I(b) = 0 vorgesehen ist und damit die Festigkeit Σ I(ab) gleich der integrierten Festigkeit I(a) des ersten orien­ tierten Kristalls 14 ₁ ist. Die Vorhandenseinsmenge R₁ der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ ist daher 1,0 (R₁ = 1,0).

Die Kristallstruktur der Pb-Legierung in der Oberflächen­ schicht 11 wurde durch ein Elektronenmikroskop untersucht, wobei das Ergebnis zeigt, daß die Oberflächenschicht 11 eine der Struktur nach den Fig. 9 und 10 entsprechende Kristall­ struktur besitzt. Die Oberflächenschicht 11 wird daher durch die ersten orientierten Kristalle 14 ₁ und damit durch Sten­ gelkristalle mit die Gleitfläche 11a bildenden vierseitigen pyramidenförmigen Kristallen 15 gebildet. Der Neigungswinkel des ersten orientierten Kristalls 14 ₁ lag im Bereich 0° R 10°.

Fig. 17 zeigt eine elektronische Mikrophotographie (10 000­ fache Vergrößerung) einer Kristallstruktur einer Pb-Legie­ rung in einer weiteren Gleitfläche 11a. In Fig. 16 werden zusätzlich zu den vierseitigen pyramidenförmigen Kristallen 15 körnige Kristalle beobachtet, bei denen es sich um zwei­ te orientierte Kristalle 14 ₂ handelt.

In Fig. 17 ist die integrierte Festigkeit I(a) der ersten orientierten Kristalle 14 ₂ = 37,172 (I(a) = 37,172) und die integrierte Festigkeit I(b) der zweiten orientierten Kri­ stalle 14 ₂ = 24,781 (I(b) = 24,781). Die Vorhandenseinsmen­ ge R₁ der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ ist daher gleich 0,6 R₁ = 0,6).

Der Neigungswinkel R des ersten orientierten Kristalls 14 ₁ liegt im Bereich von 0° R 10°.

Fig. 18 zeigt den Zusammenhang zwischen der Vorhandenseins­ menge R₁ der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ und des Ober­ flächendrucks bei Erzeugung der Belegung für Oberflächen­ schichten 11 verschiedener Gleitlager 8. In Fig. 18 ent­ spricht eine Kurve d₁ dem Zusammenhang in einem Fall, in dem der Neigungswinkel 8 des ersten orientierten Kristalls 14 ₁ im Bereich von 0° R 10° liegt. Eine Kurve d₂ ent­ spricht dem Zusammenhang in einem Fall, in dem der Nei­ gungswinkel R des ersten orientierten Kristalls 14 ₁ im Be­ reich von 0° R 20° liegt. Eine Kurve d₃ entspricht dem Zusammenhang in einem Fall, in dem der Neigungswinkel R des ersten orientierten Kristalls 14 ₁ in einem Bereich von 0° R 30° liegt.

Der Belegungstest wurde ausgeführt, in dem die Gleitlager 8 mit einer rotierenden Welle in Gleitkontakt gebracht wurden und die auf sie wirkende Last graduell erhöht wurde. Fig. 18 zeigt den Oberflächendruck, wenn die Belegung in der Ober­ flächenschicht 11 der Gleitlager 8 erzeugt wurde.

Die Testbedingungen sind die folgenden: Das für die rotie­ rende Welle verwendete Material war ein nitriertes JIS S48C- Material; die Drehzahl der rotierenden Welle betrug 6000 Umdrehungen pro Minute; die Ölzufuhrtemperatur betrug 120°, der Ölzufuhrdruck betrug 3 kg/cm² und die aufgebrachte Last betrug 1 kg/s.

Fig. 18 zeigt, daß die Belegungsfestigkeit der Oberflächen­ schicht 11 durch Einstellung der Vorhandenseinsmenge R₁ der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ auf einen Wert gleich oder größer als 0,5 (R₁ 0,5) verbessert werden kann. Ein bevor­ zugter Bereich der Vorhandenseinsmenge R₁ der ersten orien­ tierten Kristalle 14 ₁ liegt im Bereich von 0,8 R₁ 1,0. Es ist darauf hinzuweisen, daß sich die beste Belegungsfe­ stigkeit ergibt, wenn R₁ = 1,0 ist.

In der Oberflächenschicht 11 können in bestimmten Fällen dritte orientierte Kristalle, d. h. Pb-Metallkristalle mit einer gegen die Gleitfläche gerichteten, sich von den (h00)-, (111)- und (222)-Ebenen unterscheidenden Kristall­ fläche abgeschieden sein, wie dies oben beschrieben wurde. In einer derartigen Kristallfläche sind durch die Miller- Indizes (220), (311), (331) und (420) gegebene Ebenen ent­ halten. Der dritte orientierte Kristall beeinflußt die Be­ legungsfestigkeit der Oberflächenschicht 11 ungünstig, so daß es notwendig ist, die Vorhandenseinsmenge der dritten orientierten Kristalle zu unterdrücken.

In dieser Hinsicht ist die Vorhandenseinsmenge der dritten orientierten Kristalle in der Oberflächenschicht 11 folgen­ dermaßen eingestellt:

Ist bei einer Beugungsmessung mit Röntgenstrahlen die inte­ grierte Festigkeit I(a) der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ mit einer gegen die Gleitfläche gerichteten, durch die Miller-Indizes (h00) gegebenen Ebene durch I(a), die inte­ grierte Festigkeit der zweiten orientierten Kristalle 14 ₂ mit gegen die Gleitfläche gerichteten Ebenen mit den Miller- Indizes (111) und (222) durch I(b) und die integrierte Fe­ stigkeit der dritten orientierten Kristalle 14 ₂ mit einer gegen die Gleitfläche gerichteten sich von Ebenen mit den Miller-Indizes (h00), (111) und (222) unterscheidenden Kristallfläche durch I(c) gegeben, so gilt der folgende Zusammenhang:

I(c)/Σ I(abc)0,2,

worin Σ I(abc)=I(a)+I(b)+I(c) gilt, I(b)=0 enthalten ist und I(c)/Σ I(ac) eine Vorhandenseinsmenge R₂ der dritten orientierten Kristalle ist.

Hinsichtlich der Zusammensetzung der Oberflächenschicht 11 beeinflußt der Gehalt von Cu, Ni, Mn, Fe, Cr, Co, Sb, Cd, Bi und Ca, wobei es sich um selektive Legierungselemente han­ delt, die Vorhandenseinsmenge R₂ der dritten orientierten Kristalle.

Fig. 19 zeigt den Zusammenhang zwischen Cu-Gehalt und der Vorhandenseinsmenge R₂ der dritten orientierten Kristalle. Gemäß Fig. 19 kann die Vorhandenseinsmenge R₂ durch Einstel­ len des Cu-Gehaltes auf höchstens 5 Gew.-% auf 0,2 oder kleiner gehalten werden. Ein bevorzugter Bereich des Cu-Ge­ haltes liegt zwischen 1 Gew.-% (inklusive) und 3 Gew.-% (inklusive). Der Gehalt an anderen selektiven Legierungsele­ menten, wie beispielsweise Ni zeigt das gleiche Verhalten wie der Cu-Gehalt.

Fig. 20 zeigt den Zusammenhang zwischen der Vorhandenseins­ menge R₂ der dritten orientierten Kristalle und des Oberflä­ chendrucks bei der Erzeugung der Belegung für die Oberflä­ chenschicht der verschiedenen Gleitlager 8. Die Zusammenset­ zung der Oberflächenschicht umfaßt 90 Gew.-% Pb, 8 Gew.-% Sn und 2 Gew.-% Cu. Eine Kurve e₁ in Fig. 20 entspricht dem Zu­ sammenhang in dem Fall, in dem die Vorhandenseinsmenge R₁ der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ = 1,0 (R₁ = 1,0) und damit I(b) = 0 ist und die Oberflächenschicht 11 die ersten und dritten orientierten Kristalle umfaßt. Eine Kurve e₂ entspricht dem Zusammenhang in einem Fall, in dem die Vor­ handenseinsmenge R₁ der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ = 0,8 (R₁ = 0,8) und die Oberflächenschicht 11 die ersten, zweiten und dritten orientierten Kristalle umfaßt. Der Be­ legungstest wurde in der gleichen Weise und unter den glei­ chen Bedingungen durchgeführt, wie dies oben beschrieben wurde.

Fig. 20 zeigt, daß die Belegungsfestigkeit der Oberflächen­ schicht 11 dadurch verbessert werden kann, daß die Vorhan­ denseinsmenge R₂ der dritten orientierten Kristalle auf einen Wert gleich oder kleiner als 0,2 (R₂ 0,2) einge­ stellt wird. Die Vorhandenseinsmenge R₂ der dritten orien­ tierten Kristalle ist vorzugsweise gleich oder kleiner 0,1 (R₂ 0,1). Es ist darauf hinzuweisen, daß R₂ = 0 dem Fall entspricht, in dem kein dritter orientierter Kristall in der Oberflächenschicht 11 vorhanden ist.

Der optimale Zustand der Oberflächenschicht 11 wird dann er­ reicht, wenn die Neigung R der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ im Bereich von 0° R 10° liegt und wenn die Vorhan­ denseinsmenge R₁ der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ ein durch die folgende Gleichung festgelegter Wert ist:

R₁ = I(a)/Σ I(ab)0,8.

Für die oben beschriebenen selektiven Legierungselemente kann der Gehalt an Ag, Nb, Te oder Ba auf einen Wert gleich oder kleiner als 10 Gew.-% eingestellt werden, um eine Redu­ zierung der Festigkeit der Oberflächenschicht 11 zu vermei­ den.

Wenn In oder Tl der oben beschriebenen selektiven Legie­ rungselemente in der Oberflächenschicht 11 vorhanden sein soll, kann auf einer abgeschiedenen Pb-Legierungsschicht eine Deckschicht aus In oder ähnlichem vorgesehen und für 15 bis 60 Minuten einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 120 bis 200°C ausgesetzt werden, wodurch In oder ähn­ liches in die abgeschiedene Pb-Legierungsschicht für das Le­ gieren diffundiert wird. Ist der Gehalt von In oder ähnli­ chem übermäßig, so wird die Oberflächenschicht 11 übermäßig weich, was zu einer Reduzierung des Schmelzpunktes und damit zu einer Reduzierung der Festigkeit der Oberflächenschicht 11 führt. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß In oder ähnliches mit einem weiteren Element, wie beispielsweise Sn, Ni und Fe eine intermetallische Verbindung (Verbindungen) bilden kann, so daß eine Schichttrennung auftreten kann. Daher wird der Gehalt von In oder Tl nach der Diffusion auf einen Bereich von 0,5 Gew.-% (inklusive) bis 10 Gew.-% (in­ klusive) eingestellt. Die Einstellung eines derartigen Ge­ haltes kann durch Änderung der Dicke der Beschichtungs­ schicht geändert werden.

Die Fig. 21 bis 27 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Gemäß Fig. 21 ist eine als Ölspeicher dienende Pore 16 zwi­ schen benachbarten ersten orientierten Kristallen 14 ₁, d. h. benachbarten Stengelkristallen in der Oberflächenschicht 11 des Gleitlagers 8 vorgesehen, welche sich in die Gleitfläche 11a öffnet. Der durch die Öffnungen der Poren 16 eingenom­ mene Prozentbereich A₁ in der Gleitfläche 11 liegt zweck­ mäßigerweise in einem Bereich von 0,2% A₁ 10%.

Die Tabelle 1 zeigt einen Vergleich des Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung und eines in Aufbau und Eigenschaften vergleichbaren Ausführungsbeispiels. Die Oberflächenschicht ist sowohl beim Ausführungsbeispiel der Erfindung als auch beim vergleichbaren Ausführungsbeispiel aus einer 8 Gew.-% Sn und 2 Gew.-% Cu enthaltenden Pb-Legierung hergestellt.

Der Belegungstest wurde dadurch ausgeführt, daß die Gleit­ lager mit einer rotierenden Welle in Gleitkontakt gebracht wurden und ihre Belastung graduell vergrößert wurde. Der Oberflächendruck bei der Belegungserzeugung gemäß der Tabelle wurde dann bestimmt, wenn die Belegung in der Ober­ flächenschicht des Gleitlagers erzeugt wurde.

Die Testbedingungen sind die folgenden: Das für die rotie­ rende Welle verwendete Material war nitriertes JIS S48C- Material; die Drehzahl der rotierenden Welle betrug 6000 Umdrehungen pro Minute; die Ölzufuhrtemperatur betrug 120°C; der Ölzufuhrdruck betrug 3 kg/cm²; und die aufgebrachte Last betrug 1 kg/s.

Ein Abnutzungstest wurde dadurch ausgeführt, daß die Gleit­ lager auf einer gegebenen Gleitstrecke mit der rotierenden Welle in Kontakt gebracht wurden und daß die Last als dyna­ mische Last einer mit der rotierenden Welle synchronen Si­ nusvollwelle aufgebracht wurde.

Die Testbedingungen sind die folgenden: Das für die rotie­ rende Welle verwendete Material war ein nitriertes JIS S48C- Material; die Drehzahl der rotierenden Welle betrug 3000 Umdrehungen pro Minute; die maximal aufgebrachte Last betrug 600 kg/cm² (geplante Lagerfläche: Breite mal Durchmesser); die Gleitstrecke betrug 2,5×10³ km; die Ölzufuhrtemperatur betrug 120°C; und der Ölzufuhrdruck betrug 3 kg/cm².

Die Fig. 22 und 23 zeigen elektronische Mikrophotographien (10 000fache Vergrößerung) der Kristallstruktur der Pb-Le­ gierung in der Gleitfläche nach dem Abnutzungstest. Fig. 22 entspricht dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, wäh­ rend Fig. 23 dem vergleichbaren Ausführungsbeispiel ent­ spricht. In Fig. 22 sind im erfindungsgemäßen Ausführungs­ beispiel viele Poren 16 zu beobachten.

Tabelle 1

Die Tabelle 1 und Fig. 22 zeigen, daß sich beim erfindungs­ gemäßen Ausführungsbeispiel eine große Anzahl von als Öl­ speicher dienenden Poren in die Gleitfläche 11a öffnen und daß die Oberflächenschicht 11 daher ausgezeichnete Schmier­ eigenschaften besitzt, wodurch ein verbesserter Belegungs­ widerstand sichergestellt ist. Darüber hinaus kann die Ab­ nützung der Oberflächenschicht 11 im wesentlichen durch den die Härte erhöhenden Effekt für die Oberflächenschicht 11 aufgrund der Schmierfähigkeit und des Orientierungsindex Oi von 100% in der (h00)-Ebene unterdrückt werden.

Gemäß Fig. 24 wird selbst im Verlauf der Abnutzung der Ober­ flächenschicht 11 ein gleichartiger Effekt erreicht, weil die Poren 16 sich in die Gleitfläche 11a hinein öffnen.

Ist jedoch der durch die Öffnungen der Poren 16 eingenom­ mene Prozentbereich A₁ kleiner als 0,2% (A₁ < 0,2%), so ist die Schmierfähigkeit der Oberflächenschicht 11 klein. Ist andererseits A₁ < 10%, so ist die Festigkeit der Ober­ flächenschicht 11 verringert.

Eine Gleitcharakteristik der oben beschriebenen Art kann selbst dann erreicht werden, wenn ein Spitzenende des ersten orientierten Kristalls 14 ₁ ein stumpfer vierseitiger pyrami­ denförmiger Kristall 17 ist. Fig. 26 zeigt eine elektroni­ sche Mikrophotographie (10 000fache Vergrößerung) einer Kristallstruktur einer Pb-Legierung, wenn eine Gleitfläche 11a durch stumpfe vierseitige pyramidenförmige Kristalle 17 gebildet wird. In diesem Fall wird wenigstens ein Teil der Gleitfläche 11a durch obere Basisflächen 17a der stumpfen vierseitigen pyramidenförmigen Kristalle 17 gebildet, wo­ durch sichergestellt wird, daß zwischen einem Gegenelement 10 und der oberen Basisfläche 17a vom Beginn der Gleitbewe­ gung an ein Ölfilm gebildet werden kann, wodurch das An­ fangsformanpassungsvermögen verbessert wird.

Erfindungsgemäß ist ein Gleitlager mit einem durch erste orientierte Kristalle 14 ₁ gebildeten Teil einer Oberflächen­ schicht 11 vorgesehen. In diesem Fall ist der Prozentbereich A₃ von Endflächend der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ in der Gleitfläche 11a auf einen Bereich von A₃ 50% einge­ stellt.

Der Neigungswinkel R der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ mit einem stumpfen vierseitigen pyramidenförmigen Kristall 17 ist als durch die folgenden Linien gebildeter Winkel de­ finiert: Eine durch einen zentralen Teil a₅ der oberen Ba­ sisfläche und einen zentralen Teil a₆ einer unteren Basis­ fläche verlaufende Linie a₃; eine durch den zentralen Be­ reich a₆ der unteren Basisfläche und senkrecht zu einer ge­ dachten Ebene B verlaufende Bezugslinie a₄, wie dies in Fig. 27 dargestellt ist. Selbst in diesem Falle ist der Neigungs­ winkel R auf einen Bereich von 0° R 30° eingestellt.

Die Fig. 28 bis 32 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.

Fig. 28 zeigt eine Schnittansicht eines Gleitlagers 8 gemäß dieser Ausführungsform entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 13. Fig. 29 zeigt eine elektronische Mikrophotographie (2000fache Vergrößerung) einer Pb-Legierungskristallstruk­ tur in einem Längsschnitt einer Oberflächenschicht 11. Die­ se Oberflächenschicht 11 ist aus einer 8 Gew.-% Sn und 2 Gew.-% Cu enthaltenden Pb-Legierung hergestellt und auf einer aus einer Cu-Legierung hergestellten Auskleidungs­ schicht 13 ausgebildet.

Gemäß den Fig. 28 und 29 umfaßt die Oberflächenschicht 11 eine auf der Auskleidungsschicht 13 abgeschiedene Basis­ schicht 18 sowie eine auf dieser Basisschicht 18 abgeschie­ dene Gleitflächenbildungsschicht 19.

Fig. 30 zeigt eine elektronische Mikrophotographie (10 000fache Vergrößerung) einer Pb-Legierungskristallstruktur in einer Oberfläche der Basisschicht 18. Aus Fig. 30 ist er­ sichtlich, daß die Basisschicht 18 ein dichtes Gemenge von körnigen Kristallen aufweist. Im dargestellten Ausführungs­ beispiel wird die Basisschicht 18 lediglich durch körnige Kristalle gebildet.

Die Gleitflächenbildungsschicht 19 besitzt eine Vielzahl von von der Basisschicht 18 ausgehenden Pb-Legierungsstengelkri­ stallen, d. h. erste orientierte Kristalle 14 ₁. Im darge­ stellten Ausführungsbeispiel wird die Gleitflächenbildungs­ schicht 19 lediglich durch erste orientierte Kristalle 14 ₁ gebildet.

Bei der Bildung einer derartigen Oberflächenschicht 11 kommt ein Verfahren zur Anwendung, bei dem zunächst elektrolytisch bei einer Kathodenstromdichte von 2 A/dm² auf einer Ausklei­ dungsschicht 13 eine Basisschicht 18 abgeschieden und ausge­ bildet wird und sodann galvanisch bei einer Kathodenstrom­ dichte von 8 A/dm² eine Gleitflächenbildungsschicht 19 auf der Basisschicht 18 abgeschieden wird.

Das die Basisschicht 18 bildende Gemenge von körnigen Kri­ stallen ist aufgrund der kleinen Kathodenstromdichte bei der Abscheidung dicht. Daher haftet die Basisschicht 18 fest an der Auskleidungsschicht 13. Andererseits haftet die Gleit­ flächenbildungsschicht 19 gut an der Basisschicht 18, weil sie aus dem gleichen Material wie die Basisschicht 18 herge­ stellt ist. Dies führt zu einer erhöhten Abschälfestigkeit der Oberflächenschicht 11 auf der Auskleidungsschicht 13.

Die Gleitflächenbildungsschicht 19 besitzt eine ausreichen­ de Ölspeicherfähigkeit und zeigt ein gutes Anfangsformanpas­ sungsvermögen, da sie vierseitige pyramidenförmige Kristalle 15 mit vorzugsweise abgetragener Spitze a₁ aufweist.

Bei einer Röntgenstrahlbeugung für die Gleitflächenbildungs­ schicht 19 wird ein der Fig. 8 entsprechendes Ergebnis er­ zielt. In einem Rasterdiagramm der Röntgenstrahlenbeugung werden daher lediglich Beugungsspitzen für Ebenen mit den Miller-Indizes (200) und (400) beobachtet.

Der die Orientierungscharakteristik der Kristallfläche an­ gebende Orientierungsindex Oe ist durch folgende Formel ge­ geben:

OE = Ihkl/ΣIhkl×100 (%)

worin hkl einen Miller-Index; Ihkl die integrierte Festig­ keit einer (hkl)-Ebene; und ΣIhkl die Summe von Ihkl bedeu­ ten. Je näher der Orientierungsindex Oe in einer bestimmten (hkl)-Ebene bei 100% liegt, um so größer ist die Anzahl von Kristallflächen, die in einer Richtung senkrecht zur (hkl)- Ebene orientiert sind.

Die integrierte Festigkeit Ihkl und der Orientierungsindex Oe in der (200)- und (400)-Ebene des Pb-Legierungskristalls ist in Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Tabelle 2 zeigt, daß der Orientierungsindex Oe in einer (h00)-Ebene des Pb-Legierungskristalls 100% beträgt und daß daher der Pb-Legierungskristall eine in den Richtungen der kristallographischen Achsen a, b und c orientierte Kristall­ fläche, d. h. eine (h00)-Ebene besitzt.

Ist die Kristallfläche auf diese Weise in Richtung senkrecht zur (h00)-Ebene orientiert, so ist die Atomdichte in der Orientierungsrichtung groß, weil die Kristallstruktur der Pb-Legierung eine flächenzentrierte kubische Struktur ist. Die Gleitflächenbildungsschicht 19 besitzt daher eine ver­ größerte Härte, wodurch sich eine verbesserte Belegungs- und Abnutzungsfestigkeit ergibt.

Fig. 31 zeigt ein Rasterdiagramm einer Röntgenstrahlbeugung für den Pb-Legierungskristall in der Basisschicht 18. In Fig. 31 ist keine Orientierung einer speziellen Kristallflä­ che zu beobachten. Die integrierten Festigkeiten und Orien­ tierungsindizes in verschiedenen (hkl)-Ebenen sind in Tabel­ le 3 angegeben.

Tabelle 3

Aus den Fig. 30 und 31 sowie aus Tabelle 3 ist ersichtlich, daß die Pb-Legierungskristallform in der Basisschicht 18 eine unregelmäßige Form mit willkürlich orientierten Kri­ stallflächen ist.

Tabelle 4 zeigt einen Vergleich des erfindungsgemäßen Aus­ führungsbeispiels mit einem vergleichbaren Ausführungsbei­ spiel (1) hinsichtlich der Abschälfestigkeit der Oberflä­ chenschicht. Die Oberflächenschicht im vergleichbaren Bei­ spiel (1) wird aus einem Gemenge von Stengelkristallen einer Pb-Legierung gebildet, wie dies auch für die Gleitflächen­ bildungsschicht 19 im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Die Abschälfestigkeit wurde durch Messung der Abschälbreite bestimmt. Die Messung der Abschälbreite wurde durch folgende Operationen ausgeführt: Es wurden Kreuzschnitte f₁ in der Oberflächenschicht 11 hergestellt; die resultierende Ober­ flächenschicht 11 wurde für sechs Stunden auf eine Tempe­ ratur von 180°C aufgeheizt und dann abgekühlt; ein die vorgenannten Schritte umfassender Zyklus wurde fünf Mal wiederholt; die Oberflächenschicht 11 wurde einer Ultra­ schallhohlraumbildung unterzogen. Bei Abschälung eines den Schnitt f₁ in der Oberflächenschicht 11 umgebenden Teils f₂ von der Auskleidungsschicht 13 wurde ein Abstand vom Schnitt f₁ zu einem anhaftenden Teil f₃ gemessen und der maximale Abstand als Abschälabstand f₄ bestimmt.

Tabelle 4
Abschälbreite in Oberflächenschicht (µm)
Erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
3
Vergleichsausführungsbeispiel (1)	27

Aus Tabelle 4 ist ersichtlich, daß beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel die Abschälfestigkeit der Oberflächen­ schicht 11 durch Vorhandensein der durch ein Stengelkri­ stallgemenge gebildeten Basisschicht 18 vergrößert werden kann.

Tabelle 5 zeigt ein Ergebnis eines Belegungstestes für das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel und für ein bekanntes vergleichbares Ausführungsbeispiel (2). Beim vergleichbaren Ausführungsbeispiel (2) ist die Pb-Legierungskristallform in der Oberflächenschicht unregelmäßig mit willkürlich orien­ tierten Kristallflächen, wie dies auch in der Basisschicht 18 im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Der Belegungstest wurde dadurch ausgeführt, daß die Gleitla­ ger mit einer rotierenden Welle in Kontakt gebracht wurden und die auf sie wirkende Last graduell erhöht wurde. Tabelle 5 zeigt den Oberflächendruck bei Belegungserzeugung in der Oberflächenschicht des Gleitlagers.

Die Testbedingungen sind die folgenden: Das für die rotie­ rende Welle verwendete Material war ein nitriertes JIS S48C- Material; die Drehzahl der rotierenden Welle betrug 6000 Umdrehungen; die Ölzufuhrtemperatur betrug 120°C; der Ölzu­ fuhrdruck betrug 3 kg/cm²; und die aufgebrachte Last betrug 1 kg/s.

Tabelle 5
Oberflächendruck der Oberflächenschicht bei Belegungserzeugung (kg/cm²)
Erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
420
Vergleichsausführungsbeispiel (2)	190

Aus Tabelle 5 ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel im Vergleich zum Vergleichsausfüh­ rungsbeispiel (2) eine ausgezeichnete Belegungsfestigkeit besitzt. Der Grund dafür liegt darin, daß die Spitze a₁ der die Gleitfläche 11a bildenden vierseitigen pyramidenförmi­ gen Kristalle 15 zur Realisierung eines verbesserten An­ fangsformanpassungsvermögens der Oberflächenschicht 11 vor­ zugsweise abgetragen ist und daß der Oberflächenbereich der Gleitfläche 11a aufgrund der vierseitigen pyramidenförmigen Kristalle 15 vergrößert ist, so daß die Oberflächenschicht 11 eine ausreichende Ölspeicherfähigkeit besitzt. In diesem Fall ist bei bevorzugter Abtragung der Spitze a₁ am Beginn der Gleitbewegung zur Bildung einer ebenen Oberfläche (welche einer oberen Basisfläche einer stumpfen vierseitigen Pyramide entspricht) zwischen dieser ebenen Fläche und einem Gegenelement immer ein Ölfilm vorhanden, so daß die Gleit­ fläche 11a extrem langsam abgenutzt wird.

Eine den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen entspre­ chende Gleitcharakteristik kann selbst dann erreicht werden, wenn eine Vielzahl der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ in der Gleitflächenbildungsschicht 19 der Pb-Legierung ledig­ lich stumpfe vierseitige pyramidenförmige Kristalle 17 ent­ hält, wie dies in den Fig. 25 bis 27 dargestellt ist, oder derartige erste orientierte Kristalle 14 ₁ eine Konbination von Kristallen 17 und vierseitigen pyramidenförmigen Kri­ stallen 15 enthalten.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Gleitlager mit einem Teil einer Gleitfläche 11a, welche durch vierseitige pyramidenförmige Kristalle 15 oder stumpfe vierseitige pyramidenförmige Kristalle 17 gebildet ist. In diesem Fall ist der Prozentbereich A₂ der vierseitigen pyra­ midenförmigen Kristalle 15 und/oder ähnliches in der Gleit­ fläche 11a auf einen Bereich von A₂ 50% eingestellt. Der Neigungswinkel R des vierseitigen pyramidenförmigen Kri­ stalls 15 und des stumpfen vierseitigen pyramidenförmigen Kristalls 17 ist wie in den vorher beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispielen auf einen Bereich von 0° R 30° einge­ stellt.

Die Fig. 33 bis 35 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 33 zeigt eine Schnittansicht eines Gleitlagers dieser fünften Ausführungsform entsprechend Fig. 13. Fig. 34 zeigt eine elektronische Mikrophotographie (1500fache Vergröße­ rung) der Pb-Legierungskristallstruktur in einem Längs­ schnitt einer Oberflächenschicht 11. Fig. 35 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines wesentlichen Teils der Oberflächenschicht 11 gemäß Fig. 34. Die Oberflächenschicht 11 ist aus einer 8 Gew.-% Sn und 2 Gew.-% Cu enthaltenden auf einer Auskleidungsschicht 13 aus einer Cu-Legierung ausgebildeten Pb-Legierung hergestellt.

Gemäß den Fig. 34 und 35 umfaßt die Oberflächenschicht 11 eine auf der Auskleidungsschicht 13 abgeschiedene und ausge­ bildete Primärschicht 20 sowie eine auf der Primärschicht 20 abgeschiedene und ausgebildete Sekundärschicht 21.

Die Primärschicht 20 besitzt eine Vielzahl von von der Aus­ kleidungsschicht 13 ausgehenden zueinander benachbarten Pb- Legierungsstengelkristallen, nämlich erste orientierte Kri­ stalle 14 ₁. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Primärschicht 20 lediglich durch erste orientierte Kristalle 14 ₁ gebildet. Zwischen benachbarten ersten orientierten Kri­ stallen 14 ₁ sind zur Bildung eines Ölspeichers sich in die Gleitfläche 11a öffnende Poren 16 vorgesehen. Der durch die Öffnungen der Poren 16 in einem Querschnitt parallel zur Gleitfläche 11a eingenommene Prozentbereich A₁ liegt zweck­ mäßigerweise in einem Bereich von 0,2% A₁ 10%.

Die Kristallstruktur der Pb-Legierung in einer Oberfläche der Sekundärschicht 21, d. h. in der Gleitfläche 11a ent­ spricht derjenigen nach Fig. 30. Die Sekundärschicht 21 besitzt daher ein Gemenge von körnigen Kristallen. In der dargestellten Ausführungsform wird die Sekundärschicht 21 lediglich durch körnige Kristalle gebildet.

Bei der Herstellung einer Oberflächenschicht 11 kommt ein Verfahren zur Anwendung, bei dem galvanisch mit einer Katho­ denstromdichte von 8 A/dm² eine Primärschicht 20 auf einer Auskleidungsschicht 13 abgeschieden und ausgebildet wird und sodann auf der Primärschicht galvanisch bei einer Kathoden­ stromdichte von 2 A/dm² eine Sekundärschicht 21 abgeschieden und ausgebildet wird. In diesem Fall wird die Oberfläche der Primärschicht 20 durch vierseitige pyramidenförmige Kristal­ le 15 gebildet, so daß diese Oberfläche der Primärschicht 20 einen Verankerungseffekt für die Sekundärschicht 21 bildet, so daß die Sekundärschicht 21 gut an der Primärschicht 20 haftet.

Bei einer Röntgenstrahlbeugung für die Primärschicht 20 ergibt sich ein Ergebnis gemäß Fig. 8. In einem Rasterdia­ gramm der Röntgenstrahlbeugung werden lediglich Beugungs­ spitzen für Ebenen mit Miller-Indizes (200) und (400) be­ obachtet. Der Orientierungsindex Oe des Pb-Legierungskri­ stalls in der (h00)-Ebene entspricht ebenfalls 100%.

Ist die Kristallfläche auf diese Weise in einer Richtung senkrecht zur (h00)-Ebene orientiert, so wird in Orien­ tierungsrichtung deshalb eine erhöhte Atomdichte erreicht, weil die Pb-Legierungskristallstruktur eine flächenzentrier­ te kubische Struktur ist, so daß die Primärschicht 20 eine erhöhte Härte besitzt, was zu einer verbesserten Belegungs- und Abnutzungsfestigkeit führt. Die Härte Hmv der Primär­ schicht 20 liegt in einem Bereich von 20 bis 25.

Eine Röntgenstrahlbeugung für die Sekundärschicht 21 ergibt ein Ergebnis gemäß Fig. 31. Die Kristallform der Pb-Legie­ rung in der Sekundärschicht 21 ist daher unregelmäßig mit willkürlich orientierten Kristallflächen, wie dies oben beschrieben wurde. Daher ist die Härte der Pb-Legierung kleiner als die der Pb-Legierung mit einer Orientierung in der (h00)-Ebene. Die Härte hmv der Sekundärschicht 21 liegt im Bereich von 10 bis 15.

Die Tabelle 6 zeigt einen Vergleich des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels mit einem in Form und Eigenschaften der Oberflächenschicht vergleichbaren Ausführungsbeispiel. Die Zusammensetzung der Oberflächenschicht ist für beide Aus­ führungsbeispiele die gleiche.

Ein Belegungstest wurde dadurch ausgeführt, daß Gleitlager mit einer rotierenden Welle in Gleitkontakt gebracht wurden und die auf die Gleitlager wirkende Last graduell erhöht wurde. Der in Tabelle 6 angegebene Oberflächendruck wurde bei Erzeugung der Belegung bestimmt.

Die Testbedingungen sind die folgenden: Das für die rotie­ rende Welle verwendete Material war ein nitriertes JIS S48C- Material; die Drehzahl der rotierenden Welle betrug 6000 Umdrehungen pro Minute; die Ölzufuhrtemperatur betrug 120°; der Ölzufuhrdruck betrug 3 kg/cm²; und die aufgebrach­ te Last betrug 1 kg/s.

Ein Abnutzungstest wurde dadurch ausgeführt, daß die Gleit­ lager mit der rotierenden Welle auf einer gegebenen Gleit- Strecke in Gleitkontakt gebracht wurden und daß die auf die Gleitlager aufgebrachte Last als dynamische Last in Form einer mit der rotierenden Welle synchronen Sinusvollwelle aufgebracht wurde.

Die Testbedingungen sind die folgenden: Das für die rotie­ rende Welle verwendete Material war ein nitriertes JIS S48C- Material; die Drehzahl der rotierenden Welle betrug 3000 Umdrehungen pro Minute; die maximal aufgebrachte Last betrug 600 kg/cm² (geplante Lagerfläche: Breite×Durchmesser); die Gleitstrecke betrug 2,5×10³ km; die Ölzufuhrtemperatur be­ trug 120°C; und der Ölzufuhrdruck betrug 3 kg/cm².

Die Kristallstruktur der Pb-Legierung in der Gleitfläche entspricht nach dem Abnutzungstest derjenigen nach den Fig. 22 und 23. In der Primärschicht 20 des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels werden viele Poren 16 beobachtet.

Tabelle 6

Gemäß Tabelle 6 ist das Anfangsformanpassungsvermögen beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel aufgrund der geringen Härte der Sekundärschicht 21 gut, wodurch sichergestellt wird, daß der Oberflächendruck bei Belegungserzeugung am Beginn der Gleitbewegung im Vergleich zum vergleichbaren Ausführungsbeispiel erhöht ist. Andererseits zeigt die Pri­ märschicht nach dem Beginn der Gleitbewegung, d. h. nach Ab­ nutzung der Sekundärschicht 21 ein ausgezeichnetes Schmier­ vermögen, weil sich eine große Anzahl von Poren zur Bildung von Ölspeichern wie im Gleitlager in die Gleitfläche 11a öffnet. Darüber hinaus ist die Härte aufgrund des Orientie­ rungsindex Oe von 100% in der (h00)-Ebene erhöht, so daß die Abnutzung der Primärschicht 20 im wesentlichen unter­ drückt werden kann. Ist jedoch der durch die Öffnungen der Poren 16 eingenommene Prozentbereich A₁ kleiner als 0,2% (A₁ < 0,2%), so ist das Schmiervermögen der Primärschicht 20 klein. Ist andererseits A₁ < 10%, so besitzt die Primär­ schicht 20 eine verringerte Festigkeit.

Die Spitzen a₁ der vierseitigen pyramidenförmigen Kristalle 15 in der Primärschicht 20 werden vorzugsweise beim Beginn der Gleitbewegung eingeebnet, so daß das Formanpassungsver­ mögen der Primärschicht 20 gut ist.

Die ersten orientierten Kristalle 14 ₁ in der Primärschicht 20 können eine Form gemäß den Fig. 25 und 26 besitzen. Ein Gleitlager mit einem Teil einer Primärschicht 20 bildenden ersten orientierten Kristallen 14 ₁ stellt ebenfalls eine Ausführungsform der Erfindung dar. In diesem Fall ist der Prozentbereich A₃ von Endflächen der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ in einem Querschnitt parallel zur Gleitfläche auf einem Bereich von A₃ 50% eingestellt. Der Neigungs­ winkel R der ersten orientierten Kristalle 14 ₁ ist auf einem Bereich von 0° R 30° eingestellt, wie dies beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall ist. Darüber hinaus stellt ein Gleitlager mit einer Primärschicht 20 ohne Poren 16 ebenfalls ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.

An Stelle der Herstellung der Oberflächenschicht gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen durch ein galvani­ sches Verfahren können auch andere Verfahren, wie beispiels­ weise eine Abscheidung aus der Gasphase, etwa ein PVD, ein Ionenabscheidungs-, ein CVD- oder ein Sputterverfahren Ver­ wendung finden. Die für das zweite bis fünfte Ausführungs­ beispiel beschriebene Technologie ist nicht auf Gleitlager beschränkt, sondern vielmehr auch bei anderen Gleitelementen anwendbar.

Claims (13)

1. Gleitelement mit einer eine Gleitfläche (4a; 11a) für ein Gegenelement (10) bildenden Oberflächenschicht (4; 11), die einen zu einem kubischen System gehörenden Me­ tallkristall mit einer zur Gleitfläche (4a; 11a) ge­ richteten Ebene mit den Miller-Indizes (h00) und einer Einstellung eines prozentualen Bereichs A der (h00)- Ebene in der Gleitfläche (4a; 11a) in einem Bereich von A 50%.

2. Gleitelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkristall ein Kristall einer höchstens 17 Gew.-% Sn enthaltenden Pb-Legierung ist, daß die Oberflächenschicht (4; 11) durch ein Gemenge von Kri­ stallen der Pb-Legierung gebildet ist und daß bei einer Beugungsmessung mit Röntgenstrahlen für die Oberflä­ chenschicht (4; 11) die Beziehung 0,5I(a)/ΣI(ab)1,0gilt, worin ΣI(ab)=I(a)+I(b) ist und I(b)=0 enthalten ist, wenn die integrierte Festigkeit von er­ sten orientierten Kristallen mit der durch die Miller- Indizes (h00) gegebenen gegen die Gleitfläche (4a; 11a) gerichteten Ebene durch I(a) und die integrierte Fe­ stigkeit von zweiten orientierten Kristallen mit durch die Miller-Indizes (111) und (222) gegen die Gleitflä­ che (4a; 11a) gerichteten Ebenen durch I(b) gegeben ist.

3. Gleitelement nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkristall einen 5 Gew.-% oder weniger wenigstens eines aus der Gruppe Cu, Ni, Fe, Cr, Mn, Co, Sb, Cd, Bi und Ca gewählten Elementes enthaltende Pb-Legierung ist, daß die Oberflächen­ schicht (4; 11) durch ein Gemenge von Kristallen der Pb-Legierung gebildet ist und daß bei einer Beugungs­ messung mit Röntgenstrahlen für die Oberflächenschicht (4; 11) die Beziehung I(c)/ΣI(abc)0,2gilt, worin ΣI(abc)=I(a)+I(b)+I(c) ist und I(b)=0 enthalten ist,
wenn die integrierte Festigkeit von ersten orientierten Kristallen mit der durch die Miller-Indizes (h00) gege­ benen gegen die Gleitfläche (4a; 11a) gerichteten Fläche durch I(a), die integrierte Festigkeit von zwei­ ten orientierten Kristallen mit durch die Miller-Indi­ zes (111) und (222) gegebenen gegen die Gleitfläche (4a; 11a) gerichteten Flächen durch I(b) und die inte­ grierte Festigkeit von dritten orientierten Kristallen mit einer gegen die Gleitfläche (4a; 11a) gerichteten sich von (h00)-, (111)- und (222)-Ebenen unterscheiden­ den Kristallebene durch I(c) gegeben ist.

4. Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (11) auf einem Basiselement (9) ausgebildet ist, daß die ersten orientierten Kristalle benachbart zueinander von der Seite des Basiselementes (9) ausgehende Stengelkristal­ ie sind und daß zwischen benachbarten Stengelkristallen Poren (16) ausgebildet sind, die sich in die Gleitflä­ che (11a) hinein öffnen und als Ölspeicher dienen.

5. Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (11) auf einem Basiselement (9) ausgebildet ist und eine auf dem Basiselement (9) abgeschiedene Basisschicht (18) umfaßt, daß eine aus dem gleichen Material wie die Basisschicht (18) gebildete Gleitflächenbildungsschicht (19) auf der Basisschicht (18) abgeschieden ist, daß die Basisschicht (18) ein dichtes Gemenge von körnigen Kristallen enthält und daß die Gleitflächenbildungs­ schicht (19) wenigstens entweder vierseitige pyramiden­ förmige Kristalle oder stumpfe vierseitige pyramiden­ förmige Kristalle als Metallkristall enthält.

6. Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (11) auf einem Basiselement (9) ausgebildet ist und eine erste auf dem Basiselement (9) abgeschiedene Primärschicht (20) sowie eine auf der Primärschicht (20) abgeschie­ dene Sekundärschicht (21) umfaßt, daß die Primärschicht (20) eine Vielzahl von benachbart zueinander vom Basis­ element (9) ausgehende Stengelkristalle als Metallkri­ stall enthält und daß die Sekundärschicht (21) ein Ge­ menge von körnigen Kristallen mit im Vergleich zur Här­ te der Primärschicht (20) kleineren Härte enthält.

7. Gleitelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Stengelkristallen sich in die Gleitfläche (11a) hinein öffnende als Ölspeicher die­ nende Poren (16) ausgebildet sind.

8. Gleitelement mit einer eine Gleitfläche (4a; 11a) für ein Gegenelement (10) aufweisenden Oberflächenschicht (4; 11), insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberflächenschicht (4; 11) durch ein höchstens 17 Gew.-% Sn enthaltendes Kristallgemisch einer Pb-Legierung gebildet ist und daß bei einer Beu­ gungsmessung mit Röntgenstrahlen für die Oberflächen­ schicht (4; 11) die Beziehung 0,5I(a)/ΣI(ab)1,0gilt, worin ΣI(ab) = I(a) + I(b) ist und I(b) = 0 enthalten ist, wenn die integrierte Festigkeit von ersten integrierten Kristallen mit einer durch die Miller-Indizes (h00) gegebenen gegen die Gleitfläche (4a, 11a) gerichteten Ebene durch I(a) und die inte­ grierte Festigkeit von zweiten orientierten Kristallen mit durch die Miller-Indizes (111) und (222) gegen die Gleitfläche gerichteten Ebenen durch I(b) gegeben ist.

9. Gleitelement mit einer eine Gleitfläche (4a; 11a) für ein Gegenelement (10) aufweisenden Oberflächenschicht (4; 11), insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberflächenschicht (4; 11) ein Kri­ stallgemenge einer 5 Gew.-% oder weniger wenigstens eines der Gruppe Cu, Ni, Fe, Cr, Mn, Co, Sb, Cd, Bi und Ca gewählten Elementes enthaltende Pb-Legierung umfaßt und daß bei einer Beugungsmessung mit Röntgenstrahlen für die Oberflächenschicht (4; 11) die Beziehung I(c)/ΣI(abc)0,2gilt, worin ΣI(abc)=I(a)+I(b)+I(c) ist und I(b)=0 enthalten ist, wenn die integrierte Festigkeit von ersten orientierten Kristallen mit der durch die Miller-Indizes (h00) gegebenen gegen die Gleitfläche (4a; 11a) gerichteten Fläche durch I(a), die integrier­ te Festigkeit von zweiten orientierten Kristallen mit durch die Miller-Indizes (111) und (222) gegebenen ge­ gen die Gleitfläche (4a; 11a) gerichteten Flächen durch I(b) und die integrierte Festigkeit von dritten orien­ tierten Kristallen mit einer gegen die Gleitfläche (4a; 11a) gerichteten sich von (h00)-, (111)- und (222)- Ebenen unterscheidenden Kristallebene durch I(c) gege­ ben ist.

10. Gleitelement mit einem Basiselement (9), einer auf dem Basiselement (9) ausgebildeten, aus einer Legierung hergestellten und eine Gleitfläche (4a; 11a) für ein Gegenelement (10) aufweisenden Oberflächenschicht (4; 11), insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (4; 11) eine Vielzahl von benachbart zueinander von der Seite des Basiselementes (9) benachbart zueinander ausgehende Stengelkristalle enthält und daß zwischen benachbarten Stengelkristallen sich in die Gleitfläche (4a; 11a) hinein öffnende, Ölspeicher bildende Poren (16) ausgebildet sind.

11. Gleitelement mit einem Basiselement (9) und einer auf dem Basiselement (9) vorgesehenen, durch eine Legie­ rung gebildeten und eine Gleitfläche (11a) für ein Ge­ genelement (10) aufweisenden Oberflächenschicht (11), insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (11) eine auf dem Basisele­ ment (9) abgeschiedene Basisschicht (18) umfaßt, daß auf der Basisschicht (18) eine Gleitflächenbildungs­ schicht (19) abgeschieden ist, daß die Basisschicht (18) ein dichtes Gemenge von körnigen Kristallen ent­ hält und daß die Gleitflächenbildungsschicht (19) we­ nigstens entweder eine Vielzahl von vielseitigen pyra­ midenförmigen Kristallen oder eine Vielzahl von stumpfen vierseitigen pyramidenförmigen Kristallen enthält, welche die Gleitfläche (11a) bilden.

12. Gleitelement mit einem Basiselement (9) und einer auf dem Basiselement (9) vorgesehenen, durch eine Legierung gebildeten und eine Gleitfläche (11a) für ein Gegenele­ ment (10) aufweisenden Oberflächenschicht (11), insbe­ sondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (11) eine auf dem Basiselement (9) abgeschiedene Primärschicht (20) und eine auf der Primärschicht (20) abgeschiedene Sekundärschicht (21) umfaßt, daß die Primärschicht (20) eine Vielzahl von benachbart zueinander von der Seite des Basiselementes (9) ausgehende Stengelkristalle enthält und daß die Se­ kundärschicht (21) ein Gemenge von körnigen Kristallen mit einer im Vergleich zur Härte der Primärschicht (20) kleineren Härte enthält.

13. Gleitelement mit einem Basiselement (9) und einer auf dem Basiselement (9) vorgesehenen, durch eine Legierung gebildeten und eine Gleitfläche (11a) für ein Gegenele­ ment (10) aufweisenden Oberflächenschicht (11), insbe­ sondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (11) durch eine auf dem Basis­ element (9) abgeschiedene Primärschicht (20) und eine auf der Primärschicht (20) abgeschiedene Sekundär­ schicht (21) gebildet ist, daß die Primärschicht (20) eine Vielzahl von benachbart zueinander von der Seite des Basiselementes (9) ausgehenden Stengelkristallen enthält, daß zwischen benachbarten Stengelkristallen sich in die Gleitfläche (11a), Ölspeicher bildende Poren (16) ausgebildet sind und daß die Sekundärschicht (21) ein Gemenge von körnigen Kristallen mit einer im Vergleich zur Härte der Primärschicht (20) kleineren Härte enthält.