Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
GALVANICALLY DEPOSITED BEARING ALLOY, GALVANIC BATH AND GALVANIC DEPOSITION METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/036696
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a galvanically deposited lead, tin and copper-based bearing alloy, especially for producing sliding layers for sliding bearings and to a galvanic bath comprising lead, tin and copper. The invention also relates to a method for the deposition of a lead, tin and copper alloy onto a bearing shell.

Inventors:
STEFFENS THOMAS (DE)
SCHUBERT WERNER (DE)
REHBOCK BERNHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/009620
Publication Date:
May 25, 2001
Filing Date:
September 30, 2000
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
KS GLEITLAGER GMBH (DE)
STEFFENS THOMAS (DE)
SCHUBERT WERNER (DE)
REHBOCK BERNHARD (DE)
International Classes:
C22C11/04; C22C11/06; C23C2/02; C25D3/56; C25D7/10; F16C33/12; (IPC1-7): C22C11/06; C22C11/10; C22C11/04; F16C33/06; F16C33/12; C25D3/34; C25D3/30
Foreign References:
US4591536A1986-05-27
DE844664C1952-07-24
US2148741A1939-02-28
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 011, no. 063 (C - 406) 26 February 1987 (1987-02-26)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 056 (C - 0804) 8 February 1991 (1991-02-08)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 475 (M - 1186) 3 December 1991 (1991-12-03)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 008 (E - 1486) 7 January 1994 (1994-01-07)
Attorney, Agent or Firm:
Friz, Oliver (Dreiss Patentanwälte Postfach 10 37 62 Stuttgart, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Galvanisch abgeschiedene Lagerlegierung auf Blei, Zinn, Kupferbasis, insbesondere zur Herstellung von Gleitschichten für Gleitlager, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 3 bis 15 Gew.% Zinn, weniger als 6 Gew.% Kupfer, 0, 5 bis 3, 0 Gew.% Antimon, Rest Blei enthält.
2. Lagerlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 5 Gew.% Kupfer oder weniger enthält.
3. Lagerlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung ca. 1 bis 2, 5 Gew.% Antimon enthält.
4. Lagerlegierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung ca. 2 Gew.% Antimon enthält.
5. Lagerlegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Härte größer 30 HV aufweist.
6. Galvanisches Bad umfassend Blei, Zinn, Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß das galvanische Bad 60 bis 90 Gew.% Blei, 5 bis 30 Gew.% Zinn, 2 bis 7 Gew.% Kupfer und 0, 5 bis 2 Gew.% Antimon enthält.
7. Galvanisches Bad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das galvanische Bad ca. 60 bis 75 Gew.% Blei, 20 bis 30 Gew.% Zinn, 2 bis 3 Gew.% Kupfer und ca. 0, 8 bis 1, 5 Gew.% Antimon enthält.
8. Galvanisches Bad nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das galvanische Bad ca.69 7 Gew.% Blei, ca. 26, 9 Gew.% Zinn, ca. 2, 4 Gew.% Kupfer und ca. 1 Gew.% Antimon enthält.
9. Verfahren zum galvanischen Abscheiden einer Blei Zinn, KupferLegierung auf einer Lagerschale, dadurch gekennzeichnet, daß das galvanische Bad ca. 60 bis 90 Gew.% Blei, 5 bis 30 Gew.% Zinn, 2 bis 7 Gew.% Kupfer und 0, 5 bis 2 Gew.% Antimon enthält und die Lagerlegierung mit einer Zusammensetzung von 3 bis 15 Gew.% Zinn, weniger als 6 Gew.% Kupfer, 0, 5 bis 2, 5 Gew.% Antimon, Rest Blei galvanisch abgeschieden wird.
Description:
Titel : Galvanisch abgeschiedene Lagerlegierung, galvanisches Bad und Verfahren zum galvanischen Abscheiden Die Erfindung betrifft eine galvanisch abgeschiedene Lagerlegierung auf Blei-, Zinn-, Kupferbasis, insbesondere zur Herstellung von Gleitschichten für Gleitlager.

Eine derartige galvanisch abgeschiedene Lagerlegierung ist beispielsweise aus der DE 27 47 545 C2 bekannt, die die Verwendung einer binären bzw. ternären Legierung aus 20% bis 70% Kupfer, 15% bis 80% Blei, 0% bis 30% Zinn und 0% bis 1% Antimon, Indium und/oder Cadmium für Gleitschichten offenbart, wobei die Gleitschicht durch elektrochemisches Abscheiden der Legierung gebildet werden soll. Es wurde festgestellt, daß durch galvanische Abscheidung der Legierungsbestandteile bei einer Pb, Sn, Cu-Legierung mit höherem Kupfergehalt (größer 6%) die Eigenschaften Ermüdungsfestigkeit, Korrosionsfestigkeit und Verschleißfestigkeit verbessert werden können.

Jedoch führt. die Erhöhung des Kupfergehaltes über 6% Kupfer zu Problemen. Bei diesen hohen Kupfergehalten tritt "Kupferzementation" (selbständiges stromloses Abscheiden von Kupfer) auf.

Weiterhin ist aus der DE 27 22 144 A1 bereits eine Weißmetall-Lagerlegierung auf Blei-, Zinn-, Kupferbasis, insbesondere zur Herstellung von Gleitschichten für Mehrschichtgleitlager, bekannt, bei der die bleihaltige ternäre Legierung folgende Zusammensetzung aufweist : 10% bis 20% Zinn, 6% bis 10% Kupfer, insbesondere 14% Zinn, 8% Kupfer, Rest Blei. Auch in der DE-27 22 144 A1 wird die Erhöhung der Lebensdauer durch den erhöhten Kupfergehalt erhalten, so daß sich dieselben Probleme ergeben.

Aus beiden genannten Schriften war es bereits bekannt, der Legierung Antimon zuzusetzen, um die Lebensdauer zu erhöhen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine galvanisch abgeschiedene Lagerlegierung sowie ein galvanisches Bad und ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden bereitzustellen, wobei die Legierung eine erhöhte Härte und damit eine höhere Belastbarkeit aufweist und gleichzeitig Kupferzementation vermeidet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Lagerlegierung auf Blei- , Zinn-, Kupferbasis mit 3 bis 15 Gew.-% Zinn, weniger als 6 Gew.-% Kupfer, 0, 5 bis 3, 0 Gew.-% Antimon, Rest Blei.

Es ist der Verdienst der Erfindung festgestellt zu haben, daß durch Zugabe von Antimon in einer Gesamtmenge von 0, 5 bis 3, 0 Gew.-% zu einer Erhöhung der Härte und damit der Lebensdauer beiträgt, wobei der Kupfergehalt im Gegensatz zum Stand der Techik nicht erhöht werden muß.

Darüber hinaus führt der Zusatz von Antimon zu einer positiven Beeinflussung der Kupfer-bzw. Zinnabscheidung, so daß Kupfer in deutlich höheren Konzentrationen abgeschieden wird als im galvanischen Bad vorhanden, wobei Zinn gleichzeitig in stark verringerter Konzentration gegenüber seiner Konzentration im Bad abgeschieden wird. Antimon selbst wird ebenfalls in erheblich höherer Konzentration als im Bad vorhanden in der Schicht abgeschieden.

Durch den relativ geringen Kupfergehalt wird verhindert, daß Kupfer sich selbständig stromlos abscheidet.

Insbesondere kann die Legierung weniger als 5 Gew.-% Kupfer und 1 bis 2, 5 Gew.-% Antimon. Nach einem Ausführungsbeispiel enthält die Legierung ca. 2 Gew.-% Antimon.

Eine derartige Legierung soll eine Härte (Vickers-Härte) größer 30 HV, insbesondere größer 35 HV und insbesondere größer 40 HV, aufweisen.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein galvanisches Bad umfassend Blei, Zinn, Kupfer, wobei das galvanische Bad 60 bis 90 Gew.-% Blei, 5 bis 30 Gew.-% Zinn, 2 bis 7 Gew.-% Kupfer, 0, 5 bis 2 Gew.-% Antimon enthält.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß das galvanische Bad ca. 60 bis 75 Gew.-% Blei, 20 bis 30 Gew.-% Zinn, 2 bis 3 Gew.-% Kupfer und ca. 0, 8 bis 1, 5 Gew.-% Antimon enthält.

Besonders vorzugsweise kann ein galvanisches Bad mit einer Zusammensetzung ca. 69, 7 Gew.-% Blei, ca. 26, 9 Gew.-% Zinn, ca. 2, 4 Gew.-% Kupfer und ca. 1 Gew.- Antimon vorgesehen sein.

Schließlich betrifft die Erfindung noch ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden einer Blei-, Zinn-, Kupferlegierung auf einer Lagerschale, wobei das galvanische Bad ca. 60 bis 90 Gew.-% Blei, 5 bis 30 Gew.-% Zinn, 2 bis 7 Gew.-% Kupfer und 0, 5 bis 2 Gew.-% Antimon enthält und die abgeschiedene Lagerlegierung eine Zusammensetzung von 3 bis 15 Gew.-% Zinn, weniger als 6 Gew.-% Kupfer, 0, 5 bis 2, 5 Gew.-% Antimon, Rest Blei aufweist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand in nachstehender Tabelle dargestellter Versuchsergebnisse erläutert werden. PbSn10Cu2 Sondergalvanik Erfinderische nach IS0 4383 PbSn1OCu6 Gleltschicht Ztlsammensetzung Bad 1 Bad 2 Bad 3 Pb 87, 4 84, 9 69, 73 Sn 10,4 10,6 26,90 Cu 2, 2 6, 5 2, 36 Sb - - 1,01 Zusammensetzung Schicht 1 Schlcht 2 Schicht 3 Pb 87, 2 84, 4 90, 14 Sn 10,5 10,2 4,24 Cu 2,3 5,4 3,69 Sb - - 1, 93 Harts Schicht 18 HV 27 HV 41 HV So wurden zunächst Versuche, die in der Tabelle in der ersten Spalte dargestellt sind, mit einer genormten galvanischen Gleitschicht PbSnlOCu2 bzw. mit einer seit langem bewährten und bekannten Gleitschicht PbSnlOCu6 mit erhöhtem Kupfergehalt, die in der zweiten Spalte dargestellt ist, durchgeführt. Bei diesen entspricht die Konzentration im galvanischen Bad der Zusammensetzung der späteren die Gleitschicht bildenden Legierung. Die erste genannte galvanische Gleitschicht gemma$ ISO 4383 weist dabei eine Vickers-Härte von 16 HV auf. Durch die Erhöhung des Kupfergehaltes in der zweiten vielfach verwendeten Legierung PbSnlOCu6 kann die Härte auf 27 HV gesteigert werden. Die Gleitschicht weist damit eine höhere Belastbarkeit auf. Bei diesem Kupfergehalt tritt jedoch bereits Kupferzementation auf.

Demgegenüber weist eine erfinderische Gleitschicht, wie sie vergleichsweise in der dritten Spalte der Tabelle dargestellt worden ist, mit einer Badzusammensetzung von 69, 73% Blei, 26, 9% Zinn, 2, 36% Kupfer und 1, 01% Antimon eine Zusammensetzung der galvanischen Gleitschicht von 90, 14% Blei, 4, 24% Zinn, 3, 69% Kupfer und 1, 93% Antimon und eine Härte von 41 HV auf. Diese Härtesteigerung wird durch die günstige Beeinflussung der Ablagerung von Kupfer und Zinn (Kupfer wird mit höherer Konzentration als im Bad vorhanden, Zinn in geringerer Konzentration abgeschieden) durch das Antimon hervorgerufen, das in der Gleitschicht aufgrund seiner Affinität zu den übrigen Bestandteilen die Härte und Ermüdungsfestigkeit der Gleitschicht beeinflußt.

Gleichzeitig tritt bei diesem geringen Kupfergehalten im Bad keine Kupferzementation auf. Trotzdem ist gleichzeitig die Härte und damit die Belastbarkeit, sogar deutlich gegenüber Legierungen mit höherem Kupfergehalt, erhöht.