滑动构件及其制造方法

专利名称：滑动构件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种滑动构件，其具有成型的载体层和在该成型的载体 层上以电镀方式施加的滑动层，该滑动层由具有合金组份锡、锑和铜的
合金形成，重量百分含量为锑5至20%，铜0.5至20%，其余为锡， 其中铅含量小于0.7%，其余元素的总含量小于0.5%。本发明还涉及一 种通过在成型载体层上电解施加由具有合金组份锡、锑和铜的合金形成 的滑动层以制造滑动构件的方法。
背景技术：
例如DE 82 06 353 U1公开了前述类型的滑动轴承镀层。在此，将滑 动轴承镀层以电镀方式施加至位于钢质轴瓦上的载体层上。在此，该滑 动轴承镀层具有约为20 pm的厚度。此外，因为相比之下更高的铜含量 对滑动轴承镀层的耐久性有不利的影响，所以努力使滑动轴承镀层的铜 含量低于0.5重量％。
已知的滑动轴承镀层实际上是使用润湿剂以电镀方式制造的，该润 湿剂是RhodiaNove-care公司以商品名Igepal CO 880销售的，是一种具 有30个乙氧基(EO)单元的壬基酚乙氧基化物。该电解层结构以柱状 晶体出现，并且无法形成明显大于20 pm的可使用的层。因此，由于不 可避免的磨损，滑动轴承镀层的使用寿命自然是很有限的。

发明内容
本发明的目的是提供具有改善的耐用性能的滑动轴承镀层。 在前述类型的滑动轴承的情况下，根据本发明通过在滑动轴承镀层 中基本上以球形形成锡晶体而实现该目的。为了解决所述问题，根据本发明的另一个前述类型的方法的特征在 于，使用在水溶液中的基于氟硼酸和金属氟硼酸盐的电解质，该电解质
含有如下组分
Sn2+15 至80 g/l
Sb3+0.5至20 g/l
Cn2+0.05至10 g/l
HBF420 至200 g/l
润湿剂0.05至5 g/I
以及某些不引入所制滑动构件层中的助剂，其中根据它们的分子量利用 至少一种助剂控制形成滑动层的元素的离子的迁移速度，从而产生基本 上以球形形成的锡晶体。
已发现，通过以如下方式制造滑动层，锡晶体的主要部分(大小50%) 具有球形组织，而不是以前的针状或柱状组织，从而实现滑动层的非常 均匀的结构。以如下方式实现锡晶体的球形组织，通过添加大分子的助 剂，特别是明胶和/或间笨二酚，来控制沉积速度，从而以所期望的方式 调节滑动层的组成以及形成的组织。在此，针对性地使用由乙氧基化度
为10至30的d3d5-羰基合成醇、C,6d8-脂肪醇或C,8-羰基合成醇形成
的润湿剂。优选的润湿剂是乙氧基化度为20的羰基合成醇。
根据本发明形成的组织具有非常均匀的结构，其中获得分布均匀的、 同时基本上为球形的富锑的析出物。由此获得明显更稳定的滑动层，其 可以20pm，尤其是超过50 pm的厚度，稳定且均匀地以不分层的方式 使用。因此，可以毫无问题地形成厚度例如为500 pm的滑动层。
有关组织和结晶的"球形"应理解为晶粒尺寸的最大伸长与最小伸 长之比小于3，优选小于2的晶粒。
合适的润湿剂尤其是由BASF公司以Lutensol的商品名销售。特别合适的润湿剂(EO代表乙氧基化度)有
LutensoIAOll C13C15—羰基合成醇，EO=ll
Lute腦l AO 30 Lutensol AT 13 Lutensol AT 25 Lutensol TO 12 Lutensol TO 20 Lutensol ON U0
C13C15-羰基合成醇，EO-30 C16C18—脂肪醇，EO=13 C16C18—脂肪醇，EO = 25 C13-羰基合成醇，EO=12 C13-羰基合成醇，EO = 20 C13-羰基合成醇，EO = 20。
润湿剂Lutensol ON 110和TO 20特别适合于制造根据本发明的滑动 轴承镀层以及避免形成枝晶。特别优选为Lutensol ON 110，即乙氧基化 度为20的C,3-羰基合成醇。
在根据本发明的滑动构件的一个优选的实施方案中，滑动层中的铜 含量为3至6%。与实用新型82 06 353 Ul的教导相反，升高的铜含量 导致滑动层的容许负荷和使用寿命的提高。因此，根据本发明可以预先 设定铜含量，不仅可以超过有利地努力达到的小于0.5重量％的铜含量， 而且还可以超过主要在所述文献中所考虑的最大值为2%的铜含量。
滑动层中优选的锑含量为8至17重量％ 。
优选的铜含量为2至7%。
在滑动层中以球形形成的锡晶体的比例优选大于70%，更优选大于 80%。
根据本发明的滑动构件可以是通常的圆柱形滑动轴承套、此类滑动 轴承套的部件或者是基本上为平面的构件。成形的支撑构件由金属组成， 可以常规方式由具有所施加的轴承合金的钢材组成，该轴承合金具有紧 急润滑性能。在该支撑构件上施加根据本发明的滑动层。因为可以高稳 定性施加根据本发明的具有厚的层厚度的滑动层，所以还可以省略轴承 金属层，而将滑动层直接施加在由金属制成的成型的支撑构件上。
具体实施例方式
对实施例的以下试验结果进行说明，以阐述本发明 制备具有如下组成的基体电解质(不含润湿剂)
Sn2+ 33至35 g/1 Sb3+ 2.4至3.0 g/1 Cu2+0.23至0.26 g/1 HBF4 35至45 g/1 间苯二酚3至4g/1 明胶 0.25 g/1
间苯二酚和明胶是影响所形成的层的组成和沉积速度的助剂。间苯 二酚主要影响组成，而明胶的大分子则影响结晶结构、粗糙度和层组成。 对此可以针对性地调节明胶浓度为0.1至0.5 g/l。
在22至24。C的熔池温度下，使用锡电极以2 A/dm2的恒定电流进行 电解沉积。
对钢基体(以电解方式)预先涂覆镍层。
在旋转的棒式电极上以及在条带上进行SnSbCu沉积。在旋转的棒 式电极上进行沉积避免了有可能损害试验结果的不受控的枝晶生长。
与目前常用的参比标准润湿剂相比，上述的所有试验的润湿剂在沉 积时产生其他不同的组织。特别是明显减少枝晶生长。
在此，特别有利地使用润湿剂Lutensol ON 110和Lutensol TO 20。
利用所述润湿剂，特别是利用优选使用的润湿剂，所实现的滑动层 在其晶体结构方面区别于目前的滑动层，并且具有明显的操作优势。特 别是可以形成具有几乎任意的厚度的层，从而由此实现目前在滑动构件 的层厚度和构成方面尚不存在的自由性。
权利要求
1、滑动构件，其具有成型的载体层和在该载体层上以电镀方式施加的滑动层，该滑动层由具有合金组份锡、锑和铜的合金形成，重量百分含量为锑5至20％，铜0.5至20％，其余为锡，其中铅含量小于0.7％，其余元素的总含量小于0.5％，其特征在于，在滑动轴承镀层中基本上以球形形成锡晶体。
2、 根据权利要求1的滑动构件，其特征在于，所施加的滑动轴承镀 层的厚度大于20pm。
3、 根据权利要求1或2的滑动构件，其特征在于，滑动轴承镀层中 铜的含量为3%至6%。
4、 根据权利要求1至3之一的滑动构件，其特征在于，滑动轴承镀 层中锑的含量为8%至17%。
5、 根据权利要求1至4之一的滑动构件，其特征在于，铜含量为 0.5%至7%。
6、 通过在成型的载体层上电解施加滑动层而制造滑动构件的方法， 该滑动层由具有合金组份锡、锑和铜的合金组成，其特征在于，使用在 水溶液中的基于氟硼酸和金属氟硼酸盐的电解质，该电解质含有如下成 分Sn2+ 15至80g/1Sb3+ 0.5至20g/1Cu2+ 0.05至10g/1HBF420至200g/1 润湿剂 0.05至5g/1以及某些不引入所制滑动轴承镀层中的助剂，其中根据它们的分子量利 用助剂控制形成滑动层的元素的离子的迁移速度，从而产生基本上以球 形形成的锡晶体。
7、 根据权利要求6的方法，其特征在于，所述润湿剂是乙氧基化度 为10至30的CI3C15-羰基合成醇、C16C18-脂肪醇或C18-羰基合成醇，
8、 根据权利要求7的方法，其特征在于，使用乙氧基化度为20的 羰基合成醇作为所述润湿剂。
9、 根据权利要求6或8的方法，其特征在于，所述润湿剂以0.1至 3.0g/l的浓度使用。
10、 根据权利要求6至9之一的方法，其特征在于，调节电解沉积 速度为0.3至1.5 1^im/min。
全文摘要
一种滑动构件，其具有成型的载体层和在该载体层上以电镀方式施加的滑动层，该滑动层由具有合金组份锡、锑和铜的合金形成，重量百分含量为锑5至20％，铜0.5至20％，其余为锡，其中铅含量小于0.7％，其余元素的总含量小于0.5％，通过在滑动轴承镀层中基本上以球形形成锡晶体从而改善其滑动轴承镀层的性能。这是通过用电解质进行电解沉积而实现的，该电解质作为润湿剂优选为乙氧基化度为10至30的C₁₃C₁₅-羰基合成醇、C₁₆C₁₈-脂肪醇或C₁₃-羰基合成醇，其中通过添加大分子的助剂来调节沉积物组成和沉积速度。
文档编号F16C33/12GK101413542SQ20081017997
公开日2009年4月22日 申请日期2008年9月12日 优先权日2007年9月14日
发明者A·d·圭达, P·雅恩 申请人:卓轮Bhw滑动轴承两合公司