锡基滑动轴承合金制造技术

锡基滑动轴承合金包含具有2至14重量％含量的锌作为主合金元素并且具有Sn-Zn-共晶体作为主要的结构成分。通过附加合金元素的添加，可以扩大作为主合金元素的锌的含量至2至30重量％。作为其他的主合金元素，此外可以使用锑和/或铜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锡基滑动轴承合金
本专利技术涉及具有至少一种主合金元素和25至98重量％的锡含量、适合于以浇注方法制备滑动轴承涂层的锡基滑动轴承合金。此外，本专利技术还涉及滑动轴承合金的用途。
技术介绍
锡基滑动轴承合金十年来例如作为白色金属为人所知并且具有锑和铜作为主合金元素，其中给合金补充以其他元素。在这种情况下，经常将滑动轴承合金浇在承载结构上，例如由钢制成的，例如以轴瓦的形式的。滑动轴承合金应当具有对于灰尘颗粒的良好嵌入性和对相互滑动的元件，例如转动轴的良好适应性。锡基滑动金属合金具有这些特性，但是关于其负荷能力受到限制。由于对滑动轴承合金的持续负荷能力的要求提高，因此越来越多地使用可较高地负荷的滑动轴承合金，例如铝-锡基的。然而，这些滑动轴承合金关于嵌入性和适应性不具有锡基滑动轴承合金提供的有利特性。因此，已进行了很多实验，以关于负荷能力，因此特别是关于其硬度和疲劳强度改善锡基滑动轴承合金。通过DE2818099C2已知一种锡基白色金属，其包含合金元素锑、铜和镉以及作为晶粒细化元素的铬和钴，此外配有0.02至0.08重量％的硼和0.1至0.2重量％的锌。通过硼和锌的组合效应，与钴和铬一起，取得了强度性能的根本改善。由于锌而出现的在钢质垫片上的联结的变差由于硼的添加重又被抵消。GB2,146,354A公开了一种具有主合金元素锑和铜的锡基滑动轴承合金，其中强度的提高应当通过晶粒细化由于添加具有0.005至0.5重量％含量的钛而取得。SU1560596A1公开了一种锡基滑动轴承合金，其具有7至8重量％铜、10至12重量％锑和15至20重量％锌作为主合金元素，和锡作为其余。该合金具有提高的耐久性和耐磨性，然而仅通过电弧喷涂可施加在钢基体上。如果通过浇注施加该合金，那么它作为滑动轴承合金由于经常过低的刚性是不可用的。对所使用的滑动轴承合金的另一个要求在于，保持其没有对环境有害的合金成分，以保证生态学上相容的滑动轴承合金(白色金属合金)。然而至今没有成功地制成这样的滑动轴承合金，其满足较高的强度要求。在对负荷能力和对耐磨性的较高要求的情况下，因此经常此外选择铝基轴承金属，虽然在使用该轴承金属的情况下不得不放弃锡基轴承金属合金的出色的自润滑特性。通过WO2009/108975A1已知具有4至30重量％锑和1至10重量％铜的白色金属。在这种情况下，合金应当此外具有由具有0.2至2.6重量％之间的总浓度的元素组钴、锰、钪和锗组成的元素以及至少一种由具有0.05至1.7重量％之间的总浓度的元素组镁、镍、锆和钛组成的元素，其中锑和铜的总含量，在至少相应于三倍铜含量的锑含量的情况下，为最高35重量％。滑动轴承合金可以包含0.6至1.8重量％，优选地0.7至0.9重量％锌的添加物。锌通过额外晶核的形成有助于铜-锡相和锡-锑相的细化。因此，将该相的生长阻止在有害的大小。由此得出0.6重量％锌的下限，即较少的添加不再产生正的效应，同时由此得出上限，即在1重量％以上，锌不再溶解于锡混合晶体中并且在锡和锌之间形成具有大约200℃的Tm的低熔化共晶相，其降低高温强度以及耐腐蚀性。
技术实现思路
本专利技术基于如下目的，提供锡基滑动轴承合金，其具有改善的强度，并且直至一定的操作温度，提高了锡基滑动轴承合金的强度，从而可以省略掉铝基滑动轴承合金的使用。根据本专利技术的第一个方面，该目的是借助前述类型的滑动轴承合金通过下列主合金元素实现的：0至25重量％的锑0至20重量％的铜，和2至14重量％的锌。根据本专利技术的第二个方面，该目的是通过下列主合金元素实现的，0至25重量％的锑0至20重量％的铜，和2至30重量％的锌和至少一种选自一个或多个下列组的附加合金元素组I：钴、锰、钪、锗和铝，具有0.001至2.6重量％的总含量，组II：镁、镍、锆、钛，具有0.005至1.7重量％的总含量，组III：铋、铟、镉和铅，具有各自最大5重量％的含量和最大8重量％的总含量，组IV：锂、银、铈、钇、钐、金、碲和钙，具有各自高达2.5重量％的含量和高达4重量％的总含量，组V：砷、铌、钒、铬、钨、镧和铒，具有各自最高1.0重量％的含量和最高2.25重量％的总含量，组VI：磷和硼，具有各自最大0.1重量％的含量和最大0.2重量％的总含量。根据本专利技术的第一个方面，所述滑动轴承合金具有2至14重量％的锌作为主合金元素。其次，可以使用铜和/或锑作为主合金元素。作为主合金元素的锌的这样的含量，根据迄今为止专业人员的知识，是要被避免的，因为众所周知，在8.8重量％的锌含量的情况下，锡和锌形成低熔化共晶组织。具有大约200℃的低熔点的共晶组织被认为关于高温强度和耐腐蚀性而言是有害的。与此不同，本专利技术基于这样的认识，可以由此制备高达198℃的操作温度具有高的硬度和疲劳强度和具有合适的弹性或可塑性的滑动轴承合金，主结构成分是锡-锌共晶体。在专业人员迄今已采取了一切以阻止共晶组织的形成时，本专利技术却计划使用共晶组织作为主要的结构成分。锡和锌的共晶组织允许，根据不同的硬化机理，足够硬的和耐抗的组织的形成。在8.8重量％锌的浓度的情况下，形成共晶体e(βSn+αZn)。共晶体因此由两个相βSn-混合晶体和αZn-混合晶体组成。在混合晶体中溶解的合金原子引起所谓的混合晶体硬化。而且在基体中，βSn精细分散地嵌入的粒子αZn对于滑移的位错是障碍并且引起粒子硬化()。此外，它引起间接的固化(Verfestigung)，因为它在可塑变形的情况下引起增强的位错形成。具有在锡中8.8重量％锌的共晶组成的合金具有Sn-Zn-体系中所有可能的合金的最低熔点。液相温度与固相温度一起落在共晶点内。纯的共晶合金因此具有熔点但不具有熔化间隔或凝固间隔。由此造成开裂、多孔性倾向和熔析倾向的减少，从而引起合金的技术和机械特性的显著改善。已知共晶合金具有强烈过冷的特殊倾向。在过冷状态，形成二十面体的短程有序并且它形成具有高的堆积密度(Packungsdichte)的簇晶。二十面体的短程有序一方面和固体另一方面具有明显不同的堆积。在强烈过冷的情况下堆积密度的增高阻碍对于结晶和对于其他相转变的原子扩散。在大的过冷的情况下，熔化具有大的自由能过剩，对于处于多种多样亚稳相中的远在平衡之外的各种凝固路径的体系可以利用其。因此，可以产生亚稳态固体，其可以由过饱和的混合相、晶粒细化的合金、不规则的超晶格结构和/或亚稳态的结晶相组成。在大于8.8重量％的Sn-Zn体系合金中的锌含量的情况下，形成具有初级αZn相的组织。初级αZn相提高了合金的硬度和强度和耐磨性，然而具有降低可塑性的倾向。由此得出，根据本专利技术，在基本上纯的Sn-Zn-体系中，Zn的含量不应该过高和因此被限制在14％，以便保持对于可浇注滑动轴承合金所必需的弹性或可塑性。根据本专利技术的包含锌的合金的加强不仅以混合晶体硬化而且以通过精细分散地嵌入的粒子(αZn)的额外基体硬化(βSn)，以初级αZn相和以亚稳态固体来实现。它形成具有在共晶体e(βSn+αZn)中的粒子(αZn)和具有初级粒子(αZn)的晶粒细化基体。锌不形成具有锡的金属间相。锌以致密夹杂物(粒子)的形式存在于基体中。锌因此不改变锡与其他元素的相互作用。因此，毫无问题地，可能的是，以2至25重量％锑和3至20重量％铜的通常含量添本文档来自技高网...

【技术保护点】
适合于以浇注法制备滑动轴承涂层的锡基滑动轴承合金，其具有至少一种主合金元素和25至98重量％的锡含量，其特征在于主合金元素0至25重量％的锑0至20重量％的铜，和2至14重量％的锌。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.15 DE 102013006388.41.适合于以浇注法制备滑动轴承涂层的锡基滑动轴承合金，其具有至少一种主合金元素和25至98重量％的锡含量，其特征在于主合金元素0至25重量％的锑0至20重量％的铜，和2至14重量％的锌，其中，锡-锌共晶体形成主结构成分，并且由两个相βSn-混合晶体和αZn-混合晶体组成，其形成二十面体的短程有序并且形成簇晶。2.适合于以浇注法制备滑动轴承涂层的锡基滑动轴承合金，其具有至少一种主合金元素和25至98重量％的锡含量，其特征在于主合金元素0至25重量％的锑0至20重量％的铜，和2至30重量％的锌，其中，锡-锌共晶体形成主结构成分，并且以簇晶的形式存在，和至少一种选自一个或多个下列组的附加合金元素组I：钴、锰、钪、锗和铝，具有0.001至2.6重量％的总含量，作为用于形成特别致密和稳定的簇晶的试剂，组II：镁、镍、锆、钛，具有0.005至1.7重量％的总含量，作为用于形成特别致密和稳定的簇晶的试剂，组III：铋、铟、镉和铅，具有各自最大5重量％的含量和最大8重量％的总含量，用于形成混合晶体并引起混合晶体硬化，组IV：锂、银、铈、钇、钐、金、碲和钙，具有各自...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·格佐夫斯基，F·赖默尔，HJ·亨切尔，E·古斯特，
申请(专利权)人：卓轮BHW滑动轴承两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE