用于滑动轴承或滚动轴承的轴承元件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于滑动轴承或滚动轴承的轴承元件(1)，该轴承元件(1)至少区段式地由包含金属粘结相和硬质相的粉末冶金复合材料形成或者包括这样的复合材料，其中，金属粘结相基于如下组中的至少一种元素：铬、钴、钼、镍、钛。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于滑动轴承或滚动轴承的轴承元件，该轴承元件至少区段式地由包含金属粘结相和硬质相的粉末冶金复合材料形成，或者包括这样的复合材料。
技术介绍
用于滑动轴承或滚动轴承的尤其是形式为轴承圈的轴承元件在很大程度上是已公知的，并且通常由在机械上会有特别要求的材料，也就是说，尤其是传统的滚动轴承钢形成。此外，针对在腐蚀上有特别要求的应用还公知有用于构成相应的轴承元件的粉末冶金复合材料以及塑料材料和陶瓷材料。尤其是在将相应的轴承元件用在非常规地润滑的运行状况下，也就是说，特别是用在将相应的轴承元件长期地沉浸其中并对轴承单元进行冲洗的、起腐蚀作用的(稀)液态的、尤其是含水的介质中的方面，存在对在机械还有腐蚀上有高要求的用于构造相应的轴承元件的材料的研发需求。这种尤其是基于对轴承元件的不能够有效实现的润滑而在机械还有腐蚀上有高要求的运行状况尤其发生在应用于至少一种海洋发电站、水闸那样的水利工程、或者咸水或淡水透平中、或者钻头轴承、压缩机轴承或泵轴承中的情况下。在这些应用中还存在有侵蚀(气蚀)的危险。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是说明一种尤其是在机械还有腐蚀上能够满足高要求的轴承元件。该任务根据本专利技术通过开头提到的类型的轴承元件解决，其突出之处在于，金属粘合相基于如下组中的至少一种元素：铬、钴、钼、镍、钛。根据本专利技术提出了一种用于滑动轴承或滚动轴承的轴承元件，该轴承元件至少区段式地由包含金属粘结相和硬质相的粉末冶金复合材料形成或者更确切地说制成，或者至少区段式地包括这样的粉末冶金复合材料。根据本专利技术的轴承元件的特别之处尤其在于金属粘结相的(化学)组成。金属粘结相根据本专利技术基于如下组中的至少一种元素：铬、钴、钼、镍、钛。这方面被理解为的是，金属粘结相由如下组中的至少一种元素形成：铬、钴、钼、镍、钛，或者包括如下组中的至少一种元素作为主要组成部分：铬、钴、钼、镍、钛。然而这方面也被理解为的是，金属粘结相由包含铬和/或钴和/或钼和/或镍和/或钛的金属化合物形成，或者包括至少一种这样的金属化合物。因此，所提到的元素可以以基本元素的方式或者以(化学)结合的方式存在。粉末冶金复合材料的突出之处通常在于具有比较坚韧的金属粘结相和比较硬的硬质相。金属粘结相的韧性补偿硬质相的脆性，并且导致复合材料的足够的(总)冲击韧性。硬质相的硬度赋予复合材料高硬度。金属粘结相和硬质相都是极其耐腐蚀的。因此，粉末冶金复合材料尤其是相对于磨蚀、粘附和气蚀具有高的强度、韧性、硬度、抗碾压性和耐磨性以及高的耐腐蚀性。这同样适用于由该粉末冶金复合材料生产或制造的根据本专利技术的轴承元件。复合材料的比较高的韧性也能够实现在机械还有腐蚀上能满足高要求的较大的轴承元件，也就是说，尤其是较大的轴承圈，亦即直径高达至大约1000mm的轴承圈。关于用在滑动轴承或滚动轴承或者用作滑动轴承或滚动轴承，复合材料的韧性同样减少了由于碾压杂质颗粒所导致的会增大的裂纹的形成和由于高的动态负荷所导致的故障的可能性。根据复合材料的具体的化学和按份额的组成，尤其可以实现具有如下物理的或者机械的特性值的轴承元件：密度5～15g/cm3，抗压强度2000～8000MPa，弹性模量(E-Modul)400～700GPa，硬度1000～2000HV。所提到的数值是纯示例性的，并且可以像提及的那样依赖于复合材料的各自的化学还有按份额的组成发生改变，也就是说，尤其是也能够更高或更低。因此，粉末冶金复合材料的特别的化学还有按份额的组成是针对根据本专利技术的轴承元件的特别的性能特征(Eigenschaftsprofil)的基础，该轴承元件尤其是在没有常规的润滑的情况下被预定用于在机械还有腐蚀上有高要求的使用领域中。相应的使用领域例如可以是在起腐蚀作用的环境中，也就是说例如是在非含水的或含水的、尤其是含氯的以及酸性或碱性的环境中，如例如在潮汐发电站或海洋发电站的领域中，也就是说尤其是海上风力透平、海上运输设施、一般的水利工程、或者是其他的海洋应用，如例如船舶，也就是说尤其是船舶驱动装置，以及在泵和压缩机的领域中。干式运转的应用或低润滑的应用领域也是重要的，例如在食品技术和医药技术的领域中。根据本专利技术的轴承元件，或者更确切地说形成该轴承元件的复合材料通过粉末冶金法，也就是说，基于粉末状的原材料或者粉末状的原材料混合物制造。因此，使用粉末冶金法尤其有利的是，该粉末冶金法的使用能够构成具有(几乎)各向同性的特性的组织结构。粉末冶金法的使用通常同样能够实现对轴承元件的接近最终轮廓的制造或成形，这很大程度上减少了机械加工的，也就是说尤其是切削的再加工步骤的需求，并且因此在制造技术和进而经济方面是有利的。这样的用于制造轴承元件的粉末冶金法例如可以是指热等静压(简称HIP)；因此是指来自成型领域的粉末冶金制造技术的原理，根据该原理，粉末状的原材料或者更确切地说粉末状的原材料混合物在压力和温度下被压缩或挤压和烧结。另一可想到的用于制造根据本专利技术的轴承元件的粉末冶金法是喷射成形法(Sprühkompaktierverfahren)，其同样是来自成型领域的粉末冶金制造技术的原理，根据该原理，将粉末状的原材料或者更确切地说粉末状的原材料混合物喷射到载体材料上，并且通过分层施布来在载体材料上“构建”构件。喷射成形法相对于其他粉末冶金法的优点在于，在此不必强制性地完全压缩粉末状的原材料。喷射成形法的另外的优点是可以实现复合材料的“定制的”材料组成，复合材料因此可以以在方位或空间上分布的物质梯度或浓度梯度来构成。在复合材料的粉末冶金制造的范围内可想到的是，形成金属粘结相的粉末状的材料或者材料混合体与形成硬质相的粉末状的材料或者材料混合体在粉末冶金法的框架内连接。替选于此地可想到的是，首先经由粉末冶金法制造金属粘结相，并且通过随后例如在复合材料的成型或热处理过程中有针对性地形成析出物来在金属粘结相中构成硬质相。金属粘结相可以附加地含有铁和/或碳和/或氮的份额并且/或者含有至少一种含有铁和/或碳和/或氮的化合物的份额。按这种方式，在根据本专利技术的轴承元件的具体的使用领域方面可以有针对性地影响金属粘结相的多种特性。同样地，必要时也可以按这种方式改进金属粘结相与典型地由单硬质相晶粒形成的硬质相之间的连接。像此外在上面提及的那样，金属粘结相也可以由含有铬和/或钴和/或钼和/或镍和/或钛的金属化合物形成，或者包括至少一种这样的金属化合物。因此例如可能的是，元素铬、钼、钛只要存在就处于已结合的形式，并且因此与金属粘结相的另外的组成部分，例如铁和/或碳和/或氮化学连接。因此例如可想到的是，金属粘结相包含有碳化铬和/或碳化钼和/或碳化钛作为含碳的化合物。属于粉末冶金复合材料的硬质相可以由如下的硬质化合物中的至少一种形成，或者包括如下的硬质化合物中的至少一种：硼化物，碳化物、尤其是碳化钛和/或碳化钨，碳氮化物、尤其是碳氮化钛，氮化物、尤其是氮化钛，硅化物。因此，硬质相尤其是可以由硬金属，也就是说尤其是经烧结的硬金属碳化物，譬如碳化钨和/或金属陶瓷，也就是说包含在例如基于镍和/或钼的金属基体中的陶瓷颗粒，譬如碳化钛颗粒、碳氮化钛颗粒或氮化钛颗粒形成，或者包括这样的硬金属。显然能够想到(化学上)不本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于滑动轴承或滚动轴承的轴承元件(1)，所述轴承元件(1)至少区段式地由包含金属粘结相和硬质相的粉末冶金复合材料形成或者包括这样的复合材料，其特征在于，所述金属粘结相基于如下组中的至少一种元素：铬、钴、钼、镍、钛。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.20 DE 102014205164.91.用于滑动轴承或滚动轴承的轴承元件(1)，所述轴承元件(1)至少区段式地由包含金属粘结相和硬质相的粉末冶金复合材料形成或者包括这样的复合材料，其特征在于，所述金属粘结相基于如下组中的至少一种元素：铬、钴、钼、镍、钛。2.根据权利要求1所述的轴承元件，其特征在于，所述金属粘结相附加地含有铁和/或碳和/或氮的份额并且/或者含有至少一种含有铁和/或碳和/或氮的化合物的份额。3.根据权利要求2所述的轴承元件，其特征在于，所述金属粘结相包含碳化铬和/或碳化钼和/或碳化钛作为含碳的化合物。4.根据前述权利要求中任一项所述的轴承元件，其特征在于，所述硬质相由单硬质相晶粒形成或者包括单硬质相晶粒，并且所述复合材料包含有中间相，所述中间相环绕所述硬质相晶粒地形成，并且经由所述中间相实现了所述硬质相晶粒与所述金属粘结相的结合。5.根据前述权利要求中任一项所述的轴承元件，其特征在于，所述硬质相由如下的硬质化合物中的至少一种形...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·舒尔特内勒，克劳斯·米勒，鲁德尼克·叶戈尔，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE