本發(fā)明涉及一種多層滑動軸承，包括滑動層，其具有用于與待放置的部件貼靠的表面，其中，所述滑動層由其中錫作為主要合金元素的錫基合金構(gòu)成.
背景技術(shù)：
：錫基合金長久以來就已經(jīng)作為材料被用于汽車制造業(yè)的滑動軸承.只要提到關(guān)鍵詞白合金，就是這種情況。在相關(guān)的文獻(xiàn)中，描述了錫基合金的不同組成和鑄造，因為對滑動軸承的要求由于發(fā)動機和發(fā)動機的運行裝備改進(jìn)而隨著時間發(fā)生改變.例如要提到AT509112A1，由其中已知一種用于多層滑動軸承的、由錫基合金構(gòu)成的滑動層，所述錫基合金除了錫作為主要合金元素外還包含至少一種來自銻和銅、任選鉛和/或鉍的組的元素以及源于所述元素的制造而不可避免的雜質(zhì)，其中，銻含量最大為20重量％，銅含量最大為10重量％，鉛和鉍的總含量最大為1.5重量％，銅和銻的總含量在2重量％與22重量％之間，并且，其中錫以金屬間相的形式以及以β-錫晶粒的形式以特定的取向存在.由通過US5387461A已知的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步已知，在鋁基的滑動軸承合金中，通過陽極的氧化來制造由鋁氧化物和錫氧化物的混合物所構(gòu)成的層，以便由此改進(jìn)防抱死性.其中，所述錫氧化物用作為固體潤滑劑.技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的根本目的在于，提供一種具有錫基滑動層的多層滑動軸承，所述軸承具有改進(jìn)的支承能力。所述目的在開篇提及的多層滑動軸承中如下實現(xiàn)：所述滑動層在表面上至少有局部具有氧化亞層，在該亞層中，錫氧化物的含量至少為50重量％。在此有利的是，由此能夠降低短期溫度峰值對于所述滑動層的熔點相對低的基本材料的影響。不是為了結(jié)合闡述這種效果，而是設(shè)想，這一方面是由于錫氧化物具有比所述錫基合金的錫明顯更差的導(dǎo)熱能力。另一方面，相變也可能發(fā)揮了作用，這是通過即所述錫氧化物反應(yīng)生成單質(zhì)錫和四價的錫氧化物。其中，所述相變與能量損耗相結(jié)合，這種能量損耗引起溫度負(fù)荷減少.在所述氧化亞層中的錫氧化物的含量少于50重量％時，就已經(jīng)會觀察到所提到的溫度峰值對于所述滑動層的支承能力的影響減少的效果，但這種效果過小，并不足以達(dá)到支承能力的顯著改善.根據(jù)本發(fā)明的多層滑動軸承的另一個優(yōu)點是，所述氧化亞層能夠由所述滑動層本身來制備，使得不需要對于在之后與潤滑劑處于接觸的滑動層上的氧化層的另外的沉積過程，同時單獨的沉積當(dāng)然也可行.另外，通過由所述滑動層的材料本身來制備所述氧化亞層，也實現(xiàn)了所述亞層更好的附著.根據(jù)所述多層滑動軸承的一種優(yōu)選的實施方案的變型可設(shè)計為，所述氧化亞層延伸經(jīng)過所述表面的至少80％.由此改進(jìn)了上面所提到的效果，尤其是所述滑動層在所述表面上的導(dǎo)熱能力降低這方面。優(yōu)選所述氧化亞層的面積的至少50％具有至少為0.1μm的層厚。由此實現(xiàn)所述氧化亞層的熱屏障功能的明顯改進(jìn).此外，通過至少為0.1的層厚，更好地防止位于其下面的錫基材料腐蝕.另外優(yōu)選所述氧化亞層的面積的至少50％具有最大為2μm的層厚.由此實現(xiàn)了所述氧化亞層仍然這么“柔性”，從而在至少基本不損壞的條件下同時實施所述滑動層的位于其下面的、由錫基合金構(gòu)成的部分與待放置的部件、例如機軸的適配.根據(jù)所述多層滑動軸承的另一種實施方案的變型可設(shè)計為，所述滑動層在所述氧化亞層的下方具有氧化的區(qū)域.由此能夠進(jìn)一步改進(jìn)上述效果，而無須在所述滑動層的表面上施加具有更高層厚的氧化亞層。所述錫氧化物可尤其是多于40重量％以改性Romarchit存在.可以觀察到，由此改進(jìn)上述效果.如上面已經(jīng)說明的那樣，設(shè)想溫度穩(wěn)定性的改進(jìn)也通過相變的能量消耗進(jìn)行.在SnO轉(zhuǎn)化成Sn和SnO2之前，Romarchit可通過機械負(fù)荷轉(zhuǎn)化成具有斜方晶結(jié)構(gòu)的紅色的SnO-改性物。因為所述滑動軸承的機械負(fù)荷可由于潤滑油的粘度降低而隨著溫度增加，因而也可通過這種途徑減小溫度升高。根據(jù)一種實施方案的變型，為此可設(shè)計為，除了Romarchit以外，在所述氧化亞層中還包含四價的錫氧化物。因此，除了改進(jìn)所述滑動軸承在限值上的溫度穩(wěn)定性以外，還達(dá)到對于所放置的部件的表面的拋光作用，由此能夠改進(jìn)所述錫氧化層的磨合特性。在所述氧化亞層中，可出于下面還要進(jìn)一步闡述的原因，包含至少一種非金屬的元素，所述元素是選自包括碳、氫和硫的組，或者說，可根據(jù)另一種實施方案變型設(shè)計為，在所述氧化亞層中包含至少一種選自包括銻、銅、銦、鉍、鉛以及這些元素的氧化物和這些元素的硫化物的組的元素。另外可設(shè)計為，所述氧化亞層具有孔和/或裂縫.由此實現(xiàn)，所述潤滑劑可滲入所述氧化亞層的孔和/或裂縫中，由此能夠進(jìn)一步改進(jìn)所述氧化亞層的熱屏障作用.附圖說明為了更好地理解本發(fā)明，這會借助附圖進(jìn)一步加以闡述.其中分別以簡化的示意性圖示示出：圖1為滑動軸承軸瓦形式的多層滑動軸承的側(cè)視圖；圖2為通過滑動層的截取部分的剖面的斜視圖。具體實施方式首先要指出的是，在說明書中所選擇的位置說明例如上、下、側(cè)面等均涉及直接說明以及描述的附圖，這些位置說明在位置改變時要適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換成新的方位。圖1示出了一種滑動軸承軸瓦形式的多層滑動軸承1。所示的是所述多層滑動軸承1的一種兩層的變型，由支承層2和滑動層3構(gòu)成，其被布置在所述多層滑動軸承1的正面4(徑向內(nèi)側(cè))上，該正面可朝向待放置的部件。任選地，可在所述滑動層3與所述支承層2之間布置軸承金屬層5，如在圖1中以虛線所示.由現(xiàn)有技術(shù)已知這種多層滑動軸承1在原理上的、如其例如在內(nèi)燃機中所使用的結(jié)構(gòu)，從而為此不需要進(jìn)一步的闡述。但要提到，可布置其它層，即例如在所述滑動層4與所述軸承金屬層5之間布置增附劑層和/或擴(kuò)散阻擋層，同樣可在所述軸承金屬層3與所述支承層2之間布置附著劑層.在本發(fā)明的框架下，所述多層滑動軸承1也可實施為不同形式，例如作為軸套，如在圖1中以虛線所示.例如擋圈、軸向移動的滑塊或者諸如此類這樣的實施方式同樣也可行.所述支承金屬層2優(yōu)選由鋼構(gòu)成，但也可以由賦予所述多層滑動軸承1所需要的結(jié)構(gòu)強度的材料構(gòu)成.這種材料由現(xiàn)有技術(shù)已知.對于所述軸承金屬層5以及所述中間層，可以使用由相關(guān)的技術(shù)現(xiàn)狀已知的合金或者材料，為此請予以參照.所述滑動層3由其中錫作為主要合金元素的錫基合金構(gòu)成，也就是說，錫的量份額相對于其他合金元素和合金組分的各量比例而言是最大的.所述其他合金元素和合金組分的總含量優(yōu)選在15重量％與34重量％之間，尤其是在20重量％與30重量％之間.錫構(gòu)成了至100重量％的余量.作為除了錫以外的其他合金元素和合金組分，所述錫基合金優(yōu)選包含在圖1中所列出的合金元素和合金組分中的至少一種。其中，在第二列中的是以重量％計的相應(yīng)量比例，在第三列中的是相應(yīng)的優(yōu)選的、以重量％計的量比例，并且在第三列中列舉出通過添加相應(yīng)元素所達(dá)到的效果.表1：合金元素除了這些合金元素和合金組分，所述錫基合金還可包含其他的元素，如尤其是Zr、Si、Zn、Ni、Ag，其中，其在錫基合金中的總含量被限制在最大為3重量％.所述滑動層3在所述表面、即所述正面4上具有氧化亞層6，如從圖2中可見。所述氧化亞層6至少部分地由所述錫基合金的錫通過氧化形成.所述錫氧化物在所述氧化亞層6中的含量至少為50重量％，優(yōu)選至少為70重量％，尤其是至少為90重量％.但所述氧化亞層6也可完全由錫氧化物形成.所述氧化亞層優(yōu)選延伸過所述表面、即所述正面4面積的至少80％，尤其是至少90％。但也可以的是，所述氧化亞層覆蓋整個表面，即所述滑動軸承1的與潤滑劑、尤其是潤滑油處于接觸的整個滾動面.進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述氧化亞層的面積的至少50％、優(yōu)選至少70％、尤其是至少90％具有層厚7，該層厚至少為0.1μm，優(yōu)選至少為0.3μm，和/或，優(yōu)選所述氧化亞層的面積的至少50％、優(yōu)選至少70％、尤其是至少90％具有層厚7，該層厚最大為2μm，優(yōu)選最大為0.7μm.尤其是通過產(chǎn)生所述氧化亞層6的持續(xù)時間來調(diào)節(jié)所述層厚7.為了制備所述氧化亞層6，將所述滑動層3如上所述的那樣在第一步驟中沉積、尤其是被電鍍沉積到相應(yīng)基底、即支承層2或者軸承金屬層5或者中間層上.為此要參照AT509112A1，在沉積條件和電解質(zhì)方面，明確參考.在所述滑動層3的沉積后，將其進(jìn)行氧化.這優(yōu)選通過在氧化溶液、例如酸性(pH＝3-4)的高錳酸鹽溶液中的(電)化學(xué)處理等等來進(jìn)行。所述(電)化學(xué)處理的溫度可在80℃與150℃之間。如果所述氧化通過電化學(xué)的方式進(jìn)行，就將所述滑動軸承作為陽極接通。所述陽極的氧化可通過40V與60V之間的電壓在5A/cm2至15A/cm2之間的范圍內(nèi)的電流密度進(jìn)行。根據(jù)另一種實施方案的變型，所述電解質(zhì)優(yōu)選為有機性質(zhì)，例如可使用乙二醇中的五硼酸銨.陽極的層形成還可在離子液體種類的有機電解質(zhì)(例如1-丁基-3-甲基-咪唑鎓-雙(三氟甲磺?；?-酰亞胺)中進(jìn)行.因為在此由于穩(wěn)定窗口大因此幾乎不發(fā)生副反應(yīng)(例如氣體形成)，所以將進(jìn)行層形成，直到電壓達(dá)到40V的值.電流一直下降至電壓由1A/cm2達(dá)到0.05A/cm2以下。通過選擇截止電壓，可有限地調(diào)節(jié)所述層厚。在40V的情況下，達(dá)到平均約0.15μm的氧化層厚度.但其他氧化處理也可行，例如借助過氧化氫，通過用氣體、例如氧氣(50體積％至100體積％)、臭氧、水蒸汽等的氧化.其中，溫度同樣可在80℃至150℃之間.除了優(yōu)選的由所述滑動層3的至少一個組分產(chǎn)生所述氧化亞層6以外，還存在如下可能性：在所述滑動層3上通過沉積來產(chǎn)生所述氧化亞層6，例如借助氣相沉積或者陰極濺射。例如所述滑動層可通過反應(yīng)性濺射來沉積。為此，在放電電流在6mA至15mA之間的情況下，直流電壓可在1000V至3000V之間.同時，伴隨著或者在所述滑動層3的氧化處理之后，可以將所述滑動層3進(jìn)行硫化.例如可添加氧化氣氛H2S或者硫醇.由此能夠產(chǎn)生在表1中所提到的硫化物，只要這些硫化物不作為硫化物添加.除了形成所述氧化亞層6以外，還可能的是，所述滑動層可在所述氧化亞層6下方具有氧化的區(qū)域.這些氧化的區(qū)域優(yōu)選同樣具有錫氧化物.但是也可以存在其他氧化物，尤其是在表1中所提及的那些.所述氧化亞層6下面的這些氧化物的份額優(yōu)選為0.5重量％至15重量％.可通過將氧化物摻混到合金成分中，引入這些氧化的區(qū)域8，以制備所述滑動層3。根據(jù)另一種優(yōu)選的實施方案變型，所述氧化亞層6的錫氧化物的超過40重量％、尤其是超過70重量％由改性Romarchit構(gòu)成。此外，除了二價的錫氧化物以外，在所述氧化亞層6中還可包含四價的錫氧化物.這是通過所述滑動層的熱處理來實現(xiàn)的。除了僅僅由錫氧化物形成所述氧化亞層6以外，可設(shè)計為，在所述氧化亞層6中包含至少一種其它合金元素或者其它合金組分。這一種或多種合金元素尤其是選自在表1中所提到的合金元素或合金組分，其中，還可使用所給出的量范圍.另外，在所述氧化亞層6中，還可包含至少一種包括H、C、S或者由其構(gòu)成的組中的元素。例如所述氧化亞層6可包含在表2中所列舉的其他合金元素或者合金組分。這些數(shù)據(jù)要理解為以重量％計.一種或多種錫氧化物分別構(gòu)成至100重量％的余量。為了完整性，在這里要注意，所述氧化亞層6中的氧化物部分地也可作為氫氧化物和/或水合氧化物存在。銻可作為3價和/或5價的和/或混合的3/5價氧化物和/或硫化物存在。銅可作為1價和/或2價的氧化物和/或硫化物存在。銦可作為3價的氧化物和/或硫化物存在。鉍可作為3價和/或5價的氧化物和/或硫化物存在。鉛可作為2價和/或4價的和/或混合的2/4價氧化物和/或硫化物存在.這些涉及金屬氧化物和硫化物的數(shù)據(jù)適用于所述滑動層3和/或適用于所述氧化亞層6.除此以外，在所述滑動層3和/或氧化亞層6中還可存在金屬本身，如上面已經(jīng)闡述的那樣.表2：氧化亞層6的組成成分示例編號123456789101112131415硫1.50.025銻-硫化物27852.5110銻-氧化物34317銅-硫化物741.88銅-氧化物2.41.50.58銦-硫化物1.53.80.1銦-氧化物42.50.1鉍-硫化物0.91鉍-氧化物0.51.80.7鉛-硫化物0.10.7鉛-氧化物0.1層厚[μm]0.151.150.450.851.50.41.10.251.31.60.750.80.91.81.9除了上面所提到的合金元素或合金組分以外，所述氧化亞層6還可具有其它合金成分。所述氧化亞層6尤其是可包含至少一種包括氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳、氧化鎳或者由其組成的組中的其它氧化物.所述氧化亞層6例如可包含6MnO2。為此，所述電化學(xué)氧化可在高錳酸鹽溶液中在3-4的pH值和在80℃至150℃之間的溫度進(jìn)行.所述陽極氧化可用40V與60V之間的電壓在5A/cm2至15A/cm2之間的范圍內(nèi)的電流密度下進(jìn)行。為了產(chǎn)生氧化鎢，可使用鎢酸銨溶液.沉積可在8至9的pH值以及在80℃至150℃之間的溫度下進(jìn)行.電壓可在10V至20V之間，電流密度可在5A/cm2至15A/cm2之間的范圍內(nèi)。氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳、氧化鎳的總含量可在4重量％至15重量％之間。尤其是氧化鉻的含量可在0.1重量％至6重量％之間，和/或，氧化鉬的含量可在0.1重量％至5重量％之間，和/或，氧化鎢的含量可在0.1重量％至6.5重量％之間，和/或，氧化錳的含量可在0.1重量％至8重量％之間，和/或，氧化鎳的含量可在0.1重量％至5重量％之間.根據(jù)另一種實施方案變型設(shè)計為，所述氧化亞層6具有孔9和/或裂縫10，如在圖2中以虛線所示.這通過電鍍浴的相應(yīng)適配和/或通過方法參數(shù)的改變實現(xiàn)，例如通過在所述滑動層3的電鍍沉積結(jié)束前不久容許在電鍍浴內(nèi)的氣體形成的方式進(jìn)行。所述孔9可具有0.5μm至3μm之間的最大直徑和/或0.1x氧化亞層6的層厚至1x氧化亞層6的層厚之間的孔深。所述裂縫10可具有0.1x氧化亞層6的層厚至5x氧化亞層6的層厚之間的長度和/或在0.1x氧化亞層6的層厚至1x氧化亞層6的層厚之間的裂縫深度。在這種多層滑動軸承1上的研究范圍內(nèi)，制備一種滑動軸承，其由鋼制的支承層2、其上放置的作為軸承金屬層5的CuSn5Zn層、CuSn5Zn層上放置的鎳-屏障層以及屏障層上電鍍沉積的SnCu5滑動層3構(gòu)成，滑動層3具有由SnO構(gòu)成的氧化亞層6.所述氧化亞層6的層厚7在0.3μm至0.7μm之間。作為比較例，制備相同的多層滑動軸承，但沒有氧化亞層6.為了檢驗，將這兩種多層滑動軸承1進(jìn)行激光掃描.其中，所述滑動層3的表面用激光束在相同的條件下掃描，使得兩種多層滑動軸承1的滑動層3的表面溫?zé)嶂料嗤臏囟?。結(jié)果，記錄下所述滑動層3隨著時間的冷卻.在具有氧化亞層6的多層滑動軸承1的情況下，溫度比沒有氧化亞層6的多層滑動軸承1的情況下降低得明顯更慢。另外，所述比較例的表面被熔融.制備了具有滑動層3的測試模型，其具有與表1相對應(yīng)的合金元素或合金組分的至少一種以及在表1中所說明的量份額。在激光掃描的情況下，如以上所說明的那樣，與具有相同組成、但沒有氧化亞層的比較模型相比，所有這些實例顯示所述滑動層3的熱透明顯更少。在其它測試試驗中，制備具有氧化亞層6的多層滑動軸承1，所述亞層由40重量％或者50重量％或者95重量％的改性Romarchit形式的Sn(II)氧化物構(gòu)成。這些測試模型與具有氧化亞層6的滑動層進(jìn)行對比，其具有小于40重量％的份額的改性Romarchit形式的Sn(II)氧化物.已經(jīng)表明，所述滑動層3的溫度負(fù)荷能力通過時間和/或溫度的高度而比具有小于40重量％Romarchit的滑動層3的溫度負(fù)荷能力至少改善10％.另外研究了所述滑動層3表面用氧化亞層6的表面覆蓋發(fā)生作用的程度。為此制備這樣的測試模型，在其中，所述滑動層3的表面的50％或60％或70％或80％或90％或100％被氧化亞層6覆蓋.其中，令人驚訝的是可確定，為了達(dá)到上述效果，用氧化亞層6的完全的表面覆蓋、即完全覆蓋滑動層3的氧化亞層6并不是必需的.在這些測試的過程中，所述表面覆蓋的臨界程度被確定為至少50％.還研究了孔9和裂縫10對于所述氧化亞層的有效性的影響.為此，制造具有直徑符合上述值的孔9以及裂縫長度符合上述值的裂縫10的氧化亞層6.在所述多層滑動軸承1的測試運行后，對多層滑動軸承進(jìn)行上面所提到的激光掃描，在此，令人驚訝地達(dá)到比使用具有無孔和無裂縫的氧化亞層的多層滑動軸承1更好的性能.接下來的通過顯微鏡的研究表明，在孔和裂縫內(nèi)嵌入了潤滑劑.更好的性能歸因于這種嵌入.這些實施例說明了所述多層滑動軸承1的可行的實施方案變型，其中，在這里要注意，各個實施方案變型相互之間也可多樣組合.為準(zhǔn)確起見，最后要注意，為了更好地理解所述多層滑動軸承1的結(jié)構(gòu)，該多層滑動軸承或者其組分部分地并不是完全依據(jù)實際尺寸示出和/或通過放大和/或縮小的方式示出。標(biāo)注說明1多層滑動軸承2支承層3滑動層4正面5軸承金屬層6亞層7層厚8區(qū)域9孔10裂縫當(dāng)前第1頁1 2 3