本發(fā)明涉及一種滑動軸承或其一部分，例如滑動軸承半部或滑動軸承襯套，下面為了簡化，僅參考滑動軸承及其制造方法，以及用作滑動軸承材料的cucrzr合金的應(yīng)用。這種滑動軸承的特征在于高的熱導(dǎo)率、優(yōu)良的機(jī)械性能、抗腐蝕性以及可加工性。
現(xiàn)有技術(shù)
銅基合金作為滑動軸承材料的應(yīng)用已在現(xiàn)有技術(shù)中披露。
例如，gb2281078a公開了燒結(jié)體作為軸承面的應(yīng)用，燒結(jié)體由銅基合金、按重量計(jì)5％～20％的過渡金屬和按重量計(jì)0.5％～10％的半金屬組成。另外，優(yōu)選按重量計(jì)0.1％～0.8％的zr、mo、nb和al中的至少一種金屬作為合金的組分。
此外，銅/鉻/鋯合金可以在現(xiàn)有技術(shù)中計(jì)量。
例如，具有按重量計(jì)0.5％～1.2％的鉻、按重量計(jì)0.03％～0.3％的鋯和余量銅的銅/鉻/鋯合金已在材料編號cw106c下列出。從德國銅研究所(dki)的相應(yīng)的材料數(shù)據(jù)表中可以推斷出，這種合金作為觸點(diǎn)材料和載流彈簧而使用在電氣工程、機(jī)械工程，還應(yīng)用于焊接(電極、電極夾和電極軸、噴嘴)以及裝備制造中。
us2006/0086437a1公開了一種用于制造具有按重量計(jì)0.1％～1.5％的鉻、按重量計(jì)0.01％～0.25％的鋯以及余量銅的銅/鉻/鋯合金的方法，該方法包括連鑄、拉拔和沉淀硬化的步驟。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種具有較長使用壽命的滑動軸承。
權(quán)利要求1描述的滑動軸承、根據(jù)權(quán)利要求8的用于制造滑動軸承的方法以及根據(jù)權(quán)利要求23的cucrzr合金作為滑動軸承材料的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)上述目的。
在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明至少部分地使用cucrzr合金作為滑動軸承材料能夠顯著地提高滑動軸承的耐久性。
因此，由于cucrzr合金在200℃下的熱導(dǎo)率較高，為320w/(mk)，會產(chǎn)生材料內(nèi)摩擦熱的快速耗散和均勻的熱分布，這能夠確保熱穩(wěn)定的微觀結(jié)構(gòu)。此外，在cucrzr合金中還會形成能夠增大滑動軸承耐磨性的crzr3化合物。最終，根據(jù)本發(fā)明的合金組分具有較高的耐腐蝕性。初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對于根據(jù)本發(fā)明的材料的加工來說，對現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的花費(fèi)不大的有利改動是有必要的。優(yōu)選地，cucrzr合金由按重量計(jì)0.01％～0.5％的鋯、按重量計(jì)0.01％～4.9％的鉻、可選地按重量計(jì)多達(dá)15.0％的錫、可選地按重量計(jì)0.05％～0.25％的鋁、鎂、鈦和/或錳以及余量的銅組成。
在進(jìn)一步的權(quán)利要求中描述了優(yōu)選的改進(jìn)方式。
因此，對于元素鋯和鉻，證明按重量計(jì)0.01％～0.5％的鋯和按重量計(jì)0.01％～4.9％的鉻，優(yōu)選地按重量計(jì)多達(dá)4.4％的鉻的濃度范圍是有利的。在這個(gè)濃度范圍內(nèi)，能形成足夠的crzr3化合物并且充分地提高耐腐蝕性而不顯著降低銅基體的熱導(dǎo)率。
有利地，該cucrzr合金還包括按重量計(jì)0.01％～15.0％的錫，因?yàn)檫@能夠進(jìn)一步增大合金的強(qiáng)度和硬度，但是在更高的錫含量下，熱導(dǎo)率會降低過多。
優(yōu)選地，在不同情況下，向該合金中添加濃度范圍為按重量計(jì)0.05％～0.25％的元素al、mg、ti和/或mn中的至少一種。所提及的這些元素有利地用作腐蝕抑制劑并因此降低了銅基體對腐蝕的敏感性，尤其是如果能夠確保上述提及的元素在基體中的分布盡可能地均勻。
有利地，該cucrzr合金具有體積百分?jǐn)?shù)小于0.3的孔隙率，這能夠保證足夠的強(qiáng)度。
由于添加了硬顆粒，例如氧化物、碳化物、氮化物和磷化物，和/或固體潤滑劑，例如h-bn和碳(特別是石墨)，可有利地提高根據(jù)本發(fā)明制造的滑動軸承材料的滑動摩擦系數(shù)和切削性能。進(jìn)一步地，碲、鉍、鉛和硫中的至少一種斷屑元素可作為所謂的“斷屑器”而被加入其中。優(yōu)選地，例如硬顆?？梢允莂l2o3、c-bn、mosi2、zro2和sio2以及所述抗腐蝕金屬的所有碳化物。
有利地，將cucrzr合金應(yīng)用于基底背襯，優(yōu)選為鋼背襯。這種結(jié)構(gòu)可以在需要cucrzr合金的滑動軸承的那些部位利用此合金的有益性能，同時(shí)，非關(guān)鍵的部位可以用非昂貴的材料制造。
優(yōu)選地，將cucrzr合金處理為固體材料，優(yōu)選地用于形成襯套和軸承，因?yàn)檫@樣可以避免基底和cucrzr合金之間的弱粘接點(diǎn)。
同時(shí)，由于通過輥壓結(jié)合熔覆的方式將cucrzr合金應(yīng)用到基底背襯上可以廉價(jià)地在基底上產(chǎn)生較大的層厚度，也可通過電鍍工藝和/或?yàn)R射工藝以非常明確的方式設(shè)置cucrzr合金的化學(xué)和物理性能。
優(yōu)選地，通過燒結(jié)工藝獲得cucrzr合金，該燒結(jié)工藝包括至少一個(gè)，優(yōu)選2個(gè)燒結(jié)操作，因?yàn)檫@意味著可以有利地省去隨后的用于設(shè)置結(jié)構(gòu)的軋制和/或熱處理步驟。
有利地，至少一個(gè)，優(yōu)選每個(gè)燒結(jié)操作之后跟隨至少一個(gè)軋輥孔槽，因?yàn)檫@可以降低孔隙率。
此外有利地，該新型的滑動軸承材料可以在現(xiàn)有的燒結(jié)車間中在950℃～1000℃，優(yōu)選為950℃～980℃的燒結(jié)溫度下進(jìn)行處理。
根據(jù)本發(fā)明的有益配置，采用預(yù)研磨和/或混合工藝引入功能添加物，以確保這些添加物能夠均勻分布。
有利地，通過霧化工藝，優(yōu)選為純元素的霧化而獲得燒結(jié)粉末。特別優(yōu)選地，最初將純元素融化以形成預(yù)制合金，之后來霧化該合金。特別有利地，將zr和cr霧化為cucr和cuzr，因此可以避免純元素cr和zr的高反應(yīng)活性。由于霧化工藝，所需的粒度分布和化學(xué)組成就可以在窄公差內(nèi)得以控制。
有利地，cucrzr鑄件的生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的碎屑用于制備燒結(jié)粉末，結(jié)果是可以兼顧成本效益和資源效益的方式來制造燒結(jié)粉末。
有利地，可以優(yōu)選有意地將細(xì)顆粒含量增加來降低燒結(jié)溫度，例如將小于5μm的顆粒含量增加到至少5％。這可以進(jìn)一步提供的優(yōu)點(diǎn)是，出于技術(shù)原因，可以在本發(fā)明內(nèi)容中使用高比例的細(xì)粉末而不會不利地影響流動性。
另一方面，在鑄造cucrzr合金上，可有利地省去用于粉末生產(chǎn)的工藝步驟。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選配置，對滑動軸承的至少一部分(優(yōu)選為cucrzr合金)進(jìn)行熱處理，優(yōu)選為固溶退火、熱時(shí)效硬化和/或軟化退火，以使得能夠?qū)?yīng)使用要求來設(shè)置結(jié)構(gòu)。
此外優(yōu)選地，對滑動軸承的至少一部分(優(yōu)選為cucrzr合金)進(jìn)行機(jī)械加工以獲得例如必要的表面質(zhì)量或組件尺寸。
連同滑動軸承及前面和隨后提到的所有特征也可應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的方法和新的應(yīng)用中，反之亦然。
優(yōu)選實(shí)施例
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，提供了包括鋼背襯和應(yīng)用于其上的cucrzr合金燒結(jié)層的滑動軸承。為制造該滑動軸承，首先制備具有重量百分比為1.0％的cr、0.1％的zr以及余量cu的燒結(jié)粉末混合物。為此，使用霧化裝置對合金元素的純組分進(jìn)行霧化以制得按重量計(jì)10％的小于5μm的細(xì)顆粒組分?；旌蠠Y(jié)粉末、在鋼背襯上壓實(shí)燒結(jié)粉末并在950℃溫度下燒結(jié)。在第一燒結(jié)操作之后跟隨一個(gè)軋輥孔槽，并在950℃進(jìn)行第二燒結(jié)操作，再一次緊接著第二軋輥孔槽，以獲得具有均勻結(jié)構(gòu)和體積百分?jǐn)?shù)小于0.3的孔隙率的材料。