轴承部件和热喷涂方法技术

本发明专利技术涉及轴承部件及涉及在轴承部件上制造层系统的喷涂方法，所述轴承部件特别是往复活塞式内燃机连杆的连杆头孔，其中在所述轴承部件的表面上通过包含至少锡的层系统。根据本发明专利技术，所述层系统的外部热喷涂表层除杂质外仅包含锡。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及轴承部件及涉及在轴承部件上制造层系统的喷涂方法，所述轴承部件特别是往复活塞式内燃机连杆的连杆头孔，其中在所述轴承部件的表面上通过包含至少锡的层系统。根据本专利技术，所述层系统的外部热喷涂表层除杂质外仅包含锡。【专利说明】本专利技术涉及轴承部件和在轴承部件上制造涂层系统的热喷涂方法，特别是涉及独立权利要求1和9前序部分所述的往复活塞式内燃机连杆的连杆头孔(connecting rodeye)。各种轴承装置,例如滑动轴承和滚动轴承(roller element bearings),代表应用于工程的轴承主要部分。轴承或轴承装置可以被理解为下述的定义有轴承功能的所有轴承部件，例如，彼此间滚压(rolling off)或滑动、或者彼此间相互支承、并通过支承接触相互配合的轴承部件。常见的,特别是在轴承跑合面(bearing running surface)的磨损现象,与配合轴承接触的在轴承跑合面处产生的摩擦有关。在这方面，几乎无数的实施方案中都使用滑动轴承。例如，滑动轴承被用于往复活塞式内燃机中作为曲轴轴承、大端轴承、推力轴承、十字头支点轴承(crosshead pivot bearings)、螺旋奖轴轴承(propeller shaft bearings)或用于许多其它应用中。例如，W000/23718中公开了滑动轴承和滑动轴承的制造方法，其中由白色金属构成的涂层被合金化至由铁材料构成的载体部件上。然而，形成合金需要存在液体合金成分，以便在涂布过程中相应地释放出大量的热，据此，不仅使白色金属熔化，而且在跑合面侧在载体部件的上表面处产生由熔融基体材料(base material)构成的金属浴。由此产生的白色金属和铁材料的熔体可以彼此合金化，伴随产生大量的FeSn2。相应地，在此方面，产生了很大程度上包含FeSn2的较厚的连接区域。此连接区域无可否认地在基体材料和所述涂层之间提供良好的冶金连接，但是FeSn2是非常脆的材料，因此会在已知的轴承布置上在较小负载下已发生裂纹和脆性断裂形成。此外，还有一个事实是，在不利冷却的情况下，会发生靠近涂层的铁材料至马氏体的转变，其同样是非常脆的，从而进一步加剧上述的缺陷。后果是，由于基体材料的钢和白色金属轴承层之间较厚的中间区域内的高脆性和小的延展性(stretchability),导致前述类型的轴承的相应短的使用寿命。为避免该结果，还已知可在离心浇铸过程中，将由轴承金属例如白色金属构成的涂层施加至载体部件。在这方面，公认地抑制了由熔融的基体材料构成的金属浴的形成。然而，在离心浇铸工艺中施加的白色金属凝固时，可以发生合金成分的分离，因为由Cu6Sn5构成的针状晶体的首先沉淀，然后是由SbSn构成的立方晶体，最后剩余的富锡基质凝固。Cu6Sn5的密度较大，SbSn的密度小于基质的密度，而基质的液态时间更长。Cu6Sn5晶体相应地径向向外移动，这样会削弱白色金属涂层连接基体材料的区域，这同样会对使用寿命产生不良影响。为避免这些问题以及相关问题，W02007/131742A1中提出了滑动轴承和滑动轴承的制造方法，其中至多10 μ m厚的相对薄的包含FeSn2的连接区域在纯的白色金属层与含铁的基体材料之间形成。然而这种解决办法，仅是一种折衷，因为FeSn2层无可否认地相对薄，但实际上还存在，以致脆性断裂和裂纹形成的问题仍然未被最终解决。暴露于巨大高负荷的滑动轴承例如内燃机的曲轴轴承的脆性断裂和裂纹形成问题，仍尤其存在，因为根据W02007/131742A1的滑动轴承的形变能力远远不足。为从根本上避免这些问题和防止当轴承面磨损时而更换整个轴承，轴承壳(bearing shell)也用于滑动轴承中，所述轴承壳嵌入到轴承中并且可在磨损后被更换，即使用带有轴承壳的剖分式滑动轴承(split plain bearing)。部分地,也使用在滑动轴承和滚动轴承中的结合支承(combined support)。在这方面,轴通常由锻造钢或球状石墨铸铁锻造或烧结，热处理钢的相应部件也可部分地由退火铸铁制造。轴承壳通常被认为是所谓的两层轴承或三层轴承。然而，滑动轴承的构造结构由此变得更加复杂，且另外随着轴承壳的更换，成本密集的维护过程变得必要。另外，这种轴承壳的制造较复杂和/或昂贵。此外，随着机器的高工作运行速率，轴承壳过早地磨损如此多以致更换轴承壳变得必要，在此类机器例如上述机器中更换轴承壳与高成本相关联。然而，使用其他类型的轴承例如滚珠轴承，轴承部件即例如滚珠轴承的滚珠、待被滚珠轴承支承的轴、滚珠轴承的滚珠的保持器(cage)或滚珠轴承的其它轴承部件的过早磨损，是一个基本问题，该问题导致用于修理和维护的大量精力和/或成本，并最终与大量成本相关联。因此EP1637623B1中已经提出利用热涂布工艺的用于在轴承部件上制造轴承层(bearing layer)的喷涂粉末来解决这些及其它问题,所述喷涂粉末包含至多30%锌,至多10%锡n，至多3%娃，至多7%招，至多2%铁，至多4%猛，至多3%钴，至100%的剩余的差为铜。在这方面所有数值均为重量百分比。因此EP1637623B1提供喷涂粉末，采用该粉末利用热涂布工艺将含铜的表面层施加至轴承部件，使得关于通过例如离心浇铸施加的白色金属涂层的问题，以与关于具有轴承壳的复杂剖分式轴承的问题相同的方式避免。依据EP1637623B1的喷涂粉末的相应成分，在这点上一方面是铁、钴、锰和硅，它们在冷却时以硬质相的形式作为金属间相或化合物沉积在该喷涂层中，从而在所述层中产生隔离区域，其形成空间上隔离的铁、钴、锰和硅的金属间相或金属间化合物的硬质相。该硬质相形成相对的硬质区域，即具有高硬度的区域，另外含Cu的软质基体基质(soft base matrix)基本由铜、招和锌组成并因此形成铜-铝-锌基体基质，其形成与硬质相的封闭区域相关的含铜软质基体基质。虽然由依据EP1637623B1的喷涂粉末形成的轴承层已表现出优异的机械性能，但令人遗憾的发现，锌部分会具有这样的结果，即锌磨损(zinc abrasion)可以进入润滑轴承的润滑油中，至少对于特定的应用，其可以在一定情况下，取决于所用润滑油的化学组成，导致一种类型的润滑油的Zn中毒，这会负面影响其性能。此外，依照EP1637623B1的喷涂粉末的制备是复杂的且由于其相对复杂的化学组成而是昂贵的。依照EP1637623B1的轴承其其它缺点在于，取决于应用和特定的轴承类型，轴承涂层的跑合行为(running-1n behavior)并不理想。因为EP1637623B1的涂层实际上经配置使得其是特别耐机械磨损的并因此具有长寿命，此涂层通常不能保证例如提供有该涂层的轴承的对应部分理想地彼此匹配或者理想几何学上地跑合或者关于跑合时间后的摩擦，其通常表征了轴承层的良好跑合行为。因此，本专利技术的目的在于通过施加热喷涂层来改善轴承部件表面的滑动性能，并由此提出改进的和构造上更简单的轴承装置，其尤其避免了由现有技术已知的锌磨损的问题，并另外确保轴承的对应部分的良好的跑合行为。因此本专利技术更进一步的目的在于提供在轴承部件上的热喷涂层系统，所述层系统具有尽可能简单的化学组成，并提供在轴承部件上制造此轴承层的相应热喷涂方法。满足这本文档来自技高网...

【技术保护点】
轴承部件，尤其往复活塞式内燃机的连杆的连杆头孔，其中在所述轴承部件的表面处提供包含至少锡的层系统，其特征在于所述层系统的外部热喷涂表层除杂质外仅包含锡。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P·厄恩斯特，B·迪斯特勒，
申请(专利权)人：苏舍美特科公司，
类型：发明
国别省市：