本发明专利技术涉及用于热涂布基底，尤其用于热涂布轴承装置的轴承部件的无锌喷涂粉末，该喷涂粉末除了不可避免的杂质外具有如下组成：锡＝5％至30％重量；铝＝0.1％至5％重量；铁＝最多1％重量；铜＝至100％重量的差值。本发明专利技术进一步涉及通过热喷涂施加的层体系；工件，尤其连杆，以及制备该喷涂层的喷涂方法。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及用于热涂布基底，尤其用于热涂布轴承装置的轴承部件的无锌喷涂粉末，该喷涂粉末除了不可避免的杂质外具有如下组成：锡＝5％至30％重量；铝＝0.1％至5％重量；铁＝最多1％重量；铜＝至100％重量的差值。本专利技术进一步涉及通过热喷涂施加的层体系；工件，尤其连杆，以及制备该喷涂层的喷涂方法。【专利说明】本专利技术涉及无锌热喷涂粉末，由该喷涂粉末制备的含铜表面层，尤其是在轴承装置的轴承部件上的表面层，以及按照各类独立权利要求的前序部分施加此表面层的方法。所有类型的轴承装置，例如，滑动轴承和滚动轴承(rolling element bearing),占据了在本领域中所使用的轴承的主要部分。术语轴承或轴承装置在下文应理解为限定轴承功能的部件，其在支承接触中进行配合，例如彼此间滚压(rolling off)或滑动,或彼此相互支承。在支承接触中配合的轴承面处产生的摩擦，通常与尤其是在轴承面处的磨损现象相关。在这方面，在机械工程中几乎不可胜数的实施方案中使用滑动轴承。例如，滑动轴承用作往复活塞式内燃机中的曲轴轴承，用作连杆轴承，用作压缩轴承(compressionbearing),用作十字头轴承,用作螺旋桨轴轴承,或用于许多其它的应用。例如，在W000/23718中公开了滑动轴承及滑动轴承的制备方法，其中由白色金属构成的涂层被合金化至由铁材料构成的轴承上。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相应量的热，由此，不仅使白色金属熔化，而且在轴承部件上侧的接触面上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，伴随大量的FeSn2形成。相应地，在此方面，形成了很大程度上包含FeSn2的较厚的连接区域。此连接区域实际上的确在基体材料和所述涂层之间产生良好的冶金连接；但是FeSn2代表非常脆的材料，因此对于已知的轴承构造的小负载已可发生裂纹和脆性断裂形成。此外，在不适当冷却的情况下，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，导致对于初始所述类型的轴承产生相应短的使用寿命。为避免该结果，还已知可通过离心浇铸，将由轴承金属例如白色金属构成的涂层施加至轴承。在这方面，实际上的确不会发生由熔融的基体材料构成的金属浴的形成。然而，在离心浇铸过程中施加的白色金属凝固过程中，可以发生合金成分的分离，其中由Cu6Sn5构成的针状晶体的首先形成，然后是由SbSn构成的立方晶体形成，最后剩余的富锡基质凝固。Cu6Sn5的密度较大，SbSn的密度小于液态时间更长的基质的密度。Cu6Sn5晶体相应地径向向外移动，在此方面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，仅代表一种折衷，因为FeSn2层实际上相对薄，但还存在，以致脆生断裂和裂纹形成的问题仍然未被最终解决。尤其对于暴露于巨大高负荷的滑动轴承例如内燃机的曲轴轴承，脆性断裂和裂纹形成问题持续存在，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在轴承面处磨损的情况中而更换整个轴承，轴承壳(bearing shell)也尤其用于滑动轴承中，所述轴承壳安装在轴承中并且可在其磨损后被更换，即使用带有轴承壳的所谓剖分式滑动轴承(divided plain bearing)。在某种程度上，在滑动轴承和滚动轴承中也部分地使用结合储存(combined storage)。轴通常由锻造钢或包含球状石墨的铸铁构成，相应部件也可由回火钢制造，或烧结，或有时由可锻铸铁制造。轴承壳通常被认为是所谓的两层轴承或三层轴承。然而，在这方面，滑动轴承的构造设计是显著复杂的，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昂贵。对于机器的高运行性能，轴承壳过早地磨损如此多以致更换轴承壳变得必要，其中如上述，在此类机器中更换轴承壳涉及高成本。然而，轴承部件的过早磨损，这是指，例如滚珠轴承的滚珠、由滚珠轴承支承的轴、滚珠轴承的滚珠的保持器(cage)或其它轴承部件的磨损，是对于其它类型轴承例如滚珠轴承的一个基本问题，该问题导致用于修理和维护的大量精力并最终涉及大量成本。为解决这些及其它问题，EP1637623B1中提出利用热涂布法的用于在轴承部件上制造轴承层(bearing layer)的喷涂粉末,所述喷涂粉末包含至多30%锌,至多10%锡,至多3%硅，至多7%铝，至多2%铁，至多4% (锰)，至多3%钴，至100%的剩余差的铜。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法将含铜的表面层施加至轴承部件，使得关于例如通过离心浇铸施加的白色金属涂层的问题如同关于具有轴承壳的复杂剖分式轴承的问题同样地避免。依据EP1637623B1的喷涂粉末的主要成分，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连接区域(connections)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金属间相的硬质相或形成铁、钴、锰和硅的连接区域。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的相对软质基体基质(soft base matrix)基本由铜、铝和锌组成并因此形成铜-铝-锌基体基质，其形成相对于硬质相的封闭区域软的含铜基体基质。虽然由依据EP1637623B1的喷涂粉末形成的喷涂轴承层已证明了优异的工作机械性能，但令人遗憾的发现，至少对于特定的应用，锌含量会导致锌磨损(zinc abrasion)进入润滑轴承的润滑油中，其尤其，取决于所用润滑油的化学组成，会导致一种类型的润滑油的Zn污染，并因此负面影响其性能。此外，依照EP1637623B1的喷涂粉末的制备是稍微复杂的且在此方面由于其相对复杂的组成而是昂贵的。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，并提出改进的和从构造观点方面上简单的轴承装置，其尤其避免了与现有技术已知的锌磨损相关的问题。因此本专利技术更进一步的目的在于提供热喷涂粉末，所述粉末具有尽可能简单的化学组成，通过其可在轴承部件上制造该轴承层。满足这些目的的本专利技术的主题是由照各类别的独立权利要求的特征来表现特征的。各从属权利要求涉及本专利技术特别有利的实施方案。本专利技术因而涉及用于基底的热涂布，尤其是轴承装置的轴承部件的热涂布的无锌粉末，该喷涂粉末除了不可避免的杂质外具有如下组成:锡=5%到30%重量,招=0.1%到5%重量,铁=最多1%重量,铜=至100%重量的差值。按照本专利技术喷涂粉末的第二个重要特征是相对高的锡含量。因此按照本专利技术提供喷涂粉末，利用该喷涂粉末可通过热涂布法将含铜表面层施加至基底。在这方面，一方面，根据本专利技术的喷涂粉末不含任何锌，这是至关重要的，使得现有本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于热涂布基底，尤其用于热涂布轴承装置的轴承部件的无锌喷涂粉末，该喷涂粉末除了不可避免的杂质外具有如下组成：锡＝5％至30％重量；铝＝0.1％至5％重量；铁＝最多1％重量；铜＝至100％重量的差值。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·迪斯特勒，P·厄恩斯特，
申请(专利权)人：苏舍美特科公司，
类型：发明
国别省市：
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