本发明专利技术涉及滑动轴承材料，其具有基体材料，所述基体材料包含2.1‑2.6重量％的铁、0.05‑0.2重量％的锌、0.015‑0.15重量％的磷、≤0.03重量％的铅、≤0.2重量％的熔体冶金相关的杂质和余量的铜、任选地具有至少一种硬质材料和任选地具有至少一种固体润滑材料，并且具有至少一种选自碲、硫、铬和锆的添加剂。此外，本发明专利技术还涉及具有承载层、轴承金属层和具有在轴承金属层上施加的滑动层的滑动轴承复合材料，其中所述轴承金属层由此种滑动轴承材料组成，以及由此种滑动轴承复合材料组成的滑动元件或滑动轴承。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及滑动轴承材料,其具有基体材料,所述基体材料由2.1-2.6重量％的铁、0.05-0.2重量％的锌、0.015-0.15重量％的磷、≤0.03重量％的铅、≤0.2重量％的熔体冶金相关的杂质和余量的铜组成。此外，本专利技术还涉及具有承载层、轴承金属层和具有在轴承金属层上施加的滑动层的滑动轴承复合材料，以及滑动元件，特别是衬套或轴承套形式的径向滑动轴承。无铅的基于铜-铁-磷的材料，之后也被称为CuFe2P-合金，已长时间普遍公知并且也在一定时间前已经作为滑动轴承材料，特别是作为用于衬套或轴承套的滑动轴承复合材料使用。例如参见来自申请人的家族的文件DE 10 2009 002 894 A1和DE 10 2011 007 362 A1，其中描述了具有引言处所述的组合物的材料。所述铜-铁-磷合金可以用铸造技术以及烧结技术处理，或者通过扎制包层法(Walzplattieren)施加在承载层上。其特征在于，高的可延展性、基础强度和基础硬度。这些参数可以通过热机械处理在宽范围内适应不同的要求，使得所述材料在其硬度、强度和其抱死行为方面达到由于缺乏环境永续性而要被代替的铅青铜的水平。但是此外，所述材料由于其高的基础强度和硬度,相比于铅青铜是可切削性明显更差的。所述差的可切削性导致更短的工具耐用时间或快速降低的加工精度和表面质量。此外，德国铜研究院(Das Deutshe Kupferinstitut)系统地研究了铜材料的可切削性，并且以所谓的信息出版物的形式公开了结果。以下取自2010年收录的信息出版物第18版(i.18)。其中铜材料的可切削性划分为三个不同的主群组。在此，将可切削性类似的材料概括入一个主群组。主要按照形成的切屑形状和工具的磨损，对铜材料进行划分。切削主群组I含有具有非常好可切削性的铜材料，并且包括具有均相或多相结构的铅、碲或硫合金的铜材料。在切削时，其形成短的碎切屑。工具磨损被定级为低。切削主群组II含有具有中等至好的可切削性的铜材料。相比于切削主群组I的材料，所述材料的加工导致更长的切屑，通常是中等长度的螺旋切屑。在加工此种材料时，工具磨损被描述为“中等”。在切削主群组III中，概括了相比于群组I和II更难切削的铜材料。在对其加工时，形成长的螺旋、杂乱或带状的切屑。工具的磨损高。为了实现在标准化的材料的经验性数据的主群组范围内在其可切削性方面进一步的区分，还引入了可切削性指数。对于第一主群组的材料此指数在100至70之间，对于第二主群组的材料在60至40之间，对于第三主群组的材料在30至20之间。在德国铜研究院的信息出版物i.18中没有提及CuFe2P-合金。本专利技术的任务是提供滑动轴承材料，其具有与已知的CuFe2P-合金相似的好的摩擦和机械性能，但具有更好的可切削性，以及由于更长的工具耐用时间而具有的更高的加工精度和表面质量。本专利技术的其他的任务是提供相比于已知的材料具有特别是在缺乏润滑的情况下更加降低的抱死倾向的材料。通过根据权利要求1的滑动轴承材料达到这些目的。根据本专利技术的滑动轴承材料具有基体材料，所述基体材料由2.1-2.6重量％的铁、0.05-0.2重量％的锌、0.015-0.15重量％的磷、≤0.03重量％的铅、≤0.2重量％的熔体冶金相关的杂质和余量的铜与任选地至少一种硬质材料和任选地至少一种固体润滑材料构成，并且特征在于具有至少一种选自碲、硫、铬和锆的添加剂。可以确定，通过添加碲、硫、铬和/或锆作为切削元素，使得此种基体合金的切屑形状和因此的可切削性得到改进。加入Te、S、Cr和/或Zr导致材料的断裂拉伸下降。没有此种添加剂的CuFe2P-合金具有约15％的断裂拉伸，而其可以通过加入碲和/或硫降低至2％。因此，切屑不再形成长的带状或条状切屑，而是切削成为细小、针状的碎屑，与长的切屑相反，这不阻碍材料的加工。特别出人意料地确定的是，加入碲、硫、铬和/或锆额外地明显降低了滑动轴承材料的抱死倾向。根据有利的实施方式，添加剂以基于滑动轴承材料的总共0.01至0.2重量％的含量在基体材料内分散。优选地，所述添加剂以总共0.05至1.0重量％的含量，特别优选0.1至0.3重量％的含量在基体材料内分散。期望断裂拉伸的下降效应只到达某一程度，因为过低的断裂拉伸在铸造后只容许有限的CuFe2P-材料变形，但是这在制造轴承时是必需的。因此，断裂拉伸绝对不应当低于1％。在超过2重量％含量的情况下，不再确保此点并且可以影响重要的基体材料性质，如强度、可变形性等。在低于0.01重量％的过低含量的情况下，切削效应没有足够地表现出来。特别是在添加剂量是0.1至0.3重量％的情况下，切削效应已经很好地表现出来，而重要的基体材料的性质没有明显地劣化，使得此种量的范围是非常好的折中。添加剂碲、硫、铬和/或锆在CuFe2P-基体内是不溶解的，并由此作为分离的相存在。此种相大多数出现在基体材料的晶界处，此处在强烈的局部机械负荷时如在切屑加工时会导致基体结构中的裂缝偏转，并因此最终在继续的负荷时促进切屑的断裂。优选地，在基体材料中90％的可测量颗粒具有30μm的最大膨胀，特别优选15μm。“可测量”表示所有具有500nm的最小尺寸的颗粒。所述最小尺寸明确地只作为证明和因此的参数唯一性的“划界”。如果所述添加剂在此种尺寸级别形成颗粒，那么此种添加剂在CuFe2P-基体中分散，使得其明显地提高了滑动轴承材料的可切削性，同时不影响或只非常小地影响基体材料的其他机械和摩擦性能，或者在抱死倾向情况下甚至出人意料地产生正面的影响。这归因于，颗粒的更细微的分布导致对基体结构的晶界的更大面积的干扰，并因此使切屑更容易断裂。因此，为了不导致过高的强度损失，切削添加剂的含量必须保持在上述范围。反之，如果颗粒大于15μm并因此在含量是2重量％或更低的情况下只单独地在结构中局部出现，那么在整个材料中就不存在足够的切削效应。至少一种添加剂在基体中分散的结果是，滑动轴承材料有利地具有100-70的可切削性指数。通过100至70的可切削性指数将滑动轴承材料归入切削主群组I。在切削加工过程中形成短的碎切屑，其不妨碍材料的加工因为可以有效地由加工区域移出。这提高了表面质量、加工精度并且降低了工具的磨损。在其他有利的实施方式中，滑动轴承材料在720MPa·m/s的负载和滑动速度的极限值以下，优选在800MPa·m/s以下，不发生粘附磨损。最大负载和滑动速度的测量值在抱死测试中确定，例如其在下文中参考附图2描述的。720MPa·m/s，优选800MPa·m/s的极限值或最大值出人意料地明显高于已知的CuFe2P-材料。因此，在给出范围内的碲、硫、铬和/或锆添加剂不只具有切削效果，其还同时具有减少磨损或润滑的效果。在根据本专利技术的轴承材料的情况下，通过抱死的材料受损直到在滑动伙伴的更高的负载和/或相对速度的情况下才出现，使得负载的滑动轴承材料在缺乏润滑的情况下能够坚持更长时间。优选地，所述滑动轴承材料还具有至少一种选自硅化物、氧化物、碳化物和氮化物的硬质材料，特别是AlN、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、Mo2C、MoSi2、SiC、B4C、Si3N4和c-BN。此外有利的是，所述滑动轴承材料具有至少一种选自h-BN本文档来自技高网...
【技术保护点】
滑动轴承材料，其具有由2.1‑2.6重量％的铁、0.05‑0.2重量％的锌、0.015‑0.15重量％的磷、≤0.03重量％的铅、≤0.2重量％的熔体冶金相关的杂质和余量的铜组成的基体材料，其任选地具有至少一种硬质材料和任选地具有至少一种固体润滑材料，其特征在于，其具有至少一种选自碲、硫、铬和锆的添加剂。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.16 DE 102014207332.41.滑动轴承材料，其具有由2.1-2.6重量％的铁、0.05-0.2重量％的锌、0.015-0.15重量％的磷、≤0.03重量％的铅、≤0.2重量％的熔体冶金相关的杂质和余量的铜组成的基体材料，其任选地具有至少一种硬质材料和任选地具有至少一种固体润滑材料，其特征在于，其具有至少一种选自碲、硫、铬和锆的添加剂。2.根据权利要求1的滑动轴承材料，其特征在于，所述添加剂以0.01至2.0重量％的总量在基体材料内分散。3.根据前述权利要求任一项的滑动轴承材料，其特征在于，所述添加剂以基体材料中的颗粒形式存在，其中90％的可测量颗粒具有30μm，优选15μm的最大膨胀。4.根据前述权利要求任一项的滑动轴承材料，其特征在于，在720MPa·m/s的极限值以下，优选在800MPa·m/s以下，不发生粘附磨损。5.根据前述权利要求任一项的滑动...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·安德勒，H·施密特，H·戈比尔，
申请(专利权)人：联合莫古尔威斯巴登有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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