[发明专利]滑动轴承元件

说明书

本发明涉及滑动轴承元件(1)，所述滑动轴承元件(1)包括支撑层(2)和滑动层(3)，其中滑动层(3)由银组成或者由银和最大含量为5重量％的其它金属组成，所述其它金属选自Cu、Sb、Mo、Co，其中滑动层(3)具有包括粒子(6、7)的微结构并且具有滑动层厚度(12)，其中在滑动层厚度(12)上的微结构从滑动层(3)的接近支撑层(2)的第二表面(9)的区域中的粒子(7)的球形形貌转变成滑动层(3)的远离支撑层(2)的第一表面(8)的区域中的粒子(7)的具有纵向伸长(10)的至少接近柱形形貌。

本发明涉及滑动轴承元件，所述滑动轴承元件包括支撑层和滑动层，其中滑动层由银组成或者由银和最大含量为5重量％的其它金属组成，所述其它金属选自Cu、Sb、Mo、Co，其中滑动层具有包括粒子的微结构并且具有滑动层厚度。

本发明还涉及滑动轴承元件的制备方法，所述滑动轴承元件包括支撑层和具有包括粒子的微结构的滑动层，其中具有滑动层厚度的滑动层由银制成或者由银和最大含量为5重量％的其它金属制成。

在开发马达和传动装置时，升高功率密度的趋势对耐磨运动层的开发提出越来越大的挑战。耐磨性通常与高灰尘相容性和良好磨合行为的需求相关联。材料开发和方法开发中的另一种趋势是摒除危害环境的材料或过程，但是需要保留或超越现有常规滑动轴承材料的摩擦性能和机械性能。

为了紧跟这种开发，在滑动轴承技术中将滑动轴承的所需性能分配给多个层。因此可以优化单个层的性能情况。

然而还已知具有所谓梯度层的滑动轴承。其中性能(特别是层的硬度)在层厚度上变化。通常通过形成合金成分的浓度梯度来实现。因此可以例如在滑动轴承的层厚度上实现不同混合相或金属间化合物的沉积，这又造成滑动层内不同的硬度。但是其缺点主要在于，金属间化合物通常较脆，因此存在滑动层断裂的风险。

本发明所基于的任务在于提供满足上述对马达或传动装置的更高功率密度的要求的滑动轴承元件及其制备方法。

通过前文所述的滑动轴承元件以如下方式实现本发明的目的：在滑动层厚度上的微结构从滑动层的接近支撑层的第二表面的区域中的粒子的球形形貌转变成滑动层的远离支撑层的第一表面的区域中的粒子的具有纵向伸长的至少接近柱形形貌。

还通过前文所述的方法以如下方式实现本发明的目的：在制备滑动层的过程中改变温度，由此使得在滑动层厚度上的微结构从滑动层的接近支撑层的第二表面的区域中的粒子的球形形貌转变成滑动层的远离支撑层的第一表面的区域中的粒子的具有纵向伸长的至少接近柱形形貌。

在此有利地，滑动层可以相对简单地仅由单种金属(至多1重量％的其它金属为银的常见杂质)制成，尽管如此该滑动层仍然显示出良好的磨合行为。滑动层因此不仅可以在滑动轴承开始运行时充当运动层，而且可以在磨合阶段之后在正常滑动轴承运行过程中充当滑动层。仅由一种金属组成的结构消除了金属间相的形成。由于滑动层具有“运动层”的额外功能，不需要出于该目的额外施加的层，因此滑动轴承元件的结构相对简单，因此滑动轴承元件的制备方法可以更简单地设计。另一方面，滑动层由于球形粒子也相应较硬，由此可以满足对马达或传动装置的耐磨性的高要求。换言之，滑动层在一个表面区域中具有相应的灰尘颗粒嵌入性，并且在另一个表面上具有所需的疲劳强度，无论其仅由单种金属组成还是由具有至多5重量％的至少一种其它金属的合金组成。

根据一个实施方案变体，滑动层可以具有介于10μm和100μm之间的滑动层厚度。低于10μm，难以充分保证滑动层的双功能性。另一方面，当滑动层厚度进一步增加超过100μm时，不再造成长期稳定性的明显改进。

根据滑动轴承元件的另一个实施方案变体可以提出的是，滑动层的第一表面的柱形微结构达到滑动层的至少10％并且至多95％的深度。因此能够实现滑动轴承元件在相对长的时间内保持其滑动性和灰尘颗粒嵌入性的性能。当粒子的球形部分具有小于10％的层厚度时，其上形成的由柱形粒子组成的软质层不再能够得到充分支撑。另一方面，当粒子的球形部分具有大于95％的层厚度时，滑动层已经相对较硬，因此在磨合阶段之后在较短时间内上述性能就已经降低。