[发明专利]凹曲滑动件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种凹曲滑动件，该滑动件的特别地在真空中涂覆于基体上的多层体系包含至少一层金属扩散合金滑动层(Gleitschicht)。这种滑动件具有重大价值，例如可在内燃机中作为高负荷轴承或轴瓦。本发明还涉及这种滑动件，也被称为径向轴承的制造方法。

对径向轴承来说，最大应力，即磨损负荷，一般出现在轴瓦的弧顶区。相反，在局部表面附近，即远离弧顶区，磨损负荷和动态负荷显著减小。已经尝试通过预先的机械加工改变几何形状，例如改变弧形，来保证形成一层最佳润滑膜及抗杂粒嵌入的性能。

如果在多层体系的形成过程中，弧顶区和局部表面区的厚度出现差异，滑动面将偏离理想的弧形。预先对基体进行机械加工，可以对此作些补偿。但是，这种方法使得预先的机械加工相当困难并且费用相当昂贵。

壁厚均匀的轴瓦也可用于V型发动机及具有斜分活塞杆的发动机。其主载荷区位于弧顶区之外。

就高负荷滑动件来说，可采用真空镀膜来形成滑动层。这时采用雾化(溅射)Al-Sn-Cu的方法在基层上形成滑动层(DE2853724C3；DE2940376A1；DE3729414A1)。

同样也可在层面上喷射整体塑料颗粒(DE2914618C2)。

此外，用于雾化法制造滑动轴承的一种专门与轴瓦涂层几何形状相符的雾化设备以及一种用于夹紧基体的设备已为人们所知。一般地，在真空中通过雾化法涂覆上述材料可得到高负荷滑动层(AT-PS392291B；EP0452647A1)。但是，由于其工作机理，雾化法是一种价格昂贵的方法，这是因为高于一定的极限值，沉积速率就不能再增加。因此雾化方法具有狭窄的应用范围。另一方面，雾化具有即使在弯曲的部件，例如滑动轴承上也能得到均匀涂层的优点。

从条形半成品制造滑动轴承，其中采用真空气相沉积来形成条形半成品上滑动层的方法也为人们所知(DE3606529C2；DE2935417)。这种已知方法的目的是更为经济地制造滑动轴承。DE3606525C2描述了一种生产层状材料的方法，通过电子束气相沉积(Elektronenstrahlbedampfung)将滑动层沉积于带状材料之上。被沉积的滑动层由金属扩散合金组成。沉积时速率约为0.3μm/s。但是，用这种方法涂覆的长条来进而加工成滑动轴承的努力没有得到可用的结果，这是因为变形程度大从而导致多层复合体损坏或开裂。

本发明的目的是构造高负荷滑动件或滑动轴承的多层体系的各层使滑动件和滑动轴承满足所有工作条件下的负荷对它们提出的要求，同时减小制造成本。将得到一最佳滑动层，该层对滑动件的使用寿命具有决定作用。本发明的方法将减少环境污染，即至少将部分废除电镀方法，并且提高生产率。

本发明的目的是由以下说明的本发明的特征实现的。下面描述了制造滑动件的方法和改进的滑动件结构及制造方法。

按照本发明的一个方面，提供了一种凹曲滑动件，包括：一个金属基体，其具有预成型的基本上呈半圆形的滑动轴承的形状，凹曲内表面有一个弧顶区；至少一个中间层，其涂覆在所述内表面上，具有基本上呈半圆形的形状；一个覆层，其由至少含有铝、镉、锡、锌、镍和铜中的一种金属的金属扩散合金构成，覆层是采用电子束气相沉积方法涂覆到所述中间层上的，以使其在沉积以后在所述基体上呈基本上半圆形的形状，并且在以基体的弧顶区为基准的至少±70°的角度范围内该层厚度是均匀的，厚度偏差小于15％，所述覆层中基本上不存在弯曲导致的应力，如果先在所述基体上涂覆所述覆层，然后再将所述基体和所述覆层一起弯曲成所述半圆形，则所述应力将存在于所述覆层中。

按照本发明的另一方面，提供了一种制造滑动件的方法，包括步骤：将一个金属基体变形成基本上呈半圆形的形状，其凹曲内表面有一个弧顶区；将至少一个中间层涂覆到所述基体的内表面上，使中间层亦呈凹曲形；通过电子束气相沉积方法在凹曲的中间层上涂覆一个由金属扩散合金构成的覆层，覆层具有基本上均匀的厚度，厚度偏差在以弧顶区为基准的±70°的角度范围内小于15％，并且选择所述金属扩散合金，使其包括由铝、镉、锡、锌、镍和铜组成的组中的至少一种金属。