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Title:
METHOD OF PRODUCING LAMELLAR MATERIAL OR LAMELLAR PARTS FOR PLAIN BEARINGS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1993/020264
Kind Code:
A1
Abstract:
In order, in lamellar material or lamellar parts for plain bearings, to form a bonding layer of pure silver between a single-layer or multi-layer substrate material or part and an electrolytically deposited sliding-layer alloy, the invention calls for the bonding layer to be built up electrolytically in two stages, viz: a pre-silvering stage for the formation of a preliminary layer about 0.1 $g(m)m to about 0.5 $g(m)m thick and a main silvering stage for the formation of a main layer about 2 $g(m)m to about 10 $g(m)m thick. The galvanic silver-plating baths used in both stages contain substantially the same substances, but the concentrations of the substances differ significantly. In particular, the silver concentration is significantly lower in the pre-silvering bath than in the main silvering bath. In order to build up the bonding layer of pure silver on substrate layers of aluminium, a very thin metal coating is applied containing at least one of the metals zinc, nickel, copper and iron. This is preferably carried out using an appropriate aluminium immersion liquid.

Inventors:
Tegebauer, Helmut (Ilmenaustraße 14, Braunschweig, D-3300, DE)
Falkowski, Volker (Am Sportpark 14, Salzgitter 31, D-3320, DE)
Application Number:
PCT/DE1993/000229
Publication Date:
October 14, 1993
Filing Date:
March 10, 1993
Export Citation:
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Assignee:
BRAUNSCHWEIGER HÜTTENWERK GMBH (Glyco B.V. & Co. KG, Stielstraße 11, Wiesbaden, D-6200, DE)
Tegebauer, Helmut (Ilmenaustraße 14, Braunschweig, D-3300, DE)
Falkowski, Volker (Am Sportpark 14, Salzgitter 31, D-3320, DE)
International Classes:
C25D5/10; C25D7/10; F16C33/12; F16C33/14; (IPC1-7): C25D7/10; F16C33/12
Foreign References:
US3097422A1963-07-16
Other References:
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 58, no. 5, 1963, Columbus, Ohio, US; LAINER 'silver plating on aluminium' Spalte 4158D ;
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von GleitlagerSchichtwerkstoff oder Gleitlager Schichtwerkstücken, bei dem auf einen ein oder mehrschichtigen Trägerwerk¬ stoff oder Trägerwerkstück eine Bindungsschicht aus Silber und auf dieser eine Gleitschicht aus Gleitlagerlegierung, vorzugsweise BleiZinnKupfer oder ZinnAntimonLegierung, galvanisch aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindungsschicht aus Reinsilber in zwei aufeinanderfolgenden Stufen aus zyanidisch gelöstem Silber galvanisch aufgebracht wird, und zwar in einer Vor¬ versilberungsstufe als dünne Vorversilberungsschicht mit etwa 0,1 bis etwa 0,5 μm Dicke und in einer Hauptversilberungsstufe als eigentliche Silberschicht mit etwa 2 μm bis etwa 10 μm Dicke, wobei in der Vorversilberungsstufe eine we¬ sentlich geringere Silberkonzentration als in der Hauptversilberungsstufe ange¬ wandt, jedoch in beiden Stufen eine Stromdichte in etwa gleicher Größenord¬ nung eingerichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den galvanischen Versilberungsbädern beider Stufen neben dem zyanidisch gelösten Silber freies Alkalizyanid in Konzentrationen zwischen 50 g/1 und 200 g/1 eingesetzt wird, wobei in der Hauptversilberungsstufe höhere, vorzugsweise etwa 50% höhere bis doppelte Konzentration des freien Alkalizyanids eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Silberkonzen¬ trationen in den Versilberungsbädern zwischen 1 g/1 und 10 g/1 vorgesehen wer¬ den, wobei in der Hauptversilberungsstufe etwa 10fache bis 20fache Silber konzentration gegenüber derjenigen in der Vorversilberungsstufe angewandt wird.
4. Verfahrennach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Beizen oder Elektroätzen und Dekapiere als Vorbehandlungsstufen vor der Vorversilbe rungsstufe bei Trägerschichten aus Bronzewerkstoff oder vor einer sehr dünnen Vormetallisierung als weitere Vorbehandlung vor der Vorversilberungsstufe bei Trägerschichten aus Aluminiumwerkstoff.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Trägerschichten aus Aluminiumwerkstoff, wie Aluminiumlegierung oder Alu¬ miniumDispersionslegierung, vor der Vorversilberungsstufe eine Behandlung durch Beizen und Säuretauchen und anschließendes Tauchen in eine Alumini umimmersionsflüssigkeit zum Abscheiden einer sehr dünnen Schicht aus einem, vorzugsweise mehreren, der Metalle Zink, Nickel, Kupfer, Eisen vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Trägerschichten aus Aluminiumwerkstoff, wie Alumimumlegierung oder Alu¬ miniumDispersionslegierung, vor der Vorversilberungsstufe eine Vorbehand¬ lung vorgenommen wird, die die Beseitigung der Oxidschicht und die Bildung einer sehr dünnen Metallschicht durch elektrochemische Vormetallisierung ent¬ hält.
Description:
Verfahren zum Herstellen von Gleitlager-Schichtwerkstoff oder Gleitlager-

Schichtwerkstücken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Gleitlager-Schichtwerk¬ stoff oder Gleitlager-Schichtwerkstücken, bei dem auf einem ein- oder mehr¬ schichtigen Trägerwerkstoff oder Trägerwerkstück eine Bindungsschicht aus Silber und auf dieser eine Gleitschicht aus einer Blei-Zinn-Kupfer- oder Zinn-Antimon- Gleitlagerlegierung (vorzugsweise Blei-Zinn-Kupfer-Legierung), galvanisch ange¬ bracht werden.

Aus DE-AS 1 048 757 ist es bekannt, bei Gleitlagern, die ganz oder zur Hauptsa¬ che aus Aluminium bestehen, zwischen der Trägerschicht aus Aluminiumwerkstoff und einer galvanisch aufgebrachten Gleitschicht aus Lagermetall auf Bleibasis eine dünne Zinkschicht und eine Bindungsschicht aus Silber vorzusehen. Die Bindungs¬ schicht aus Silber bietet dabei den Vorteil, daß sie erheblich weicher ist und erheb¬ lich weniger zum Fressen neigt, als die bisher bei Mehrschicht-Gleitlagem vielfach gebräuchliche Bindungs- und Diffusionssperrschicht aus Nickel oder ähnlich harten metallischen Werkstoffen. Jedoch hat die aus der DE-AS 1 048 757 bekannte Bin¬ dungsschicht aus Silber den Mangel, daß sie nur eine maximale Dicke von 2,5 μm aufweisen kann, um ausreichende Bindung zu der darunter angeordneten dünnen Zinkschicht und der Trägerschicht aus Aluminiumwerkstoff zu behalten. Außerdem ist die galvanische Aufbringung der bekannten Bindungsschicht aus Silber mit kritischen Arbeitsbedingungen verbunden, so daß sich die aus DE-AS 1 048 757 bekannte Bindungsschicht aus Silber in der Praxis nicht durchsetzen konnte.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber ein Verfahren zu schaffen, mit wel¬ chem eine galvanisch aufgebrachte Bindungsschicht aus Silber in größerer Dicke und größerer Wirksamkeit als bisher, insbesondere im Hinblick auf erhöhte Bin¬ dungsfestigkeit auf Trägerschichten mit Notlaufeigenschaften, und zwar sowohl auf Trägerschichten aus Aluminiumwerkstoff als auch auf Trägerschichten aus anderen Werkstoffen, insbesondere Bronzewerkstoffen aufbringbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Bindungsschicht aus Reinsilber in zwei aufeinanderfolgenden Stufen aus zyanidisch gelöstem Silber galvanisch aufgebracht wird, und zwar in einer Vorversilberungsstufe als dünne Vorversilberungsschicht mit etwa 0, 1 μm bis etwa 0,5 μm Dicke und einer Haupt-

Versilberungsstufe als eigentliche Silberschicht mit etwa 2 μm bis etwa 10 μm Dicke, wobei in der Vorversilberungsstufe wesentlich geringere Silberkonzentrati¬ on als in der Hauptversilberungsstufe angewandt, jedoch in beiden Stufen Strom¬ dichte in etwa gleicher Größenordnung eingerichtet wird.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Bindungsschicht als dünne Vorversilbe¬ rungsschicht und eigentliche Silberschicht wird erreicht, daß mit der Vorversilbe- rungsschicht eine sichere Bindung auf der Trägerschicht gewährleistet ist, während die eigentliche Silberschicht eine sichere Bindungsgrundlage für die darüber gal- vanisch aufgebrachte Gleitschicht bildet. Dies wird erreicht, obwohl beide Teil¬ schichten gleichen stofflichen Aufbau aus Reinsilber aufweisen. Durch den galva¬ nischen Aufbau einer Vorversilberungsschicht läßt sich die Silber-Bindungsschicht an Trägerschichten unterschiedlichsten Werkstoffaufbaues anpassen. Die Anpas¬ sung zwischen der Vorversilberungsschicht und der eigentlichen Silberschicht ist durch die Werkstoffgleichheit beider Schichten unkritisch, ebenso die Bindungsei¬ genschaft der eigentlichen Silberschicht mit der darauf galvanisch angebrachten Gleitschicht.

Die für den Aufbau der beiden Teilschichten der Silber-Bindungsschicht benutzten galvanischen Versilberungsbäder unterscheiden sich in ihrer stofflichen Zusam¬ mensetzung bevorzugt nur hinsichtlich der Silberkonzentration und der Konzentra¬ tion des neben den zyanidisch gelösten Silbers benutzten freien Alkalizyanids. So kann die Konzentration des freien Alkalizyanids zwischen 50 g 1 und 200 g 1 lie¬ gen, wobei man in der Hauptversilberungsstufe höhere, vorzugsweise etwa 50% höhere bis doppelte Konzentration des freien Alkalizyanids einsetzen kann. In den Versilberungsbädern können Silberkonzentrationen zwischen etwa 1 g/1 und etwa 60 g/1 vorgesehen werden, wobei in der Hauptversilberungsstufe eine etwa 10-fa- che bis 20-fache Silberkonzentration gegenüber derjenigen in der Vorversilbe¬ rungsstufe angewandt werden kann.

Zur Anpassung der Vorversilberung an die Materialbeschaffenheit der jeweiligen Trägerschicht bieten sich unterschiedlichste Möglichkeiten, die von Fall zu Fall vom Fachmann zu wählen sind. So kann beispielsweise durch Beizen oder Elek- troätzen und Dekapieren die Vorbehandlung vor der Versilberungsstufe bei Träger schichten aus Bronzewerkstoff vorgesehen werden. Es kann auch durch Beizen oder Elektroätzen und Dekapieren und anschließend sehr dünne Vormetallisiening eine Vorbehandlung vor der Vorversilberung bei Trägerschichten aus Aluminium¬ werkstoff vorgesehen sein.

Bei Trägerschichten aus Aluminiumwerkstoff wie Aluminiumlegierung oder Alu¬ minium-Dispersionslegierung wird man bevorzugt vor der Vorversilberungsstufe eine Vorbehandlung durch Beizen und Säuretauchen und anschließendes Tauchen in eine Alumi umimmersionsflüssigkeit zum Abscheiden einer sehr dünnen Schicht aus mindestens einem, bevorzugt mehreren, der Metalle Zink, Nickel, Kupfer, Eisen vornehmen. Es ist aber auch möglich, bei Trägerschichten aus Aluminiumwerkstoff, wie - umimumlegierung oder Aluminium-Dispersions- legierung vor der Vorversilberungsstufe eine Vorbehandlung vorzunehmen, die die Beseitigung der Oxidschicht und die Bildung einer sehr dünnen Metallschicht durch elektrochemische Voπnetallisierung enthält.

Ausführungsbeispiele:

Beispiel 1

Vorversilberungsbad:

1 bis 5 g/1 gelöstes Silber 50 bis 200 g l Kaliumzyanid Stromdichte: 1 bis 3 A/dm 2

Hauptversilberungsbad:

20 bis 50 g/1 gelöstes Silber 120 bis 200 g/1 Kaliumzyanid Stromdichte: 2 bis 5 A dm 2

Das freie Alkalizyanid kann in dem einen oder anderen oder in beiden Versilbe¬ rungsbädern auch Natriumzyanid sein.

Beispiel 2

Alumim ' umimmersionslösung mit den Hauptbestandteilen:

10 bis 20 g/1 Zinkionen 5 bis 10 g/1 Nickelionen 1 bis 2 g/1 Kupferionen geringe Menge Eisenionen.

Diese Bestandteile sind in Form von Salzen vorgesehen, deren Säuren große Men¬ gen von Aluπiinium binden können.

Beispiel 3

Vorgefoπnte Trägerwerkstücke für Gleitlager mit Stahlrücken und Auflage aus Aluminium-Zinn Dispersionslegierung werden in organischem Lösungsmittel ent¬ fettet und anschließend in einer Lösung aus Schwefelsäure, Flußsäure und Zink¬ oxid gebeizt. Anschließend erfolgt Tauchen der Werkstücke in einer Mischsäure aus Schwefel- und Chromsäure. Anschließend erfolgt Tauchen in eine Alumini- umimmersionsflüssigkeit gemäß Beispiel 2 über einen Zeitraum von 1 bis 3 Minu¬ ten. Es folgt galvanische Abscheidung einer Vorversilberungsschicht in einer Dicke von 0,1 bis 0,5 μ und die galvanische Abscheidung einer Reinsilberschicht von ca. 5 μm Dicke in Vorversilberungs- und Hauptversilberungsbädern nach Bei- spiel 1. Auf die galvanische Abscheidung der Reinsilberschicht folgt die galva¬ nische Abscheidung einer ternären oder binären Gleitschicht (PbSnCu oder SnSb) in jeweils gewünschter Dicke. Nach der Abscheidung der ternären oder binären Gleitschicht erfolgt ein Wärmetest zur Prüfung der Bindefestigkeit.

Zwischen den einzelnen Behandlungsschritten erfolgen die üblichen und bekannten Wasch- und Spülvorgänge.

Beispiel 4

Vorgeformte Gleitlagerwerkstücke aus Stahlrücken und aufgebrachter Zwischen¬ schicht aus Zinn-Blei-Bronze werden in organischen Lösungsmitteln entfettet und anschließend einem Elektroätzen unterzogen. Auf das Elektroätzen folgt ein Tauchen in Säure (Dekapieren). Nach dem Dekapieren erfolgt die galvanische Abscheidung einer Vorversilberungsschicht von etwa 0, 1 - 0,5 μm Dicke und die galvanische Abscheidung einer Reinsilberschicht von etwa 5 μm Dicke in Ver¬ silberungsbädern nach Beispiel 1. Auf die abgeschiedene Reinsilberschicht erfolgt galvanische Abscheidung einer ternären oder binären Gleitschicht gewünschter Zu¬ sammensetzung und Dicke.

Zwischen den Behandlungsschritten erfolgen die üblichen und bekannten Wasch- und Spülschritte.

Die fertiggestellten Gleitlager werden einem Wärmetest unterzogen zur Prüfung der Bindungsfestigkeit.