(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持される要素に向かい合う前面（４）および前面と反対の裏面（６）を有する多層ラジアル軸受（１）であり、支持層（２）、前面（４）に配置される減摩耗層（３）および裏面（６）に配置されるアンチフレッチング層（５）からなり、アンチフレッチング層（５）は銅混合結晶粒を有する銅系合金から構成され、ここでアンチフレッチング層（５）の銅系合金は、アルミニウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、アンチモンの群からの合金元素を有する２元合金により、またはアルミニウム、亜鉛、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、アンチモンの群からの合金元素、およびその群および/またはニッケル、コバルト、鉄、マンガン、ビスマス、鉛、銀、リン、必要ならば製造に由来する不可避不純物からなる付加群から選ばれる少なくともさらに１つの元素、を含む少なくとも３元合金により、形成され、ここでこれらの合金元素の合計は少なくとも１ｗｔ％、最大３０ｗｔ％であり、
銅系合金が鉄、ニッケル、鉛、および亜鉛の少なくとも１つを含む場合において、
銅系合金における鉄の割合は、０．２ｗｔ％〜５ｗｔ％であり、銅系合金における鉄の割合は、０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％であり、銅系合金における鉛の割合は、１ｗｔ％〜２５ｗｔ％であり、ならびに  銅系合金における亜鉛の割合は、０．５ｗｔ％〜２５ｗｔ％である、
多層ラジアル軸受（１）。
【請求項２】
銅系合金におけるスズの割合は、５ｗｔ％〜２５ｗｔ％である請求項１に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項３】
銅系合金におけるアルミニウムの割合は、２ｗｔ％〜１０ｗｔ％である請求項１または２に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項４】
銅系合金におけるケイ素の割合は、２ｗｔ％〜１２ｗｔ％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項５】
銅系合金におけるゲルマニウムの割合は、３ｗｔ％〜１５ｗｔ％である請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項６】
銅系合金におけるインジウムの割合は、０．２ｗｔ％〜２０ｗｔ％である請求項１〜５のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項７】
銅系合金における亜鉛の割合は、１ｗｔ％〜５ｗｔ％である請求項１〜６のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項８】
銅系合金におけるマンガンの割合は、０．２ｗｔ％〜５ｗｔ％である請求項１〜７のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項９】
銅系合金における鉄の割合は、０．２ｗｔ％〜２ｗｔ％である請求項１〜８のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項１０】
銅系合金におけるニッケルの割合は、１ｗｔ％〜３ｗｔ％である請求項１〜９のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項１１】
銅系合金におけるコバルトの割合は、０．２ｗｔ％〜８ｗｔ％である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項１２】
銅系合金におけるビスマスの割合は、１ｗｔ％〜２５ｗｔ％である請求項１〜１１のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項１３】
銅系合金における鉛の割合は、２ｗｔ％〜１５ｗｔ％である請求項１〜１２のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項１４】
銅系合金における銀の割合は、１ｗｔ％〜２０ｗｔ％である請求項１〜１３のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項１５】
銅系合金におけるアンチモンの割合は、０．２ｗｔ％〜１５ｗｔ％である請求項１〜１４のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項１６】
リンの割合は、０．０５ｗｔ％〜０．３ｗｔ％、またはＭｎ．Ｆｅ，ＮｉおよびＣｏの合計合金量がこの値０．０５ｗｔ％〜０．３ｗｔ％の０．２ｗｔ％を超える請求項１〜１５のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項１７】
合金がセレンを含み、セレンの割合が最大０．１ｗｔ％である請求項１〜１６のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項１８】
マンガン、ニッケルおよびコバルトの合計量が最大１０ｗｔ％である請求項１〜１７のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項１９】
銅系合金が、希土金属、クロム、ジルコニウム、チタンおよびベリリウムからなる第３群からの、さらにもう１つの元素を合計量０．００１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％で含む請求項１〜１８のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項２０】
銅系合金において、ケイ素、ゲルマニウム、インジウム、亜鉛、ニッケル、コバルト、ビスマス、鉛およびアンチモンの１つまたはそれより多い元素の合計含有量は、０．２ｗｔ％〜２０ｗｔ％である請求項１〜１９のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項２１】
アンチフレッチング層５は２μｍ〜１００μｍの層厚さを有する請求項１〜２０のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項２２】
アンチフレッチング層５は、３ポンド（約１．３５ｋｇ）の試験荷重について、ＨＶ２００〜ＨＶ５００のビッカース微小硬さを有する請求項１〜２１のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項２３】
銅混合結晶粒は、５ｎｍより大きい粒径を有する請求項１〜２２のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項２４】
アンチフレッチング層５は、実質的に金属間相を有しないで、XRD測定において銅結晶格子を有する混合結晶にみえる請求項１〜２３のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項２５】
アンチフレッチング層５は、０．３６３０ｎｍ〜０．３７５０ｎｍの格子定数有する銅混合結晶で製造される請求項２４に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項２６】
アンチフレッチング層５は、支持層２の、または支持層２とアンチフレッチング層５の間に配置され得る中間層の粗さＲｚの少なくとも５０％、そして最大１０００％、の層厚さを有する請求項１〜２５のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項２７】
アンチフレッチング層５は、アンチフレッチング層５より軟らかいコーティングを有する請求項１〜２６のいずれか１項に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【請求項２８】
コーティングは、スズ、鉛、ビスマス、ポリマー系減摩塗料を含む群から選ばれる材料で製造される請求項２７に記載の多層ラジアル軸受（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持される要素に向かい合う前面および前面と反対の裏面を有する多層ラジアル軸受に関し、支持層、前面に配置される減摩耗層および裏面に配置されるアンチフレッチング層からなり、アンチフレッチング層は銅混合結晶粒を有する銅系合金から構成される。
【背景技術】
【０００２】
アンチフレッチング層を有するラジアル軸受の裏面コーティングは、従来技術によりすでに知られている。このコーティングにより摩擦溶接または摩擦腐食ならびにそれによるラジアル軸受の焼け付き（seizing）が、元素の望ましくない相対運動の結果として軸受ハウジングにおいて避けられる。摩擦腐食は、摩擦疲労破壊を導くことが多い。摩擦腐食は、材料の組み合わせ（pairing）によっても決定される。硬表面層を有する硬材料または成分は、もっと焼き付きを生じやすい軟材料よりも摩擦腐食により摩損する傾向が大きい。後者の場合において、相対運動は妨げられ、損傷も生じる。
【０００３】
この課題に取り掛かるために、多くの異なる材料が、アンチフレッチング層の製造のために、すでに従来技術において記述されてきた。本出願人のＡＴ５０６６４１Ａ１は、この用途のために銀合金を記述する。同一出願人のＡＴ３９９５４４Ｂにより、Ｓｎ合金から製造された腐食支持層が知られている。アンチフレッチング層のためのＮｉ，ＣｒまたはＣｏ合金がＧＢ２３１５３０１Ａ１で知られている。ＷＯ０２/４８５６３Ａ１によれば、スズ青銅がアンチフレッチング層として使用される。スズ１０％〜１５％の割合で鋼鉄上にアンチフレッチング層として電流により堆積された銅−スズ合金がＧＢ５５６，２４８ＡおよびＧＢ５５４，３５５Ａで知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明における課題は、改良された多層ラジアル軸受、特に銅に基づく、改良されたアンチフレッチング層を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前述の多層ラジアル軸受により達成され、そこではアンチフレッチング層の銅系金属は、アルミニウム、亜鉛、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、アンチモン、からなる群から選ばれる合金元素；またはアルミニウム、亜鉛、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、アンチモンからなる群から選ばれる合金元素にこの群および/またはニッケル、コバルト、鉄、マンガン、ビスマス、鉛、銀、リン、および製造に由来する不可避不純物からなる第２群から選ばれる少なくともさらに１つの元素、を含み、ここでこれらの合金元素の合計は少なくとも１ｗｔ％、最大３０ｗｔ％である。
【０００６】
改良された特性を有するアンチフレッチング層の探索において、出願人は、既述の銀合金層に加えて、たとえばスズのような、少なくとも１つの合金元素を含む銅系合金を試験し、そしてこれらの銅系合金の多くがもっと良好な摩耗特性および/またはもっと大きな疲労強度を有し、各場合において腐食による損傷からの保護を他よりも改良したことを驚くべきことに確証し、それにより軸受は、特に高応力軸受に使用され得る。この理由は、二元合金を形成するためにアルミニウム、亜鉛、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、セレン、アンチモンからなる群からの合金元素；または少なくとも３元合金系を形成するためにアルミニウム、亜鉛、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、アンチモンからなる群から選ばれる合金元素およびこの群および/またはニッケル、コバルト、鉄、マンガン、ビスマス、鉛、銀、リン、らなる第２群から選ばれる少なくともさらに１つの元素、を添加することである。
【０００７】
特に、アンチフレッチング層の強度はケイ素により改良される。
【０００８】
アンチフレッチング層の耐腐食性は、亜鉛、ニッケルおよびコバルトにより改良される。アンチフレッチング層の冷間成形能も亜鉛により改良される。
【０００９】
銅混合結晶相に加えてアンチフレッチング層の減摩性を改良するために、滑ることができる軟層がマトリックス内に供給され得、それは特に、鉛、ビスマス、銀、またはＭｏＳ２、グラファイト、ＷＳ２等のような、少なくとも１つの固体潤滑剤により形成される。
【００１０】
ゲルマニウム、インジウムおよびアンチモンは、ラジアル軸受を配置するハウジングに対するアンチフレッチング層の適応性および/または耐腐食性を改良する。
【００１１】
アルミニウム、亜鉛、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、セレンおよびアンチモンにより、鋼鉄と溶接する銅材料の傾向も低減される。コーティング材料中のハウジング材料およびその逆の相互溶解度は、材料の移動を減少させ、そして置換混合結晶を形成することにより、耐腐食性ならびに摩耗および疲労への機械的耐性を改良し、そこでは合金の相手により、薄い接着酸化物層および/または表面を互いにオイル添加剤とともに分離する反応相、の形成が促進される、と出願人は推測する。
【００１２】
これらの元素を組み合わせることにより、コーティングの特性が各用途に特異的に調節され、適合され得る。
【００１３】
特定の含有量では、効果が小さすぎ、ある値を超え、特に合計３０ｗｔ％を超えると、大量の硬く、脆い金属間相が形成され、アンチフレッチング層に負の影響を与えることが観察された。
【００１４】
したがって、たとえば１ｗｔ％〜２５ｗｔ％のＺｎ、または１ｗｔ％〜２０ｗｔ％のインジウムを添加されたＣｕ−ＳｎまたはＣｕ−Ｇｅ合金は、特にイオウ含有オイル添加剤の腐食にかなり低い感受性を有する。
【００１５】
Ｃｕ−Ａｌ合金は、０．２ｗｔ％〜１５ｗｔ％のアンチモン添加により、はるかに大きい耐摩耗性となる。合金元素の一部は、微細に分散されたＡｌＳｂ硬相として堆積されるからである。
【００１６】
ニッケルおよび/またはコバルトとの合金化により、コーティングの機械的強度および耐腐食性は、大いに増大され得る。特に、成形性もニッケルにより改良され得る。不都合にも、これらの元素により、ハウジングと溶接する傾向は増大する。この効果は含有量が５ｗｔ％、特に１０ｗｔ％を超えると観察された。
【００１７】
リンとの組み合わせにおいて、Ｍｅ３ＰおよびＭｅ２Ｐ相が形成され、ここでＭｅはマンガン、鉄、ニッケル、コバルトの上記群からの金属を示す。マトリックス中に微細に分布された硬い相は腐食防止性を有意に改良する。各金属は、その相に結合されるので、ハウジング材料と溶接する傾向への負の影響が減少され、硬い相の正の影響により大部分克服され、それにより強度は微細に分散された堆積物によりほとんど維持される。
【００１８】
鉛、ビスマスおよび銀の群からの１つまたはそれより多い元素を合金化することにより、またはグラファイト、ＭｏＳ２，ＷＳ２のような固体潤滑剤を添加することにより、さらなる相が構造に添加され、特に良好な減摩特性を有する。このように、腐食損傷はさらに減少され得、または操作条件下の損傷が減少され得る（軸受金属の緊急操業と比較し得る）。
【００１９】
鉛、ビスマスおよび固体潤滑剤は、特に軟材料であり、潜在的にコーティングの応力に対する耐性を弱くするので、その含有量は上限を有することになる。
【００２０】
銀は、多くの、特にイオウを含有する、オイル添加剤により非常に影響される。この望ましくない効果は、特に含有量２０ｗｔ％超で明瞭である。
【００２１】
次の態様における好適な範囲の詳細は、上記の上方を考慮に入れて考慮されるべきである。
１つの態様において、スズ含有量は、５ｗｔ％〜２５ｗｔ％、好ましくは８ｗｔ％〜１９ｗｔ％、特に１０ｗｔ％〜１６ｗｔ％、である。このように、アンチフレッチング層の硬さは増加し、それにより、一方において「焼き付き」の傾向は低下し、他方において耐摩耗性はさらに増大する。２５％を超えると、著しく、金属間相が形成されるが、非常に脆く、それにより耐摩耗性はさらに低下する。５％未満では、わずかな改良がみられるが、所望の改良をもたらすものではない。
【００２２】
特に、もっと良好な摩耗特性に関する上記効果は、もっと大きな疲労強度および/または腐食損傷からのもっと良好な保護が、次の条件の少なくとも１つが当たるときに生じる。
【００２３】
−銅系合金中のアルミニウムの量が２ｗｔ％〜１２ｗｔ％、好ましくは４ｗｔ％〜８ｗｔ％である、
−銅系合金中のケイ素の量が２ｗｔ％〜１０ｗｔ％、好ましくは３ｗｔ％〜５ｗｔ％である、
−銅系合金中のゲルマニウムの量が３ｗｔ％〜１５ｗｔ％、好ましくは４ｗｔ％〜１０ｗｔ％である、
−銅系合金中のインジウムの量が０．２ｗｔ％〜２０ｗｔ％、好ましくは１ｗｔ％〜５ｗｔ％、特に２ｗｔ％〜４ｗｔ％である、
−銅系合金中の亜鉛の量が０．５ｗｔ％〜２５ｗｔ％、好ましくは１ｗｔ％〜５ｗｔ％である。１５ｗｔ％を超えると、アンチフレッチング層は脆すぎる。０．５ｗｔ％未満では、銅合金における特性の実質的改良は観察され得ない。
【００２４】
−銅系合金中のマンガンの量が０．２ｗｔ％〜５ｗｔ％、好ましくは０．２ｗｔ％〜２ｗｔ％、特に０．３ｗｔ％〜１ｗｔ％である、
−銅系合金中の鉄の量が０．２ｗｔ％〜５ｗｔ％、好ましくは０．２ｗｔ％〜２ｗｔ％、特に０．３ｗｔ％〜１ｗｔ％である、
−銅系合金中のニッケルの量が０．２ｗｔ％〜８ｗｔ％、好ましくは０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％、特に１ｗｔ％〜３ｗｔ％である、
−銅系合金中のコバルトの量が０．２ｗｔ％〜８ｗｔ％、好ましくは０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％、特に１ｗｔ％〜３ｗｔ％である、
−マンガン、鉄、ニッケルおよびコバルトの合計量が最大１０ｗｔ％、好ましくは最大６ｗｔ％である、
−銅系合金中のニッケルの量が０．２ｗｔ％〜８ｗｔ％、好ましくは０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％、特に１ｗｔ％〜３ｗｔ％である、
−銅系合金中のビスマスの量が１ｗｔ％〜２５ｗｔ％、好ましくは２ｗｔ％〜１５ｗｔ％、特に５ｗｔ％〜１０ｗｔ％である、
−銅系合金中の鉛の量が１ｗｔ％〜２５ｗｔ％、好ましくは２ｗｔ％〜１５ｗｔ％、特に５ｗｔ％〜１０ｗｔ％である、
銅系合金における銀の割合が、１ｗｔ％〜２０ｗｔ％、好ましくは２ｗｔ％〜１０ｗｔ％、であり、
−銅系合金中のアンチモンの量が０．２ｗｔ％〜１５ｗｔ％、好ましくは０．２ｗｔ％〜１０ｗｔ％、特に１ｗｔ％〜５ｗｔ％である、
−リンの量が０．０１ｗｔ％〜３ｗｔ％、好ましくは０．０５ｗｔ％〜０．３ｗｔ％、またはＭｎ．Ｆｅ，ＮｉおよびＣｏの合計合金量がこの値０．０５ｗｔ％〜０．３ｗｔ％の０．６ｗｔ％を超え、好ましくは２ｗｔ％〜５０ｗｔ％、もっと好ましくは１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％であり、
−希土金属、クロム、ジルコニウム、チタンおよびベリリウムの量が、合計０．００１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％、好ましくは０．０１ｗｔ％〜０．２ｗｔ％である。これらの元素は粒子精製または硬化のために少なくとも２つの主要元素に合金化され得る。
【００２５】
−セレンの量は、最大０．１ｗｔ％、好ましくは０．０００１ｗｔ％〜０．０１ｗｔ％である。セレンは、シアン化物銅電解液中で光沢剤として働き、そして微小分散および微小均しが改良され得る。しかし、セレンのもっと高い含有量は層を脆くしない。
【００２６】
セレンの代わりに、イオウまたはテルルも使用され得る。
【００２７】
アンチフレッチング層は、ケイ素、ゲルマニウム、インジウム、亜鉛、ニッケル、コバルト、ビスマス、鉛およびアンチモンの１つまたはそれより多い元素の含有量は、合計０．２ｗｔ％〜２０ｗｔ％である。このように、高応力軸受へのアンチフレッチング層のさらなる調節が可能である。
【００２８】
アンチフレッチング層の１態様によれば、アンチフレッチング層は２μｍ〜１００μｍ、好ましくは３μｍ〜３０μｍ、特に４μｍ〜１５μｍ、の層厚さを有する。層厚さの下限を２μｍに保つことにより、アンチフレッチング層は粗さピークまで摩耗した後でさえ、密着層を形成する。１００μｍを超える層厚さで、界面上の張力により生じる、基板へのアンチフレッチング層の付着の悪化が、観察された。
【００２９】
アンチフレッチング層は３ポンド（約１．３５ｋｇ）の試験荷重について、ＨＶ２００〜ＨＶ５００，好ましくはＨＶ２３０〜ＨＶ４００，特にＨＶ２５０〜ＨＶ３５０，のビッカース微小硬さを有し、それによりラジアル軸受の微小移動により生じる摩損は、ハウジングで減少され得、したがってアンチフレッチング層の摩擦腐食はさらに減少され得る。ＨＶ５００を超えると、可逆変形能は大部分が低いので、局地的に働く力は層内の引き裂きおよび破壊形成を導く。ＨＶ２００未満では、耐摩耗性は所望の程度に達成され得ない。
【００３０】
好適には、アンチフレッチング層における銅混合結晶粒は、５ｎｍより大きい、好ましくは１０ｎｍより大きい、特に５０ｎｍより大きい粒径を有する。このようにして、銅系合金の結晶性はもっと明瞭であり、その結果、上述の配向に依存する特性は、もっと一般的である。
【００３１】
１つの態様によれば、アンチフレッチング層は好適には本質的に金属間相がなく、ＸＲＤ測定において銅結晶格子を有する混合結晶のように見え、それにより好適な態様において、格子は格子定数の０．３６３０ｎｍ〜０．３７５０ｎｍを持つ銅混合結晶からなる。このようにして、銅系合金における銅混合結晶粒の好適な配列が支持され、少なくとも損なわれないので、アンチフレッチング層はもっと均質な特性プロファイルを有する。
【００３２】
多層ラジアル軸受の１つの態様によれば、アンチフレッチング層は支持層または支持層とアンチフレッチング層の間に配置される中間層の粗さＲｚの、少なくとも５０％、特に少なくとも１５０％、そして最大１０００％、好ましくは最大３００％、の層厚さを有する。このように、アンチフレッチング層の下の層の「ならし効果」（leveling）が達成され、そこでは同時に、存在する粗さにより、その層とアンチフレッチング層の間で達成され得る。特に、このように、摩耗はもっと有効に回避され、それはアンチフレッチング層の下の層の粗さプロファイルのプロファイルピークにより生じされ得る。
【００３３】
多層ラジアル軸受を配置するハウジングの表面への多層ラジアル軸受の適応性を増大させるために、アンチフレッチング層がアンチフレッチング層よりも軟らかいコーティングを有し得る。好ましくは、コーティングは、スズ、鉛、ビスマス、ポリマー系腐食防止塗料を含む群から選択される材料で製造される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ラジアル軸受半殻の形における多層ラジアル軸受を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
第一に、記載に用いられる位置、たとえば頂部、底部、側部等、についての詳細は一般に記述され、示される図面に関するものであり、位置の変更の場合、新しい位置に調節されるべきであること留意されるべきである。さらに、示される種々の典型例から個々の特徴および組み合わせは、独立した発明解決を示し得る。
【００３６】
図１は、ラジアル軸受半殻の形における多層ラジアル軸受１を示す。多層ラジアル軸受１の３層の態様が示され、支持層２、減摩耗層３（配置されるべき要素に向かい合う多層ラジアル軸受１の前面４上に配置される）ならびにアンチフレッチング層５（多層ラジアル軸受１の裏面上および支持層２の上に配置される）からなる。必要ならば、軸受金属層７は、図１に破線で示されるように、減摩耗層３と支持層２の間に配置され得る。
【００３７】
このような多層ラジアル軸受１の主要構造は、たとえば内燃機関で用いられるように、従来技術で知られているので、さらなる説明はここでは不要である。しかし、付加的層が設けられ得ることが言及されるべきであり、たとえば接着層および/または拡散バリア層が、減摩耗層３と軸受金属層７の間に、および/またはアンチフレッチング層５と支持層２の間に設けられ得、同様に接着層は軸受金属層７と支持層２の間に設けられ得る。
【００３８】
本発明の範囲内で、多層ラジアル軸受１は、たとえば図１の破線で示されるような軸受ブッシュのように、異なった形状を有し得る。さらに、ランオンリング（run-on rings）、軸方向に動くスライドシューのような態様も可能である。
【００３９】
さらに、本発明の範囲内で、軸受金属層７が使用されないで、減摩耗層３が支持層２上に、直接にまたは接着および/または拡散バリア層の中間層とともに配置され得る。
【００４０】
支持層２は、好適には鋼鉄製であるが、多層ラジアル軸受１に必要な構造強度を与える材料製であってもよい。このような材料は、従来技術で知られている。
【００４１】
軸受金属層７または減摩耗層３および中間層について、関連する従来技術で知られる合金または材料が使用され得、参照がそこになされる。
【００４２】
本発明によれば、アンチフレッチング層５は銅系合金からなり、Ｃｕに加えてアルミニウム、亜鉛、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、アンチモン、からなる群から選ばれる合金元素；またはアルミニウム、亜鉛、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、アンチモンからなる群から選ばれる合金元素にこの群および/またはニッケル、コバルト、鉄、マンガン、ビスマス、鉛、銀、リン、および製造に由来する不可避不純物からなる第２群から選ばれる少なくともさらに１つの元素、を含み、ここでこれらの合金元素の合計は少なくとも１ｗｔ％、最大３０ｗｔ％であり、銅合金においては、銅および少なくとも１つの元素により形成される銅混合結晶粒がある。
【００４３】
銅系合金におけるアルミニウムの量は、２ｗｔ％〜１２ｗｔ％、好ましくは４ｗｔ％〜８ｗｔ％であり得る。
【００４４】
スズ含有量は、５ｗｔ％〜２５ｗｔ％、好ましくは８ｗｔ％〜１９ｗｔ％、特に１０ｗｔ％〜１６ｗｔ％であり得る。
【００４５】
亜鉛含有量は、０．５ｗｔ％〜２５ｗｔ％、好ましくは１ｗｔ％〜５ｗｔ％であり得る。
【００４６】
マンガンの量は、０．２ｗｔ％〜５ｗｔ％、好ましくは０．２ｗｔ％〜２ｗｔ％、特に０．３ｗｔ％〜１ｗｔ％であり得る。
【００４７】
鉄の量は、０．２ｗｔ％〜５ｗｔ％、好ましくは０．２ｗｔ％〜２ｗｔ％、特に０．３ｗｔ％〜１ｗｔ％であり得る。
【００４８】
ケイ素の量は、２ｗｔ％〜１０ｗｔ％、好ましくは３ｗｔ％〜５ｗｔ％であり得る。
【００４９】
ゲルマニウムの量は、３ｗｔ％〜１５ｗｔ％、好ましくは４ｗｔ％〜１０ｗｔ％であり得る。
【００５０】
インジウムの量は、０．２ｗｔ％〜２０ｗｔ％、好ましくは１ｗｔ％〜５ｗｔ％、特に２ｗｔ％〜４ｗｔ％であり得る。
【００５１】
ニッケルの量は、０．２ｗｔ％〜８ｗｔ％、好ましくは０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％、特に１ｗｔ％〜３ｗｔ％であり得る。
【００５２】
コバルトの量は、０．２ｗｔ％〜８ｗｔ％、好ましくは０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％、特に１ｗｔ％〜３ｗｔ％であり得る。
【００５３】
ビスマスの量は、１ｗｔ％〜２５ｗｔ％、好ましくは２ｗｔ％〜１５ｗｔ％、特に５ｗｔ％〜１０ｗｔ％であり得る。
【００５４】
鉛の量は、１ｗｔ％〜２５ｗｔ％、好ましくは２ｗｔ％〜１５ｗｔ％、特に５ｗｔ％〜１０ｗｔ％であり得る。
【００５５】
銀の量は、１ｗｔ％〜２０ｗｔ％、好ましくは２ｗｔ％〜１０ｗｔ％であり得る。
【００５６】
アンチモンの量は、０．２ｗｔ％〜１５ｗｔ％、好ましくは０．２ｗｔ％〜１０ｗｔ％、特に１ｗｔ％〜５ｗｔ％であり得る。
【００５７】
リンの量は、０．０１ｗｔ％〜３ｗｔ％、好ましくは０．０５ｗｔ％〜０．３ｗｔ％、またはＭｎ．Ｆｅ，ＮｉおよびＣｏの合計合金量がこの値０．０５ｗｔ％〜０．３ｗｔ％の０．２ｗｔ％を超え、好ましくは１０ｗｔ％〜２００ｗｔ％、もっと好ましくは５０ｗｔ％〜１５０ｗｔ％である。
【００５８】
希土金属、クロム、ジルコニウム、チタンおよびベリリウムの量が、合計０．００１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％、好ましくは０．０１ｗｔ％〜０．２ｗｔ％である。
【００５９】
セレンの量は、最大０．１ｗｔ％、好ましくは０．０００１ｗｔ％〜０．０１ｗｔ％である。セレンの代わりに、イオウまたはテルルも使用され得る。
【００６０】
好適には、ケイ素、ゲルマニウム、インジウム、亜鉛、ニッケル、コバルト、ビスマス、鉛およびアンチモンの１つまたはそれより多い元素の含有量は、合計０．２ｗｔ％〜２０ｗｔ％である。
【００６１】
銅系合金は、それぞれの基板、たとえば支持層２の裏面６に、電流で堆積されるのが好適である。このための電解液は、シアン化物を含み得、または好ましくはシアン化物を含まないことができる。堆積のための好適なパラメータおよび好適な浴組成は、次の例に記載される。
例１：Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ合金を堆積するためのシアン化物含有電解液
銅（Ｉ）      ０．２５mol/L〜０．３５mol/L
スズ（ＩＶ）  ０．１０mol/L〜０．２０mol/L
亜鉛          ０．０５mol/L〜０．２０mol/L
遊離シアン    ０．３０mol/L〜０．４５mol/L
遊離アルカリ度  ０．２０mol/L〜０．３０mol/L
酒石酸塩      ０mol/L〜０．２０mol/L
添加剤        ０．５ｇ/L〜５ｇ/L
温度          ５５℃〜６５℃
電流密度      １A/dm２〜４A/dm２
例２：Ｃｕ−Ｇｅ−Ｚｎ合金を堆積するためのシアン化物含有電解液
銅（Ｉ）      ０．２５mol/L〜０．３５mol/L
ゲルマニウム  ０．０５mol/L〜０．３０mol/L
亜鉛          ０．０５mol/L〜０．２０mol/L
遊離シアン    ０．３０mol/L〜０．４５mol/L
遊離アルカリ度  ０．２０mol/L〜１．０mol/L
クエン酸塩      ０mol/L〜０．２０mol/L
添加剤        ０．５ｇ/L〜５ｇ/L
温度          ５５℃〜６５℃
電流密度      １A/dm２〜４A/dm２
例３：Ｃｕ−Ｓｎ−Ｂｉ合金を堆積するためのメタンスルホン酸に基づく、シアン化物のない電解液
銅（ＩＩ）    ０．２５mol/L〜０．３５mol/L
スズ（ＩＩ）  ０．１０mol/L〜０．２０mol/L
ビスマス      ０．０５mol/L〜０．２mol/L
遊離酸        ０．８mol/L〜２mol/L
添加剤        ５ｇ/L〜５０ｇ/L
温度          ２０℃〜３０℃
電流密度      ０．５A/dm２〜３A/dm２
例４：Ｃｕ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｐｂ合金を堆積するためのテトラフルオロホウ酸に基づく、シアン化物のない電解液
銅（ＩＩ）    ０．２５mol/L〜０．３５mol/L
スズ（ＩＩ）  ０．１０mol/L〜０．２０mol/L
アンチモン（ＩＩ）  ０．０２mol/L〜０．１０mol/L
鉛（ＩＩ）  ０．０５mol/L〜０．５mol/L
遊離酸        ０．８mol/L〜２mol/L
添加剤        ５ｇ/L〜５０ｇ/L
温度          ２０℃〜３０℃
電流密度      ０．５A/dm２〜３A/dm２
例５：Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ合金を堆積するためのピロリン酸塩またはホスホン酸塩に基づく、シアン化物のない電解液
銅（ＩＩ）    ０．１０mol/L〜０．４０mol/L
スズ（ＩＩ）  ０．０５mol/L〜０．５０mol/L
インジウム    ０．０５mol/L〜０．５０mol/L
ｐＨ値        ８〜１０
添加剤        ０．５ｇ/L〜５０ｇ/L
温度          ４０℃〜８０℃
電流密度      ０．５A/dm２〜５A/dm２
電解液の好適な態様において、電解液は、堆積される金属のための塩に加えて有機化合物を含む。特に、シアン化物電解液の場合に、電解液はクエン酸塩または酒石酸塩のようなポリカルボン酸塩であり、非シアン化物酸性電解液の場合には、電解液はナフトールもしくはナフトール誘導体またはチオ化合物である。このように、本発明の系列は、幅広い範囲の浴パラメータにわたって維持され得る。
【００６２】
次の塩は、金属を堆積するのに用いられ得る：
銅は、テトラフルオロホウ酸銅（ＩＩ）、メタンスルホン酸銅（ＩＩ）、硫酸銅（ＩＩ）、ピロリン酸銅（ＩＩ）、シアン化銅（Ｉ）、ヒドロキシおよび/またはアミノホスホン酸の銅塩の形で使用され得る。一般に、電解液中の銅濃度は
０．０５mol/L〜１mol/Lであり得る。
【００６３】
スズは、テトラフルオロホウ酸スズ（ＩＩ）、メタンスルホン酸スズ（ＩＩ）、硫酸スズ（ＩＩ）、ピロリン酸スズ（ＩＩ）、スズ酸ナトリウム、スズ酸カリウム、ヒドロキシおよび/またはアミノホスホン酸のスズ（ＩＩ）塩の形で使用され得る。一般に、電解液中のスズ濃度は０．５mol/Lまでであり得る。
【００６４】
亜鉛は、テトラフルオロホウ酸亜鉛（ＩＩ）、メタンスルホン酸亜鉛（ＩＩ）、硫酸亜鉛（ＩＩ）、ピロリン酸亜鉛（ＩＩ）、酸化亜鉛、シアン化亜鉛、ヒドロキシおよび/またはアミノホスホン酸の亜鉛（ＩＩ）塩の形で使用され得る。一般に、電解液中の亜鉛濃度は０．５mol/Lまでであり得る。
【００６５】
ケイ素は、分散層を形成するために電解液に、粉末で、またはたとえば炭化ケイ素の形で添加され得る。
【００６６】
ゲルマニウムは、酸化ゲルマニウム、ゲルマニウム酸ナトリウムまたはカリウムの形で使用され得る。一般に、電解液中のゲルマニウム濃度は０．５mol/Lまでであり得る。
【００６７】
インジウムは、酸化インジウム、シアン化インジウム、硫酸インジウム、フルオロホウ酸インジウム、メタンスルホン酸インジウムの形で使用され得る。一般に、電解液中のインジウム濃度は０．５mol/Lまでであり得る。
【００６８】
ニッケルは、テトラフルオロホウ酸ニッケル（ＩＩ）、メタンスルホン酸ニッケル（ＩＩ）、硫酸ニッケル（ＩＩ）、硫酸ニッケルアンモニウム、塩化ニッケル（ＩＩ）、ピロリン酸ニッケル（ＩＩ）、酸化ニッケル（ＩＩ）の形で使用され得る。一般に、電解液中のニッケル濃度は１mol/Lまでであり得る。
【００６９】
マンガン、コバルトおよび鉄はニッケルと同一の形および濃度で使用され得る。
【００７０】
ビスマスは、トリフッ化ビスマス、メタンスルホン酸ビスマス（ＩＩＩ）、硫酸ビスマス（ＩＩＩ）、ピロリン酸ビスマス（ＩＩＩ）、酸化ビスマス、ビスマス酸ナトリウムまたはカリウムの形で使用され得る。一般に、電解液中のビスマス濃度は０．５mol/Lまでであり得る。
【００７１】
鉛は、テトラフルオロホウ酸鉛（ＩＩ）、メタンスルホン酸鉛（ＩＩ）、ピロリン酸鉛（ＩＩ）、酢酸鉛、酸化ニッケル（ＩＩ）、鉛酸ナトリウムまたはカリウムの形で使用され得る。一般に、電解液中の鉛濃度は０．３mol/Lまでであり得る。
【００７２】
アンチモンは、テトラフルオロホウ酸アンチモン（ＩＩＩ）、トリフッ化アンチモン、酸化アンチモン（ＩＩＩ）、酒石酸アンチモンカリウムの形で使用され得る。一般に、電解液中のアンチモン濃度は０．２mol/Lまでであり得る。
【００７３】
銀は、シアン化物、シアン化銀アルカリ、メタンスルホン酸銀、硝酸銀の形で使用され得る。一般に、電解液中の銀濃度は０．５mol/Lまでであり得る。
【００７４】
リンは、リン酸、ホスホン酸アルカリ、チオホスホン酸アルカリの形で使用されえる。通常、その濃度は、２mol/Lまでであり得る。
【００７５】
セレンは、酸化セレン、セレン酸アルカリまたは亜セレン酸アルカリの形で使用され得る。通常、電解液におけるセレンの濃度は0.05mol/L〜５mol/Lまでであり得る。
【００７６】
可能な安定剤または支持電解液、導電性塩は：シアン化アルカリ、水酸化アルカリ、テトラフルオロホウ酸、フッ化水素酸、メタンスルホン酸、酒石酸およびそのアルカリもしくはアンモニウム塩、クエン酸およびそのアルカリもしくはアンモニウム塩、２，２−エチレンジチオジエタノール、ヒダントインおよびその誘導体、コハク酸イミドおよびその誘導体、フェノールおよびクレゾールスルホン酸であり、合計濃度は０．１mol/L〜２mol/Lである。
【００７７】
シアン化物のない電解液における可能な酸化防止剤は：レゾルシン、ハイドロキノン、ピロカテロール、ピロガロール、ホルムアルデヒド、メタノール、であり、合計濃度が０．０３mol/L〜０．３mol/Lである。
【００７８】
可能な添加剤は：フェノールフタレン、チオ化合物およびその誘導体、チオ尿素およびその誘導体、αまたはβナフトールおよびそのエトキシレート、αまたはβナフトールスルホン酸およびそのエトキシレート、ｏ−トルイジン、ヒドロキシキノリン、リグノスルホン酸塩、ブチンジオールであり、合計量は０．０００５mol/L〜０．０５mol/L、好ましくは０．００２ mol/L〜０．０２mol/Lであり、そしてゼラチン、にかわ、ノニオンおよびカチオン界面活性剤、アミノ化合物、たとえばＣ８〜Ｃ２０のアミドプロピルアミンおよびその官能誘導体、ポリエチレングリコールおよびその誘導体、ペプトン、グリシンであり、合計濃度は０ｇ/Ｌ〜５０ｇ/Ｌである。
【００７９】
さらに、電解液の前述の成分の混合物も使用され得、たとえば、それぞれの金属の少なくとも２つの塩、および/または少なくとも２つの安定剤、および/または少なくとも２つの酸化防止剤、および/または少なくとも２つの添加剤である。
【００８０】
安全の理由から、シアン化物含有電解液は、アルカリ塩または予備混合物から製造され得るのみであることが留意されるべきである。
【００８１】
合金成分は、対応する電解液に前述の溶解性化合物または錯体の形で添加され得、電解液から一緒に堆積される。同様に、電解液に、懸濁された、層または共堆積粒子内に元素を拡散させることによって合金を形成し得る。
【００８２】
電流による堆積に加えて、他の銅系合金または腐食防止層の製法も可能である。たとえば、銅系合金は鋳造され、そのストリップは基板上に圧延される。しかし、基板上への直接鋳造も可能であり、それによりストリップを形成する追加段階が省略され得る。このような方法は、主に従来技術で知られており、参照がなされる。
【００８３】
しかし、スパッタ、蒸着のようなPVD法、CVD法、イオン注入法、火炎スプレー、およびプラズマスプレー法、鋳造法、焼成法またはめっき法も腐食防止層の製造、およびたとえばイオン注入法による変更のために使用され得る。
【００８４】
各アンチフレッチング層５の堆積は、予備形成された多層ラジアル軸受１上で、たとえばラジアル軸受半殻上で実施され得る。同様に、本発明の範囲内で、腐食防止層５が平面基板ストリップ、たとえば鋼鉄ストリップ、上に堆積され、そして最終多層ラジアル軸受１への機械的成形は次の製造段階でのみ、プレス等により実施される。
【実施例】
【００８５】
表１に示される組成を有するアンチフレッチング層５が製造された。組成についての詳細はｗｔ％で示される。１０ｗｔ％への残りは、各場合において銅により形成される。
【００８６】
【表１】
0005861184.tif 000002
【００８７】
比較のため、ＧＢ２３１５３０１Ａ１によるＣｕＳｎ合金が製造され（例３７〜４０）、ＷＯ０２／４８５６３Ａ１によりTi接続ロッド上、に製造された（例４１）。表２における組成についての詳細はｗｔ％で示される。
【００８８】
【表２】
0005861184.tif 000003
【００８９】
試験において、本発明による少なくとも３元系のＣｕＳｎ合金は、従来技術によるＣｕＳｎ合金よりもはるかに良好な特性を有していた。ここで、円筒状スタンプ（ハウジングボアを示す）は、対応する材料（軸受背部を示す）で被覆されたプレート上に１０ＭＰａの圧力で押圧された。接触領域はオイルを付与された。スタンプおよびプレートは、周波数１０Ｈｚで０．１ｍｍの振幅の相対運動に曝された。すべての試験は、１２０℃で、１，０００，０００相対運動にわたって実施された。試験の終了後に、プレートとスタンプの接触点が試験された。すべての試料において、オイルカーボンが接触表面で形成した。損傷の程度は、「１-損傷なし〜１０-重大な腐食」の間で等級付けされた。その結果は表３に示される。
【００９０】
【表３】
0005861184.tif 000004
【００９１】
試験は、異なるスタンプ材料（たとえば鋳鉄鋼、アルミニウム、チタン）および表面条件（研摩、ショットかしめ（shot-peened）等）、ならびにコーティングなしのパネルおよび異なる表面条件で実施され、それにより上述の結果が確認された。さらに、プレス、振幅、温度および潤滑油のような試験パラメータが変えられた。その結果は、機関試験からの結果および現場からの試験結果に、に相間していた。
【００９２】
本発明によるすべての腐食防止剤および従来技術によるすべての試験層は、非被覆材料に比べて、この結果は驚くことではなく、この個々の結果はここでは詳細には示さない。評価尺度は、良好およびあまり良好でないコーティングの間でもっと有効に区別することができるように設定される。これにより、評価９または１０（重大な腐食）を伴う被覆試験部分が、非被覆試験ペア、たとえば鋼鉄プレート対鋼鉄プレート、またはチタンプレート対鋼鉄スタンプよりもはるかに少なく損傷されていることが強調されるべきである。
【００９３】
従来技術の層に比較して、本発明のアンチフレッチング層５では、腐食からの腐食損傷の明らかな減少が達成され得ることはもっと驚くべきことである。
【００９４】
上述の量の層５のための２元合金は４〜６の評価を有する。
【００９５】
アンチフレッチング層５の好適な態様によれば、アンチフレッチング層５は上述のように、２μｍ〜１００μｍ、好ましくは３μｍ〜３０μｍ、特に４μｍ〜１５μｍの層厚さを有する。
【００９６】
上述のように、アンチフレッチング層５は支持層、または支持層とアンチフレッチング層の間に配置され得る中間層の粗さＲｚの少なくとも５０％、特に少なくとも１５０％，そして最大１０００％、好ましくは最大３００％の層厚さを有する。
【００９７】
試験がこのために実施された。その結果は、表４に要約される。
【００９８】
【表４】
0005861184.tif 000005
【００９９】
好適には、前述の理由のために、アンチフレッチング層５は、３ポンド（約１．３５ｋｇ）の試験荷重について、ＨＶ２００〜ＨＶ５００，好ましくはＨＶ２３０〜ＨＶ４００，特にＨＶ２５０〜ＨＶ３５０，のビッカース微小硬さを有する。
【０１００】
もし、銅混合結晶粒が５ｎｍ超、好ましくは１０ｎｍ超、特に５０ｎｍ超、の粒径を有するならば、Ｘ線回折試験の評価は、アンチフレッチング層５の特性において改良があることを示した。
【０１０１】
アンチフレッチング層５のＸＲＤ測定も、銅系合金がさらに良好な特性を有することを示した。もし銅系合金が本質的に金属間相を有しないで、銅結晶格子を有する混合結晶にみえるならば、それにより銅系合金が０．３６３０ｎｍ〜０．３７５０ｎｍの格子定数有すると特に好ましい。
【０１０２】
上述の理由のために、アンチフレッチング層５はアンチフレッチング層５よりも軟らかいコーティングを有し得、そこではコーティングは、スズ、鉛、銀、ビスマス、ポリマー系減摩塗料を含む群から選ばれる材料で製造されるのが好ましい。主として、すべての減摩塗料が使用され得、ラジアル軸受の分野で知られている。しかし、好ましくは、減摩塗料は、乾状態でＭｏＳ２４０ｗｔ％〜４５ｗｔ％、グラファイト２０ｗｔ％〜２５ｗｔ％、およびポリアミドイミド３０ｗｔ％〜４０ｗｔ％、からなり、それにより、必要ならば、たとえば酸化物、窒化物または炭化物のような硬い粒子が合計で最大２０ｗｔ％の割合で減摩塗料中に含まれ得、固体潤滑剤の割合を置換する。
【０１０３】
形式事項としては、多層ラジアル軸受１の構造をもっとよく理解するために、多層ラジアル軸受１またはその要素は部分的に真の大きさで表されておらず、および/または拡大および縮小されている。
【符号の説明】
【０１０４】
１    多層ラジアル軸受
２    支持層
３    減摩耗層
４    前面
５    アンチフレッチング層
６    裏面
７    軸受金属層
【図１】
0005861184.tif 000006