(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２５体積％のバインダー（１６）及び硫化亜鉛（１８）及び硫酸バリウム（２０）、及び選択的に別のフィラーを含むフィラーを有する、すべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）であって、その際、硫酸バリウム（２０）の硫化亜鉛（１８）に対する体積比が、０．１〜１５．７である、上記のすべり塗膜。
【請求項２】
前記硫化亜鉛（１８）及び硫酸バリウム（２０）が、全組成物において、合わせて２〜３５体積％の割合で含まれていることを特徴とする、請求項１に記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項３】
前記硫化亜鉛（１８）、硫酸バリウム（２０）及び別のフィラー（２８）が、全組成において、合わせて最大７５体積％の割合で含まれていることを特徴とする、請求項２に記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項４】
前記硫化亜鉛（１８）及び硫酸バリウム（２０）が、０．１μｍ〜１．０μｍの範囲内のｄ５０値を有する粉末形態で存在していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項５】
前記硫化亜鉛の部分及び硫酸亜鉛の部分が、リトポンの形態で存在していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項６】
前記バインダーが、ＰＡＩ、ＰＩ、エポキシ樹脂、ＰＢＩ、シリコーン樹脂及び高級芳香族系熱可塑性プラスチック、特にポリアクリレート、ＰＥＥＫ及びＰＥＳからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項７】
１μｍ〜４０μｍの厚さであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項８】
前記別のフィラー（２８）が、少なくとも一種の固体潤滑剤を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項９】
前記少なくとも一種の固体潤滑剤が、層構造を有する金属硫化物、グラファイト、六方晶窒化ホウ素及びＰＴＦＥを含む群から選択されることを特徴とする、請求項８に記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項１０】
前記別のフィラー（２８）が、１０体積％以下の全割合の少なくとも一種の硬質物質を含有していることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項１１】
前記少なくとも一種の硬質物質が、窒化物、炭化物、ホウ化物、酸化物、特に、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｂ４Ｃ３、立方晶窒化ホウ素、ＴｉＯ２及びＳｉＯ２を含む群から選択されることを特徴とする、請求項１０に記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項１２】
前記別のフィラー（２８）が、３０体積％以下の全割合を有する、少なくとも一種の金属粉末を含有していることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項１３】
前記少なくとも一種の金属粉末が、元素のＡｇ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕ及びこれらの元素の合金を含む群から選択されることを特徴とする、請求項１２に記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項１４】
前記別のフィラー（２８）が、１５体積％以下の酸化鉄（ＩＩＩ）を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項１５】
前記硫酸バリウム（２０）の硫化亜鉛（１８）に対する体積比が、０．８〜４．８８であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一つに記載のすべり塗膜。
【請求項１６】
前記硫酸バリウム（２０）の硫化亜鉛（１８）に対する体積比が、１．５〜３．４４であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一つに記載のすべり塗膜。
【請求項１７】
前記硫化亜鉛（１８）及び前記硫酸バリウム（２０）が、全組成物において、合わせて５〜２５体積％の割合で含まれていることを特徴とする、請求項２〜１６のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項１８】
前記別のフィラー（２８）が、４〜１０体積％の酸化鉄（ＩＩＩ）を含むことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
【請求項１９】
異なる組成の、請求項１〜１８のいずれか一つに記載の少なくとも二つの滑り塗膜を有するすべり塗膜層複合材（１０、４０）。
【請求項２０】
少なくとも一つのメタル層（５１、５２、５３）及びそのメタル層（５１、５２、５３）の一方の表面（５４）上に施用された、請求項１〜１８のいずれか一つに記載のすべり塗膜（４１、４２、４３）、又はそのメタル層（５１、５２、５３）の一方の表面（５４）上に施用された、請求項１９に記載のすべり塗膜層複合材（４０）を有する、すべり軸受け層複合材料。
【請求項２１】
前記すべり塗膜（４１、４２、４３）又は前記すべり塗膜層複合材（４０）が上に施用されている、前記少なくとも一つのメタル層（５１、５２、５３）の表面（５４）が、１μｍ〜１０μｍの粗度Ｒｚを有することを特徴とする、請求項２０に記載のすべり軸受け層複合材料。
【請求項２２】
前記すべり塗膜（４１、４２、４３）又は前記すべり塗膜層複合材（４０）が上に施用されている、前記少なくとも一つのメタル層（５１、５２、５３）の表面（５４）が、３μｍ〜８μｍの粗度Ｒｚを有することを特徴とする、請求項２０に記載のすべり軸受け層複合材料。
【請求項２３】
前記少なくとも一つのメタル層（５１、５２、５３）が、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂｉ、及びＦｅからなる群から選択される元素をベースとする合金からなる軸受けメタル層（５３）を有することを特徴とする、請求項２０〜２２のいずれか一つに記載のすべり軸受け層複合材料。
【請求項２４】
前記少なくとも一つのメタル層（５１、５２、５３）が、ＣｕＳｎ、ＣｕＮｉＳｉ、ＣｕＺｎ、ＣｕＳｎＺｎ、ＡｌＳｎ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｎＳｉ及びＡｌＺｎからなる群から選択される一種の合金からなる軸受けメタル層（５３）を有することを特徴とする、請求項２３に記載のすべり軸受け層複合材料。
【請求項２５】
前記少なくとも一つのメタル層（５１、５２、５３）が、選択的な鋼支持層（５１）及び、該鋼支持層（５１）の上に施用された、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ又はＦｅからなる中間層（５２）を有し、その際、前記メタル層（５３）が、該鋼支持層（５１）の上、又は存在する場合には該中間層（５２）の上に施用され、そしてその際、前記すべり塗膜（４１、４２、４３）又はすべり塗膜層複合材（４０）が、前記鋼支持層（５１）に対向する面上の、メタル層（５３）の表面上に施用されることを特徴とする、請求項２３又は２４に記載のすべり軸受け層複合材料。
【請求項２６】
請求項２０〜２５のいずれか一つに記載のすべり軸受け層複合材料の、内燃機関のための軸受け要素における使用。
【請求項２７】
前記軸受け要素が、クランクシャフト軸受け又は連接棒軸受けの軸受け胴（３０）、連接棒ブッシング又はスラストワッシャーであることを特徴とする、請求項２６に記載のすべり軸受け層複合材料の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バインダー及びすべり挙動に寄与するフィラーを有するすべり塗膜に関する。本発明は、さらに、そのようなすべり塗膜を備えたすべり軸受け、及びそのほかに、内燃機関のためのすべり要素における層複合材料、特に、特に、クランクシャフトベアリングのベアリングシェルやコネクティングロッド、ロッドブッシュやスラストワッシャーにおけるそのようなすべり軸受け層複合材料の使用に関する。
【０００２】
内燃機関におけるすべり要素は、通常、すべり特性を最適化するよう特に改質された表面を有する多層型の材料から構成される。一般に、すべり層の表面は、例えば、鉛、錫又はアルミニウムをベースとするメタル層であり、ガルバーニ法、蒸着法によって、又は機械的なめっき法によって施用される。非金属のすべり層もまた公知であり、該層は、プラスチック樹脂ベースを使用しており、そして、すべり特性に関して、強度及び耐摩耗性は、一定の制限内で軸受けの要求に適合させることができる。
【０００３】
特に、プラスチック樹脂ベースのすべり塗膜は、何年も前から、機械要素の摩耗を軽減するための補助として使用されている。一般に、金属部材、プラスチック部材、及びゴム部材がコーティングされ、これは、さらに潤滑化することなく、恒久的に、簡単に、動かせなければならない。典型的な使用において、負荷は非常に低く、そして、温度及び媒体接触のような境界条件は非臨界的である。すべり塗膜は、内燃機関における、例えば、クランクシャフト軸受けとして使用することができることは、欧州特許出願公開第０  ９８４  １８２  Ａ１号明細書（特許文献１）からも知られているように、多くの特許出願から知られている。
【０００４】
それらの公知のすべり塗膜の欠点とは、基本的に、比較的高いものの、非常に限定的な耐久性であり、それによって、塗膜が破壊される限界に到達するのが速くなる。それゆえに、下にある基材が露出する。その基材の材料が、十分な緊急時運転特性を備えていない場合、浸食の結果、軸受け全体が破損することになる。
【０００５】
そのような軸受けにおいて、通常、基材は銅合金又はアルミニウム合金である。マトリックス材料とも呼ばれるバインダーは、通常、欧州特許出願公開第１  ７７５  ４８７  Ａ２号明細書（特許文献２）を参照すると、ＰＡＩ、ＰＩ、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、又はＰＢＩである。上記の欧州特許出願公開第０  ９８４  １８２  Ａ１号明細書（特許文献１）においては、それ以外のすべり材料を用いた塗膜（コーティング）のためのプラスチックとして、ＰＥＩ、ＰＥＥＫ、芳香族ポリアミド、ＰＴＦＥ、及びＰＦＡ、ＥＴＦＥ及びＦＥＰのようなその他のフッ素重合体も挙げられているが、その際、すべり塗膜ではなく、ペースト状に塗工される、大抵はより厚いプラスチックであると見なされ、これは、基材の開放孔の構造、例えば、金属焼結フレームワークの孔中へ加圧下で取り込まれ、そして、そのようにしてすべり層が基材に固定される。そのような塗膜（コーティング）は、例えば、欧州特許第１  ３９０  ６２９  Ｂ１号明細書（特許文献３）に記載されている。これらは、本発明のすべり塗膜には属さない。そのようなプラスチック層の最も有名なものは、ＰＴＦＥをベースとするものである。さらに、これらは、負荷に対する耐性に不十分であるため、高負荷の軸受けには考慮されない。
【０００６】
それとは逆に、すべり塗膜は、適用時に粘性の低い状態で、例えば、溶液又は分散液中に存在するか、又は、例えば、溶融化によってそのような貫流性で存在するため、圧力を作用させることなく、滑らかに延びた、連続的な表面が形成される。そのすべり塗膜の施用は、噴霧法又は印刷法によって行われ、その後、熱的に硬化するか、又はＵＶ光下で硬化する。すべり塗料のバインダーは、その後に続く乾燥工程又は硬化工程の間に、化学的又は物理的な架橋か、又は化学的な変換によって、より溶解しにくい形態か又はより溶融しにくい形態に転換され、その結果、すべり層は、形態安定性、かつ、高負荷の薄層を基材上に形成する。この場合、すべりコーティング（塗膜）の場合、テープ状の半製品、つまり、すべり要素の最終的な機械処理加工前のものにしか可能ではないため、そのような自己形成の、つまり、圧力を作用させずに形成される滑らかな表面によって、ペースト状で施用するコーティングが不可能な、既に変形したすべり要素上、例えば、ベアリングシャフト上の均一な厚さのすべり塗膜が可能となり、経済上有意に行うことができる。
【０００７】
典型的な機能性のフィラーは、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＢＮ、ＰＴＦＥ、セラミック粉末、例えば、酸化物、窒化物、炭化物、シリケート、金属、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｎｉ、Ａｕ及びＦｅ２Ｏ３のような固体潤滑剤である（国際公開第２０１０／０７６３０６号パンフレット（特許文献４）又は米国特許第６  ３０５  ８４７  Ｂ１号明細書（特許文献５）を参照されたい）。
【０００８】
その他のフィラーとしては、摩擦学的に酷使される層におけるＢａＳＯ４又はＺｎＳが既に知られている。ドイツ国特許出願公開第１０  ２００６  ０４８  ３１１  Ａ１号明細書（特許文献６）からは、ＰＴＦＥを最大２０％、並びに硫酸バリウム又は硫化亜鉛の５％〜１５％という添加剤を有するプラスチックマットリックスが知られている。欧州特許第１  ７１６  ３４２  Ｂ１号明細書（特許文献７）は、例えば、高められた細孔体積を備え、そして、５０体積％のＰＶＤＦ又は６０体積％のＰＡ、ＰＳ又はＰＰＳからなるプラスチックマトリックスを紹介しており、該プラスチックマトリックスは、５体積％超のＰＴＦＥ及び少なくとも５体積％、好ましくは８〜１２体積％の硫化亜鉛又は硫酸バリウムを含有している。欧州特許出願公開第１  ５２６  ２９６  Ａ２号明細書（特許文献８）は、硬質粒子成分及びカーボンファイバーを有し、ＰＴＦＥを含まず、５〜１５重量％のＺｎＳ割合又はＢａＳＯ４割合を有する、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ又はＰＡをベースとする材料を開示しているが、具体的には、ＺｎＳを有する組成物しか示されていない。欧州特許第１  ７１６  ３４２  Ｂ１（特許文献７）には、ポリマーをベースとする潤滑層を含むすべり軸受け複合材料が記載されており、その際、該層は、硫化亜鉛及び／又は硫酸亜鉛を、少なくとも５体積％、好ましくは８〜１２体積％の割合で含有するが、具体的には、ＺｎＳ又はＢａＳＯ４のいずれかを含むものしか具体的に示されていない。硫化亜鉛及び硫酸亜鉛からなるフィラーの組合せもまた知られており、任意にその他のフィラーとの組合せも知られている。ドイツ国特許出願公開第３６  ０１  ５６９  Ａ１号明細書（特許文献９）は、プラスチック複合すべり軸受けにおけるポリマーのための添加剤として、微粒子のＺｎＳ及びのＢａＳＯ４を添加することを開示しており、その際、マトリックス材料に対して、５〜４０体積％の割合の硫化亜鉛、その硫化亜鉛割合に対して５体積％以下の割合のＢａＳＯ４を含有させることができる。実施形態は、硫化亜鉛だけか又は硫酸バリウムだけ、あるいは、硫化亜鉛と０．５体積％という低い割合の硫酸バリウムのいずれかの使用を選択している。また、上記の特許文献は、それ以外にも、ＰＴＦＥをベースとする自己すべり性の全ての材料、つまり、ペースト状に施用された材料をも挙げており、これは、上述の原因から、関連する用途に考慮されることはなく、すべり塗膜の種類と見なされることもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０  ９８４  １８２  Ａ１号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１  ７７５  ４８７  Ａ２号明細書
【特許文献３】欧州特許第１  ３９０  ６２９  Ｂ１号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１０／０７６３０６号パンフレット
【特許文献５】米国特許第６  ３０５  ８４７  Ｂ１号明細書
【特許文献６】ドイツ国特許出願公開第１０  ２００６  ０４８  ３１１  Ａ１号明細書
【特許文献７】欧州特許第１  ７１６  ３４２  Ｂ１号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第１  ５２６  ２９６  Ａ２号明細書
【特許文献９】ドイツ国特許出願公開第３６  ０１  ５６９  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、プラスチック樹脂をベースとするすべり塗膜の耐摩耗性及び負荷能力（耐久性）をさらに向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、少なくとも２５体積％のバインダー、及び硫化亜鉛及び硫酸バリウム及び選択的な更なるフィラーを含むフィラー材を有するすべり塗膜によって解決され、その際、硫酸バリウムの硫化亜鉛に対する体積比は、０．１〜１５．７、好ましくは０．８〜４．８８、そして特に好ましくは、１．５〜３．４４である。
【００１２】
上記の範囲のフィラーの組合せによって、硫化亜鉛だけ、又は硫酸バリウムだけ、あるいは、上記の範囲外の割合でそれら二種のフィラーを含有するすべり塗膜の特性に対して、すべり塗膜の特性が著しく改善されることが明らかとなった。これらの特性には、特に、すべり塗膜の負荷能力（耐久性）及び耐摩耗性が挙げられる。例えば、クランクシャフトにおけるピークの負荷は、１２０ＭＰａに増大する可能性がある。これは、他の場合では、アルミニウムベースのスパッター層にだけ得られる値である。
【００１３】
二つの成分であるＺｎＳ及びＢａＳＯ４のうちの一方だけを有するすべり塗膜に対して、特許請求の範囲全体にわたる、硫酸バリウムの硫化亜鉛に対する体積比の範囲によって、このピーク負荷を低下させることができる。１．５〜３．４４の比以下のより狭い範囲において、負荷能力は１２ＭＰａ以下に改善され、そして、１．５〜３．４４の比の最も狭い範囲では、負荷能力は２５ＭＰａ以下に改善される。
【００１４】
ＢａＳＯ４／ＺｎＳ−混合物によって、すべりフィルムの有効性が改善され、それによって、特定の軸受け負荷に伴って、摩耗率の増加が減少されると推測される。これによって負荷限界が増加することから、その負荷限界を下回る負荷の時に、軸受けの操作安定性が著しく高められる。
【００１５】
好ましくは、すべり塗膜における硫化亜鉛及び硫酸バリウムは、合計で、２〜３５体積％の割合、特に好ましくは５〜２５体積％の割合で含有される。
【００１６】
それよりも小さい合計割合の場合、耐摩耗性及び負荷能力の著しい改善は認められない。また、二つのフィラーのそれよりも大きい割合の場合、バインダーマトリックスが薄まる。
【００１７】
好ましくは、さらなるフィラーの添加によって全組成が最適化される。これとの関連で、バインダー以外の全ての成分をフィラーと呼ぶ。全フィラー量、すなわち、硫化亜鉛、硫酸バリウム及びその他のフィラー材の割合は、すべり塗膜の全組成の最大７５体積％、好ましくは６０体積％以下である。
【００１８】
また、硫化亜鉛及び硫酸バリウムが０．１μｍ〜１．０μｍの範囲のｄ５０値を有する粉末形態で存在していることが有利であることも判明している。その際、ＢａＳＯ４及びＺｎＳの一次粒度、すなわち、凝集していない個々の粒子の大きさは、０．０１μｍ〜５μｍである。粉末の粒子のこの選択により、摩耗速度を効果的に低下させることができる。同時に、すべり塗膜中へのフィラーの分散性も非常に良好であり、それによって、簡単な方法で均質なすべり塗膜を確実に得ることができる。
【００１９】
特に好ましくは、硫化亜鉛の部分及び硫酸バリウムの部分は、リトポンの形態で存在する。
【００２０】
リトポンは、硫化亜鉛及び硫酸バリウムを一緒に沈殿させることによって生じる混合物であり、これは、１０：９０〜６０：４０の組成を有し、これは、硫化亜鉛の硫酸バリウムの体積比、０．１１〜１．５に対応して得られる。
【００２１】
特に好ましくは、バインダーは、ＰＡＩ、ＰＩ、エポキシド樹脂、ＰＢＩ、シリコーン樹脂及び高級芳香族系熱可塑性物質、特に、ポリアクリレート、ＰＥＥＫ及びＰＥＳからなる群から選択される。
【００２２】
これらの物質の全ては、その高い耐熱性及び耐媒体性に起因して、内燃機関のすべり軸受けにおける使用に非常に適している。
【００２３】
すべり塗膜の厚さは、好ましくは、１μｍ〜４０μｍである。ここで、層の厚さは構成部材の大きさに適合させるべきであることに留意すべきである。特に、１００ｍｍまでの径を有するラジアル軸受けについては、５〜２５μｍの層の厚さが好ましい。径が１００ｍｍを超える大型軸受けの場合、大型軸受けは、一般に、幾何学的な欠陥及び／又はより大きな許容誤差による高められた初期摩耗を示すため、４０μｍまでの層の厚さ、例外的な場合には５０μｍまでの層の厚さが好ましい。
【００２４】
すべり塗膜の特に好ましい実施形態は、その他のフィラーが少なくとも一種の固体潤滑剤を含有することが企図される。
【００２５】
その固体潤滑剤の割合は、好ましくは、少なくともＺｎＳ／／ＢａＳＯ４の割合と同じ程度であり、特に好ましくは、ＺｎＳ／／ＢａＳＯ４混合物の１倍〜５．７倍の量で使用される。
【００２６】
固体潤滑剤の添加により、特に、緊急操作特性、すなわち、非流体力学的な運転状態における挙動が改善される。
【００２７】
さらに好ましくは、該固体潤滑剤は、層構造を有する金属硫化物、グラファイト、六方晶窒化ホウ素及びＰＴＦＥを含む群から選択される。
【００２８】
有利には、さらに、その他のフィラーは、すべり塗膜に基づいて１０体積％以下の全割合を有する少なくとも一種の硬質材料を含有する。一種又は二種以上の該硬質材料は、ラジアル軸受けの場合、例えば、シャフトなどの対抗面との接触時に摩耗低減材として利用されることで、それ自体を調整する。特に、シャフト表面の初期なじみ相における不均質性及び／又は大きすぎる粗度は、該シャフトの表面が、軸受けの担持するすべり層に適合するまで、遅滞なく除かれる。その際、該硬質材料は、１０％の体積割合を超えるべきではない。さもなければ、材料により、カウンターローターの走行面に対する研磨が強すぎて、軸受けのすべり特性が全体として悪化するからである。
【００２９】
該少なくとも一種の硬質材料は、窒化物、炭化物、ホウ化物、酸化物、特に、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｂ４Ｃ３、ｃ−ＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、ＴｉＯ２及びＳｉＯ２を含む群から好ましく選択される。
【００３０】
さらに有利な実施形態において、その他のフィラーは、すべり塗膜に基づいて３０体積％以下の全割合を有する少なくとも一種の金属粉末を含有する。
【００３１】
そのような金属粉末は、熱伝導性を高め、そしてそれにより、平衡温度を低下させるのに利用され、これは、特に、内燃機関の、高い熱応力を受けるすべり軸受けの負荷耐久性を高める。該金属粉末の体積割合は、できる限り３０％を超えるべきではない。というのも、それより大きい割合では、すべり塗料中への分散性が悪くなるため、加工性に悪影響を及ぼし得るからである。
【００３２】
該少なくとも一種の金属粉末は、Ａｇ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕの元素、並びにそれら元素の合金を含む群から好ましく選択される。
【００３３】
とりわけ、すべり塗膜は、１５体積％以下、好ましくは１〜１０体積％の酸化鉄（ＩＩＩ）をその他のフィラー材として有することが、特に好ましい。
【００３４】
このフィラー材は、本発明の割合において、特に、硫化亜鉛及び硫酸バリウムのフィラーと組み合わせて、摩耗速度を低減させるのに役立つことが実証されている。
【００３５】
上述のフィラーは、全部で、全すべり塗膜に対して７５体積％の最大量であり、そして、それぞれのフィラー（材）は、すべり塗膜中に上記の範囲限界量で存在させることができる。残部、すなわち、対応する少なくとも２５体積％は、上述のバインダーからなる。
【００３６】
この課題は、さらに、上述のパラメーター範囲内の、異なる組成の少なくとも二つのすべり塗膜を有するすべり塗膜層複合材によって解決される。
【００３７】
この方法によって、ＢａＳＯ４及びＺｎＳ−含有のすべり塗料からなる多層系を提供することができ、該多層系は、変化する運転条件の運転の過程に常に最適に適合する。具体的な実施形態は以下のとおりである。
【００３８】
別の観点によれば、本発明は、少なくとも一つのメタル層及び／又はそのメタル層の表面の上に施用されたすべり塗膜、又は、そのメタル層の表面の上に施用された上述の特徴を有するすべり塗膜層複合材料が企図される。
【００３９】
該少なくとも一つのメタル層は基材を形成し、有利な形態によれば、その表面の上に、上のすべり塗膜層及び下のすべり塗膜層が形成されたメタル層を有する、すべり塗膜層複合材が得られる。
【００４０】
有利な実施形態において、メタル層の表面上には、そのメタル層の上に施用された、固体潤滑剤及び／又は金属粉末を有する下のすべり塗膜、及びその下のすべり塗膜の上に施用された、硬質材料を有する上のすべり塗膜が施用されたすべり塗膜層複合材が配置される。最初にカウンターローターと接触することになる、上のすべり塗膜は、初期なじみ層として機能するように設計され、これは、硬質粒子を投入することによってカウンターローター（シャフト）を調整するのに利用される。その下にあるすべり塗膜は、耐久性層として設計され、そして、上述した金属粉末及び固体潤滑剤の高い割合の範囲内で、かつ、本質的に、硬質材料を有さないか、又はほとんど有さず、そして、それにより、本質的に摩耗耐性である。
【００４１】
代替的な、有利な実施形態では、該メタル層の表面の上に、そのメタル層の上に施用された、下のすべり塗膜と、その下のすべり塗膜の上に施用された、該下のすべり塗膜と同じく、少ない割合のバインダーを有する上のすべり塗膜とを有するすべり塗膜層複合材を配置することを企図する。その際、フィラー組成は、最も単純な場合、同じであることができるが、異なることもできる。摩耗層として設計された上のすべり塗膜は、バインダーの割合を低減することによって、幾何学的な状態、例えば、シャフトの傾斜や偏向に迅速に適合し、それにより、例えば、軸受け要素のエッジ領域における局所的な過負荷が低減されるか又は回避される。
【００４２】
すべり軸受け−層複合材料は、さらに、耐久性層の下に、すなわち、メタル層の表面に直接接する該層の下に、追加的なすべり塗膜を有することができ、これは、軸受けの稼働信用性を高めるため、特に、摩耗耐性に関して最適化される、すなわち、特に、耐久性層が摩滅した後に、軸受け材料への完全な貫通を遅らせる。これは、例えば、高められた割合のバインダー、又は／及び高い量の耐摩耗性の硬質材料によって達成される。
【００４３】
代替的な実施形態において、追加的な層は、メタル層と、下のすべり塗膜との間に設けることができ、これは、すべり塗膜層複合材のメタル層に対する粘着性に関連して最適化される。これは、下塗りの効果を有し、そして、一般に、低量のフィラー、又はフィラーを全く含まない、非常に薄い、特に、数μｍの厚さの層によってすでに得られる。
【００４４】
すべり塗膜層複合材は、異なる組成のすべり塗膜の個別の層の形態であるか、又は勾配層として実現することができ、その場合、層の組成、及び層の特性は、連続的に互いに移行する。
【００４５】
本発明のすべり軸受け−層複合材料は、好ましくは、少なくとも一つのメタル相の表面であって、その表面の上にすべり塗膜が施用される該表面が、１μｍ〜１０ｍｍ、好ましくは３μｍ〜８μｍの粗度Ｒｚを有するように、さらに形成されることが好ましい。
【００４６】
この範囲の粗度により、表面上に直接施用されるすべり塗膜の粘着性が改善される。さらに、そのような粗度により、すべり塗膜が徐々に摩耗する際に、カウンターローターはメタル層の個々の先端にだけ最初に接触し、これは、最初に、露出したすべり面の小さい表面部分だけに相当し、それによって、持続可能性が高くなる。これは、メタル層の全表面が、カウンターローターと接触する前に進行する摩耗に対して作用し、そして、それによって、大きな露出領域の浸食傾向は軸受け全体の故障をもたらす。
【００４７】
有利な表面の粗度は、メタル表面の機械的な摩耗、例えば、サンドブラスト又は研磨によって、あるいは、化学的な摩耗、例えば、リン酸塩処理又はエッチングによって、得ることができる。あるいはまた、不規則な粗度のためには、ボーリング、リーミング又は打ち抜きによって得られるような、一般的な基材構造もまた、この実施形態の意味において粗度と理解される。
【００４８】
すべり軸受け−層複合材料は、少なくとも一つのメタル層が、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂｉ及びＦｅからなる群から選択される元素をベースとする合金からなる一つの軸受けメタル層又はカバー層を有するように、有利にさらに形成される。
【００４９】
メタル層は、比較的厚い支持層としても、薄いカバー層としても形成することができ、その際、すべり塗膜は、組成に応じて、カウンターローターに適合させるか、又はそれを調整するための追加的な初期なじみ層として、又は高い耐用期間を有する独自のすべり層として形成することができる。
【００５０】
特に好ましくは、少なくとも一つのメタル層は、ＣｕＳｎ、ＣｕＮｉＳｉ、ＣｕＺｎ、ＣｕＳｎＺｎ、ＡｌＳｎ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｎＳｉ及びＡｌＺｎからなる群から選択される合金からなる軸受けメタル層又はカバー層である。いくつかの特に好ましい候補は、合金のＣｕＮｉ２Ｓｉ、ＣｕＳｎ８Ｎｉ、ＣｕＳｎ１０Ｂｉ３、ＣｕＰｂ２３Ｓｎ、ＡｌＳｎ１０Ｍｎ２ＮｉＣｕ、ＡｌＳｎ６Ｓｉ４ＣｕＭｎＣｒ及びＡｌＮｉ２ＭｎＣｕである。
【００５１】
上述の種類の軸受けメタル層及び／又はカバー層を備えるすべり軸受け−層複合材料のさらに有利な実施形態は、少なくとも一つのメタル相が、鋼製支持層をさらに含み、該支持層は、その上に、軸受けメタル層及び／又はカバー層、及び選択的に、該軸受けメタル層の上に施用される、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ又はＦｅからなる中間層を含み、その際、該すべり塗膜又はすべり塗膜層複合材は、該軸受けメタル層又はカバー層の表面の上に、あるいは、存在する場合、該中間層の上に、その鋼製支持層に対向する面の上に施用されることを特徴とする。
【００５２】
就中、特に好ましくは、該カバー層が、そのようなすべり軸受け−層複合材料中に、高負荷可能なＡｌＳｎスパッター層として形成され、その際、該すべり塗膜又はすべり塗膜層複合材は、特に、初期なじみ層として機能的に設計される、つまり、上述の種類の少なくとも一種の硬質材料を含む及び／又は本発明の範囲を下回るバインダー含有量を有する。
【００５３】
上記の課題は、さらに、上述の種類に準拠したすべり軸受け−層複合材料の、内燃機関のための軸受け要素における使用、特に、クランクシャフト軸受けの軸受け胴として、コネクティングロッドの軸受け胴として、ロッドブッシングとして、又はスラストワッシャーとしての使用によって解決される。
【００５４】
これらの軸受けは、機能的に、最新の内燃機関の場合の熱的及び化学的に攻撃的な環境において、非常に高い負荷を受けやすい軸受け要素であり、それらの要素において、これまでのすべり塗膜は、十分に負荷可能な摩耗層又は潤滑層のいずれとしても考慮されていなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、基材上の、本発明によるすべり塗膜を示すための基本図である。
【図２】図２は、基材上の、本発明によるすべり塗膜−層複合材の一実施形態を示す基本図である。
【図３】図３は、基材上の、本発明によるすべり塗膜−層複合材の他の実施形態を示す基本図である。
【図４】図４は、本発明による、すべりと膜を備えた軸受け胴の透視図である。
【図５】図５は、本発明によるすべり軸受け−層複合材料の層構造を示す基本図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
図１には、特に詳細に示していない基材１４上の、本発明によるすべり塗膜１２を用いた簡単な構造が簡単に示されている。幾何学的な比率、特に、層の厚さは、例示目的のために縮尺通りに示されていない。すべり塗膜１２は、マトリックス成分としてのバインダー１６からなり、その中に多数のフィラーが埋設されている。本発明によれば、フィラーとして、硫化亜鉛１８及び硫酸バリウム２０が含まれる。さらに、目的とするすべり塗膜１２は、任意のフィラーとして硬質材料粒子２２、金属粉末粒子２４及び固体潤滑剤粒子２６を含有する。
【００５７】
図２には、下のすべり塗膜１１及び上のすべり塗膜１３からなる、すべり塗膜層複合材１０の例示的な構造が示されている。その下のすべり塗膜１１は、基材１４の上であって、より正確にはその表面１５の上に施用され、そして、上のすべり塗膜１３は、該下のすべり塗膜１１の上に施用されている。二つのすべり塗膜１１及び１３は、本発明によれば、マトリックス成分としてのバインダー１６の他に、フィラーの硫化亜鉛１８及び硫酸バリウム２０、並びにＦｅ２Ｏ３２８を有するが、その他の点では、さらなるフィラー組成物を含有する。該二つのすべり塗膜１１及び１３は、任意のフィラーの硬質材料粒子２２、金属粉末粒子２４及び固体潤滑剤粒子２６を含有するが、別の重要な点がある。下のすべり塗膜１１のマトリックス中には、より高い割合の固体潤滑剤粒子２６が含まれており、硬質材料粒子２２はほとんど含有されていないが、他方、上のすべり塗膜１３は、全く反対の割合である。この組成は、軸受けの作動開始時にカウンターローターと最初に接触する、上のすべり塗膜１３が、硬質材料によって研磨剤のように作用し、そして、すべり相手の走行が促進されるように選択される。それに対して、下のすべり塗膜１１は、最初の走行過程後、すなわち、上のすべり塗膜１３がカウンターローターに接触して摩耗した後に、そのより高い固体潤滑剤割合によって摩耗が低減されるように作用する。低量の硬質割合の場合、層の摩耗を遅延させるのに役立つ。
【００５８】
しかしながら、その図とは異なって、下の塗膜層１１中に硬質材料粒子を全く含まない、及び／又は、上のすべり塗膜１３中に固体潤滑剤を全く含まない場合もまた可能である。ここで重要なのは、上のすべり塗膜中のより高い割合の硬質材料、及び下のすべり塗膜中のより高い割合の固体潤滑剤及び／又は金属粉末粒子である。
【００５９】
図３には、別の構造の、下のすべり塗膜３１及び上のすべり塗膜３３からなる、すべり塗膜層複合材３０が示されている。該下の滑りと膜３１は基材１４の上、より正確にはその表面上に施用され、そして、上のすべり塗膜３３は、その下のすべり塗膜３１の上に施用されている。本発明によれば、二つのすべり塗膜３１及び３３は、マトリックス成分としてのバインダー樹脂１６以外に、フィラーの硫化亜鉛１８及び硫酸バリウム２０、並びにＦｅ２Ｏ３２８を有するが、それ以外の点では様々なさらなるフィラー組成を有する。二つのすべり塗膜３１及び３３中には、例示的に、任意のフィラー、金属粉末粒子２４及び固体潤滑剤粒子２６が含有される。追加的に、下のすべり塗膜３１中のマトリックス中には、更なる硬質材料粒子２２が含有されている。それに対して、上のすべり塗膜３３は、少量のバインダー割合を含み、硬質材料粒子は含んでいない。この組成は、軸受けの作動開始時に、カウンターローターと最初に接触する上のすべり塗膜３３が、その少量のバインダー割合によって、急速にそのすべり相手に適合できるように選択される。それに対して、下のすべり塗膜３１は、最初の走行過程後、つまり、カウンターローターと接触した上のすべり塗膜３３が摩滅した後に、そのより高いバインダー割合のために、より高い耐摩耗性及び耐負荷性を有する。
【００６０】
しかしながら、その図とは異なって、上のすべり塗膜３３中に硬質材料成分を含有させることもできる。ここで重要な点は、バインダーの低減された割合である。
【００６１】
図４は、軸受け胴３８を透視図で示しており、本発明によるすべり軸受け−層複合材料がそこに使用されている。そのすべり軸受け−層複合材料の層構造は、区別せずに示されている基材１４上にすべり塗膜１１が施用されるように制限される。該基材自体は、少なくとも一種のメタル層からなり、該層の機能は、多様であることができる。最初に、軸受け胴の機械的安定性を提供する。このために、堅牢な軸受けメタル−固形物、又は鋼製支持層であって、その上に軸受けメタル層が配置される該層のいずれかを有する。軸受けメタル層は、二つの場合において、軸受けの基本的な機能を引き継ぐ。それに加えて、これは、緊急時の走行性及び潤滑剤粒子の埋設性、そしてすべり相手と直接接触することを考慮して設計することができる。さらに、場合によっては、金属製のすべり層又はカバー層が設けられる。この場合、すべり塗膜１１は、単独で、走行層の機能を引き継ぐ。別の場合、すべり塗膜１１自体が、適当なフィラーが選択された際に、すべり層として機能する。当然ながら、簡単なすべり塗膜１１に代えて、前述の図２及び図３について説明したような、様々な機能を備えたすべり塗膜層複合材を提供することもできる。
【００６２】
全てのすべり塗料は粘度が低いため、特に、噴霧法によって施用する際に、圧力を作用させることなく、滑らかな走行面が形成される。その後の乾燥プロセス又は（熱的に、又はＵＶ光下での）硬化プロセスの後、すべり塗料のバインダーは架橋するか、又は化学的もしくは物理的に変換し、その結果、すべり層は、基材上に、形状安定な、不溶性で耐負荷性の高い薄い層を形成する。それ自体から形成された該層、すなわち、圧力を作用させずに形成される滑らかな表面は、図３に示した軸受け胴のように、すでに変形したすべり要素上にもすべり塗膜を施用できるようにする。
【００６３】
図５は、本発明によるすべり軸受け−層複合材料の層構造を概略的に示しており、ここで、上述した層の組合せを再度、例示的に要約する。
【００６４】
すべり軸受け−層複合材料は、一方で、多数のすべり塗膜４１、４２、４３を有するすべり塗料層複合材４０、及び他方で、多数のメタル層５１、５２、５３からなる基材５０を含む。最も下には、要素を安定させるために鋼製支持層５１が設けられている。この上には、軸受けメタル層５２が配置されている。その軸受けメタル層５２の上には、粘着剤としての中間層５３が配置され、それを解してすべり層複合材４０が配置される。軸受けメタル層が十分な粘着土台層を形成する場合、例えば、十分な粗度を有する場合、軸受けメタルの組成に応じてこの粘着剤はなくてもよい。この表面側の上には、つまり、鋼製支持層５１に対向する、中間層５３の表面上には、すべり塗料層複合材４０が施用されている。これは、第一のすべり塗膜４１を有し、そのすぐ上には表面５４が施用されている。軸受けメタル又は中間層の特性に応じて、同様に、その上に存在するすべり塗膜を粘着剤として利用できる。この場合、これは、少量のフィラー割合だけ含むか、又は、フィラー割合を全く含まないことができ、それ故、必ずしも本発明のすべり塗膜を見込まなくてもよい。別の場合、これは、作動の確実性をさらに高めるために利用することができ、それにより、フィラーの組合せは、それの耐摩耗性に関連して最適化されるように選択され、その結果、軸受け材料に対する完全な通過を遅延させることができ、該通過は、その上に配置された下のすべり塗膜４２が摩滅した後である。これは、例えば、バインダーの割合及びより硬化な構成部材の割合を高めることによって得ることができ、その際、特性の適合性、基材への耐浸食性及び摩擦抵抗が小さくなる。その際、この層が、最初に、局所的にゆっくりと曝され、そしてそれにより、より長い時間にわたって全表面のすべり特性が本質的に影響を受けないことが推測される。
【００６５】
本発明によれば、下のすべり塗膜４２は、硫化亜鉛及び硫酸バリウム及びさらなる固体潤滑剤及び／又は金属粉末、場合によっては、硬質剤粒子及び／又は酸化鉄（ＩＩＩ）を一つの組成物中に有し、これは、一方で、負荷能と耐摩耗性との間の最良の妥協であり、そして他方では、適合性、摩擦抵抗及び耐浸食性が形成され、そして、それにより、意図される使用条件下で長期間安定な層がもたらされる。それから、該下のすべり塗膜４２の上には、上のすべり塗膜が施用され、これは、図２に関連した上述のものに対応している。
【００６６】
個々のすべり塗膜の特に好ましい実施形態は、以下の構成成分を有する：
例ａ：ＰＡＩ、ＢａＳＯ４、ＺｎＳ、ｈ−ＢＮ、Ｆｅ２Ｏ３
例ｂ：ＰＡＩ、ＢａＳＯ４、ＺｎＳ、ＭｏＳ２、Ｆｅ２Ｏ３
例ｃ：エポキシド樹脂、ＢａＳＯ４、ＺｎＳ、ＭｏＳ２、Ｆｅ２Ｏ３
例ｄ：ＰＥＥＫ、ＢａＳＯ４、ＺｎＳ、ＰＴＦＥ、Ｆｅ２Ｏ３
例ｅ：シリコーン樹脂、ＢａＳＯ４、ＺｎＳ、グラファイト、Ｆｅ２Ｏ３
【００６７】
すべり塗膜及び／又はすべり軸受け−層複合材料の性能を評価するために、Ｕｎｄｅｒｗｏｏｄ試験を遂行した。この場合、偏重心を有するシャフトをコネクティングロッドにしっかりと取り付けて回転させる。そのコネクティングロッド中の軸受けは、試験用軸受けによって形成する。その試験用軸受けは、１．４ｍｍの壁厚、及び５０ｍｍの径を有する。比負荷（Ｄｉｅ  ｓｐｅｚｉｆｉｓｃｈｅ  Ｂｅｌａｓｔｕｎｇ）は、軸受け領域にわたり調節され、回転数は、４０００回転／分である。評価基準は、１００時間の連続稼働後のすべり層の疲労度及び摩耗である。限界負荷（ＵＷ負荷）はＭＰａで示され、これは、すべり面積の最大５％まで、層が基材にまで摩滅した場合、又は疲労が存在する場合である。
【００６８】
以下の表１は、鋼製の裏当て及び基材としてのＣｕＮｉ２Ｓｉ−軸受けメタル、及びＰＡＩ−バインダーをベースとする、様々なすべり塗膜を有し、そして他方では中間層を有さない、すべり軸受け−層複合材料の試験結果を示している。対比として、一つは硫酸バリウムだけを、一つは硫化亜鉛だけを含み、そして一つはいずれのフィラーも含まない三つの比較材料Ｒ１〜Ｒ３、及び硫化亜鉛に対する硫酸バリウム様々な割合を有する本発明による例が示されている。その他の点では、フィラーの割合は、それぞれすべり塗膜に基づいて同じように選択された。
【００６９】
【表１】
0006486373.tif 000002
【００７０】
表１におけるＺｎＳに対するＢａＳＯ４の比は、本発明により有利な範囲の有効性が明らかであるように選択される。０．１〜１５．７の比率の範囲内では、本発明の比率の範囲ではない場合よりも耐負荷性が大きく、これは、９５ＭＰａ以上である。０．８〜４．８８の間では、１００ＭＰａを超える値がここでは得られ、１．５〜３．４４の間では、ＢａＳＯ４／ＺｎＳ−比率が２．７５の場合に、最適で１１０ＭＰａという最大値が得られる。
【００７１】
以下の表２は、鋼製の裏当て、及び基材としてのＣｕＳｎ８Ｎｉ−軸受けメタル、及びＰＡＩ−バインダーをベースとする様々なすべり塗膜を有し、そして他方では中間層を有さない、すべり軸受け−層複合材料の試験結果を示している。比較として、本発明によらない三つの参照例は、硫化亜鉛に対する硫酸バリウムの比率が本発明による四つの例とはほぼ同じであるが、硫酸バリウム及び硫化亜鉛の全含有量が本発明による四つの例とは異なり、そして、固体潤滑剤ＭｏＳ２のさらなるフィラー割合で部分的に異なっている。
【００７２】
【表２】
0006486373.tif 000003
【００７３】
ＢａＳＯ４−ＺｎＳ−混合物の全量は、表２において、本発明により有利な範囲の有効性が明らかであるように選択される。２〜２５体積％の量範囲内では、本発明の比率の範囲ではない場合又は、より利点の小さい比率の場合、例えば、参照例のＲ４及びＲ５と同じ比率の例９、１０、１１よりも耐負荷性は大きい。全てのフィラーを一緒にした含有量の過剰投与による効果は、Ｒ６（７８体積％）と、例８（７３体積％）との対比によって証明される。例８の耐負荷性は４５ＭＰａであって、これは著しく低いのは明らかであるが、走行層に関しては、例えば、多層系においては、十分な値である。さらに、例８は、本発明によらない、７５％の境界値を超える全フィラー量を有する例Ｒ６と比較して非常に良好である。
【００７４】
以下の表３は、鋼製の裏当て、基材としてのＣｕＮｉ２Ｓｉ−軸受けメタル、及びＰＡＩ−バインダーをベースとする様々なすべり塗膜を有し、そしてその他の点では中間層を有さない、すべり軸受け−層複合材料の試験結果を示している。比較として、硫酸バリウム及び硫化亜鉛について本質的に同じ比率を有し、そして全含有量が同じであるが、二つの例において、フィラーが２．１３の体積比のＢａＳＯ４／ＺｎＳを有するリトポンの形態（“Ｌ”を付した量）である、本発明による四つの例が比較されている。さらに、それぞれ、固体潤滑剤が変更されているが、ただしすべり塗膜の全組成物に対するその割合は、同じである。追加的に、三つの例には、Ｆｅ２Ｏ３が投入された。
【００７５】
【表３】
0006486373.tif 000004
【００７６】
表３は、ＢａＳＯ４及びＺｎＳからなる混合物に代えて、リトポンの投入、並びにＦｅ２Ｏ３の使用によって、さらなる改善が得られることを証明しており、その際、１２０ＭＰａの耐負荷性に最適化されている。
【００７７】
以下の表４は、鋼製の裏当て、及び基材としてのＣｕＮｉ２Ｓｉ−軸受けメタル、及び異なるマトリックス材料をベースとする様々な軸受け塗膜を有し、そしてその他の点では、中間層を有さない、すべり軸受け−層複合材料の試験結果を示している。比較として、上記の“Ｒ”を付した１０種の比較材料を用い、それらは、硫酸バリウムも、硫化亜鉛のいずれも含有しておらず、それぞれ、関連する本発明と同じ全フィラー量を有するものを比較している。ここではまた、一つの場合において、硫酸バリウム及び硫化亜鉛はリトポンの形態（“Ｌ”を付した）で添加された。
【００７８】
【表４】
0006486373.tif 000005
【００７９】
全ての場合において、本発明による、特に好ましい組成及び量のＢａＳＯ４／ＺｎＳ−混合物の使用によって、顕著な改善が達成される。例２１、２３及び２４は、熱可塑性プラスチックのＰＥＥＫ及びＰＥＳによって、そして、熱硬化性のエポキシ樹脂によって、主としてここで使用されているＰＡＩ以外のバインダータイプに対しても使用できることが示されている。
【００８０】
以下の表５は、鋼製の裏当て、及び基材としてのＣｕＳｎ１０Ｂｉ３−軸受けメタル、及びＰＡＩ−バインダーをベースとする様々なすべり塗膜を有し、そして、二つ異なる中間層を備えたすべり軸受け−層複合材料の試験結果を示している。比較として、上記の”Ｒ”を付した三つの比較材料、硫酸バリウムも硫化亜鉛も含有せず、そして、関連する本発明の材料とはそれぞれ異なるフィラー組成を有するものを示している。ここではまた、一つの例において、硫酸バリウムと硫化亜鉛とはリトポンの形態（“Ｌ”を付した）で添加した。
【００８１】
【表５】
0006486373.tif 000006
【００８２】
中間層の使用が、ＢａＳＯ４／ＺｎＳ−混合物の有効性に影響及ぼさないことがわかる。例２６と、表４の例１７との比較から、基材をＣｕＮｉ２ＳｉからＮｉ−中間層を有するＣｕＳｎ１０Ｂｉ３に変えることによって、耐負荷性の改善が達成できることもまたわかる。
【００８３】
以下の表６は、様々なアルミニウムベースの基材及様々なマトリックス材料をベースとする様々なすべり塗膜を有し、そしてその他の点では中間層を有さない、すべり軸受け−層複合材料の試験結果を示している。比較として、硫化亜鉛に対する硫酸バリウムの様々な比率、及びそれらフィラーの様々な全割合による、六つの本発明による例を比較している。さらなるフィラー割合も変えた。ここで最後に、一つの場合において、硫酸バリウムと硫化亜鉛とはリトポンの形態（”Ｌ”を付した）で添加した。
【００８４】
【表６】
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【００８５】
結果は、アルミニウムベースの基材上においても、ＢａＳＯ４／ＺｎＳの混合物をすべり塗料に添加することによって、耐負荷性が改善されることを示している。Ａｌ−合金はＣｕ−合金よりも低い耐疲労性であるため、しばしば、試験時に、すべり塗膜によって負荷限界が制限されるのではなく、基材自体の疲労によって制限される。この場合、結果に“Ｓ”を付している。しかしながら、Ａｌ−合金の耐疲労性は、塗膜によって明らかに改善されており、そして、使用した塗膜の種類によるこの改善は、表６から明らかにわかる。
本発明の特徴は次の通りである。
１．  少なくとも２５体積％のバインダー（１６）及び硫化亜鉛（１８）及び硫酸バリウム（２０）、及び選択的に別のフィラーを含むフィラーを有する、すべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）であって、その際、硫酸バリウム（２０）の硫化亜鉛（１８）に対する体積比が、０．１〜１５．７である、上記のすべり塗膜。
２．  前記硫化亜鉛（１８）及び硫酸バリウム（２０）が、全組成物において、合わせて２〜３５体積％の割合で含まれていることを特徴とする、上記の特徴１に記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
３．  前記硫化亜鉛（１８）、硫酸バリウム（２０）及び別のフィラー（２８）が、全組成において、合わせて最大７５体積％の割合で含まれていることを特徴とする、上記の特徴２に記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
４．  前記硫化亜鉛（１８）及び硫酸バリウム（２０）が、０．１μｍ〜１．０μｍの範囲内のｄ５０値を有する粉末形態で存在していることを特徴とする、上記の特徴１〜３のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
５．  前記硫化亜鉛の部分及び硫酸亜鉛の部分が、リトポンの形態で存在していることを特徴とする、上記の特徴１〜４のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
６．  前記バインダーが、ＰＡＩ、ＰＩ、エポキシ樹脂、ＰＢＩ、シリコーン樹脂及び高級芳香族系熱可塑性プラスチック、特にポリアクリレート、ＰＥＥＫ及びＰＥＳからなる群から選択されることを特徴とする、上記の特徴１〜５のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
７．  １μｍ〜４０μｍの厚さであることを特徴とする、上記の特徴１〜６のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
８．  前記別のフィラー（２８）が、少なくとも一種の固体潤滑剤を含むことを特徴とする、上記の特徴１〜７のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
９．  前記少なくとも一種の固体潤滑剤が、層構造を有する金属硫化物、グラファイト、六方晶窒化ホウ素及びＰＴＦＥを含む群から選択されることを特徴とする、上記の特徴８に記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
１０．  前記別のフィラー（２８）が、１０体積％以下の全割合の少なくとも一種の硬質物質を含有していることを特徴とする、上記の特徴１〜９のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
１１．  前記少なくとも一種の硬質物質が、窒化物、炭化物、ホウ化物、酸化物、特に、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｂ４Ｃ３、立方晶窒化ホウ素、ＴｉＯ２及びＳｉＯ２を含む群から選択されることを特徴とする、上記の特徴１０に記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
１２．  前記別のフィラー（２８）が、３０体積％以下の全割合を有する、少なくとも一種の金属粉末を含有していることを特徴とする、すべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
１３．  前記少なくとも一種の金属粉末が、元素のＡｇ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕ及びこれらの元素の合金を含む群から選択されることを特徴とする、上記の特徴１２に記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
１４．  前記別のフィラー（２８）が、１５体積％以下の酸化鉄（ＩＩＩ）を含むことを特徴とする、上記の特徴１〜１３のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
１５．  異なる組成の、上記の特徴１〜１４及び２３〜２６のいずれか一つに記載の少なくとも二つの滑り塗膜を有するすべり塗膜層複合材（１０、４０）。
１６．  少なくとも一つのメタル層（５１、５２、５３）及びそのメタル層（５１、５２、５３）の一方の表面（５４）上に施用された、上記の特徴１〜１４及び２３〜２６のいずれか一つに記載のすべり塗膜（４１、４２、４３）、又はそのメタル層（５１、５２、５３）の一方の表面（５４）上に施用された、上記の特徴１５に記載のすべり塗膜層複合材（４０）を有する、すべり軸受け層複合材料。
１７．  前記すべり塗膜（４１、４２、４３）又は前記すべり塗膜層複合材（４０）が上に施用されている、前記少なくとも一つのメタル層（５１、５２、５３）の表面（５４）が、１μｍ〜１０μｍの粗度Ｒｚを有することを特徴とする、上記の特徴１６に記載のすべり軸受け層複合材料。
１８．  前記少なくとも一つのメタル層（５１、５２、５３）が、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｂｉ、及びＦｅからなる群から選択される元素をベースとする合金からなる軸受けメタル層（５３）を有することを特徴とする、上記の特徴１６、１７又は２７に記載のすべり軸受け層複合材料。
１９．  前記少なくとも一つのメタル層（５１、５２、５３）が、ＣｕＳｎ、ＣｕＮｉＳｉ、ＣｕＺｎ、ＣｕＳｎＺｎ、ＡｌＳｎ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｎＳｉ及びＡｌＺｎからなる群から選択される一種の合金からなる軸受けメタル層（５３）を有することを特徴とする、上記の特徴１８に記載のすべり軸受け層複合材料。
２０．  前記少なくとも一つのメタル層（５１、５２、５３）が、選択的な鋼支持層（５１）及び、該鋼支持層（５１）の上に施用された、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ又はＦｅからなる中間層（５２）を有し、その際、前記メタル層（５３）が、存在する場合には該鋼支持層（５１）の上、又は該中間層（５２）の上に施用され、そしてその際、前記すべり塗膜（４１、４２、４３）又はすべり塗膜層複合材（４０）が、前記鋼支持層（５１）に対向する面上の、メタル層（５３）の表面上に施用されることを特徴とする、上記の特徴１８又は１９に記載のすべり軸受け層複合材料。
２１．  上記の特徴１６〜２０又は２７のいずれか一つに記載のすべり軸受け層複合材料の、内燃機関のための軸受け要素における使用。
２２．  前記軸受け要素が、クランクシャフト軸受け又は連接棒軸受けの軸受け胴（３０）、連接棒ブッシング又はスラストワッシャーであることを特徴とする、上記の特徴２１に記載のすべり軸受け層複合材料の使用。
２３．  前記硫酸バリウム（２０）の硫化亜鉛（１８）に対する体積比が、０．８〜４．８８であることを特徴とする、上記の特徴１〜１４のいずれか一つに記載のすべり塗膜。
２４．  前記硫酸バリウム（２０）の硫化亜鉛（１８）に対する体積比が、１．５〜３．４４であることを特徴とする、上記の特徴１〜１４のいずれか一つに記載のすべり塗膜。
２５．  前記硫化亜鉛（１８）及び前記硫酸バリウム（２０）が、全組成物において、合わせて５〜２５体積％の割合で含まれていることを特徴とする、上記の特徴２〜１４、２３及び２４のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
２６．  前記別のフィラー（２８）が、４〜１０体積％の酸化鉄（ＩＩＩ）を含むことを特徴とする、上記の特徴１〜１３及び２３〜２５のいずれか一つに記載のすべり塗膜（１１、１２、１３、４１、４２、４３）。
２７．  前記すべり塗膜（４１、４２、４３）又は前記すべり塗膜層複合材（４０）が上に施用されている、前記少なくとも一つのメタル層（５１、５２、５３）の表面（５４）が、３μｍ〜８μｍの粗度Ｒｚを有することを特徴とする、上記の特徴１６に記載のすべり軸受け層複合材料。
【符号の説明】
【００８６】
１０      すべり塗膜層複合材
１１      下のすべり塗膜
１２      すべり塗膜層
１３      上のすべり塗膜
１４      基材
１５      基材の表面
１６      バインダー、マトリックス
１８      硫化亜鉛（ＺｎＳ）
２０      硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）
２２      硬質材料
２４      金属粒子
２６      固体潤滑剤
２８      酸化鉄（ＩＩＩ）
３０      すべり塗膜層複合材
３１      下のすべり塗膜
３３      上のすべり塗膜
３８      軸受け胴
４０      すべり塗膜層複合材
４１      第一のすべり塗膜
４２      下のすべり塗膜
４３      上のすべり塗膜
５０      メタル層複合材
５１      鋼製支持層
５２      中間層
５３      軸受けメタル層
５４      軸受けメタル層の表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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