(57)【要約】【課題】  本発明は、少なくとも軟質相と硬質粒子とが組み込まれているアルミニウム母材を含んでいる鍛錬したアルミニウム合金に関する。【解決手段】  前記アルミニウム合金は、軟質相が錫、アンチモン、インジウム及びビスマスとから成る第１群から選択した少なくとも１種の元素からなり、且つ前記硬質粒子が、スカンジウムとジルコニウムとの少なくとも１種と、銅、マンガン、コバルト、クロム、亜鉛、マンガン、ケイ素及び鉄とから成る第２群から選択した少なくとも１種の元素とからなるか、または、スカンジウム及びジルコニウムとアルミニウムとの金属間相またはアルミニウムと第２群の元素から選択された元素との金属間相とからなる。前記第１群からの元素が最大で４.５ｗｔ％の合計量で存在し、前記第２群からの元素が最大で８.５ｗｔ％の合計量で存在し、且つスカンジウム及び／またはジルコニウムが最大で０．８ｗｔ％の合計量で存在する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも軟質相と硬質粒子を含み、アルミニウムマトリックスを有する熱間加工アルミニウム合金であって、
上記軟質相が、錫、アンチモン、インジウム及びビスマスから成る第１群から選択した少なくとも１種の元素からなり、
上記硬質粒子が、スカンジウムとジルコニウムとのうち少なくとも１種と、銅、マンガン、コバルト、クロム、亜鉛、マグネシウム、ケイ素及び鉄から成る第２群から選択した少なくとも１種の元素とからなるか、または、スカンジウム及びジルコニウムとアルミニウムとの金属間化合物またはアルミニウムと第２群の元素との金属間化合物と、からなる、
アルミニウムマトリックスを有する熱間加工アルミニウム合金において、
前記第１群の元素が最大で４.５ｗｔ％の合計量で存在し、前記第２群の元素が最大で８.５ｗｔ％の合計量で存在し、スカンジウム及びジルコニウムの少なくとも１種が最大で０．８ｗｔ％の合計量で存在し、且つ残部がアルミニウムと溶製時の通常の不純物であることを特徴とする熱間加工アルミニウム合金。
【請求項２】
前記第２群の元素が最大で３.５ｗｔ％の合計量で存在することを特徴とする請求項１記載のアルミニウム合金。
【請求項３】
前記軟質相の比率が、少なくとも０.１ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載のアルミニウム合金。
【請求項４】
前記第２の元素の比率が、合計量で少なくとも０.１ｗｔ％であることを特徴とする請求項１または２記載のアルミニウム合金。
【請求項５】
スカンジウム及びジルコニウムの少なくとも１種の比率が、合計量で少なくとも０.０５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金。
【請求項６】
スカンジウム及びジルコニウムの少なくとも１種の比率が、合計量で少なくとも０.１ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金。
【請求項７】
ジルコニウムの比率が、０.０１〜０.５ｗｔ％の範囲にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金。
【請求項８】
ジルコニウムの比率が、０.０５〜０.２３ｗｔ％の範囲にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金。
【請求項９】
スカンジウムの比率が、０.０５〜０.５ｗｔ％の範囲にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１０】
スカンジウムの比率が、０.０５〜０.２５ｗｔ％の範囲にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１１】
軸受素子の保護シェルとランニング層との間に配置することができる軸受素子用のアルミニウム合金から作られた基層であって、
前記アルミニウム合金が、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアルミニウム合金であることを特徴とする軸受素子用のアルミニウム合金から作られた基層。
【請求項１２】
保護シェルとランニング層とこれらの間に配置される基層とを備えた滑り軸受またはスラストリング用の軸受素子であって、
前記基層が、請求項１〜１０のいずれか１項に記載されるアルミニウム合金から作られていることを特徴とする軸受素子。
【請求項１３】
前記基層が、前記保護シェル上に直接配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の軸受素子。
【請求項１４】
前記ランニング層が、鉛基、錫基、ビスマス基、インジウム基または銅基の合金から作られていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の軸受素子。
【請求項１５】
前記ランニング層がプラスチックの層であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の軸受素子。
【請求項１６】
前記プラスチックの層が、ポリアミド６、ポリアミド６６、ＰＯＭ、シリコン、ＰＥＫ、ＰＩ、ＴＰＩ、ＰＳＥＫ、ＰＰＳ、ＰＶＤＦ、並びにそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１５に記載の軸受素子。
【請求項１７】
前記プラスチック層が、ＭｏＳ２、グラファイトのような固体潤滑材を含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載の軸受素子。
【請求項１８】
前記ランニング層が、潤滑光沢剤であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の軸受素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも軟質相と硬質粒子と金属間化合物を含み、アルミニウム母材を有する熱間加工アルミニウム合金に関し、軟質相が錫、アンチモン、インジウム及びビスマスとから成る第１群の元素であり、且つ硬質粒子がスカンジウムとジルコニウムとの少なくとも１種と、銅、マンガン、コバルト、クロム、亜鉛、マグネシウム、ケイ素及び鉄から成る第２群から選択した少なくとも１種の元素とからなるか、または、アルミニウム及びスカンジウムとジルコニウムとの金属間相、またはアルミニウムと第２群の元素との金属間相を含む。それらのアルミニウム合金から作られた軸受素子用の基層は、軸受素子の保護シェルとランニング層との間に配置することができ、当然なことに、軸受素子は間に配置された保護シェルとランニング層と基層を備える。
【背景技術】
【０００２】
その他多くの開発が現在のエンジン製造業界における傾向であるが同時に、特別に扱われている主に二つの状況が存在する。先ず第１に、エンジンはますます強力になり、第２に、これらのエンジンはますます軽量化される。すなわち、３リッターカーは、多くのメディアにおいて一定の間隔で普及しており、この傾向を示す一つの例である。自動車工業会に付きまとう設計事項は、例えば、軸受素子の製造業のように装備品を供給する種々の業界に、波及事項がもたらされている。結果として、例えば、滑り軸受のような軸受けは近年それ相応に開発されていた。開始点では最初は単層軸受であったが、それから最近の多層軸受が発達し、負荷に耐えられる能力、及び潤滑する能力などのような軸受が直面する種々の要求に適応した。この形式の軸受は、一般的に機械的な力を吸収するために設計された保護シェル（通常は鋼で作られる）で構成され、それらの頂部に、それぞれの軸受合金の層が被覆される。「表層」として既知のもう一つの薄い被膜が、一般的に軸受合金の頂部に配置され、この薄い被膜は、例えば、メッキ的に作ることができる。この他非常に薄い層が、例えば、鉛または錫のようないわゆる軟質相を非常に高い比率で普通に含み、この鉛または錫はこの層に、シャフトのように装着された部分から研磨された材料に適合し且つ埋め込める能力を与える。この「表層」の薄い厚みによって、この層は、十分大きな力に耐える機械的能力を有し、いわゆるランニング層として役立つ。軸受金属下層は、たとえランニング層が広範囲に摩耗しても、ランニング層が軸受金属層がいわゆる軟質相の適切な比率を含むことを目的とするために、この軸受が実用性を維持することを確実にする。ランニング層から軸受金属層への移動から軟質相を防止するために、それによって、別に生じる脆さの程度を防止するために、例えば錫の移動を防止するために走行と軸受金属との間にバリヤーを備えることができる。この拡散バリヤーはニッケルで作ってもよい。
【０００３】
二つの層の材料に対して特定の性質を補償するために、保護シェルと軸受金属との間に所謂結合膜を適用することも標準仕様であり、広範囲の応力を受けた場合でも、軸受の十分な粘着力を達成することを視野に入れている。
【０００４】
この種の軸受は、国際出願ＷＯ９８／１７８３３Ａで公知である。この国際特許出願は、特にすべり軸受のための層用のアルミニウム合金を記載し、この合金は溶解過程で生じる不純物を除き珪素を含まず、さらに主な合金化元素として、一方で鉛とビスマスからなる元素の群ともう一方でマグネシウムと亜鉛とからなる群との各々の少なくとも１種の元素を含む。錫の最小比率は１６ｗｔ％である。合金中の他の全ての元素は、最大量で１１ｗｔ％である。アンチモン、インジウムさらに鉛とビスマスを含む群からのそれぞれの元素の比率は、合計錫含有量を参照することによりそれぞれの元素の最大溶解量の１０〜７５％の間にある。
【０００５】
背景技術から、例えば、トライボ特性(tribological properties)を改良するため、主合金化元素として錫を含有するすべり軸受用のアルミニウム合金は、マトリックスの粒界領域に、例えば窒化アルミの金属間化合物を形成するために、鉄とマンガンとニッケルとクロムとコバルトと銅とプラチナとマグネシウムとアンチモンからなる群の元素から選択された少なくとも１種の元素の添加硬質基材に含む必要があることを、国際出願ＷＯ９７／２２７２５Ａに示唆されていて、この場合には、マンガンとアンチモンとクロムとタングステンとニオブとバナジウムとコバルトと銀とモリブデンとジルコニウムとからなるの第２の郡からの別の元素を、ほとんどが球状または直方体のアルミナイドを増加するために、第１軍の元素から少なくとも硬質記事の一部のために、基材として添加する必要がある。これはこれらの硬質粒子の切り欠け効果を減少するので、アルミニウム合金は高比率の軟質相を含有することができ、この軟質相は特にかじり付きに対する抵抗を改良する。
【０００６】
軸受金属で達成できるそれぞれの性質は、妥協案を意味する。一方で、上記に記載するような錫または鉛のような軟質材料を増加することによって、このような軸受金属または軸受合金の抵抗を改良することが望ましい。しかしながら、機械適応力に対する抵抗を犠牲にすることによって達成される。機械適応力に対する抵抗を改良するために、先行技術に示唆されている。他の材料の中から珪素がこの合金に転嫁される。この種の合金はドイツ特許１９７３０５４９Ａ１で既知である。このドイツ特許は、錫を１０〜２５ｗｔ％含有し、並びに０．２〜２．０ｗｔ％の量でそれぞれ合金に添加できる銅とニッケルとマグネシウムを添加する、アルミニウムを開示する。また、このアルミニウム合金は０．２〜２．０ｗｔ％の量で珪素を含有し、重量パーセントの銅と重量パーセントのニッケルとの比率と、重量パーセントのマンガンと重量パーセントの珪素との比率と、比は０．６〜１．５の間にする必要がある。珪素は硬さを増加させ、腐食摩耗に対する感受性を減少する。粗いアルミニウム‐銅‐マンガン相の形成を防止し、その代わりに、好ましいニッケル‐銅‐アルミナイド(aluminide)及びマンガン‐珪素‐アルミナイドが形成される。２５０℃での熱処理の後、これらのアルミナイドが微細に分布した。
【０００７】
錫を７〜２０ｗｔ％含有するアルミニウム‐錫合金は、ドイツ特許４３３２４３３Ａ１で既知である。この軸受合金は、例えば、マンガン、マグネシウム、バナジウム、ニッケル、クロム、ジルコニウム、銅、アンチモン、またはチタンのような他の合金化元素とともにさらに４ｗｔ％までの珪素を含有する。珪素がマトリックスを硬化することによる機構は、珪素粒子の形のアルミニウムマトリックスの結晶化であることによるといわれ、それによって軸受合金全体の強度を増加させる。珪素粒子は組織のいたるところに分布するので、表面の軟質アルミニウムマトリックスだけが摩耗されので、この表面は組織学的に平らになる。結果として、凸状の粒子として背後に残る珪素粒子が高負荷耐えることが可能になり、一方同時に結合しない性質を保存する。凸状の部分は油の膜を有し、軸受合金が負荷された高荷重に耐えることができるように、合金が薄い油の膜を有し且つ金属−金属接触となる。最終的に分布した珪素粒子は、他の機能をそなえ、それらが小さな不規則に摩耗して、協働するシャフトをぎざぎざにする。
【０００８】
試験は例えばスカンジウムのような遷移金属で行ない、アルミニウム合金に添加されたときに硬質リックスを作るかどうかを決定した。これは、国際出願９６／１００９９Ａの鋳造合金の場合に提案され、スカンジウム含有量は０．０１〜１０ｗｔ％の間にすることができる。
【０００９】
スカンジウムは、種々の熱間加工合金の場合、さらに硬質なマトリックスを作る手段として示唆され（例えば、国際出願ＷＯ９６／１００９９Ａを参照）、且つ国際出願ＷＯ００／０６７８７Ａは軸受金属合金用の示唆をしていて、国際出願ＷＯ００／０６７８８Ａは、接合層の場合の接近を取り扱う。上記資料の双方に記載される合金は、例えば、０．１５〜１．０ｗｔ％のスカンジウムと、マンガンと銅とジルコニウムとから選択された少なくとも１種の元素を合計で３ｗｔ％、クロムと鉄とコバルトとから選択した少なくとも１種の元素を合計で４ｗｔ％、並びに６．５ｗｔ％までの量の錫、を含むことができる。硬化の効果は、スカンジウムが所謂Ａ３Ｍ相をアルミニウムとともに形成し、ことをもとにする。これらのＡ３Ｍ相の最終的に分散した分布は、著しい硬化挙動を示さないにもかかわらずこれらの合金に高い延性を与える。凝固が熱処理による製造工程により減少することに代わって、これらの合金は大きな機械的強度値を有する。ドイツ特許ＤＥ３６４０６９８Ａ１は、アルミニウム基の軸受合金を開示し、この合金は軟質相を形成する目的で少なくとも１種の元素を含み、この元素は、鉛と錫とインジウムとアンチモンとビスマスとからなる群、並びに硬質元素として珪素、及び銅とクロムとマンガンとニッケルと亜鉛と鉄と並びにチタンとボロンとジルコニウムとバナジウムとガリウムとスカンジウムとイットリウムからなる群から選択された他の強化元素、及び原子価５７〜７１までの希土類元素から選択された元素である。
【００１０】
ドイツ特許ＤＥ４３１９８６７Ａは多層すべり軸受を開示し、これは鋼の保護層に加えて、ポリテトラフルオロエチレンを全体的に含み、５〜３０ｖｏｌ％の金属充填剤と、５〜４０ｖｏｌ％のポリビニリデンフロライドを含有し、それらの間に配置される錫ブロンズまたは錫−鉛ブロンズのようなブロンズの軸受層を備える。
【００１１】
比較し得る多層の軸受は、ヨーロッパ特許ＥＰ０００５５６０Ａに開示され、金属支持層の上に、多孔性の基層が焼結され、５〜２５ｗｔ％の鉛と５〜１５ｗｔ％の錫とを含み、残部が鉄であり、基層の多孔に配置される順にポリテトラフルオロエチレンとを有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、簡単な構造と、従来の多層すべり軸受として少なくとも同様の耐久性とトライボ特性との多層すべり軸受を目的する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、本発明によって、個々の場合において、上記の形式のアルミニウム合金によって達成され、第１の群の元素は最大で４.５ｗｔ％の合計量で使用し、第２群の元素が最大で８.５ｗｔ％好ましくは３．５ｗｔ％の合計量で使用され、スカンジウム及びジルコニウムが最大で０．８ｗｔ％の合計量で存在し、且つ残部がアルミニウムと合金に含まれる通常の不純物であり、且それらから作られた基層によって、基層と協働する軸受素子は本発明によって提案されたアルミニウム合金から作られる。得られた利点は、本発明によって提供されたアルミニウム合金の組成は、表層が保護シェル上に配置される基層に直接塗布することができ、保護シェルは例えば鋼で作られ、これは従来用いた結合層とニッケルバリアを免除できる。この組成は、高性能の軸受に標準的に使用された鉛ブロンズの必要性を防ぎ、それらの毒性から見た無害化と回収の安定性を可能にした材料と金属の使用を可能にする。特に、鉛合金の使用が免除することができる。強度特に得られた結合の劇的な強度は、標準３層軸受で最近可能にでき且つ従来の鋼とＡｌＺｎ４．５との結合を用いたものより大きな値に製造することができる。このトライボ特性は、ＡｌＳｎ６ＣｕＮｉのそれと比較しうる。さらに有利なことは、重油との接触における高い耐食性であり、並びにガソリンエンジンに使用の際のＡｌＺｎ４．５と比較したときの耐亀裂性である。鋼との結合は、接着を付与する中間層を必要とすることなく作ることができる。基層はスパッタ軸受にも使用できる。さらに別の利点は、この種の軸受素子の製造価格が同じ品質の標準多層軸受の価格と比較することができることである。本発明によって提供されるアルミニウム合金は、組成変形能力によるかじり付きに対して必要な耐性を有し、幾何学的欠陥と変動、例えば欠陥が応力により表層全体に起きたとしても、この軸受素子はまだ使用しつづけられる。適切なマトリックス靭性は、先行技術で既知のスカンジウムとジルコニウムのＡ３Ｍ相とアルミニウムとによって達成される。
【００１４】
これらの特性は、アルミニウム合金中の軟質相の比率が少なくとも０．１ｗｔ％であり、第２の群の元素の比率が少なくとも合計で０．１ｗｔ％で存在し、スカンジウムとジルコニウムの比率が少なくとも合計で０．０５ｗｔ％特に０．１ｗｔ％であり、一方ジルコニウムの比率が０．０１〜０．５ｗｔ％の範囲に特に０．０５〜０．２３ｗｔ％の範囲にあり、且つスカンジウムの比率が０．０５〜０．５ｗｔ％の範囲に特に０．０５〜０．２５ｗｔ％の範囲にある。
【発明の効果】
【００１５】
軸受素子のひとつの有利な実施態様において、基層は保護シェルの上に直接配置されるので、これは従って簡単な構造となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
表層用に鉛、錫、ビスマス、インジウムまたは銅を有する合金を使用することも可能であり、または表層はプラスチックの層、特に、ポリアミド６、ポリアミド６６、ＰＯＭ、珪素、ＰＥＫ、ＰＩ、ＴＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、並びにそれらの混合物からなる群から選択される、本発明によって提供されるアルミニウム合金を可能にし、且つ軸受素子はそれを含み種々の適用の全範囲に適合する。
【００１７】
プラスチックの層がＭｏＳ２、グラファイトまたは類似物のような固体潤滑剤を含むならば特に有利であり、この場合、このプラスチック層の軸受特性はさらに強化され、何も使用することなく、または例えば潤滑油または潤滑グリースのような最も少ない量の潤滑剤のみを使用することを可能にする。
【００１８】
最後に、この表層は、潤滑剤ワニスのような形で提供することもできる。
【００１９】
明確な理解を与えるために、本発明は添付した図面に図示される実施例を参照してさらに詳細に以下に記載する。
【実施例】
【００２０】
先ず、種々の実施態様に記載した同一の部品は、同じ参照符号と同一構成物名で示し、且つこの記載を通して示された開示は、同じ参照符号と同一構成物名を有する同じ部品の関しては置き換えることことができる。さらにその上に、その位置は、特に記載された図面に関連し、頂部、底、側部などのように、この記載の目的によって選択される。図示及び記載された個々の特徴または種々の実施例の特徴の組み合わせは、この権利の発明によって提案された独立した発明の解決案として解釈してもよい。
【００２１】
図１は、本発明によって提案された滑り軸受半シェルの形状の軸受素子１を図示する。
【００２２】
本発明は、滑り軸受半シェルの形状の軸受素子限定しないこと、及び、例えば、トラストリングのようなアルミニウム合金から作られる形式の別の軸受素子１に使用されることも、ここで指摘しておく。さらに、軸受素子は、半シェルだけでなく完全シェルを作ることができる。
【００２３】
図１に図示する軸受素子は、保護シェル２と、本発明によって提案された基層３と、ランニング層４とで作られる。この保護シェル２は、一般的に鋼で作られるが、同じまたは同様の機能を果たす通常他の同種の材料から作ることもでき、すなわち、軸受素子１に必要とされる機械的強度を備える。総じて、軸受１の機械的強度は、軸受が用いられるそれぞれの仕様に依存し、この場合は、全面的に銅合金の多様性を適用することができ、例えば黄銅、青銅のようなものである。保護シェル２は、また所定の寸法安定性を与える。
【００２４】
基層３は、本発明によって示されたアルミニウム合金で作られる。これは、少なくとも１種の軟質相並びに硬質粒子を組み合わせたアルミニウム合金からなる。この軟質相は、錫とアンチモンとインジウムとビスマスから成る元素の群から選択された元素の少なくとも１種である。この硬質粒子は、銅とマンガンとコバルトとクロムと鉄からなる元素の第２の群から選択された元素の少なくとも１種であるか、またはスカンジウム及び／またはジルコニウムの元素である。また、これらの硬質粒子は、金属間化合物の形で備わることができ、金属間化合物は、後者の元素、またはアルミニウムを含む第２の群の元素からの元素からなり、または金属間化合物は前記元素を含む。
【００２５】
一方の軟質相は、頂部に配置したランニング層と強くて十分な結合を形成するための能力を基層３に与え、且つもう一方で軸受素子に必然的な摩擦抵抗を与え、軸受素子が作用している間にランニング相４に障害が生じた場合、それによって、基層３を、例えばシャフトのような支持される構造物とほとんど直接接触することを可能にする。軸受素子１は、軸受素子１が作動中に、摩耗によって表面に現れる硬質粒子の埋め込みを可能にする。硬質粒子は、必要な機械的強度をアルミニウム合金に与える。
【００２６】
ランニング層４用の適切な合金は、錫基、ビスマス基、インジウム基またはアルミニウム基、任意に錫基のそれら、またはＣｕＰｂ基と高錫含有量の合金である。高含有量錫の錫合金は特別な利点を提供する。
【００２７】
使用できる鉛基の軸受金属は、例えば、ＰｂＳｂ１０Ｓｎ６、ＰｂＳｂ１５Ｓｎ１０、ＰｂＳｂ１５ＳｎＡｓ、ＰｂＳｂ１４Ｓｎ９ＣｕＡｓ、ＰｂＳｎ１０Ｃｕ２、ＰｂＳｎ１８Ｃｕ２、ＰｂＳｎ１０ＴｉＯ２、ＰｂＳｎ９Ｃｄ、ＰｂＳｎ１０を包含する。
【００２８】
錫基の軸受金属は、例えばＳｎＳｂ８Ｃｕ４、及びＳｎＳｂ１２Ｃｕ６Ｐｂを含む。
【００２９】
もう一方でランニング層４は、プラスチックの被膜から作ることもできる。特に有利な例は、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、種々のケイ素、
ポリオールエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ＴＰＩ、ポリオールエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリビニリデン２フッ化物（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、及びそれらの混合物である。
【００３０】
プラスチックだけのすべり能力が十分良好でない場合、種々のプラスチックに対しては二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、グラファイトなどのような固体潤滑剤を添加することが有利である。種々の珪素量を添加しても良い。
【００３１】
プラスチックの機械的強度を増加するために、例えばファイバマトリックス、または例えば炭化物、酸化物、窒化物のような硬質物質使用することもできる。
【００３２】
プラスチック層は所謂潤滑ワニスの形状にすることもできる。
【００３３】
上記プラスチックは、乾燥状態でも使用できるようにするために、良好な潤滑と耐磨り減り特性を備えるランニング層４が可能である。それらは、それらの低いメンテナンスのために独特である。少量の潤滑剤とともに、または全く潤滑剤無しで作用させることが可能である。水は潤滑させる目的で任意に使用することができ、本発明の軸受素子が例えばポンプに使用される場合は、特に有利である。対応する重量減少を追求することから離れて、切り欠け感受性低下することも明らかになった。
【００３４】
個々に記載される適用に加えて、本発明によって提供される軸受素子１は、他の全ての適用範囲に使用することもでき、特に、すべり軸受のように、あるいは自動車製造におけるトラストリングのように使用することもできる。
【００３５】
本発明の目的に対しては、本発明によって提供されるアルミニウムは、最大で４.５ｗｔ％の合計量の第１群の元素と、最大で３.５ｗｔ％の合計量の第２群の元素と、最大で０．８ｗｔ％の合計量のスカンジウムとジルコニウムと、アルミニウムとこの溶製物から生じる通常の不純物との残部と、を含む。軟質相すなわち第１の群の元素がの比率が少なくとも０．１ｗｔ％に相当するならば好都合である。同様に、第２の群の元素がからの現存の比率が少なくとも合計で０．１ｗｔ％に相当するならば好都合であることが判明した。ジルコニウムとスカンジウムとの比率が合計で少なくとも０．１ｗｔ％に相当するならば好都合である。ジルコニウムの比率は、０、０５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％の範囲、特に０．０５ｗｔ％〜０．２３ｗｔ％の範囲にあり、且つスカンジウムの比率は、０、０５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％の範囲、特に０．０５ｗｔ％〜０．２５ｗｔ％の範囲にある。
【００３６】
指定した範囲を与えることにはそれぞれの範囲の上限と加減を意味するものと理解するものであり、それはジルコニウムに対しては０．２３ｗｔ％〜０．５ｗｔ％、及びスカンジウムに対しては０．２５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％のそれぞれの周辺範囲を含む。
【００３７】
銅は固溶体としてアルミニウムに吸収され、アルミニウム豊富混合結晶の結果として、硬化可能複合合金を提供し、この合金は変形可能であり、且つそれ自身を圧延容易にする。銅は、混合結晶の硬化によってマトリックスを強化する効果を有し、それによって、Ａｌ２Ｃｕ及びＡｌ３Ｚｒが好ましくはアルミニウムとジルコニウムから他のものに依存せずに形成され、結果としての核生成は不均一でない。これらの結晶子は、事実上同時に分離し始める。銅を用いることがアルミニウム合金の疲労に対する抵抗を増加させて、油含有物質の腐食効果により、腐食に対するこのアルミニウム合金の抵抗を改良する。
【００３８】
硬さ特性を改良するために、鉄をアルミニウム合金に添加することは有利である。先に説明したように、また、スカンジウム、ジルコニウムなどは所謂アルミニウムとＡｌ３Ｍ相を形成し、金属間硬質相による凝固を可能にする。珪素の添加は、結果として利点を与えることができ、珪素の高含有量によって生じる切り欠け効果を少なくとも軽減または減少する。これらの元素は、トリアルミナイドの形成のため、微細粒を作ることに役立つ。
【００３９】
マンガンの添加は、硬化することの助けとなり、且つ腐食に対する抵抗を改良する。また、再結晶温度を上昇させることができる。また、長くとがった脆いＡｌ３Ｆｅの針状の形成を防止し、特に鉄含有量が低い場合は、鉄がなるべくなら形成されるＡｌＭｎ結晶によって吸収されるためである。
【００４０】
コバルトとクロムを添加することは、アルミニウム合金を硬化することにも役立つ。
【００４１】
個々の元素の効果は、原則的に公知技術から既知であり、例えば上述の資料からである。アルミニウム合金に、特にアルミニウム熱間加工合金に対しては、上記の量の範囲以内で、特に、保護シェル２とランニング層４との間に配置する基層３のために、これらの元素を使用すること、且つ前記特性例えば、半切り欠け特性、粘着性、反腐食特性を組合せることによって、移動を防止する障壁のような多層を軸受に標準的に備えられる種々の別の層無しで有利に与えられ、これらの効果は現在まで示されていなかった。
【００４２】
このアルミニウム合金の別の実施態様において、複合材料は図２の２とそれらの測定された特性とを示すように作られる。
【００４３】
図中に示される合金組成は、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきものでなく、それらは選ばれた実施例として単に示したものであり、当業者は適宜にこの開示の教示から、特に限定されていない別の構成物を作ることでき、これらの構成物は本発明の保護範囲からそれるものでない。
【００４４】
示された実施例において、このアルミニウム合金の機械的性質は、特定のバンド幅内に実質的に一定に維持される。バンド幅が意味することは、この性質を特定した目的に適応させるために、例えばさらに大きな比率にまたはさらに小さな比率の１種以上の元素を添加することによって、適合を可能にすることである。特別な目的に適する特性、例えば大きいかまたは小さい比率で一つ以上の元素を添加することによって、実施例９に定めるように大きな比率の銅を添加することによって、硬化する結晶質が混合するために、さらに大きな靭性を達成することができる。
【００４５】
一般的に言われるアルミニウム合金の靭性挙動と性質は、スカンジウムまたはジルコニウム含有量を変化させることによって、価格的状況を適合することを最適化することができる。
【００４６】
軟質相を形成している元素の添加に関してはアルミニウム合金の性質を最適化することが可能である。なぜならば、特定の適用分野に適した混合物は、元素の延性に依存していて、それは所定の量までさらに高い機械的性質をもたらし、さらに硬質粒子によって達成されるような同等の範囲ではないが、所望の反かじりつき性質も加えられる。
【００４７】
また、アルミニウム合金は、ＡｌＳｎ１．３Ｓｃ０．２Ｚｒ０．２６Ｆｅ０．１を含む組成を基本として作られ、且つ測定された引張り‐伸び挙動がＡｌＳｎ２５ＣｕＭｎ及びＡｌＺｎ４ＳｉＰｂと比較して図示されている。その結果が図３に示されており、伸びεがＸ軸に、且つ公称引張り応力σＺ［Ｎ／ｍｍ２］がＹ軸に図示されている。この測定は、ＤＩＮ５０１２０に特定するような引張り試料Ｅ３×８×３０ｍｍを用いてＵＮＥＮ１００２−１に従って準備されたストリップで行なわれた。
【００４８】
図３から明らかであるように、本発明によって提供されるアルミニウム合金は、ＡｌＺｎ４ＳｉＰｂ（最も低い曲線）と比較して０．１％の伸びを有し、且つ０．０５％の伸びから効果を有するＡｌＳｎ２５ＣｕＭｎ（中間の曲線）より著しく大きな値を示した。換言すれば、同一の伸びを得るためには、本発明によって提供されたこの合金は、著しく大きな力または張力を示し、すなわちアルミニウム合金は、比較されたアルミニウム合金よりさらにそれに相応した大きな強度を備えた。
【００４９】
ＡｌＺｎ４ＳｉＰｂの１８１Ｎ／ｍｍ２の値に比較して２４１Ｎ／ｍｍ２の値であり、本発明によって提供された最大破壊強度は著しく大きいことが判明し、ＡｌＺｎ４ＳｉＰｂの８５Ｎ／ｍｍ２と比較して弾性限は１９１Ｎ／ｍｍ２の値であった。
【００５０】
ＡｌＳｎ２５ＣｕＭｎの対応する値は、最大破壊強度が１７４Ｎ／ｍｍ２であり、弾性限は５９Ｎ／ｍｍ２であった。
【００５１】
簡単に言えば、機械的性質は本発明によって提供されたアルミニウム合金を用いることによって改良することができ、一方軸受素子１、特にすべり軸受に対する必要な少なくとも比較し得る反かじりつき特性を保持する。
【００５２】
それから作られるこのアルミニウム合金及び軸受素子１は、公知の方法を用いて作ることができる。純元素または高純度元素を出発材料として用いることができる。このアルミニウム合金は、圧延、メッキすなわち例えば電気鍍金によって保護シェルに塗布することができる。ランニング層４は、前記方法によってまたは代わりに吹き付け法などによってこの結合に配置することができる。
【００５３】
圧延を除いて、このプラスチック層は、吹き付け法浸漬方またはオフセット印刷法によって塗布することもできる。
【００５４】
本発明によって提供される軸受素子１に対して絶対必要とするものでないが、種々の軸方向中間層が、要求に依存して、拡散バリヤ、純アルミニウム層、ニッケル断熱層などのような個々に機能する層の間に当然備えることもできる。
【００５５】
念のために、この軸受素子１の構造の明確な理解を与えるために、この構成部品は所定の範囲の比率で図示するが縮小及び／または拡大できることを最終的に指摘しておく必要がある。
【００５６】
本発明によって達成される個々の目的物は、記載から明確である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、滑り軸受の半シェル形状の軸受素子を図示する。
【図２】図２は、本発明によって提案された種々のアルミニウム合金を示す図である。
【図３】図３は、種々のアルミニウム合金の引っ張り−伸び値の比較を示す。
【符号の説明】
【００５８】
１…軸受素子
２…保護シェル
３…基層
４…ランニング層
【図１】
2004277883.tif 000003
【図２】
2004277883.tif 000004
【図３】
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