[发明专利]滑动轴承

说明书

本发明涉及具有锡层或锡基合金层的滑动轴承，并且更特别地但不排他地涉及轴承壳和止推垫圈。

背景

用于轴颈发动机轴承(journaled engine bearings)的轴承壳通常包含强力钢背衬层、衬套层、以及任选的扩散屏障层、以及提供用于轴颈轴的运行表面的覆盖层，例如中空的通常半圆柱形的钢背衬层、铜基合金衬套层、以及覆盖在内表面上的锡或锡基合金。在被装配到发动机的轴承内之前，通常半环形的止推凸缘被提供在轴承壳的每个轴端处。

提供轴承衬套中的层特别是覆盖层的增加的耐磨损性和改善轴承衬套中的层特别是覆盖层的疲劳强度是期望的。对轴承衬套层和/或覆盖层性能的挑战通过车辆发动机的构造来实现，以通过使用停止-启动运行节省燃油，其中每次车辆停止，发动机会停止，这与其中在车辆的全部行程中发动机被保持运行的常规的发动机运行相反。与在全部的每个车辆行程中连续地运行的常规配置的发动机比较，被配置用于停止-启动运行的发动机可以更频繁地约100倍地重新启动其发动机。被配置用于停止-启动运行的发动机所呈现的独有的问题产生，因为发动机轴承通常是流体动力学润滑的，当发动机启动时最初几乎没有或没有润滑被提供到轴承，这在启动阶段期间导致特别明显的磨损。

已经提出通过使硬的无机微粒掺入到轴承衬套内以增加发动机轴承的耐磨损性，所述硬的无机微粒实质上不溶于电镀电解液。例示性的材料为使氧化铝硬微粒、氮化硅硬微粒、碳化硅硬微粒或碳化硼硬微粒掺入到锡基合金基体内。然而，通过常规的电镀技术生产有用的带有以足够高的浓度的硬微粒的复合层是困难的，特别是在锡基合金基体中(例如至少50％重量的锡)，并且最特别的是在纯的锡基体(例如≥50％重量的锡)的情况下。此外，这样的材料通常经受低的抗张强度和耐久性以及颗粒开裂。

公开内容概述

根据第一方面，提供了具有复合层的滑动轴承，所述滑动轴承包括掺入金属基体内的碳纳米结构。

根据第二方面，提供了通过电镀制造滑动轴承的方法，所述方法包括在电解液中提供滑动轴承基材作为阴极，碳纳米结构悬浮在所述电解液内；以及通过向所述基材应用阴极偏压来沉积被嵌入金属基体中的碳纳米结构的复合层。

碳纳米结构描述了选自包括以下的组的部件：碳纳米管、碳纳米球体、碳纳米椭圆体、功能化的碳纳米管、功能化的碳纳米球体以及功能化的碳纳米椭圆体(即碳纳米管以及类似结构)。

碳纳米结构可以包括碳纳米管。纳米管直径可以是0.5nm至30nm。纳米管可以是1μm至40μm长。纳米管可以构成复合层的0.1％体积至10％体积。纳米管可以比其直径至少长100倍，并且任选地比其直径至少长1000倍。

碳纳米结构可以包括球形碳纳米结构。

碳纳米结构可以包括椭圆体碳纳米结构。

碳纳米结构可以是功能化的碳纳米结构。

复合层可以是覆盖层。

滑动轴承可以包含背衬层。滑动轴承可以在复合层和背衬层之间设置有扩散屏障层。

金属基体可以是除去附带杂质的纯金属。金属基体可以是除去附带杂质的纯Sn。

金属基体可以是除去附带杂质的金属合金。金属基体可以选自包括以下的组：除去附带杂质的Sn基合金、除去附带杂质的Cu基合金、除去附带杂质的Bi基合金、除去附带杂质的Pb基合金、以及除去附带杂质的In基合金。

滑动轴承可以是轴承壳或止推垫圈。

复合层可以是电镀的复合层。

所述方法可以还包括搅动电解液以便以悬浮体的方式保持碳纳米结构。

阴极偏压可以在阴极产生0.5A/dm²至10A/dm²的电流密度。

悬浮体可以包含每升电解液0.1g至30g的碳纳米结构。

电解液可以是锡甲磺酸电解液。

电解液可以包含15g/l至80g/l的Sn。

电解液可以包含光亮剂。

附图的简要说明

本发明的实施方案在下文中根据附图进一步被描述，其中：

·图1示出轴承壳的示意图；并且

·图2示出经过图1的部分轴承壳的横截面示意图。

详细描述

图1示出中空的、通常半圆柱形的轴承壳1，所述轴承壳1具有钢背衬层2、铜基的(例如青铜)合金衬套层3、镍扩散屏障4(以防止锡从覆盖层扩散到衬套层内)、以及被掺入到硬锡基体内的碳纳米管6的复合覆盖层5，这在图2中进一步地被示出。