Entwicklung von neuartigen Bindeschichten zur Verbesserung der Bindefestigkeit von Zinnbasis-Gleitlagermetallen

Aachen / Mainz (2009) [Doktorarbeit]

Seite(n): II, 203 S. : Ill., graph. Darst.

Kurzfassung

Anhand von Chalmersproben nach DIN ISO 4368, Teil 2, wurden Untersuchungen zur Bindefestigkeit von Weißmetall-Gleitlagerwerkstoffen auf Stahlstützkörpern durchgeführt. Hierzu wurden Tellerproben verzinnt und danach mit der Gleitlagerlegierung ausgegossen. Aus den Rohlingen wurden die Chalmersproben gedreht und die Bindefestigkeit ermittelt. Die Untersuchung der Bindefestigkeit der neu entwickelten Legierung Sn-12Sb-6Cu-Bi1,8 zeigt, dass durch eine Verzinnung eines Stützkörpers aus C10 in einem Sn-Bad, selbst mit Variation der Zinnbadtemperatur sowie der Gieß- und Abkühlbedingungen, keine zufriedenstellende Bindefestigkeit erzielt wird. Beim Ausgießen der verzinnten Stahlnäpfchen für Chalmersproben bildet sich bei wismuthaltigen Schmelzen zwischen Stahl und dem Lagermetall eine Oxidschicht, die eine einwandfreie Fe/Sn-Verbindung an der Stahloberfläche verhindert. Die Ursache dieser Oxidbildung bei wismuthaltigen Schmelzen ist nicht klar. Ein Lösungsansatz ist das Aufbringen einer neuartigen Zwischenschicht direkt aus einem modifizierten Verzinnungsprozess. Hierzu wurde das Verzinnungsbad aus Reinzinn durch ein Legierungselement modifiziert, das eine höhere Affinität zu Eisen besitzt als Sn. Ein solches Element ist Zn. Damit bildet sich auf dem Stahlstützkörper eine intermetallische Fe-Zn-Schicht, die eine höhere Bindefestigkeit aufweist als Zwischenschichten, die in einem reinen Sn-Bad gebildet werden. Durch eine Anpassung der Vorverzinnung von Stützkörpern konnte nicht nur die anfänglich schlechtere Bindefestigkeit der neu entwickelten Versuchslegierungen auf das Niveau von konventionellen Gleitlagerlegierungen gebracht, sondern auch die Bindefestigkeit der konventionellen Gleitlagerlegierungen auf Sn-Basis deutlich gesteigert werden. Das modifizierte SnZn-Bad gewährleistet bei den untersuchten Versuchslegierungen Sn-12-6-1,8, Sn-12-6-1,8+Te5, Sn-12-6-1,8+Ni5, Sn-12-6-1,8+Zn50 und den konventionellen Gleitlagerlegierungen TEGO V 738, TEGOSTAR, TEGOTENAX eine recht hohe Bindefestigkeit. Die Bleibasislegierung LM-THERMIT erfährt keine Verbesserung, übertrifft aber stets einen Bindefestigkeitswert von 50 N/mm2. Damit ist das neue Bad universell verwendbar. Um die Abhängigkeit der Bindefestigkeit vom Zn-Anteil der SnZn-Legierung zu ermitteln, wurde dieser mit 9, 24, 50, 60 und 70 m/o variiert. Die Badtemperaturen wurden je nach Legierungszusammensetzung zwischen 280-380°C eingestellt. Im Mittel ergab ein Zn-Gehalt von 50% die günstigsten Festigkeitswerte. Als Badtemperatur bewährte sich ein Wert von etwa 360°C.

Autorinnen und Autoren

Autorinnen und Autoren

Sürül, Kenan

Gutachterinnen und Gutachter

Beiss, Paul

Identifikationsnummern

  • ISBN: 3-86130-740-5
  • URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-28685
  • REPORT NUMBER: RWTH-CONV-125438