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1、10申请公布号CN103347629A43申请公布日20131009CN103347629ACN103347629A21申请号201180055288722申请日2011101261/414,47120101117US61/491,56820110531USB22F7/04200601C22C1/04200601C22C9/02200601F16C9/00200601F16C33/12200601F16C33/20200601F16J1/02200601F16J9/2620060171申请人费德罗莫格尔公司地址美国密歇根州南菲尔德西北公路2655572发明人盖德阿特勒丹尼尔梅斯特霍尔格施密特大。
2、卫萨克斯顿詹姆斯R托特74专利代理机构上海智信专利代理有限公司31002代理人邓琪54发明名称耐磨无铅合金滑动元件及其制造方法57摘要本发明涉及一种滑动元件（20），例如衬套或轴承，该滑动元件包括沉积在钢背（22）上的烧结粉末金属基底（24）。该基底（24）包含锡、铋和第一硬质颗粒（40）（例如FE3P和MOSI2），且余量为铜。在一个实施例中，锡过镀层（26）涂敷至基底（24）。镍阻挡层（42）可以设置在基底（24）和锡过镀层（26）之间，锡镍中间层（44）可以设置在镍阻挡层（42）和锡过镀层（26）之间。在另一个实施例中，滑动元件（20）包括直接设置在基底（24）上的铝制溅射涂层（30）或。
3、者聚合物涂层（28）。聚合物涂层（28）包含第二硬质颗粒（48），例如FE2O3。聚合物涂层（28）和基底（24）共同长时间地提供优异的耐磨性。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2013051686PCT申请的申请数据PCT/US2011/0558762011101287PCT申请的公布数据WO2012/067735EN2012052451INTCL权利要求书3页说明书12页附图16页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书12页附图16页10申请公布号CN103347629ACN103347629A1/3页21一种滑动元件（20），其特征在于，该滑动元件包。
4、括一衬背（22），一设置在所述衬背（22）上的基底（24），按所述基底（24）的重量百分比（WT）计算，该基底（24）包括含量为200989WT的铜、含量为01150WT的锡、含量为0180WT的铋以及第一硬质颗粒。2根据权利要求1所述的滑动元件（20），其特征在于，所述基底（24）包括含量为800WT950WT的所述铜、含量为30100WT的所述锡、含量为057WT的所述铋以及含量为0250WT的所述第一硬质颗粒（40）。3根据权利要求1所述的滑动元件（20），其特征在于，所述第一硬质颗粒（40）包含在25的温度下硬度至少为600HV005的材料。4根据权利要求1所述的滑动元件（20），其特。
5、征在于，所述基底（24）包括所述铜和所述锡的铜基基体（36）以及所述铋的岛（38），该铋的孤立体彼此隔开并通过所述铜基基体（36）与所述第一硬质颗粒（40）隔开。5根据权利要求1所述的滑动元件（20），其特征在于，所述基底（24）的所述第一硬质颗粒（40）具有体积不大于10微米的D50粒径。6根据权利要求1所述的滑动元件（20），其特征在于，该滑动元件通过包括以下步骤的方法制成提供所述铜、所述锡以及所述铋作为铜锡铋合金，按所述铜锡铋合金的WT计算，该铜锡铋合金包括含量至少为70WT的铜、含量为01150WT的锡以及含量为1080WT的铋；以及将所述铜锡铋合金与所述第一硬质颗粒（40）混合。7根。
6、据权利要求1所述的滑动元件（20），其特征在于，所述第一硬质颗粒（40）包含FE3P和MOSI2中的至少一种。8根据权利要求1所述的滑动元件（20），其特征在于，该滑动元件进一步包括设置在所述基底（24）上的锡过镀层（26），其中，按所述锡过镀层（26）的WT计算，所述锡过镀层（26）包括含量至少为500WT的锡。9根据权利要求8所述的滑动元件（20），其特征在于，在内燃机中使用所述滑动元件（20）时，按所述锡过镀层（26）的WT计算，所述锡过镀层（26）包含来自于所述基底（24）的含量不大于01WT的铋。10根据权利要求8所述的滑动元件（20），其特征在于，所述锡过镀层（26）进一步包括含量。
7、为10100WT的铜和含量高达100WT的镍。11根据权利要求8所述的滑动元件（20），其特征在于，该滑动元件进一步包括位于所述基底（24）和所述锡过镀层（26）之间的镍阻挡层（42），按所述镍阻挡层（42）的WT计算，所述镍阻挡层（42）包括含量至少为500WT的镍。12根据权利要求11所述滑动元件（20），其特征在于，该滑动元件进一步包括位于所述镍阻挡层（42）和所述锡过镀层（26）之间的锡镍中间层（44），所述锡镍中间层（44）包含锡和镍。13根据权利要求8所述滑动元件（20），其特征在于，该滑动元件进一步包括设置在所述锡过镀层（26）上的闪光焊覆层（34），按所述闪光焊覆层（34）的W。
8、T计算，所述闪光焊覆层（34）包括含量至少为80WT的锡。权利要求书CN103347629A2/3页314根据权利要求1所述的滑动元件（20），其特征在于，该滑动元件包括一设置在所述基底（24）上的聚合物涂层（28），按所述聚合物涂层（28）的VOL计算，所述聚合物涂层（28）包括含量至少为400VOL的聚合物基体（46）以及第二硬质颗粒。15根据权利要求14所述的滑动元件（20），其特征在于，所述聚合物涂层（28）的所述第二硬质颗粒（40）包含FE2O3，且基于该聚合物涂层（28）的总体积计，该FE2O3的含量为01150VOL。16根据权利要求1所述的滑动元件（20），其特征在于，该滑动元。
9、件进一步包括一设置在所述基底（24）上的溅射涂层（30），其中，所述溅射涂层（30）通过物理气相沉积法涂敷至所述基底（24）。17根据权利要求16所述的滑动元件（20），其特征在于，按所述溅射涂层（30）的WT计算，所述溅射涂层（30）包括含量至少为500WT的铝。18根据权利要求1所述的滑动元件（20），其特征在于，所述滑动元件（20）包括衬套或轴承。19一种制造滑动元件（20）的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤提供一包含铜、锡和铋的铜锡铋合金；将该铜锡铋合金与第一硬质颗粒（40）混合以形成一基底（24）；将该基底（24）设置在一衬背（22）上；以及烧结该基底（24）和衬背（22）。20。
10、根据权利要求19所述的制造滑动元件（20）的方法，其特征在于，该方法进一步包括在基底（24）上设置一锡过镀层（26），其中，按该锡过镀层（26）的WT计算，该锡过镀层（26）包括含量至少为500WT的锡。21根据权利要求20所述的制造滑动元件（20）的方法，其特征在于，该方法进一步包括在基底（24）和锡过镀层（26）之间设置镍阻挡层（42），按该镍阻挡层（42）的WT计算，该镍阻挡层（42）包括含量至少为500WT的镍。22根据权利要求21所述的制造滑动元件（20）的方法，其特征在于，该方法进一步包括在镍阻挡层（42）和锡过镀层（26）之间设置一锡镍中间层（44），该锡镍中间层（44）包含锡和。
11、镍。23根据权利要求19所述的制造滑动元件（20）的方法，其特征在于，该方法进一步包括在锡过镀层（26）上设置一闪光焊覆层（34），按该闪光焊覆层（34）的WT计算，该闪光焊覆层（34）包括含量至少为800WT的锡。24根据权利要求19所述的制造滑动元件（20）的方法，其特征在于，该方法进一步包括在基底（24）上设置一聚合物涂层（28），按该聚合物涂层（28）的VOL计算，该聚合物涂层（28）包括含量至少为400VOL的聚合物基体（46）和第二硬质颗粒（48）。25根据权利要求19所述的制造滑动元件（20）的方法，其特征在于，该方法进一步包括在基底（24）上设置一溅射涂层（30），其中，该设置。
12、步骤包括物理气相沉积法。26根据权利要求19所述的制造滑动元件（20）的方法，其特征在于，提供铜锡铋合金的步骤包括提供一铜锡铋合金，按该铜锡铋合金的WT计算，该铜锡铋合金包括含量至少为700WT的铜、含量为01150WT的锡以及含量为1080WT的铋。27一种滑动元件（20），其特征在于，该滑动元件包括权利要求书CN103347629A3/3页4一衬背（22），一设置在所述衬背（22）上的基底（24），按所述基底（24）的重量百分比（WT）计算，该基底（24）包括含量为200989WT的铜、含量为01150WT的锡、含量为0180WT的铋以及第一硬质颗粒，以及一设置在所述基底（24）上的锡过镀。
13、层（26），其中，按所述锡过镀层（26）的WT计算，所述锡过镀层（26）包括含量至少为500WT的锡。权利要求书CN103347629A1/12页5耐磨无铅合金滑动元件及其制造方法0001相关申请的交叉引用0002本申请要求于2010年11月17日提交的第61/414,471号以及于2011年5月31日提交的第61/491,568号美国临时专利申请案的优先权，它们的全部内容通过引用并入此处。技术领域0003本发明主要涉及滑动元件，例如内燃机或车辆变速箱的衬套和轴承（例如那些包含烧结粉末金属的元件），本发明还涉及这些相同元件的制造方法。背景技术0004滑动元件（例如内燃机的衬套和轴承）通常包含结。
14、合至钢背的粉末金属铜（CU）合金，以轴颈支承曲轴或诸如此类的机构。该铜合金提供了一个基体，并应当提供一个坚固的表面，该表面可以承受滑动元件在使用过程所承载的负载。这样的滑动元件还应具有适当的耐磨性和抗咬合性，为此目的，通常会在铜基体中添加某种额外的合金成分，例如铅（PB）。铅作为润滑剂可以为滑动元件表面提供耐磨性。为了进一步提高耐磨性和抗咬合性，通常还会在该表面上增加一层较薄的铅（PB）涂层或者锡（SN）涂层。0005由于考虑到环境因素，现已探寻到铅的各种替代物，例如铋（BI）。铋可以以可控的量与可控量的磷（P）一起与粉末金属铜预铸成合金。该铜铋磷粉末金属可被烧结并结合至钢背，以形成一个钢背的。
15、发动机滑动元件，该元件的物理性能（例如耐磨性和抗咬合性）相当于或优于含铅钢背的发动机滑动元件的物理性能。0006根据6,746,154号美国专利构造的发动机滑动元件包括结合至钢背的基本无铅的粉末金属基底。该粉末金属基底包含80120重量百分比（WT）的锡、10WT至小于50WT的铋和00308WT的磷，且余量基本为铜。0007然而，根据154号专利制成的滑动元件的缺点在于锡基过镀层（OVERPLATE）无法有效地涂敷至粉末金属基底。在较低的温度下（例如在低于典型发动机温度的温度下），粉末金属基底的铋扩散至锡基过镀层内，并形成锡和铋的共晶合金（EUTECTICALLOY），从而使该滑动元件变差。。
16、发明内容0008本发明的一个方面提供了一种滑动元件，该滑动元件包括一衬背和一设置在该衬背上的基底。按基底的重量百分比（WT）计算，该基底包括含量为200989WT的铜、含量为0115WT的锡、含量为0180WT的铋，以及第一硬质颗粒。0009本发明的另一个方面提供了一种制造滑动元件的方法。该方法包括提供一包含铜、锡以及铋的铜锡铋合金。然后该方法包括将该铜锡铋合金与第一硬质颗粒混合，以形成一基底。该方法下一步包括将该基底设置在一衬背上，并烧结该基底和衬背。0010该基底的组成是这样的，即，一锡过镀层被涂敷至该基底，且铋以最小限度地扩散说明书CN103347629A2/12页6至该锡过镀层内。因此。
17、，该无铅的滑动元件在用于发动机和车辆变速箱的场合中时具有极佳的强度、耐磨性和抗咬合性。附图说明0011请参阅下述详细说明并结合附图进行考虑，本发明的其它优点将更加容易领会和理解，其中0012图1是根据本发明的一个实施例的发动机滑动元件（特别是衬套）的示意图，该发动机滑动元件包括衬背和基底；0013图1A是图1的滑动元件沿线A剖开的局部放大剖视图；0014图2是根据本发明的另一个实施例的发动机滑动元件（特别是轴承）的示意图，该发动机滑动元件包括衬背、基底和锡过镀层；0015图3是根据本发明的另一个实施例的滑动元件的立体图，该滑动元件包括衬背、基底、镍阻挡层、锡镍中间层、锡过镀层和闪光焊覆层；00。
18、16图4是根据本发明的另一个实施例的滑动元件的局部放大剖视图，该滑动元件包括衬背、基底、镍阻挡层和锡过镀层；0017图5是根据本发明的另一个实施例的滑动元件的局部放大剖视图，该滑动元件包括衬背、基底、镍阻挡层、锡镍中间层和锡过镀层；0018图6是根据本发明的另一个实施例的滑动元件的局部放大剖视图，该滑动元件包括衬背、基底和溅射涂层；0019图710是根据本发明的另一个实施例的滑动元件的局部放大剖视图，该滑动元件包括衬背、基底和聚合物涂层；0020图7A、7B和8A10A分别是图710的放大示意图；0021图1126包括在热处理前后，本发明的基底（LF4）和对比材料（LF5）相对照的扫描电子显微。
19、镜（SEM）图像和能量弥散X射线光谱（EDX）。具体实施方式0022请参阅附图，其中，在所有的附图中，相同的附图标记表示相应的部分，内燃机的滑动元件20（例如衬套或轴承）一般如图1所示。图1的滑动元件20是一个销衬套，诸如那些用于连杆小端通孔的销衬套，该销衬套用于轴颈支撑活塞（未示出）的活塞销。滑动元件20包括衬背22以及设置在衬背22上的基底24。按基底24的重量百分百（WT）计算，基底24包括含量为200989WT的铜、含量为01150WT的锡、含量为0180WT的铋以及含量为0250WT的第一硬质颗粒。如图27所示，基底24上通常设置有锡过镀层26、聚合物涂层28或溅射涂层30。0023。
20、本说明书描述了滑动元件20，尤其描述了图1的销衬套，但应理解的是，滑动元件20可以是任何类型的衬套。可选的是，滑动元件20可以是任何类型的轴承（例如图2的类型），该轴承包括半个壳体，该半个壳体用于与对应的半个壳体（未示出）相结合，以轴颈支承转轴，该转轴例如为发动机的曲轴（未示出）。本说明书适用于所有类型的滑动元件20，包括内燃机的各种类型的衬套和轴承。0024滑动元件20包括衬背22，该衬背22具有一内表面和一相对的外表面，该内表面说明书CN103347629A3/12页7具有凹形轮廓，该外表面具有凸形轮廓。在一个实施例中，如图1所示，衬背22的表面分别形成围绕中心开口32延伸360度的圆周。。
21、如图2所示，当滑动元件20包括轴承时，则轴承的表面在相对的两端之间延伸。滑动元件20的衬背22通常具有从内表面延伸至外表面的3005000微米的厚度。衬背22通常是由钢制成，例如由普通碳钢或合金钢制成。因此，按衬背22的WT计算，该衬背22包括含量至少为800WT的铁，优选为含量至少为900WT或至少为980WT的铁。0025如图3所示，闪光焊覆层34可以设置在衬背22的外表面上，并沿该外表面连续设置。闪光焊覆层34具有一内表面和一相对的外表面，该内表面具有凹形轮廓，该外表面具有凸形轮廓。闪光焊覆层34通常具有从外表面延伸至内表面的0330微米的厚度。闪光焊覆层34的表面分别形成围绕中心开口3。
22、2延伸360度的圆周，且闪光焊覆层34的表面与衬背22的表面径向对齐。按闪光焊覆层34的WT计算，该闪光焊覆层34包括含量至少为800WT的锡，优选为含量至少为850WT或950WT的锡。0026如图1所示，基底24设置在衬背22的内表面上，并沿该内表面连续设置。基底24具有一内表面和一相对的外表面，该内表面具有凹形轮廓，该外表面具有凸形轮廓。在使用滑动元件20之前，基底24通常具有从内表面延伸至外表面的3002000微米的厚度。基底24的表面分别形成围绕中心开口32延伸360度的圆周，且该基地24的表面与衬背22的表面径向对齐。0027如上所述，在一个实施例中，按基底24的WT计算，该基底2。
23、4包括基于基底24总重计含量至少为200WT的铜、或含量至少为700WT的铜，或含量至少为800WT的铜。在另一个实施例中，该基底24包括含量不大于989WT的铜，或含量不大于970WT的铜，或含量不大于950WT的铜。在又另一个实施例中，该基底24包括含量为200989WT的铜，或含量为700970WT的铜，或含量为800950WT的铜。0028在一个实施例中，按基底24的WT计算，该基底24包括基于基底24总重计含量至少为01WT的锡，或含量至少为20WT的锡，或含量至少为35WT的锡。在另一个实施例中，该基底24包括含量不大于150WT的锡，或含量不大于120WT的锡，或含量不大于80W。
24、T的锡。在又另一个实施例中，该基底24包括含量为01150WT的锡，或含量为20120WT的锡，或含量为3580WT的锡。当滑动元件20包括锡过镀层26时，基底24优选地包含20100WT的锡，并且更优选地包含4080WT的锡。然而，当滑动元件20不包括锡过镀层26时，基底24优选地包含80120WT的锡。0029如上所述，在一个实施例中，按基底24的WT计算，该基底24包括基于基底24总重计含量至少为01WT的铋，或含量至少为05WT的铋，或含量至少为20WT的铋。在另一个实施例中，该基底24包括含量不大于80WT的铋，或含量不大于70WT的铋，或含量不大于65WT的铋。又一个实施例中，该基。
25、底24包括含量为0180WT的铋，或含量为0570WT的铋，或含量为2065WT的铋。0030基底24的组分可以通过对基底24进行化学分析来检测，例如采用能量弥散X射线（EDX）光谱仪来检测。在扫描电子显微镜（SEM）背散射电子显微照片中可以观察并记录基底24内的成分变化，在光学显微照片中也可以观察并记录与各种成分相关的特性。如下面将要讨论的，在烧结并滚轧（ROLLING）基底24之后，可以测量该基底24的成分。成品基底24通常包括铜和锡的铜基基体36以及铋的岛（ISLANDS）38。如图1A和7A所示，铋的说明书CN103347629A4/12页8岛38优选地均匀分布于整个铜基体36，并且通。
26、过该铜基体36彼此间隔开。优选地，第一硬质颗粒40也均匀分布于整个铜基体36。第一硬质颗粒40通常通过铜基体36彼此间隔开，并通过铜基体36与铋的岛38间隔开。0031制造基底的方法通常包括提供铜、锡以及铋作为铜锡铋合金，从而使基底24由预合金制成，而不是由铜、锡、以及铋的纯元素制成。在一个实施例中，按铜锡铋合金的WT计算，该铜锡铋合金包括含量至少为700WT的铜、含量为01150WT的锡以及含量为1080WT的铋。0032基底24包含仅作为不可避免杂质的铅，因此铅的含量不大于05WT，优选地不大于01WT，且更优地为0WT。因此，与现有技术的滑动元件（其包括含量为05WT或大于05WT的铅）。
27、相比，该基底24减少了健康、安全以及环境问题。在一个实施例中，例如对于欧洲销售的滑动元件20而言，基底24包括最大含量为01WT的铅。0033如上所述，如图1A所示，基底24还包含第一硬质颗粒40，该第一硬质颗粒40通常均匀分布于整个铜基体36。第一硬质颗粒40具有足够的硬度以影响基底24的延展性、耐磨性以及强度中的至少一个性能。在一个实施例中，第一硬质颗粒40包含在25C温度下硬度至少为600HV005、或至少为800HV005、或至少为850HV005的材料。0034如2010年10月25日在MATERIALSCOUK网站VICKERSHARDNESSHTTP/WWWMATERIALSCO。
28、UK/VICKERSHTM中所描述的，用于形成第一硬质颗粒40的材料的硬度可以通过采用HV005的显微硬度计的维氏硬度试验进行测量。采用HV005显微硬度计的维氏硬度试验包括将04903N的力（F）施加至由该材料制成的试样。该力通过采用方锥体金刚石压头施加至试样，该方锥体金刚石压头包括相对面之间在顶点处形成的136角。该力施加2秒到8秒，并保持10秒到15秒。一旦撤销该力，则可以测量出压痕的对角线长度并算出算术平均值D。维氏硬度值HV由以下公式确定0035HV常数试验力/压痕的表面积0036HV01022FSIN136/2/D2。0037第一硬质颗粒40还具有足够的粒度，以影响基底24的延展性。
29、、耐磨性以及强度中的至少一个性能。在一个实施例中，第一硬质颗粒40的D50粒度按体积计不大于100微米，或不大于80微米，或不大于60微米。按体积计D50粒度为第一硬质颗粒40的当量球径，也称为D50直径，其中，500WT的第一硬质颗粒40具有较大的当量球径，另外50WT的第一硬质颗粒40具有较小的当量球径。在对第一硬质颗粒40进行任何加工之前，D50直径可以从第一硬质颗粒40所展现的粒度分布来确定。贝克曼库尔特（BECKMANCOULTER）LS230激光散射仪可以用于获得第一硬质颗粒40的粒度分布，并因此获得第一硬质颗粒40的D50直径。如图7A所示，在一个实施例中，第一硬质颗粒40包含多。
30、种粒度的混合物，例如，第一组颗粒50的粒度小于第二组颗粒52的粒度。第一硬质颗粒40的第一组50和第二组52通常均匀分布于整个铜基体36。0038在一个实施例中，第一个硬颗粒40包含FE3P和MOSI2中的至少一种，优选地包含FE3P与MOSI2的混合物。然而，具有上述硬度和粒度的其他化合物或混合物均可以用于代替FE3P和MOSI2，或与FE3P和MOSI2一起使用。其他第一硬质颗粒40的示例包括金属硼化物、金属硅化物、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属磷化物、金属间化合物、金属氮氧化物、金属碳氮化物、金属碳氧化物以及它们的混合物。进一步地，上述第一硬质颗粒40说明书CN10334762。
31、9A5/12页9还可以包含标称量的添加元素或杂质。第一硬质颗粒40存在和成分可以通过对基底24进行化学分析来检测，例如采用EDX光谱仪、或SEM背散射电子显微照片或光学显微照片等方式进行检测。0039在一个实施例中，按基底24的WT计算，该基底24包括基于基底24总重计含量至少为02WT的第一硬质颗粒40，或含量至少为05WT的第一硬质颗粒40、含量至少为10WT的第一硬质颗粒40。在另一个实施例中，基底24包括含量不大于50WT、或不大于40WT、或不大于35WT的第一硬质颗粒40。在又另一个实施例中，基底24包括含量为0250WT、或0540WT、或1035WT的第一硬质颗粒40。当滑动元。
32、件20包括锡过镀层26时，第一硬质颗粒40的含量足以防止基底24的铋扩散至锡过镀层26的锡中。因此，第一硬质颗粒40防止了锡和铋的共晶合金以及铋池的形成，锡和铋的共晶合金以及铋池的形成会使滑动元件20变差。0040在一个实施例中，按第一硬质颗粒40的WT计算，该第一硬质颗粒40包括基于第一硬质颗粒40总重计含量至少为90WT的FE3P。在另一个实施例中，第一硬质颗粒40包括含量至少为90WT的MOSI2。在又另一个实施例中，第一硬质颗粒40包括总含量至少为90WT的FE3P和MOSI2的混合物。0041在一个实施例中，按第一硬质颗粒40的WT计算，该第一硬质颗粒40包括含量为400600WT的。
33、FE3P和含量为400600WT的MOSI2。在另一个实施例中，第一硬质颗粒40包括含量不大于700WT的FE3P和含量不大于700WT的MOSI2。0042基底24可以包含至少一种额外金属，例如NI、FE、ZN、AL、MG、CR、MN、TI、MO、NB、ZR、AG、SI、BE以及它们的组合。基于基底24的总重计，该基底24包括总含量不大于500WT、优选不大于200WT的额外金属。0043基底24根据下述方法结合至滑动元件20的衬背22。基底24具有不大于15的闭口空隙率，以及至少为8668G/CM3的密度。在一个实施例中，基底24的完全理论密度为8800G/CM3，且其密度为完全理论密度的。
34、985。因此，该基底24具有基本不渗油或不渗其他物质的优点。0044如上所述，在一个实施例中，滑动元件20包括设置在基底24上的锡过镀层26。锡过镀层26可以直接设置在基底24上，或者镍阻挡层42可以设置在基底24和锡过镀层26之间。0045如图4和图5所示，在一些实施例中，镍阻挡层42设置在基底24的内表面上，并沿基底24的内表面连续设置，且该镍阻挡层42设置在在基底24和锡过镀层26之间。镍阻挡层42具有一内表面和一相对的外表面，该内表面具有凹形轮廓，该外表面具有凸形轮廓，该镍阻挡层42还具有从内表面延伸至外表面的10120微米的厚度。镍阻挡层42的表面分别形成围绕中心开口32延伸360度。
35、的圆周，且该镍阻挡层42的表面与基底24的表面径向对齐。按镍阻挡层42的WT计算，该镍阻挡层42包括含量至少为500WT的镍，以及含量不大于500WT重的额外成分，该额外成分包括锌、铬、铜以及它们的合金中的至少一种。在滑动元件20的使用过程中，镍阻挡层42可以使锡过镀层26更好地结合至基底24，并且可以防止基底24的铜扩散至锡过镀层26，反之亦然。0046如图4所示，锡过镀层26可以设置在镍阻挡层42的内表面上，并沿镍阻挡层42的内表面连续设置。锡过镀层26具有一内表面和一相对的外表面，该内表面具有凹形轮说明书CN103347629A6/12页10廓，该外表面具有凸形轮廓。锡过镀层26具有从内。
36、表面延伸至外表面的10200微米的厚度。在这个实施例中，锡过镀层26提供了用于接合转轴或销（未示出）的工作面（RUNNINGSURFACE）。锡过镀层26的表面分别形成围绕中心开口32延伸360度的圆周，且该锡过镀层26的表面与镍阻挡层42的表面径向对齐。0047按锡过镀层26的WT计算，锡过镀层26优选地包括含量至少为500WT的锡。在一个实施例中，锡过镀层26还包括含量为10100WT的铜以及含量高达100WT的镍。在一个优选的实施例中，锡过镀层26包括SNCU6，且该锡过镀层26通过电镀工艺涂覆至基底24上。如上所述，第一硬质颗粒40防止了基底24的铋扩散至锡过镀层26的锡中。因此，第一。
37、硬质颗粒40可以防止形成锡和铋的共晶合金，并且防止在基底24的表面或在锡过镀层26中形成铋池，形成锡和铋的共晶合金以及在基底24的表面或在锡过镀层26中形成铋池会使滑动元件20变差。0048如图5所示，在另一个实施例中，滑动元件20包括镍阻挡层42的内表面与锡过镀层26的外表面之间的锡镍中间层44，该锡镍中间层44设置在镍阻挡层42的内表面上，并沿该镍阻挡层42的内表面连续设置。锡镍中间层44具有一内表面和一相对的外表面，该内表面具有凹形轮廓，该外表面具有凸形轮廓，该锡镍中间层44还具有从内表面延伸至外表面的515微米的厚度。锡镍中间层44的表面分别形成围绕中心开口32延伸360度的圆周，且该。
38、锡镍中间层44的表面与基底24的表面径向对齐。在一个实施例中，按锡镍中间层44的WT计算，该锡镍中间层44包括含量至少为200WT的镍以及含量至少为500WT的锡。在滑动元件20的使用过程中，锡镍中间层44还可以使锡过镀层26更好地结合至基底24，并且可以防止基底24的铜扩散至锡过镀层26，反之亦然。0049如图3所示，在又另一个实施例中，上述的闪光焊覆层34同样设置在锡过镀层26的内表面上，并沿该锡过镀层26的内表面连续设置。在这个实施例中，闪光焊覆层34提供了用于接合转轴或销的工作面。0050如图6所示，可选的是，滑动元件20可以包括溅射涂层30来替代锡过镀层26和其他涂层或层，该溅射涂层。
39、30设置在基底24的内表面上，并沿该基底24的内表面连续设置。可选的是，溅射涂层30可以与其他涂层或层一起使用。溅射涂层30具有一内表面和一相对的外表面，该内表面具有凹形轮廓，该外表面具有凸形轮廓，该溅射涂层30还具有从内表面延伸至外表面的1030微米的厚度。溅射涂层30的表面分别形成围绕中心开口32延伸360度的圆周，且该溅射涂层30的表面与基底24的表面径向对齐。按溅射涂层30的WT计算，该溅射涂层30包括含量至少为500WT的铝和含量至少为10WT的锡。该溅射涂层30优选地通过物理气相沉积涂覆至基底24。在这个实施例中，溅射涂层30提供了用于啮合转轴或销的工作面。0051如图7所示，在另。
40、一个提到的实施例中，滑动元件20包括聚合物涂层28来替代锡过镀层26和其他涂层或层，该聚合物涂层28设置在基底24的内表面上，并沿该基底24的内表面连续设置。可选的是，聚合物涂层28可以与其他涂层或层一起使用。聚合物涂层28具有一内表面和一相对的外表面，该内表面具有凹形轮廓，该外表面具有凸形轮廓，该聚合物涂层28还具有从内表面延伸至外表面的420微米的初始厚度。聚合物涂层28的表面与基底24的表面径向对齐，并分别形成围绕中心开口32延伸360度的圆周。WO2010/076306中示出了聚合物涂层28的示例，该WO2010/076306通过引用并入此处。说明书CN103347629A107/12。
41、页110052如下面将要讨论的，聚合物涂层28通常包括聚合物基体46和多个分布于整个聚合物基体46的第二硬质颗粒48。在一个实施例中，按聚合物涂层28的体积百分比（VOL）计算，聚合物涂层28包括基于聚合物涂层28总体积计含量至少为40VOL、或至少为50VOL、或至少为60VOL、或至少为80VOL、或至少为85VOL的聚合物基体46。聚合物基体46可以由单个聚合物组成，或者由多个聚合物、树脂或塑料以及热塑性聚合物或热固性聚合物的混合物组成。聚合物基体46还可以包含合成聚合物或者交联聚合物。聚合物基体46优选地具有耐高温性和极好的耐化学性。聚合物基体46的熔点通常至少为210，优选地至少为2。
42、20，更优选地至少为230。在一个实施例中，聚合物基体46包含聚芳酯、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜（PES）、聚酰胺酰亚胺（PAI）、聚酰亚胺（PI）、环氧树脂、聚苯并咪唑（PBI）和硅树脂中的至少一种。0053聚合物涂层28还包含第二硬质颗粒48。聚合物涂层28的第二硬质颗粒48的成分可以与上列的用于基底24中的第一硬质颗粒40的成分相同。然而，为聚合物涂层28而选的第二硬颗粒48通常与为基底24而选的第一硬质颗粒40不同。聚合物涂层28的第二硬质颗粒48通常包含在25C的温度下硬度至少为600HV005、优选地至少为620HV005、更优选地至少为650HV005的材料。如上所述，用于形成。
43、第二硬质颗粒48的材料的硬度可以通过采用HV005的显微硬度计的维氏硬度试验进行测量。第二硬质颗粒48具有体积不大于10微米、优选为015微米的D50粒径。0054在一个实施例中，聚合物涂层28的第二硬质颗粒48包括多种粒度的混合物，例如图7B所示的第一组颗粒54，其粒度小于第二组颗粒56的粒度。第二硬质颗粒48中的第一组54和第二组56通常均匀分布于聚合物基体46。0055在一个实施例中，聚合物涂层28的第二硬质颗粒48包含金属氮化物（如立方BN和SI3N4）、金属碳化物（如SIC和B4C）、金属氧化物（如TIO2、FE2O3和SIO2）、金属硅化物（如MOSI2）、金属硼化物、金属磷化物（。
44、如FE3P）、金属间化合物、金属氧氮化物、金属碳氮化物、金属碳氧化物、AG、PB、AU、SNBI和/或CU的粉末金属以及它们的混合物中的至少一种。在一个实施例中，聚合物涂层28包括基于其总体积计含量为01150VOL、或0580VOL的FE2O3作为第二硬质颗粒48中的一种，还包括基于该聚合物涂层28总体积计含量高达50VOL、或3050VOL的其他第二硬质颗粒48。0056聚合物涂层28也可以包含固体润滑剂，例如MOS2、石墨、WS2、六方氮化硼（HBN）和PTFE。在一个实施例中，按聚合物涂层28的VOL计算，该聚合物涂层28包括基于聚合物涂层28总体积计含量为50400VOL的固体润滑剂。
45、。0057在将基底24和衬背22烧结在一起之后，将该聚合物涂层28涂敷至基底24的内表面。如图7所示，聚合物涂层28优选地直接涂敷至基底24，而在该基底24和聚合物涂层28之间不含其他元件。在一个实施例中，如WO2010/076306中所公开的，聚合物涂层28的多个层涂敷至基底24。多个层的成分可以相同或者不同。该聚合物涂层28可以根据WO2010/076306中公开方法或其他方法涂敷。0058当滑动元件20包括涂敷至基底24的聚合物涂层28时，那么即使在部分聚合物涂层28和基底24磨损后，该滑动元件20仍能继续提供优异的强度、抗咬合性和耐磨性。如图710所示，在长时间使用滑动元件20的过程中。
46、，施加在滑动元件20上的负载首先使得聚合物涂层28磨损，并因此使得聚合物涂层28的第二硬质颗粒48移位，且暴露出基底24。说明书CN103347629A118/12页12然而，如图810所示，由于在使用时负载连续施加在滑动元件20上，因此，移出聚合物涂层28的第二硬质颗粒48将重新嵌入基底24的暴露的铜基基体36中。第二硬质颗粒48与剩余的聚合物涂层28一起继续提供强度、抗咬合性和耐磨性。此外，如图9和9A所示，由于聚合物涂层28连续磨损至基底24，因此嵌入的第二硬质颗粒48在聚合物涂层28和基底24之间提供了储油槽，以用于储存通常应用于滑动元件的润滑油58并因此提供额外的保护。0059如图1。
47、0所示，最终，基底24的部分暴露的铜基基体36也会磨损，从而暴露出基底24的一些第一硬质颗粒40。基底24的一些第一硬质颗粒40通常是较小的第一组颗粒50可能会移位并重新嵌入，但较大的第二组颗粒52通常保持嵌在铜基基体36中并继续支撑施加在滑动元件20上的负载，以提供强度、抗咬合性和耐磨性。第二硬质颗粒48最初存在于聚合物涂层28中，但如图10所示，随着时间的推移，第二硬质颗粒48会嵌入铜基基体36中，也暴露于基底24的内表面并继续支撑负载。0060如图10和图10A所示，来自基底24的嵌入的第一硬质颗粒40和来自聚合物涂层28的嵌入的第二硬质颗粒48也在基底24和聚合物涂层28之间提供了储油。
48、槽，以用于储存润滑油58并提供更多的保护。因此，与现有技术的滑动元件相比，本发明的基底24和聚合物涂层28一起长时间地为滑动元件20提供更好的强度、抗咬合性和耐磨性。0061本发明还提供了一种制造上述滑动元件20的方法。该方法包括提供了通常由钢制成的衬背22，该衬背可以根据本领域中任何已知的方法制备。该方法还包括提供基底24，该基底24的形式为纯元素的松散粉末金属混合物、化合物的松散粉末金属混合物或合金的松散粉末金属混合物。在一个优选实施例中，基底24的铜、锡和铋一起预铸成合金，并形成为铜、锡和铋的合金。在一个实施例中，基底24的铜、锡、铋以及任何额外的粉末金属以气雾化粉末的形式、水雾化粉末的。
49、形式、或者气雾化粉末和水雾化粉末的混合物的形式提供。铜、锡和铋以上述含量与第一硬质颗粒40以及其他元素或组分混合。0062该方法其次包括将粉末金属混合物设置或沉积在衬背22上。该粉末金属混合物可以根据本领域中任何已知的方法涂覆至衬背22。优选地，该方法包括在将基底24沉积到衬背22上之前，清洁衬背22的表面。该方法接着包括加热和烧结沉积在衬背22上的粉末金属混合物，以将基底24结合至衬背22。在一个实施例中，该方法还包括在加热和烧结步骤之后，滚轧沉积在衬背22上的粉末金属混合物，以增加滑动元件20的强度和密度，并增强基底24与衬背22的冶金结合。该滚轧步骤还可以降低基底24的孔隙率。0063在滚轧衬背22上的基底24之后，该方法通常包括第二次加热步骤，该步骤包括将基底24和衬背22再次加热一段时间，且温度足以促进基底24内的与孔隙度相关点处的内部扩散，该孔隙度在滚轧步骤中已有所降低。该第二次加热步骤提高了基底24的微观结构的均匀性，并因此提高了基底24的强度。在该第二次加热步骤中发生的内部扩散还减少了整个基底24可能出现的微裂纹。0064在一些优选实施例中，该方法包括将上述的至少一种额外层或涂层组分涂敷至基底24。该方法优选包括在将额外组分涂敷至基底24之前，清洁衬背22和基底24的表面。在一个实施例中，该方法包括在加热和滚轧步骤之后，将锡过镀层26涂敷。