ES2218385T3 - Aleacion para cojinetes depositada galvanicamente, baño galvanico y procedimiento para el depositado galvanico. - Google Patents
Aleacion para cojinetes depositada galvanicamente, baño galvanico y procedimiento para el depositado galvanico.Info
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Abstract
Aleación para cojinetes, depositada galvánicamente, a base de plomo-estaño-cobre, para la fabricación de capas de deslizamiento para cojinetes de deslizamiento, caracterizada porque la aleación contiene como componente principal plomo y desde un 3 hasta un 10 % en peso de estaño, desde un 2 hasta un 5, 5 % en peso de cobre y desde un 0, 5 hasta un 3, 0 % en peso de antimonio y
Description
Aleación para cojinetes depositada
galvánicamente, baño galvánico y procedimiento para el depositado
galvánico.
La invención se refiere a una aleación para
cojinetes depositada galvánicamente a base de
plomo-estaño-cobre para la
fabricación de capas de deslizamiento para cojinetes de
deslizamiento.
Se conoce, por ejemplo, una aleación depositada
galvánicamente, por la publicación DE 27 47 545 C2, que divulga el
empleo de una aleación binaria o bien ternaria constituida por un
20% hasta un 70% de cobre, por un 15% hasta un 80% de plomo, por un
0% hasta un 30%de estaño y por un 0% hasta un 1% de antimonio,
indio y/o cadmio para capas de deslizamiento, formándose la capa de
deslizamiento mediante depositado electroquímico de la aleación. Se
ha observado que, mediante el depositado galvánico de los
componentes de la aleación en el caso de una aleación de
plomo-estaño-cobre, con elevado
contenido en cobre, pueden mejorarse las propiedades de resistencia
a la fatiga, la resistencia a la corrosión y la resistencia al
desgaste por rozamiento.
Sin embargo, el aumento del contenido en cobre en
el baño galvánico por encima de un 6% en peso de cobre conduce a
problemas. A éstos elevados contenidos en cobre se presenta la
"cementación del cobre" (autodepositado del cobre en ausencia
de corriente).
Además, se conoce ya por la publicación DE 27 22
144 A1 una aleación para cojinetes de metal blanco a base de
plomo-estaño-cobre, especialmente
para la fabricación de capas de deslizamiento para cojinetes de
deslizamiento multicapa, en la que la aleación ternaria, que
contiene plomo, presenta la siguiente composición en % en peso:
desde un 10% hasta un 20% de estaño, desde un 6% hasta un 10% de
cobre, especialmente de un 14% estaño, un 8% de cobre, siendo el
resto plomo. Del mismo modo ésta aleación tiene que depositarse a
partir de baños galvánicos con un elevado contenido en cobre, de
manera que se presentan los mismos problemas.
A partir de las dos publicaciones citadas se
conocía ya el hecho de añadir antimonio a la aleación, con
mantenimiento del elevado contenido en cobre, para aumentar la
duración debida.
Se conoce por la publicación para información de
solicitud de patente japonesa JP 61-1221399 una
aleación para cojinetes de deslizamiento, depositada galvánicamente,
con un 66 hasta un 84% en peso de plomo, con un 15 hasta un 30% en
peso de estaño y con un 1 hasta un 4% en peso de cobre. En la
publicación se ha citado, además, que la aleación puede presentar,
también, desde un 0,1 hasta un 5% en peso de antimonio, para mejorar
la resistencia la fatiga. No se ha indicado nada sobre la
incorporación del antimonio. La composición indicada del baño
galvánico no contiene antimonio.
Por lo tanto, constituye el objetivo de la
presente invención conseguir una aleación para cojinetes, depositada
galvánicamente, del tipo considerado, que presente una elevada
dureza y capacidad de carga y que pueda fabricarse de manera
reproducible, sin que se presenten los problemas citados al
principio, con elevados contenidos en cobre. Además, debe
proporcionarse un baño galvánico que sea adecuado para la
fabricación de aleaciones de base constituidas por
plomo-estaño-cobre, y un
procedimiento para el depositado galvánico de una aleación de base
de éste tipo constituida por
plomo-estaño-cobre.
Esta tarea se resuelve, según la invención, por
medio de una aleación para cojinetes a base de
plomo-estaño-cobre, que contiene,
como componente principal plomo y desde un 3 hasta un 10% en peso de
estaño, desde un 2 hasta un 5,5% en peso de cobre y desde un 0,5
hasta un 3,0% en peso de antimonio y una dureza Vickers al menos de
32 HV 0,002. La dureza Vickers se determina como microdureza según
DIN 6507-1 de enero de 1998.
Se ha observado, según la invención, que la
adición de pequeñas cantidades de antimonio al baño galvánico, a
partir del cuál se deposita la aleación para cojinetes, influye
positivamente sobre el comportamiento al depositado del cobre, así
como también del propio antimonio de tal manera, que el contenido en
cobre y el contenido en antimonio (en % en peso) en la aleación
para cojinetes, depositada, son mayores que los correspondientes
contenidos en el baño galvánico. Además, el depositado de cobre en
presencia de antimonio conduce, también, a un aumento de la dureza
de la aleación para cojinetes y, concretamente, incluso con
contenidos en cobre proporcionalmente pequeños, por debajo del 6% en
peso. Esto conlleva la ventaja adicional de que la aleación puede
depositarse a partir de baños galvánicos con un contenido en cobre
proporcionalmente pequeño. Sorprendentemente pueden alcanzarse
durezas Vickers de al menos 32 HV 0,002 en el caso de la aleación
para cojinetes, depositada galvánicamente, según la invención.
Se ha observado, además, que, sorprendentemente,
menores contenidos en estaño desde un 3 hasta un 10% en peso,
especialmente desde un 3 hasta un 8% en peso, conducen a propiedades
tribológicas excelentes de la aleación para cojinetes depositada,
manteniéndose la elevada dureza.
La aleación para cojinetes, galvánicamente
depositada, contiene, preferentemente, desde un 3 hasta un 5,5% en
peso de cobre. Su contenido en antimonio supone, en otra realización
de la invención, desde un 1 hasta un 2,5% en peso, especialmente
desde un 1 hasta un 2% en peso.
En el caso de las composiciones preferentes
pueden alcanzarse durezas Vickers de al menos 35 HV 0,002.
El objeto de la invención es, además, un baño
galvánico con las características de las reivindicaciones 7 a 12,
que es adecuado para la obtención de aleaciones para cojinetes a
base de plomo-estaño-cobre.
Además, la invención se refiere a un
procedimiento para el depositado galvánico de una aleación de
plomo-estaño-cobre sobre un
semicojinete a partir de un baño galvánico con las características
de la reivindicación 13. Formas preferentes de realización se
producen por las otras reivindicaciones dependientes.
Se ha observado, según la invención, que la
adición de antimonio a un baño galvánico conduce a un efecto
positivo sobre el comportamiento al depositado del cobre,
depositándose el cobre de manera preferente pero también homogénea,
de forma que el contenido o que la concentración del cobre
depositado es mayor en la aleación para cojinetes que en el baño
galvánico. Se ha observado, además, que esto se produce también para
el propio antimonio y, también, para el plomo. Por el contrario, el
estaño se deposita en menor cuantía.
Se ha revelado como especialmente ventajoso,
desde el punto de vista de la tecnología del procedimiento, que
puede alcanzarse, con una concentración en cobre proporcionalmente
pequeña en el baño galvánico, una concentración en cobre mayor
frente a la anterior, en la aleación para cojinetes de manera que
puede obviarse el problema de la concentración de cobre, que se
presenta en el caso de elevadas concentraciones de cobre en el baño
galvánico. Además, la adición de antimonio al baño galvánico conduce
a un considerable aumento de la dureza en el caso de la aleación
para cojinetes depositada a partir del mismo. La aleación para
cojinetes puede fabricarse de manera controlada y reproducible. A
continuación se explicará la invención por medio de composiciones
según la invención de baños galvánicos y de las aleaciones para
cojinetes de deslizamiento, depositadas a partir de los mismos y por
medio de composiciones del baño y de aleaciones conocidas. Se hará
referencia a la tabla siguiente.
| PbSn10Cu2 | PbSn10Cu6 | Capa de | Capa de | |
| deslizamiento | deslizamiento | |||
| según la | según la | |||
| invención 3 | invención 4 | |||
| Composición | Baño 1 | Baño 2 | Baño 3 | Baño 4 |
| Pb | 87,4 | 84,9 | 69,7 | 82,5 |
| Sn | 10,4 | 10,6 | 26,9 | 14,6 |
| Cu | 2,2 | 5,5 | 2,3 | 2,1 |
| Sb | - | - | 1,0 | 0,85 |
| Composición | Capa 1 | Capa 2 | Capa 3 | Capa 4 |
| Pb | 87,2 | 84,4 | 90,1 | 87,5 |
| Sn | 10,5 | 10,2 | 4,2 | 5,5 |
| Cu | 2,3 | 5,4 | 3,7 | 5,4 |
| Sb | - | - | 1,9 | 1,4 |
| Dureza | 16 HV | 27 HV | 41 HV | 35-40 HV |
| HV 0,002 |
Las dos primera columnas muestran la composición
de baños 1 y 2 galvánicos normalizados y las capas de deslizamiento
1 y 2 depositadas a partir de los mismos con una composición
esencialmente idéntica, en forma de la aleación PbSn10Cu2 y o
PbSn10Cu6. Éstas aleaciones se diferencian entre sí,
fundamentalmente, por un contenido en cobre proporcionalmente
pequeño en el caso de la capa 1 y algo mayor que el 2% en peso y por
un contenido en cobre mayor que el anterior, en el caso de la capa
2, de aproximadamente un 5,5% en peso.
Éstas capas para cojinetes de deslizamiento se
fabrican a partir de un baño galvánico, sensiblemente con la misma
concentración de los componentes que en la aleación depositada. La
primera de las citadas capas de deslizamiento PbSn10Cu2, según ISO
4383, presenta una dureza Vickers (microdureza) de 16 HV 0,002. La
dureza Vickers se determina en éste caso según DIN ISO
6507-1 de enero de 1998, de manera conocida,
mediante la compresión de la punta de una pirámide normalizada con
una fuerza, que es generada por una masa aplicada de 2 g (0,0196 N).
Por lo tanto la fuerza del ensayo debe elegirse tan pequeña, que la
punta del diamante no penetre en la capa de deslizamiento,
depositada, hasta el material de soporte. Mediante el aumento del
contenido en cobre con la segunda aleación, empleada muchas veces,
de PbSn10Cu6, puede aumentarse la dureza, de manera conocida, hasta
aproximadamente 27 HV 0,002. Una capa de deslizamiento, fabricada a
partir de la anterior presenta una mayor capacidad de carga.
Las dos columnas de la derecha presentan ejemplos
de realización según la invención de la composición del baño
galvánico y de la aleación o bien de las capas 3 y 4 depositadas
respectivamente a partir del mismo. Se observa que los componentes
cobre y antimonio están presentes en la aleación para cojinetes,
depositada galvánicamente, con una mayor proporción o bien con una
mayor concentración que en el baño galvánico. Esto mismo se cumple
con el componente de la aleación constituido por el plomo. Por el
contrario, el estaño se deposita en una cuantía mucho más pequeña.
Tal como muestra la comparación de los ejemplos de realización según
la invención 3 y 4 muestra, una reducción del contenido en estaño
del baño galvánico desde un 26,9 hasta un 14,6% en peso no conduce a
un menor contenido en estaño de la aleación depositada sino que, por
el contrario, conduce a un contenido mayor en estaño, lo cual se
debe a las relaciones complejas entre los otros componentes. Éste
aumento del contenido en estaño, en el caso de la capa 4 frente a la
capa 3, se debe al menor contenido en antimonio, de tan solo 0,85
frente a 1,0. El antimonio inhibe el depositado del estaño. Por el
contrario favorece el depositado del plomo y del cobre. La dureza
Vickers medida en el caso de la capa 3 (microdureza) es de 41 HV
0,002 y en el caso de la capa 4 se midieron, en el caso de 5
muestras diferentes, microdurezas de 35 hasta 40 HV 0,002.
Claims (15)
1. Aleación para cojinetes, depositada
galvánicamente, a base de
plomo-estaño-cobre, para la
fabricación de capas de deslizamiento para cojinetes de
deslizamiento, caracterizada porque la aleación contiene como
componente principal plomo y desde un 3 hasta un 10% en peso de
estaño, desde un 2 hasta un 5,5% en peso de cobre y desde un 0,5
hasta un 3,0% en peso de antimonio y presenta una dureza Vickers de
al menos 32 HV 0,002.
2. Aleación para cojinetes según la
reivindicación 1, caracterizada porque la aleación contiene
desde un 3 hasta un 8% en peso de estaño.
3. Aleación para cojinetes según las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque la aleación
contiene desde un 3 hasta un 5,5% en peso de cobre.
4. Aleación para cojinetes según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la
aleación contiene desde un 1 hasta un 2,5% en peso de antimonio.
5. Aleación para cojinetes según la
reivindicación 4, caracterizada porque la aleación contiene
desde un 1 hasta un 2% en peso de antimonio.
6. Aleación para cojinetes según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la
aleación presenta una dureza Vickers de al menos 35 HV 0,002.
7. Baño galvánico, que comprende plomo, estaño,
cobre, para el depositado de una aleación para cojinetes a base de
plomo-estaño-cobre, siendo el
componente principal plomo, caracterizado porque el baño
galvánico contiene desde un 60 hasta un 90% en peso de plomo, desde
un 5 hasta un 30% en peso de estaño, desde un 1 hasta un 4% en peso
de cobre y desde un 0,5 hasta un 2% en peso de antimonio.
8. Baño galvánico según la reivindicación 7,
caracterizado porque el baño galvánico contiene desde un 10
hasta un 30% en peso de estaño, desde un 1 hasta un 3% en peso de
cobre y desde un 0,5 hasta un 1,5% en peso de antimonio.
9. Baño galvánico según las reivindicaciones 7 u
8, caracterizado porque el baño galvánico contiene desde un
1,5 hasta un 2,5% en peso de cobre.
10. Baño galvánico según la reivindicación 9,
caracterizado porque el baño galvánico contiene desde un 2
hasta un 2,5% en peso de cobre.
11. Baño galvánico según una de las
reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el baño
galvánico contiene desde un 0,7 hasta un 1,5% en peso de
antimonio.
12. Baño galvánico según la reivindicación 11,
caracterizado porque el baño galvánico contiene desde un 0,7
hasta un 1,2% en peso de antimonio.
13. Procedimiento para el depositado galvánico de
una aleación de plomo-estaño-cobre
sobre un semicojinete, a partir de un baño galvánico según una de
las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado porque el
contenido en plomo, en estaño, en cobre y en antimonio del baño
galvánico se elige con un 60 hasta un 90% en peso de plomo, un 5
hasta un 30% en peso de estaño, un 1 hasta un 4% en peso de cobre
y un 0,5 hasta un 2% en peso de antimonio y porque se deposita, a
partir del mismo, la aleación para cojinetes con un contenido mayor
en cobre y con un contenido mayor en antimonio que el del baño
galvánico.
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque se deposita la aleación para cojinetes,
con plomo como componente principal y con un contenido en estaño
desde un 3 hasta un 10% en peso, un contenido en cobre desde un 2
hasta un 5,5% en peso y un contenido en antimonio desde un 0,5 hasta
un 3,0% en peso y presenta una dureza Vickers de al menos 32 HV
0,002.
15. Procedimiento según las reivindicaciones 13 o
14, caracterizado porque el contenido en cobre del baño
galvánico empleado se elige menor que el 2,8% en peso y la aleación
para cojinetes se deposita con un contenido en cobre mayor que el
3,2, preferentemente mayor que el 3,5% en peso.
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