AT503504B1

AT503504B1 - Antifriktionspaste bzw. -dispersion

Info

Publication number: AT503504B1
Application number: AT0050606A
Authority: AT
Original assignee: High Tech Coatings Gmbh
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2011-05-15
Also published as: AT503504A1; EP2001982A2; WO2007109817A3; WO2007109817A2

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung mit einem evakuierbaren Hohlraum der von einem Gehäuse umschlossen ist, wobei in dem Hohlraum und/oder an dem Gehäuse und in den Hohlraum hineinragend zumindest eine Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe angeordnet ist, die zumindest zwei Elemente mit je einer Oberfläche aufweist, wobei die beiden Oberflächen zusammenwirken und zumindest eine der beiden Oberflächen mit einem Gleitlack zumindest im Bereich des Zusammenwirkens beschichtet ist, der zwischen 20 Gew.-% und 80 Gew.-% eines polymeren Bindemittels sowie zwischen 15 Gew.-% und 50 Gew.-% Molybdändisulfid (MoS2) und zwischen 5 Gew.-% und 30 Gew.-% Graphit als Festschmierstoffe umfasst. Des Weiteren beschreibt die Erfindung eine Antifriktionspaste, eine Antifriktionsdispersion sowie die Verwendung eines Gleitlackes unter Hoch- bzw. Ultrahochvakuum.

Description

österreichisches Patentamt AT503 504B1 2011-05-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem evakuierbaren Hohlraum, der von einem Gehäuse umschlossen ist, wobei in dem Hohlraum und/oder an dem Gehäuse und in den Hohlraum hineinragend zumindest eine Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe angeordnet ist, die zumindest zwei Elemente mit je einer Oberfläche aufweist, wobei die beiden Oberflächen Zusammenwirken und zumindest eine der beiden Oberflächen mit einem Gleitlack zumindest im Bereich des Zusammenwirkens beschichtet ist, der ein polymeres Bindemittel sowie Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe umfasst, Gleitlack zum Schutz von einer Reibbaugruppe oder Lagerbaugruppe unter Vakuum gegen Fressen mit einem polymeren Bindemittel in zumindest einem Dispersionsmittel, in dem Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe enthalten sind, sowie ein Verfahren zur Vermeidung des Fressens, insbesondere der Kaltverschweißung, von zumindest zwei zusammenwirkenden Oberflächen je eines Elementes unter Vakuum, nach dem auf zumindest eine der Oberflächen eines Elementes zumindest im Bereich des Zusammenwirkens ein Gleitlack aufgebracht wird, der ein polymeres Bindemittel umfasst, in dem Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe enthalten sind.

[0002] Die Schmierung tribologisch beanspruchter Flächen von Bauteilen, wie z.B. Lagern, welche unter Vakuum verwendet werden, stellt ein großes Problem dar, da herkömmliche Schmiermittel, z.B. Schmierfette, unter Vakuum aufgrund des niedrigen Druckes und des damit bedingten Ausdampfens bestimmter Inhaltsstoffe der Schmiermittel, nicht verwendet werden können. Ein ähnliches Problem tritt auch bei anderen Teilen unter Vakuum auf, die ebenfalls druck- und spannungsbeaufschlagt sind, wo das Ausdampfen des Schmierfettes ebenfalls zum so genannten „Fressen" führt, wie z.B. bei Schrauben. Da diese Teile nicht bzw. nur mehr mit sehr hohem Kraftaufwand gelöst werden können, sind Brüche und damit Schäden in diesen Teilen vorprogrammiert.

[0003] Um dies zu vermeiden, wurde im Stand der Technik bereits die Verwendung von Gleitlacken, die auf tribologisch beanspruchte Flächen bzw. Flächen von Reibbaugruppen, die zum Fressen neigen, aufgetragen werden. So ist z.B. aus der DD 290 210 A5 eine Antifriktionspaste bekannt, die aus einem Polymerbinder, Molybdändisulfid, Graphit, Alumosilikaten und Polyethylenpolyamin besteht. Als Polymerbinder wird Epoxyborphenolharz eingesetzt.

[0004] Aus der DE 82 12 389 U ist eine Probentransportvorrichtung bekannt, bestehend aus einer fahrbaren, gasdicht verschließbaren, mit strahlungsabschirmenden Materialien ummantelten Kammer, die für die Handhabung radioaktiver Proben bestimmt ist. In der Kammer ist ein Teleskoparm eingebaut, welcher mit einer oder mehreren Probenhalterungen ausgestattet ist. Der Teleskoparm ist mitsamt den Probenhalterungen in die Kammer einziehbar. Weiters ist der Teleskoparm mit Hilfe einer Spindel, die gasdicht über das Kammergehäuse nach außen verlängert ist, aus- und einfahrbar. Die beweglichen Teile des Teleskoparmes sind mit einem Gleitlack versehen.

[0005] Die DE 27 34 362 A1 beschreibt eine Antifriktionsmischung die zwischen 0,1 bis 10 Gew.-% m-karboranhaltiges Polyamid des Baus - OC-CB10H10C-CONH-R-NH - vom Molekulargewicht 25 bis 100 Tausend, 90 bis 99 Gew.-% Graphit und/oder Molybdändisulfid oder ein Gemisch dieser Komponenten in Komponenten mit einem aromatischen Polyamid des Baus - OC-R'-CONH-R"-NH - vom Molekulargewicht 20 bis 150 Tausend aufweist, in einem Verhältnis von 0,1 bis 10 Gew.-% des m-karboranhaltigen Polyamids, 15,5 bis 89,9 Gew.-% von Graphit und/oder Molybdändisulfid und ggf. 10 bis 74,5 Gew.-% des aromatischen Polyamids. Insbesondere kann diese Mischung auch ein Gemisch aus Graphit mit Molybdändisulfid mit einem Graphit/Molybdändisulfid-Gewichtsverhältnis von 6:1 enthalten. Die Antifriktionsmischung wird durch Vermischen pulverförmiger Polymere und Füllstoffe in einer Schwingmühle bis zu einer homogenen Masse vermischt, die dann anschließend bei Temperaturen von 320 bis 500° C unter einem Druck von 800 bis 5000 kp/cm2 verpresst wird, sodass daraus Konstruktionsmaterialien entstehen, die eine Monolithmasse darstellen und als Halbzeug für die Herstellung von 1/10 österreichisches Patentamt AT503 504B1 2011-05-15

Trockenreibungsbaugruppen verwendet werden.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es Reibbaugruppen und/oder Lagerbaugruppen unter Vakuum gegen Fressen zu schützen.

[0007] Diese Aufgabe wird jeweils eigenständig dadurch gelöst, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Anteil des polymeren Bindemittels an dem Gleitlack ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 80 %, der Anteil an Molybdändisulfid ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 50 % und der Anteil von Graphit ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 % und einer oberen Grenze von 30 %, durch einen Gleitlack, bei dem der Anteil des polymeren Bindemittels an der Dispersion ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 40 %, der Anteil an Molybdändisulfid ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 25 % und der Anteil Graphit ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 % und einer oberen Grenze von 15 % und den Rest das Dispersionsmittel bildet, sowie durch das eingangs genannte Verfahren zur Vermeidung des Fressens, bei dem der Gleitlack dem entsprechend zusammengesetzt wird.

[0008] Im Vergleich zu bereits verwendeten Gleitlackbeschichtungen für diesen Zweck zeigt die erfindungsgemäße Zusammensetzung überraschenderweise, trotz des hohen Anteils an MoS2 und Graphit im polymeren Bindemittel, eine nicht zu erwartende Verbesserung der Verschleißfestigkeit der Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe. Nicht zu erwarten deshalb, da mit abnehmendem Bindemittelanteil zu erwarten wäre, dass der Zusammenhalt der Schicht verschlechtert wird, das diese letztendlich „zerbröselt". Durch den gewählten Anteil an MoS2 und Graphit, insbesondere das Verhältnis an MoS2 und Graphit, tritt dies nicht auf, wobei die Anmelderin zum gegenständlichen Zeitpunkt keine erklärende Theorie hierfür hat. Es wird jedoch eine Interaktion zwischen dem MoS2- und Graphitteilchen vermutet. Neben der verbesserten Verschleißfestigkeit wurde auch eine verminderte Korrosionsanfälligkeit festgestellt. Überraschenderweise tritt auch eine geringere Ausdampfung einzelner Bestandteile des Gleitlackes auf, sodass die Vorrichtung auch im medizinischen Bereich verwendet werden kann.

[0009] Als polymeres Bindemittel wird bevorzugt ein Polyimidharz verwendet, insbesondere ein Polyamidimidharz. Von Vorteil ist dabei, dass der Gleitlack hierdurch eine hohe Festigkeit in einem weiten Temperaturbereich erhält und auch die Thermostabilität verbessert ist. Auch die Beständigkeit gegenüber Laugen und Säuren bzw. verschiedenste Oxidationsmitteln kann hierdurch verbessert werden.

[0010] Gemäß Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Anteil an polymeren Bindemitteln ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 30 % und einer oberen Grenze von 70 % bzw. mit einer unteren Grenze von 40 % und einer oberen Grenze von 50 % bzw. dass der Anteil an Molybdändisulfid ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 45 % bzw. mit einer unteren Grenze von 35 % und einer oberen Grenze von 40 % bzw. kann der Anteil des Graphits ausgewählt werden aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 % und einer oberen Grenze von 25 % oder aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 20 %. Durch diese Maßnahmen ist es nicht nur möglich eine Optimierung hinsichtlich sämtlicher Eigenschaften der Gleitlackschicht zu erreichen, sondern ist es damit möglich, gezielt einzelne Eigenschaften, wie z.B. die Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, den Widerstand gegen Reibverschweißung, an den jeweiligen Einsatzfall anzupassen, selbst wenn damit einhergeht, dass die weiteren Eigenschaften der Gleitlackschicht nicht im selben Ausmaß verbessert werden. Es ist somit möglich, den Gleitlack an den jeweiligen Verwendungszweck unter Vakuumbedingungen anzupassen, beispielsweise für den Fall von tribologisch beanspruchten Flächen den Graphitanteil entsprechend zu wählen, um eine höhere Temperaturbeständigkeit zu erreichen bzw. für die Verwendung des Gleitlacks für Vakuumapplikationen für medizinische Zwecke die Zusammensetzung derart zu wählen, dass die Abdampfraten weiter verbessert werden. 2/10 österreichisches Patentamt AT503 504B1 2011-05-15 [0011] Wie bereits voranstehend erwähnt, ist es von Vorteil, wenn das Verhältnis von Molyb-dändisulfid zu Graphit entsprechend ausgewählt wird. Dazu kann dieses Verhältnis ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,5:1 und einer oberen Grenze von 4,5:1. Es kann damit das selbstschmierende Verhalten der Gleitlackschicht variiert werden, sodass gegebenenfalls unter Berücksichtigung der jeweiligen Anteile an Molybdändisulfid bzw. Graphit, d.h. bei Variierung der Anteilsverhältnisse dieser Zusatzstoffe zum Bindemittel, wiederum zumindest eine der Eigenschaften der Polymerschicht dem jeweiligen Anwendungsfall besonders angepasst werden.

[0012] Das Molybdändisulfid ist vorzugsweise gemäß einer Ausführungsvariante in Form von Plättchen im Gleitlack enthalten, wobei diese Plättchen eine mittlere Länge aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 gm und einer oberen Grenze von 40 pm und/oder eine mittlere Breite, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 pm und einer oberen Grenze von 40 pm und/oder eine mittlere Höhe, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 nm und einer oberen Grenze von 20 nm. Es kann damit eine deutliche Richtungsabhängigkeit der selbstschmierenden Eigenschaften erreicht werden, wobei sich die Molybdändisulfid-Plättchen bevorzugt parallel zur mit dem Gleitlack beschichteten Fläche ausrichten, sodass diese Plättchen bei Belastung gegeneinander verschiebbar sind und damit die Schmiereigenschaft des Gleitlackes verbessert wird.

[0013] Um diese Eigenschaften weiter zu verbessern bzw. zu optimieren, ist es möglich, dass die Molybdändisulfid-Plättchen eine mittlere Länge, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 pm und einer oberen Grenze von 35 pm und/oder eine mittlere Breite ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 pm und einer oberen Grenze von 35 pm und/oder eine mittlere Höhe ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 nm und einer oberen Grenze von 15 nm aufweisen bzw. können gemäß einerweiteren Ausführungsvariante diese Plättchen eine mittlere Länge ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 18 pm und einer oberen Grenze von 25 pm und/oder eine mittlere Breite ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 18 pm und einer oberen Grenze von 25 pm und/oder einer mittleren Höhe, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 nm und einer oberen Grenze von 8 nm aufweisen.

[0014] Erklärend sei hierzu angeführt, dass diese Plättchen nicht zwingenderweise eine quadratische Fläche aufweisen müssen, sondern vielmehr diese Plättchen einen unregelmäßigen Habitus aufweisen können, sodass also die mittlere Länge bzw. Höhe bzw. Breite auch Einzelwerte einschließen kann, welche außerhalb der angegebenen Bereiche liegen, jedoch die gemittelten Einzelwerte innerhalb der Bereiche.

[0015] Der Graphit wird vorzugsweise mit einer Korngröße eingesetzt, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 pm und einer oberen Grenze von 8 pm. Partikelgrößen in diesem Durchmesserbereich haben in der praktischen Anwendung des Gleitlackes an der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine gute Wirkung hinsichtlich der Vermeidung der Kaltverschweißung gezeigt.

[0016] Als vorteilhaft im Zuge der Erprobung der Gleitlackbeschichtung unter Vakuum hat sich herausgestellt, dass es von Vorteil ist, wenn die Oberfläche der Gleitlackschicht auf dem zumindest einem Element der Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe einen arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287 aufweist, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 pm und einer oberen Grenze von 1,5 pm bzw. einer unteren Grenze von 0,5 pm und einer oberen Grenze von 1,0 pm bzw. einer unteren Grenze von 0,8 pm und einer oberen Grenze von 0,9 pm. Durch diese Maßnahmen wird einerseits erreicht, dass durch die Profilspitzen eine in Bezug auf die gesamte Oberfläche der zusammenwirkenden Oberflächen der Elemente der Reibpaarung geringere Kontaktfläche ausgebildet wird und damit eine geringere Reibung, als allein aufgrund der Materialauswahl zu erwarten wäre, vorherrscht. Andererseits wird durch die Spitzen ein Energieabbau durch Umformarbeit ermöglicht - hierbei sind wiederum die plättchenförmig ausgebildeten Molybdändisulfidteilchen von Vorteil - sodass 3/10 österreichisches Patentamt AT503 504B1 2011-05-15 es in der Folge zu einem gleichmäßigen und glatten Oberflächenbild kommt und der spezifische Flächendruck dadurch reduziert werden kann.

[0017] Zur Verbesserung dieses Effektes ist es von Vorteil, wenn die beschichtete Oberfläche eine maximale Rauheitsprofilhöhe Rz nach DIN EN ISO 4287 aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 pm und einer oberen Grenze von 10 pm bzw. einer unteren Grenze von 3 pm und einer oberen Grenze von 8 pm bzw. einer unteren Grenze von 5 pm und einer oberen Grenze von 6 pm.

[0018] Der Gleitlack wird vorzugsweise mit einer mittleren Schichtdicke hergestellt, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 pm und einer oberen Grenze von 40 pm bzw. einer unteren Grenze von 3 pm und einer oberen Grenze von 30 pm bzw. einer unteren Grenze von 3 pm und einer oberen Grenze von 25 pm, wodurch nicht nur obige Umformarbeit entsprechend dem gewünschten Anwendungsgebiet der Reibpaarung unter Vakuum eingestellt werden kann, sondern auch die Lebensdauer der Schicht durch Anpassung an Werkstoffart, Härte der Reibpartner berücksichtigt werden kann und zudem auch eventuell vorhandener abrassiver Staub in Vorrichtung keinen negativen Einfluss in Hinblick auf die Kaltverschweißung der Reibpartner zeigt. Von Vorteil ist dabei, wenn für tribologische Anwendungen die beiden Reibpartner, d.h. zumindest einer davon, mit einer höheren Schichtdicke des Gleitlackes versehen wird. Die höhere Schichtdicke kann dabei auch bewirken, dass ein mehrmaliges Aufträgen des Gleitlackes gegebenenfalls nicht erforderlich ist, sodass die damit beschichteten Reibpartner mehrmalig hintereinander verwendet werden können.

[0019] Der Gleitlack weist vorteilhafterweise eine Härte nach dem Trocknen auf, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 HV und einer oberen Grenze von 45 HV bzw. einer unteren Grenze von 22 HV und einer oberen Grenze von 35 HV bzw. einer unteren Grenze von 25 HV und einer oberen Grenze von 30 HV, wodurch nicht nur die tribologischen Eigenschaften des Gleitlackes verbessert werden und somit die Neigung des Fressens unter Vakuum verhindert werden kann, sondern damit auch die Dauerstandsfestigkeit der Reibpaarung bzw. des Gleitlackes verbessert wird.

[0020] Erfindungsgemäß kann die Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe durch eine Gewindebaugruppe oder eine Gleitlagerbaugruppe gebildet sein, wobei unter Gleitlagerbaugruppe nicht ein Gleitlager wie aus dem Stand der Technik bekannt gemeint ist, d.h. dass kein zusätzliches Gleitlager eingebaut sein muss, sondern die Gleitlagerung aufgrund der Beschichtung der zueinander relativ beweglichen Teile mit dem Gleitlack hergestellt wird. Es sind aber selbstverständlich auch andere Verwendungszwecke möglich, die allesamt unter Vakuum stattfinden.

[0021] In vorteilhaften Weiterbildungen des Gleitlackes ist der Anteil des polymeren Bindemittels an dieser Dispersion ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 25 % und einer oberen Grenze von 35 % bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 27,5 % und einer oberen Grenze von 30 %.

[0022] Ebenso kann der Anteil des Molybdändisulfids an dem Gleitlack ausgewählt werden aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 17 % und einer oberen Grenze von 22 % bzw. einer unteren Grenze von 18,5 % und einer oberen Grenze von 21,5 % bzw. kann dieser Anteil 20 % betragen.

[0023] Der Graphitanteil kann in Ausführungsvarianten aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 7 % und einer oberen Grenze von 13 % oder mit einer unteren Grenze von 8,5 % und einer oberen Grenze von 11,5 % ausgewählt sein bzw. kann dieser Graphitanteil 10 % betragen.

[0024] Es werden durch diese Maßnahmen die bereits voranstehend genannten Effekte, welche zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurden, erreicht.

[0025] Unter Hochvakuum- bzw. Ultrahochvakuum werden im Sinne der Erfindung Drücke von 10-3 mbar bzw. 10-8 mbar und darunter verstanden.

[0026] Der Schutz von Baugruppen, insbesondere von einander berührenden Metallflächen 4/10 österreichisches Patentamt AT503 504B1 2011-05-15 gegen Fressen durch die Verwendung eines Gleitlackes ist für den Fachmann insofern überraschend, als bislang die Lehre vertreten wurde, dass Gleitlacke aufgrund deren Neigung zum Ausdampfen von Gleitlackbestandteilen unter diesen niedrigen Druckverhältnissen und die damit verbundene Beeinträchtigung des Vakuums bzw. der in Folge auftretenden Reibverschweißung ungeeignet sind. Durch die Verwendung eines Gleitlackes wird dabei der Vorteil erreicht, dass mit sehr einfachen Mitteln dieses Problem beseitigt werden kann.

[0027] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im Nachfolgenden näher erläutert.

[0028] Einleitend sei festgehalten, dass Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen können.

[0029] Gleitlackbeschichtungen können allgemein als trockene Schmierstoffe angesehen werden. Diese bestehen üblicherweise aus Festschmierstoffen, die mit dem Harz einen Verbund eingehen können, um den Belastungen zu widerstehen. Im Sinne der Erfindung wird unter Harz ein synthetisches Harz verstanden, das vorzugsweise ein Polyimidharz (PI) bzw. ein Polyami-dimidharz (PAI) ist.

[0030] Es können auch andere synthetische Harze als polymeres Bindemittel verwendet werden, wie z.B. Epoxidharze, Polyarylensulfide, Phenoxyharze, Polysulfonharze.

[0031] Erfindungsgemäß wird der Gleitlack für Baugruppen, welche unter Vakuum verwendet werden, angewandt, wobei diese Reibbaugruppen und/oder Lagerbaugruppen aus zwei Elementen bestehen, wovon zumindest eine Oberfläche eines Elementes mit dem Gleitlack versehen wird. Selbstverständlich ist es möglich, dass beide Oberflächen, die miteinander Zusammenwirken, mit diesem Gleitlack versehen werden.

[0032] Als ein mögliches Ausführungsbeispiel einer derartigen Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe kann z.B. eine Gewindebaugruppe gesehen werden. Dabei kann es sich z.B. um einen Gewindebolzen mit aufschraubbarer Mutter oder um eine mit einem Innengewinde versehene Sacklochbohrung in die ein, mit einem Außengewinde versehener Bolzen eingeschraubt wird, handeln. Auch andersartig ausgestaltete Gewindereibbaugruppen sind im Rahmen der Erfindung möglich.

[0033] Vorzugsweise wird der Bolzen im Bereich des Gewindes mit dem Gleitlack versehen, da das Aufträgen des Gleitlackes auf dem Außengewinde einfacher ist.

[0034] Gegebenenfalls ist es möglich, dass zur Verbesserung der Haftfestigkeit der Gleitlackschicht auf der Oberfläche des einen Elementes diese Oberfläche vorbehandelt wird, beispielsweise durch Säubern, Entfetten, durch Anordnen einer Haftvermittlerschicht, durch Aufrauen, durch die Anordnung eines Primers und dgl.

[0035] Auf die so gegebenenfalls vorbereitete Oberfläche des Substrats kann der Gleitlack mit üblichen Methoden aufgebracht werden, wie z.B. durch Aufstreichen im Falle der Ausbildung als Antifriktionspaste oder durch Sprühen im Falle der Ausbildung als Antifriktionsdispersion. Anderer Methoden, wie Tauchen, Trommeln, Tauchzentrifugieren, etc. sind selbstverständlich auch verwendbar.

[0036] Gegebenenfalls ist es in der Folge notwendig, dass der Gleitlack getrocknet wird. Dies kann zum einen durch Lufttrocknung oder aber auch durch Hitzehärtung erfolgen, wodurch der Gleitlack die für die Verwendung erforderliche Härte erhält, die bevorzugt im beanspruchten, oben beschriebenen Bereich liegt.

[0037] Der Gleitlack kann einerseits durch die selbstschmierenden Feststoffe, wie Molybdändi-sulfid oder Graphit wirken, andererseits kann eine Zusatzwirkung dadurch eintreten, dass diese Teilchen, insbesondere die Molybdändisulfidteilchen einen plättchenförmigen Habitus aufweisen, sodass diese Plättchen aufeinander abgleiten können und damit die Schmierwirkung unterstützt wird.

[0038] Neben der Anwendung für beschriebene Gewindebaugruppen besteht auch die Mög- 5/10 österreichisches Patentamt AT503 504B1 2011-05-15 lichkeit den Gleitlack für Spindelantriebe, Zahnräder, Zahnwellenkupplungen bzw. generell Verzahnungen, etc. einzusetzen.

[0039] Dabei wird vor allem das Festfressen bzw. die Kaltverschweißung verhindert, die auftre-ten kann, wenn Flächen unter Belastung zusammengepresst werden, wie dies beispielsweise der Fall ist, wenn ein Gewindebolzen in eine entsprechende Ausnehmung eingeschraubt wird. Durch das Zusammenpressen der Oberflächen unter Belastung bilden die aufeinander einwirkenden Oberflächen starke Bindungskräfte aus, wobei diese Ausbildung der Bindungskräfte durch den auftretenden lokalen hohen Druck und der durch die Bewegung erzeugten Wärme unterstützt wird. Um ein anschließendes Lösen dieser Oberflächen zu ermöglichen bzw. einen möglichen Bruch dieser Werkstücke zu vermeiden, wird der Gleitlack aufgebracht.

[0040] Im Sinne der Erfindung wird unter Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe auch eine Gleitlagerbaugruppe verstanden, wobei diese Gleitlagerbaugruppe nicht über ein herkömmliches Gleitlager an sich verfügt. Vielmehr wird darunter verstanden, dass auf eine Oberfläche zumindest eines Elementes dieser Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe der Gleitlack direkt aufgebracht wird, gegebenenfalls unter Zwischenanordnung einer Haftschicht, wobei auch hier wiederum entsprechende Oberflächenvorbehandlungsmethoden, wie z.B. Entfetten, etc. möglich sind, um damit eine Relativbewegung der beiden Elemente der Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe zu ermöglichen. Eine derartige Gleitlagerbaugruppe kann z.B. ein Teleskoparm sein, wobei die Relativbewegung durch die beiden Teleskoparme, die beispielsweise ineinander schiebbar sind, erfolgt. Andere Reibbaugruppen und/oder Lagerbaugruppen in Form von Gleitlagerbaugruppen können z.B. Gelenklagerbuchsen, etc. sein.

[0041] Es handelt sich hierbei also nicht um ein Gleitlager im herkömmlichen Sinn, sondern um eine Gleitlagerung.

[0042] Erwähnt sei jedoch, dass es selbstverständlich möglich ist, auch herkömmliche Gleitlager an sich einzusetzen und dass diese Gleitlager, welche unter Vakuum verwendet werden, ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Antifriktionspaste bzw. der erfindungsgemäßen Antifriktionsdispersion zur Ausbildung einer Laufschicht beschichtet sein können.

[0043] In Hinblick auf die Antifriktionsdispersion sei erwähnt, dass dabei das Harz, insbesondere das Polyimidharz, in einem Lösungsmittel vorliegt, wobei dieses Lösungsmittel insbesondere ein organisches Lösungsmittel, wie z.B. Xylol, ist. Es wird damit die Verarbeitbarkeit der Antifriktionspaste erleichtert. Der Lösungsmittelanteil kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 40 Gew.-% und einer oberen Grenze von 80 Gew.-%, insbesondere mit einer unteren Grenze von 50 Gew.-% und einer oberen Grenze von 70 Gew.-%, vorzugsweise mit einer unteren Grenze von 60 Gew.-% und einer oberen Grenze von 65 Gew.-%, bezogen auf den Harzanteil, d.h. also dass Harz mit Lösungsmittel und nicht in Bezug auf die weiteren Bestandteile Molybdändisulfid und Graphit der Antifriktionspaste.

[0044] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise als so genannte Glove-Box ausgebildet sein, ebenso sind Manipulatoren für toxische Stoffe, wie z.B. radiaktive Stoffe, bzw. gesundheitlich bedenkliche Stoffe aus dem Medizinbereich, möglich. Andere Verwendungszwecke, wie z.B. Vakuumpumpen oder dgl., sind ebenso denkbar.

[0045] Neben den genannten Hauptbestandteilen des Gleitlackes kann dieser auch noch übliche Verarbeitungshilfsstoffe, wie z.B. Entschäumer, Verlaufsmittel, etc., enthalten.

[0046] Von dem erfindungsgemäßen Gleitlack, d.h. der Antifriktionspaste, wurden um dessen Fähigkeit die Kaltverschweißung von Oberflächen zu vermeiden, wobei diese Oberflächen insbesondere Metalloberflächen, also beispielsweise Stahl auf Stahl oder dgl., sein können, folgende Zusammensetzungen hergestellt. 6/10 AT503 504B1 2011-05-15 österreichisches

Patentamt

Nr. PA I (%) MoS2 (%) Graphit (%) 1 60 25 15 2 62 25 13 3 65 20 15 4 68 17 15 5 70 20 10 6 72 20 8 7 61 25 14 8 65 23 12 9 70 25 5 10 75 15 10 11 65 25 10 12 77 15 8 13 78 12 10 14 80 15 5 15 20 70 30 16 30 45 25 17 50 35 15 18 40 40 20 [0047] Es hat sich dabei gezeigt, dass sich primär sämtliche der beispielhaft angeführten 18 Zusammensetzungen für die erfindungsgemäße Anwendung des Gleitlackes unter Vakuum eignen, um das Fressen von zusammenwirkenden Oberflächen zu verhindern. In Hinblick auf die Ausbildung Gleitlagergruppe als Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe, konnte mit einem Molybdändisulfidgehalt über 20 % eine dementsprechende Verbesserung in Hinblick auf die Dauerfestigkeit dieser Lagerung erreicht werden, was insbesondere von Vorteil ist, das derartige Lagerungen üblicherweise nicht nach einmaligem Gebrauch, wie dies z.B. bei Schrauben der Fall sein kann, neu beschichtet werden.

[0048] In einer weiteren Versuchsreihe wurden unterschiedliche Schichtdicken des Gleitlackes hergestellt, wobei die Schichtdicken im Bereich zwischen 1 pm und 40 pm lagen und die einzelnen Probestücke sich jeweils um 2 pm in der Schichtdicke unterschieden, d.h. dass ausgehend von 1 pm die Schichtdicke jeweils um 2 pm erhöht wurde.

[0049] Dabei konnte festgestellt werden, dass bereits bis zu Schichtdicken von 25 pm das Fressen mit ausreichender Sicherheit verhindert werden konnte. Höhere Schichtdicken im Bereich von 40 pm sind wiederum vorteilhaft für Gleitlagerpaarungen, da diese, wie bereits erwähnt, einer oftmaligen Beanspruchung Stand halten sollten, und durch die höhere Schichtdicke auch ein ausreichender Puffer besteht, wenn der Gleitlack während der Belastung teilweise abgerieben wird.

[0050] Dies bedeutet jedoch nicht, dass auch bei Schrauben, etc., keine höheren Schichtdicken möglich sind, insbesondere wenn diese nach der Verwendung nicht aus der Vorrichtung ausgeschleust werden, wenngleich dies nicht zwingend erforderlich ist.

[0051] Der Gleitlack der Baugruppe wurde auch hinsichtlich seiner Härte ausgetestet und wurden dabei wiederum die Zusammensetzungen nach Tabelle 1 herangezogen und die Härte der Schicht gemessen. Verglichen wurden diese Beispiele der Tabelle 1 mit Zusammensetzungen wie über 50 % Molybdändisulfid und über 30 % Graphit enthielten. Es hat sich dabei gezeigt, dass insbesondere durch den hohen Molybdändisulfidgehalt die Schichten deutlich zu weich waren und sich bereits nach kurzer Zeit ablösten, sodass also die Vermeidung der Kaltverschweißung nicht mit ausreichender Sicherheit gewährleistet werden konnte. Es ist hierbei interessant, dass offensichtlich eine Interaktion zwischen dem Molybdändisulfid und den Graphitteilchen auftritt, in der Weise, dass, wie vermutet wird, die Graphitteilchen die Beweglichkeit der Molybdändisulfid-Plättchen in gewisser Weise behindern bzw. sich zwischen Schichtungen von Molybdändisulfidteilchen einlagern und somit zu einer Erhöhung der Härte beitragen können. 7/10

Claims

österreichisches Patentamt AT503 504B1 2011-05-15 Patentansprüche 1. Vorrichtung mit einem evakuierbaren Hohlraum der von einem Gehäuse umschlossen ist, wobei in dem Hohlraum und/oder an dem Gehäuse und in den Hohlraum hineinragend zumindest eine Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe angeordnet ist, die zumindest zwei Elemente mit je einer Oberfläche aufweist, wobei die beiden Oberflächen Zusammenwirken und zumindest eine der beiden Oberflächen mit einem Gleitlack zumindest im Bereich des Zusammenwirkens beschichtet ist, der ein polymeres Bindemittel sowie Mo-lybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des polymeren Bindemittels ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 Gew.-% und einer oberen Grenze von 80 Gew.-%, der Anteil des MoS2 ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 Gew.-% und einer oberen Grenze von 50 Gew.-% und der Anteil an Graphit ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 30 Gew.-%.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Bindemittel ein Polyimidharz ist, insbesondere ein Polyamidimidharz.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des polymeren Bindemittels ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 30 Gew.-% und einer oberen Grenze von 70 Gew.-%.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des polymeren Bindemittels ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 40 Gew.-% und einer oberen Grenze von 50 Gew.-%.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des MoS2 ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 Gew.-% und einer oberen Grenze von 45 Gew.-%.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des MoS2 ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 35 Gew.-% und einer oberen Grenze von 40 Gew.-%.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Graphits ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 Gew.-% und einer oberen Grenze von 25 Gew.-%.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Graphits ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 Gew.-% und einer oberen Grenze von 20 Gew.-%.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von MoS2 zu Graphit ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,5:1 und einer oberen Grenze von 4,5:1.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass MoS2 als Plättchen enthalten sind, mit einer mittleren Länge ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 pm und einer oberen Grenze von 40 pm und/oder einer mittleren Breite ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 pm und einer oberen Grenze von 40 pm und/oder einer mittleren Höhe ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 nm und einer oberen Grenze von 20 nm.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass MoS2 als Plättchen enthalten sind, mit einer mittleren Länge ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 pm und einer oberen Grenze von 35 pm und/oder einer mittleren Breite ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 pm und einer oberen Grenze von 35 pm und/oder einer mittleren Höhe ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 nm und einer oberen Grenze von 15 nm.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass MoS2 als Plättchen enthalten sind, mit einer mittleren Länge ausgewählt aus einem Bereich mit einer 8/10 österreichisches Patentamt AT503 504B1 2011-05-15 unteren Grenze von 18 μηι und einer oberen Grenze von 25 pm und/oder einer mittleren Breite ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 18 pm und einer oberen Grenze von 25 μηι und/oder einer mittleren Höhe ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 nm und einer oberen Grenze von 8 nm.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Graphit eine Korngröße aufweist, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 pm und einer oberen Grenze von 8 pm.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche einen arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287 aufweist, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 pm und einer oberen Grenze von 1,5 pm.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche einen arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287 aufweist, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 pm und einer oberen Grenze von 1,0 pm.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche einen arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287 aufweist, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,8 pm und einer oberen Grenze von 0,9 pm.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche eine maximalen Rauheitsprofilhöhe Rz nach DIN EN ISO 4287 aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 pm und einer oberen Grenze von 10 pm.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche eine maximalen Rauheitsprofilhöhe Rz nach DIN EN ISO 4287 aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 pm und einer oberen Grenze von 8 pm.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche eine maximalen Rauheitsprofilhöhe Rz nach DIN EN ISO 4287 aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 pm und einer oberen Grenze von 6 pm.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack eine mittleren Schichtdicke aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 pm und einer oberen Grenze von 40 pm.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack einer mittleren Schichtdicke aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 pm und einer oberen Grenze von 30 pm.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack einer mittleren Schichtdicke aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 4 pm und einer oberen Grenze von 25 pm.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack eine Härte nach Vickers nach dem Trocknen aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 HV und einer oberen Grenze von 45 HV.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack eine Härte nach Vickers nach dem Trocknen aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 22 HV und einer oberen Grenze von 35 HV.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack eine Härte nach Vickers nach dem Trocknen aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 25 HV und einer oberen Grenze von 30 HV. 9/10