Verfahren zur Herstellung von Gleitlack-Überzügen und Mittel zur Ausführung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dimensionsgetreuer, mechanisch stabiler Überzüge von hoher Haftfestigkeit aus Gleitlacken mit einem Gehalt an Trockenschmiermitteln, sowie ein Mittel zur Durchführung des Verfahrens.
Bei den verschiedensten Apparatekonstruktionen lassen sich im Betrieb oftmals höhere Innentemperaturen, beispielsweise von mehr als 600C, nicht immer vermeiden. Hierdurch wird der Einsatz von flüssigen Schmiermitteln, speziell von Ölen, in der Praxis sehr erschwert, wenn nicht gar unmöglich gemacht, da diese nach kurzer Zeit infolge ihrer thermischen Instabilität irreversible Veränderungen erleiden, die zu einem Nachlassen bzw.
einem Versagen der Schmierwirkung führen.
Es werden daher in zunehmendem Masse ölfreie Trockenschmiermittel verwendet. Als solche sind u.a.
schon Graphit, MoS2, MoSe2, WAS.2, Wie,, NbS2, NbSe.., TaS,, TaSe2, Titer, VSeo, CaE oder auch Bornitrid und Polytetrafluoräthylen (z.B. das im Handel unter der Bezeichnung Teflon erhältliche Produkt) vorgeschlagen worden. Als besonders guter Festschmierstoff ist Molybdändisulfid-Pulver bekannt, das als Hochleistungsschmier- stoff für Maschinen, Motoren und Geräte zur Verminderung von Reibung und Verschleiss unter starken Beanspruchungen sowie bei hohen Temperaturen in verschiedenen Zubereitungen (z.B. unter der Bezeichnung Mo lykote auf dem Markte ist.
Es ist bekannt, dass man für Trockenschmierzwecke Molybdändisulfid-Pulver beispielsweise in einem Klarlack suspendieren und mittels einer der bekannten Lackapplikations-Techniken, wie z.B. durch Streichen, Aufspritzen oder Eintauchen als Film auf die zu schmierenden Oberflächen auftragen kann. Für die Herstellung derartiger Filme eignen sich Suspensionen von Molybdändisulfid, in denen als Festkörper beispielsweise 10 bis 60 Gew.-% Molybdändisulfid-Pulver und 90 bis 40 Gew. % Lackharz enthalten sind.
Neben diesen konventionellen Verfahren zum Auftragen eines Gleitlack-Filmes ist ferner noch die Applikation von Lacken mit Hilfe des Elektrophorese-Verfahrens bekannt. Hierfür werden spezielle Lacktypen, welche wasserlöslich oder zum mindesten in Wasser dispergierbar sein müssen, verwendet. Die bisher auf dem Markt befindlichen Elektrophorese-Lacke enthalten jedoch lediglich Buntpigmente bzw. Rostschutzpigmente.
Es ist weiterhin bereits bekannt, auch feinstes Polytetrafluoräthylen-Pulver elektrophoretisch auf Metallteile aufzutragen, wobei dieses Pulver jedoch nicht als Lacksuspension, sondern vielmehr in einer wässerigen Lösung in Gegenwart anderer Stoffe vorliegt.
Beim Auftragen eines Gleitlack-Films mit Hilfe konventioneller Methoden ist es bisher nicht möglich gewesen, eine gleichmässige Schichtdicke des Gleitlack-Films zu erreichen. Besonders bei der Beschichtung von Innenkanten werden bei den üblichen Applikationsverfahren für die Gleitfilm-Schicht beispielsweise keine scharfen Innenwinkel an der äusseren Oberfläche des Gleitlack Filmes erreicht. Es bilden sich vielmehr anstelle eines solchen, der darunter liegenden Metalloberfläche entsprechenden scharfen Innenwinkels in der Regel bogenförmige Gleitlack-Ausfüllungen des Innenwinkels aus. Dies ist besonders unangenehm, wenn es sich um kompliziert geformte Teile handelt. Es ist daher das Auftreten derartiger Effekte vor allem an Lagerpartien, deren Dimensionierung auch nach dem Auftragen eines Gleitlack-Filmes gewährleistet sein muss, besonders unerwünscht.
Auch beim Auftragen von Kunststoff-Pulvern mit Hilfe elektrophoretischer Verfahren müssen entscheidende Nachteile in Kauf genommen werden, So darf z.B.
infolge des Fehlens einer guten Haftung des reinen Kunststoff-Pulvers ohne die bindenden Lackzusätze das fertigbeschichtete Teil nur äusserst langsam aus dem Elektrophorese-Bad herausgehoben werden, da sonst eine Beschädigung des dünnen, aufgetragenen Filmes bzw.
sogar ein Abfallen grosser Teile desselben nicht vermieden werden können. Eine anschliessende Wasserwäsche der beschichteten Teile zur Entfernung der Badrückstände durch Abspritzen ist nicht möglich, da sonst die Beschichtung zum grossen Teil wieder entfernt würde.
Eine einigermassen zufriedenstellende Haftung eines elektrophoretisch aufgetragenen Polytetrafluoräthylen Films erfordert ein nachfolgendes Einbrennen bei hohen Temperaturen von 350 bis 4000C.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung dimensionsgetreuer, mechanisch stabiler Überzüge aus Gleitlacken mit einem Gehalt an Trockenschmiermitteln von hoher Haftfestigkeit bei einer einstellbaren Schichtdicke und unter Einhaltung einer möglichst gleichmässigen Schichtdickenverteilung sowie unter Vermeidung eines nachfolgenden Einbrennvorganges bei zu hohen Temperaturen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass man den zu beschichtenden Gegenstand in einer wässerigen Suspension einer Mischung eines Klarlackes mit einem feinverteilten Trockenschmiermittel im Gewichtsverhältnis von 9:1 bis 1:1 bei einem Festkörpergehalt von 8 bis 15 Gew.-% während eines Zeitraumes von 0,5 bis 10 Minuten bei einer Gleichspannung von 5 bis 160 Volt als Anode gegen eine Kathode schaltet und nach Beendigung des elektrophoretischen Auftragsvorgangs den Gegenstand durch Spülen mit Wasser oder anderen geeigneten Spülflüssigkeiten von anhaftenden Badresten befreit. Der Gleitlacküberzug wird vorzugsweise bei mässig erhöhten Temperaturen eingebrannt.
Die Einbrenntemperatur beträgt vorzugsweise 160 bis 2400C entsprechend dem jeweils verwendeten Lacktyp, so dass an den beschichteten Teilen selbst kein Schaden durch zu hohe Temperatureinwirkung auftreten kann.
Als Mittel zur Ausführung dieses Verfahrens dient eine wässrige Suspension einer Mischung eines Klarlakkes mit einem feinverteilten Trockenschmiermittel im Gewichtsverhältnis von 9 :1 bis 1:1 bei einem Festkörpergehalt von 8 bis 15 Gew.-%.
Die in der wässerigen Suspension enthaltene Mischung des Klarlackes mit einem feinverteilten Trocken schmiermittel kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung innerhalb eines weiten Bereiches variiert werden, ohne dass die Qualität der erhaltenen Gleitlack-Filme dadurch nennenswert beeinflusst wird.
So kann das Verhältnis der Mischung des Klarlackes zu dem feinverteilten Trockenschmiermittel im Bereich von 9 1 bis 1:1 allenfalls geringfügig überschritten oder unterschritten werden. Gute Ergebnisse werden vor allem im Bereich von 3 1 bis 1:1 erhalten.
Auch der Festkörpergehalt der wässerigen Suspension der nach dem erfindungsgemässen Verfahren angewandten Mischung des Klarlackes mit einem feinverteilten Trockenschmiermittel kann ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Eigenschaften der erhaltenen Gleitlack Filme etwas variiert werden, jedoch erhält man beispielsweise bei einem Festkörpergehalt von 10 bis 13 Gew.-% besonders gute Ergebnisse.
Als günstigste Beschichtungsdauer, d.h. als günstigste Dauer des Stromflusses, wurde eine Zeit von 2 Minuten ermittelt. Jedoch liegen Abweichungen nach unten oder oben noch ohne weiteres im Bereiche der vorliegenden Erfindung.
Die gewünschte Schichtdicke wird durch die Höhe der angelegten Gieichspannung eingestellt. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird bei einer Gleichspannung von 5 bis 160 Volt gearbeitet, wobei die Wahl dieser Spannung auch noch gewisse Parameter von Bad und Werkstück berücksichtigen muss.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Schichten besitzen vor allem trotz einer auch an scharfen Innenkanten sehr gleichmässigen Schichtdicke eine hervorragende Haftfestigkeit und weisen die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Gleitlack-Filme nicht mehr auf. Insbesondere gelingt es nach dem erfindungsgemässen Verfahren, auch auf kompliziert geformten Stücken Gleitlack-Schichten mit einer ausgezeichneten Schichtdickenverteilung herzustellen. Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren aufgetragene Gleitlack-Schicht hat eine so gute Haftfestigkeit auf den damit überzogenen Gegenständen, dass diese nach dem Ausfahren aus dem Elektrophorese-Bad sogar mit dem scharfen Strahl einer Reinigungsflüssigkeit zur Entfernung lackhaltiger Flüssigkeitsreste usw. behandelt werden können.
Zwar können für das erfindungsgemässe Verfahren verschiedenartige Trockenschmiermittel, wie z.B. die eingangs erwähnten, für sich allein oder in Mischung Verwendung finden; doch wurde festgestellt, dass sich mit Molybdändisulfid enthaltenden Gleitlacken nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung optimale Ergebnisse erzielen lassen.
Process for the production of anti-friction lacquer coatings and means for carrying out this process
The invention relates to a process for the production of dimensionally accurate, mechanically stable coatings with high adhesive strength from bonded coatings with a content of dry lubricants, as well as a means for carrying out the process.
With the most varied of apparatus constructions, higher internal temperatures, for example of more than 600C, cannot always be avoided during operation. This makes the use of liquid lubricants, especially oils, very difficult, if not impossible, in practice, as they undergo irreversible changes after a short time due to their thermal instability, which lead to a decrease or decrease.
lead to a failure of the lubricating effect.
Oil-free dry lubricants are therefore used to an increasing extent. As such are i.a.
Graphite, MoS2, MoSe2, WAS.2, like ,, NbS2, NbSe .., TaS ,, TaSe2, Titer, VSeo, CaE or boron nitride and polytetrafluoroethylene (e.g. the product available commercially under the name Teflon) have been proposed. Molybdenum disulphide powder is known as a particularly good solid lubricant, and is marketed as a high-performance lubricant for machines, engines and devices to reduce friction and wear under heavy loads and at high temperatures in various preparations (e.g. under the name Mo lykote.
It is known that, for dry lubrication purposes, molybdenum disulphide powder can be suspended, for example in a clear lacquer, and applied using one of the known lacquer application techniques, e.g. can be applied as a film to the surfaces to be lubricated by brushing, spraying or dipping. For the production of such films, suspensions of molybdenum disulfide are suitable which contain, for example, 10 to 60% by weight of molybdenum disulfide powder and 90 to 40% by weight of paint resin as solids.
In addition to these conventional methods for applying a lubricating varnish film, the application of varnishes using the electrophoresis method is also known. For this purpose, special types of paint, which must be water-soluble or at least dispersible in water, are used. However, the electrophoresis paints currently on the market only contain colored pigments or rust protection pigments.
It is also already known to electrophoretically apply even the finest polytetrafluoroethylene powder to metal parts, but this powder is not present as a lacquer suspension, but rather in an aqueous solution in the presence of other substances.
When applying a bonded lacquer film with the aid of conventional methods, it has not been possible to date to achieve a uniform layer thickness of the bonded lacquer film. Particularly when coating inner edges, for example, no sharp inner angles are achieved on the outer surface of the lubricating lacquer film with the usual application methods for the sliding film layer. Instead of such a sharp interior angle corresponding to the underlying metal surface, arcuate lubricant varnish fillings of the interior angle are formed. This is particularly uncomfortable when it comes to parts with complex shapes. The occurrence of such effects is therefore particularly undesirable, especially on bearing parts, the dimensioning of which must be ensured even after the application of a lubricating varnish film.
When applying plastic powders with the help of electrophoretic processes, decisive disadvantages must also be accepted.
Due to the lack of good adhesion of the pure plastic powder without the binding paint additives, the finished coated part can only be lifted out of the electrophoresis bath extremely slowly, as otherwise the thin, applied film or
even a falling off of large parts of the same cannot be avoided. Subsequent washing of the coated parts with water to remove the bath residues by spraying them off is not possible, as otherwise the coating would largely be removed again.
A reasonably satisfactory adhesion of an electrophoretically applied polytetrafluoroethylene film requires subsequent baking at high temperatures of 350 to 4000C.
The present invention is based on the object of providing a process for the production of dimensionally accurate, mechanically stable coatings from bonded coatings with a content of dry lubricants with high adhesive strength at an adjustable layer thickness and while maintaining a layer thickness distribution that is as uniform as possible and avoiding a subsequent baking process at excessively high temperatures create.
This object is achieved according to the present invention in that the object to be coated is in an aqueous suspension of a mixture of a clear lacquer with a finely divided dry lubricant in a weight ratio of 9: 1 to 1: 1 with a solids content of 8 to 15% by weight a period of 0.5 to 10 minutes at a direct voltage of 5 to 160 volts as the anode against a cathode and after completion of the electrophoretic application process, the object is freed from adhering bath residues by rinsing with water or other suitable rinsing liquids. The bonded lacquer coating is preferably baked at moderately elevated temperatures.
The baking temperature is preferably 160 to 2400C, depending on the type of paint used, so that the coated parts themselves cannot be damaged by exposure to excessive temperatures.
An aqueous suspension of a mixture of a clear lacquer with a finely divided dry lubricant in a weight ratio of 9: 1 to 1: 1 with a solids content of 8 to 15% by weight serves as the means for carrying out this process.
The mixture of the clear lacquer with a finely divided dry lubricant contained in the aqueous suspension can be varied within a wide range within the scope of the present invention without the quality of the lubricated lacquer films obtained being significantly affected.
Thus, the ratio of the mixture of the clear lacquer to the finely divided dry lubricant in the range from 9 1 to 1: 1 can at most be slightly exceeded or undercut. Good results are obtained above all in the range from 3 1 to 1: 1.
The solids content of the aqueous suspension of the mixture of the clear lacquer with a finely divided dry lubricant used in the process according to the invention can also be varied somewhat without significant impairment of the properties of the lubricant lacquer films obtained, but particularly good ones are obtained, for example, with a solids content of 10 to 13% by weight Results.
The most favorable coating time, i.e. a time of 2 minutes was determined as the most favorable duration of the current flow. However, deviations upwards or downwards are still easily within the scope of the present invention.
The desired layer thickness is set by the level of the applied equilibrium voltage. According to the method according to the invention, a direct voltage of 5 to 160 volts is used, the choice of this voltage also having to take into account certain parameters of the bath and workpiece.
The layers produced by the process according to the invention have, above all, in spite of a very uniform layer thickness, even on sharp inner edges, an excellent adhesive strength and no longer have the disadvantages of the known anti-friction lacquer films described above. In particular, the process according to the invention makes it possible to produce anti-friction varnish layers with an excellent layer thickness distribution even on pieces of complex shape. The anti-friction varnish layer applied by the process according to the invention has such a good adhesive strength on the objects coated with it that, after leaving the electrophoresis bath, they can even be treated with a sharp jet of cleaning liquid to remove liquid residues etc. containing varnish.
Various types of dry lubricants, such as e.g. those mentioned at the outset are used alone or as a mixture; however, it has been found that lubricating coatings containing molybdenum disulphide can achieve optimum results according to the process of the present invention.