DD242237A1 - Festschmierstoffhaltige kompositionen - Google Patents
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- Lubricants (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft festschmierstoffhaltige Kompositionen, die zur Schmierung von Maschinenelementen bei extremen Misch- und Grenzreibungsbedingungen und bei besonderen Reibungs- und Verschleissphaenomenen wie Tribokorrosion und stickslip einsetzbar sind. Ziel der Erfindung ist es, eine kostenguenstige Rezeptur auf Basis von verfuegbaren, inlaendischen Rohstoffen zu schaffen, die eine hohe Schmierwirkung und eine lange Schmierwirkungsdauer aufweist. Erfindungsgemaess wird als Festschmierstoff vorwiegend wasserhaltiges Zinkdiphosphat verwendet. Ja nach Feststoffkonzentration koennen die Kompositionen als Pasten, Fette oder Suspensionen hergestellt werden. Je nach Anwendungsform koennen die Kompositionen zur Schmierung von Gleit- und Waelzlagern, Fuehrungen, hochfesten Schraubverbindungen und als Fertigungshilfsstoff fuer bestimmte spanlose Umformvorgaenge eingesetzt werden.
Description
Die Erfindung betrifft festschmierstoffhaltige Kompositionen, die bei besonders schwierigen Reibungs- und Verschleißphänomenen wie Tribokorrosion und stick-slip-Schwingungen, bei extremen Misch-und Grenzreibungsbedingungen. zur Schmierung von Wälz- und Gleitlagern, bei der Montage hochfester Schraubverbindungen, beim Fügen von Längspressverbindungen sowie als Fertigungshilfsstoff bei speziellen spantosen Umformverfahren in einem weiten Temperatureinsatzbereich eingesetzt werden können.
Es ist bekannt, Festschmierstoffe mit Schichtgitterstruktur wie Sulfide und Selenide, insbesondere des Molybdäns und des Wolframs sowie Graphit und andere Metallverbindungen,wie Sulfide, Oxide, Hydroxide, Phosphate, Sulfate, Halogenide, Borate, Karbonate, Nitrite, Molybdate in Pasten, Fetten oder Suspensionen auf Mineral- oder Syntheseölbasis einzusetzen.
Derartige Stoffe haben den Nachteil, daß sie beim Auftreten von Tribokorrosion und/oder stick-slip-Schwingungen nicht wirkungsvoll genug sind. Insbesondere trifft dies auch auf Molybdändisulf id sowie wasserfreiem Zink- und Kalziumdisphosphat
M0S2 und Graphit haben darüber hinaus den Nachteil, daß sie auf Grund ihrer schwarzen Farbe zur Verunreinigung von Maschinenelementen und Verarbeitungsgütern führen können und in kostenaufwendigen Verfahren hergestellt bzw. gereinigt werden müssen und vor allem MoS2 weltweit nur in begrenztem Umfang zur Verfugung steht.
Wasserfreies Zinkdiphosphat und Kalziumdiphosphat bieten auf Grund ihrer hellen Farbe und ihrer physiologischen Unbedenklichkeit Vorteile, können aber nicht allen Anforderungen bei extremen Misch- und Grenzreibungsbedingungen und besonderen Reibungs- und Verschleißphänomenen wegen zu geringer Reaktionsfähigkeit mit üblichen Reibungspartnern gerecht werden.
In GB-PS 1230106 wird eine Formulierung^estehend aus Eisen-, Zink-oder Kalziumpyrophosphat und einem Trägermedium beschrieben. Während das Eisenpyrophosphat wasserfrei und wasserhaltig sein kann [Fe4(P2O7I2 9H2O] müssen sowohl das Kalziumpyrophosphat als auch das Zinkpyrophosphat wasserfrei sein. Kombinationen der Feststoffe sind dabei möglich.
Des weiteren wurde in DD-PS 138676 bereits vorgeschlagen, eine Komposition einzusetzen, die aus tertiären Phosphaten der Orthophosphorsäure und/oder Metaphosphaten und/oder Polyphosphaten und/oder Diphosphaten der Metalle Natrium, Kalium, Kalzium, Eisen und Zink, einer Trägerflüssigkeit auf Mineralölbasis, einem primären Fettsäureamin der Kettenlänge C16 bis C22, wasserunlöslichen Zinkoxid, Polytetrafluorethylen-Pulver und erforderlichenfalls Zinkalkyldithiophosphat besteht.
Als Phosphate werden dabei Kaliumpolyphosphat, Madrellsches Salz, Grahamsches Salz einzeln oder im Gemisch bevorzugt.
Diese Stoff kombination bedeutet gegenüber den o.g. Produkten einen Fortschritt in bezug auf die Verhinderung der Tribokorrosion undderstick-slip-Freiheit. Sie wird jedoch nicht allen Anforderungen unter Grenzreibungsbedingungen gerecht.
Die Anwendbarkeit der Komposition ist auf pastöse Produkte und spezielle Anwendungsfälle in einem engen Temperaturbereich beschränkt.
Außerdem ist die Herstellung einer derartigen Festschmierstoffpaste auf Grund der teilweise schlechten Mahlbarkeit der beschriebenen Feststoffe erschwert.
In der DD-PS (WPC 10m/208280) wird eine Schmierstoffpaste beschrieben, die u.a. aus
25 bis 60 Ma.-% tertiären Phosphaten der Orthophosphorsäure und/oder Polyphosphaten und/oder Diphosphaten der
Metalle Natrium, Kalium, Kalzium, Eisen und Zink, wobei als Phosphate insbesondere Kaliumpolyphosphat, Kurrolsches Salz, Madrellsches Salz und Grahamsches Salz bevorzugt werden und
1 bis 5 Ma.-% Zinkalkyldithiophosphatmit4bis16 C-Atomen im Alkylrest und/oder einem Umsetzungsprodukt aus
Wachsestern, Schwefel und Phosphorpentachlorid und/oder chlorierten Paraffinen mit einem Chlorgehalt von 15 bis 40 Ma.-% und
0,1 bis2Ma.-% Bariumalkylsulfonatmit6bis20 C-Atomen im Alkylrest
sowie einen Mineralölträger und einem organischen Stabilisator beschreiben. · Gegenüber der Formulierung der DD-PS 138676 wird eine bessere Pastenstabilität und ein weiterer Temperatureinsatzbereich erreicht. Für bestimmte Anwendungsfälle bei extremen Grenzreibungsbedingungen ist eine derartige Paste auf Grund einer zu geringen Lebensdauer der Haftschicht auf Metalloberflächen nur bedingt einsetzbar. Auch kann es bei bestimmten Bedingungen und Kombinationen durch Bariumalkylsulfonat zu verstärkten chemischen Korrosionserscheinungen kommen. In der DEAS 2514575 wird eine Festschmierstoffkombination aus Graphit, Zinksulfid, Kaliziumfluorid und ggf. Molybdändisulfid beschrieben. Diese Kombination ist zu kostenungünstig und nur bei bestimmten Bedingungen einsetzbar, und bei Triokorrosionsbeanspruchung versagt sie völlig.
Gleiches trifft sowohl auf die in der DE-PS 1 594479 beschriebene Kombination zwischen schmierwirksamen Substanzen mit Schichtgitterstruktur und wasserlöslichen Metallsalzen der Phosphorsäure als auch auf die in der DE-POS 2830240 dargestellten Kombinationen von Alkali- oder Erdalkalisalzen von Phosphorsäuren und einer öllöslichen Schwefelverbindung zu. Auch Formulierungen gemäß DE-OS 3013028, DE-OS 3046012, DE-OS 3132271, AT 363576 haben Nachteile, wie eng begrenztes Einsatzgebiet, ungeeignete Wirkung beim Auftreten von Reibungsphänomenen oder zu hoher Preis.
Ziel der Erfindung ist es, festschmierstoffhaltige Kompositionen zu schaffen, die unter Verwendung kostengünstiger verfügbarer einheimischer Rohstoffe zur Schmierung von Maschinenelementen bei extremen Misch- und Grenzreibungsbedingungen und besonderen Reibungsphänomenen einsetzbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, festschmierstoffhaltige Kompositionen zu schaffen, die als Schmierstoffe bei extremen Misch- und Grenzreibungsbedingungen eine hervorragende Schmierwirkung und eine lange Schmierwirkungsdauer besitzen und ein breites Anwendungsgebiet aufweisen. Die Festschmierstoffkompositionen sollen insbesondere als Pasten oder Schmierfette herstellbar und einsetzbar sein und einen zuverlässigen Schutz gegen chemische und atmosphärische Korrosion gewährleisten. Insbesondere sollen sie die Tribokorrosion wirkungsvoll verhindern und stick-slip-Freiheit bieten. Des weiteren sollen die Formulierungen eine helle Farbe, einen hohen Tropfpunkt, eine gute Förderbarkeit und eine leichte Auftragungsmöglichkeit aufweisen.
Überraschend wurde gefunden, daß eine Komposition, bestehend aus
3 bis 60 Ma.-% Zinkdisphosphat mit einem Wassergehalt von 2 bis 17%, hergestellt durch Umsetzen von wasserlöslichen Zinksalzen und Tetranatriumdiphosphat in wässriger Lösung
2bis7Ma.-% eines talgartigen Produktes, hergestellt durch Zusammenschmelzen von Carbonsaueren der Kettenlänge G14 bis C22 mit aliphatischen Amingemischen der Kettenlänge C16 bis C18 im Verhältnis 1:1
1 bis7,5Ma.-% Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat
0,2 bis 5 Ma.-% Aminobenzenoder
1,2 bis 10,3 Ma.-% eines Gemisches aus Aminobenzen und primären aliphatischen Aminen der Kettenlänge Ci3 bis C25 im
Verhältnis 1:2,5 bis 8,5
92,6 bis 10,2 Ma.-% einer Trägerflüssigkeii^wie einem Mineralölraffinat mit einer Viskosität von 15bis300mm2/sbei50°C
oder einem Syntheseöl
die in der Aufgabenstellung geforderten Bedingungen erfüllt, sofern
1. eine Festschmierstoffkonzentration von 40 bis 60Ma.-%zur Herstellung einer Schmierpaste, die zur Verhinderung von Tribokorrosion und stick-slip-Schwingungen, als Fügehilfsstoff für Längspressverbindungen und als Festigungshilfsstoff bei schwierigen spanlosen Umformverfahren(wie Tiefziehen und Kalteinsenken,geeignet ist,
2. eine Festschmierkonzentration von 3 bis 10Ma.-% zur Herstellung von Schmierfetten, die zur Schmierung von hochbelasteten Wälz-und Gleitlagern, Spindeln u.a.m geeignet sind,
3. eine Festschmierstoffkonzentration von 10 bis 20% in Form einer stabilen Suspension, die als Fertigungshilfsstoff für mittlere Umformaufgaben eingesetzt werden kann,
Verwendung findet.
In einer Rührmaschine werden 440kg eines Mineralölraffinates mit einer Viskosität von 50mm2/sbei 500C vorgelegt, 10,9 kg Anilin dazugegeben und innig verrührt. Anschließend werden 14,8kg 4,4'-Diisocyanatodipheny!.methan (Systanat, Sorte 1,VEB Synthesewerk Schwarzheide) hinzugefügt und unter Rühren wird kontinuierlich auf 1000C erhitzt. Nachdem 20 min bei dieser Temperatur gerührt wurde, wird die Energiezufuhr gestoppt. Es werden 40 kg eines talgartigen Produktes, hergestellt durch Zusammenschmelzen von Ci4 bis C22-Carbonsäuren mit einem Gemisch aliphatischer Amine mit 16 bis 18 C-Atomen im Verhältnis von 1:1 (Viakoll, VEB DHW Rodleben) und 500kg Zinkdiphosphat (VEB Kombinat Agrochemie Piesteritz) hinzugefügt unduntergerührt. Nach dem Kaltrühren auf max. 500C wird das Produkt in einer Walzenreibmaschine egalisiert. Die sich ergebende hellgelbe, bis weiße Schmierpaste weist folgende Kenndaten auf:
| Ruhepenetration | 10 1mm | max. | 265... 295 |
| Ölabscheidung | % | 15 | |
| Dichte bei 20 0C | g/cm3 | min. | 1,3048 |
| Tropfpunkt | °C | 200 | |
Bei Typprüfungen werden die in der Tabelle angegebenen Werte erreicht.
In einer Rührmaschine werden 400 kg Schmieröl mit einer Viskosität von 100mm2/s bei 500C vorgelegt und 54,4 kg 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan (Systanat, Sorte 1,VEB Synthesewerk Schwarzheide) hinzugefügt. Unter Rühren wird auf 500C erhitzt. Zu diesem Gemisch wird eine Mischung, bestehend aus 382kg besagten Schmieröles, 19,8kg Aminobenzen und 54,4kg eines Gemisches primärer aliphatischer Amine der Kettenlänge C16 bis Ci9 (Fettamin TD, VEB DHW Rodleben), die zuvor auf 700C erhitzt und homogen verrührt wurden, zugesetzt.
Danach wird unter Rühren auf 1000C erhitzt und 20 min bei dieser Temperatur gerührt. Die Energiezufuhr wird gestoppt und es werden 30 kg eines talgartigen Produktes, hergestellt durch Zusammenschmelzen von C14 bis C22-Carbonsauren und aliphatischen Amingemischen mit 16 bis 18 C-Atomen im Verhältnis 1:2 (Viakoll, VEB DHW Rodleben) sowie 50kg Zinkdiphosphat untergerührt. Die erhaltene Masse wird auf 5O0C kaltgerührt und mittels-Walzenreibmaschine homogenisiert. Auf mechanisch-dynamischen Prüfmaschinen werden vergleichsweise folgende Kennwerte erreicht:
Prüfstand
Schmierfett n. Stand derTechnik
Schmierfett erfindungsgem.
| 1,5% MoS2 + 1,5% Ca2P2O7 | 2 | 0 | 5% Zn2P2O7 wasserfrei | 2 | 0 | 5% Zn2P; XH2O | >o7. | - | 2 | 0 | |
| Almen-Wieland- Prüfmaschine Grenzbelastung N | 11000 | 2,3 | 2,1 | 12000 | 6,6 | 24,5 | 15500 | 1,8 | 1,8 | ||
| Vierkugelapparat Verschweißkraft N | 2 800 | 3 000 | 5 500 | ||||||||
| Reichert- Verschleißwaage | Prüflauf | Prüflauf | Prüflauf | ||||||||
| Belastung 10 N | 0 1 | 0 1 | 0 | 1 | |||||||
| Verschleißkalotte mm2 | 24 2,2 | 24 6,5 | 24,3 | 1,8 | |||||||
Überraschend ist die beim erfindungsgemäßen Schmierfett auf der Reichert-Verschleißwaage (Prüfpaarung: Ring/Rolle) ermittelte niedrige Verschleißkalotte beim zweiten O-Prüflauf, der bekannterweise ohnedem zu prüfenden Schmierstoff wie beim ersten O-Prüflauf mit einer Mischung aus Mineral-und Rinderklauenöl durchgeführt wird und somit die ausgezeichnete Haftschichtenbildung dokumentiert.
In einer Rührmaschine werden 400 kg eines Mineralölraffinates mit einer Viskosität von 100mm2/s bei 500C vorgelegt. Danach werden 10kg 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan hinzugefügt und unter Rühren auf 5O0C erhitzt. Zu dieser Mischung wird ein Gemisch, bestehend aus 425 kg o.g. Mineralölkomponente, 14,5 kg eines Gemisches primärer aliphatischer Amine der Kettenlänge Ci6 bis Cig und 1,7 kg Aminobenzen, das zuvor auf 7O0C erhitzt wurde, hinzugefügt.
Nun wird das Gemisch auf 1200C erhitzt, die Energiezufuhr wird unterbrochen und es werden nacheinander 20 kg eines talgartigen Produktes, hergestellt durch Zusammenschmelzen von Ci4 bis C22-Carbonsaueren und eines Gemisches primaerer aliphatischer Amine im Verhältnis 1:1 (Viakoll, VEB DHW Rodleben) und 100 kg wasserhaltiges Zinkdiphosphat (VEB Kombinat Agrochemie Piesteritz) hinzugefügt. Nach zweistündigen Rühren bei 1000C wird das Produkt kaltgerührt und mittels Kolloidmühle homogenisiert. Es resultiert ein hellbraunes, fließfähiges Produkt.
Auf mechanisch-dynamischen Prüfmaschinen werden vergleichsweise folgende Kennwerte erreicht:
Prüfstand
nach Stand derTechnik erfindungsgemäßes MoS2-Suspension A Produkt
| Reichert-Verschleißwaage | 4,6 | 1,9 | Zn2P2O7 | 0,20 | Ca2P2O7 | erfindungsge- |
| Verschleißkalotte mm2 | wasserfrei | ja | wasserfrei | gemäße Paste | ||
| Almen-Wieland-Prüfmaschine | 16000 | 18500 | 4000/4500 | |||
| Grenzbelastung N | leichte Riefen | keine Riefen | kein Rost | kein Rost | ||
| Tiefziehversuch | - | kein Rost | ||||
| Tabelle: Kennwerte von Schmierpasten | 6,5 | 8,5 | ||||
| Prüfstand | 1,9 | |||||
| 17 500 | 17 500 | |||||
| 20000 | ||||||
| Korrosionsschutz im Schwitzwassertest | 25,5 | 32,5 | ||||
| (GGL, St, WM 80,8Tage) | 64,0 | 71,5 | 21,0 | |||
| Reichert-Verschleißwaage | Schmierpaste nach Stand derTechnik | schwach | schwach | 63,0 | ||
| Verschleißkalotte | MoS2 | keine | keine | kein | ||
| Almen-Wieland-Prüfmaschine | keine | |||||
| Grenzbelastung | Tribokorrosions- starke | keine | ||||
| Einpreßprüfstand | kein Rost | merkmale | ||||
| Einpreßkraft | Tribokorr. | |||||
| Auspreßkraft | mm2 2,0 | MBm 0,17 | 0,17 | Tribokorr. | ||
| stick-slip | teilw. | ja | 0,11 | |||
| Fresser | N 18500 | N . 3400/4 500 | 2800/3000 | nein | ||
| Tribokorrosionsprüfung | 7000/7500 | |||||
| (100 Cr 6, weichgeglüht) | kN 30,5 | |||||
| kN 76,5 | ||||||
| kein | ||||||
| Stick-slip-Prüfstand(100W1/GGL25) | keine | |||||
| stick-slip | ||||||
| VKA-Verschweißwert > | ||||||
Claims (3)
- Erfindungsanspruch:1. Festschmierstoffhaltige Kompositionen, gekennzeichnet dadurch, daß sie3 bis 60 Ma.-% eines kristallinen, wasserhaltigen Zinkdiphosphates Zn2P2O7 · H2O oder KupferdiphosphatesCu2P2O7 · xH2O,diedurch Umsetzen von wasserlöslichen Salzen mitTetranatriumdiphosphatin wäßriger Lösung hergestellt werden und2 bis7 Ma.-% eines nichtionogenen, kationenfreien Korrosionsinhibitors in geeigneten Trägermedien enthalten.
- 2. Festschmierstoffhaltige Komposition nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Metalldiphosphate einen Wassergehalt von 2 bis 18% besitzen.
- 3. Festschmierstoffhaltige Kompositionen nach Punkt 1 und ^gekennzeichnet dadurch, daß sie aus3 bis 60 Ma.-% Zinkdiphosphat Zn2P2O7 · x H2O2 bis 7 Ma.-% eines talgartigen Produktes, hergestellt durch Zusammenschmelzen von C14bisC22-Carbonsäurenund einem aliphatischen Amingemisch mit 16 bis 18 C-Atomen im Verhältnis 1:11bis8Ma.-% ' Diphenylmethan-M'-diisocyanat0,2bis5Ma.-% Aminobenzenoder1,2 bis 10,5 Ma.-% eines Gemisches aus Aminobenzen und primären aliphatischen Aminen der Kettenlänge C13 bis C25,vorzugsweise Ci6 bis C^, im Verhältnis 1:2,5 bis 8,593,8 bis 14,5 Ma.-% Trägerflüssigkeit, wie Mineralölraffinat mit einer Viskosität von 15 bis 300 mm2/s bei 50 0C,synthetischen Kohlenwasserstoffen, Polyglykolen und Esterölenbestehen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD28263485A DD242237B1 (de) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Festschmierstoffhaltige kompositionen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD28263485A DD242237B1 (de) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Festschmierstoffhaltige kompositionen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD242237A1 true DD242237A1 (de) | 1987-01-21 |
| DD242237B1 DD242237B1 (de) | 1989-01-25 |
Family
ID=5572872
Family Applications (1)
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| DD28263485A DD242237B1 (de) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Festschmierstoffhaltige kompositionen |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| DD (1) | DD242237B1 (de) |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE102004002817B4 (de) * | 2004-01-20 | 2006-05-24 | Adam Opel Ag | Zylinderblock mit Zylinderlaufbuchsen |
-
1985
- 1985-11-08 DD DD28263485A patent/DD242237B1/de not_active IP Right Cessation
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|---|---|
| DD242237B1 (de) | 1989-01-25 |
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