DE102017205015A1 - Wälzlager mit einer elektrisch isolierenden Schicht - Google Patents

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Abstract

Wälzlager mit einem ersten Laufringelement und einem zweiten Laufringelement zwischen denen Wälzkörper rollbar angeordnet sind, sowie eine elektrisch isolierende Schicht auf einer Oberfläche des ersten und/oder zweiten Laufringelements, wobei die elektrisch isolierende Schicht als keramische Schicht aus einer Aluminiumoxid Al2O3 und Titanoxid enthaltenden Mischung von Metalloxiden hergestellt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einer elektrisch isolierenden Schicht auf einer Oberfläche eines Laufringelementes des Wälzlagers, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Laufringes eines Wälzlagers mit einer elektrisch isolierenden Schicht auf einer Oberfläche. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Maschinenanordnung mit einer elektrisch isolierenden Schicht auf einer Oberfläche eines Gehäuseelementes oder eines Maschinenteils.
  • Es sind bereits Wälzlager mit einer keramischen Beschichtung auf einer Oberfläche eines Außenringes bekannt, um einen Durchtritt von Strom durch das Lager zu verhindern. Die keramische Beschichtung wirkt als elektrisch isolierende Schicht.
  • Aus der DE 10 2013 104 186 A1 sind Lagerringe bekannt, die auf der Oberfläche eine keramische Beschichtung aufweisen wobei die Beschichtung einen Anteil von Poren von 10% bis 50% aufweist die mit einem Kunststoff gefüllt sind.
  • Weiterhin ist aus der EP 1 528 274 B1 eine Wälzlagereinheit mit einer elektrisch isolierenden Schicht auf einer Oberfläche eines Laufringelementes bekannt, bei der die elektrisch isolierende Schicht aus einem grauen Aluminiumoxid ist welches mit TiO2 gemischtes Al2O3 aufweist wobei die Menge an TiO2 kleiner als 1 Gewichtsprozent ist. Obwohl die Beschichtung mit einem Anteil an TiO2 einen kleineren elektrischen Widerstand als eine Beschichtung aus reinem Aluminiumoxid Al2O3 aufweist, hat die gewählte Beschichtung den Vorteil, dass durch den Anteil an Titandioxid die Beschichtung besser auf der metallischen Oberfläche des Laufringes haftet.
  • Weiterhin ist aus der JP 2008050669 A ein Laufring eines Wälzlagers bekannt, der eine thermisch gespritzte Keramikschicht auf der Oberfläche aufweist, die eine Porosität von 2% bis 6 % aufweist. Die Porosität wird mit einem organischen Siegler verfüllt.
  • Aus der JP 5850464 B ist ein Laufring eines Wälzlagers bekannt, der eine spritzbeschichtetet Keramikschicht auf der Oberfläche aufweist, die einen Anteil von Titandioxid TiO2 zwischen 2% und 40% aufweist.
  • Aus der US 8,425,120 B2 ist eine keramische Beschichtung aus Aluminiumoxid und Titandioxid auf einem Laufring bekannt, die einen Anteil an Titandioxid TiO2 von 0,01 % bis 0,02 % an Gewicht aufweist und die Partikelgröße von Aluminiumoxid von 10µm bis 50µm reicht, wobei die durchschnittliche Größe zwischen 15µm und 25µm beträgt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung derart weiterzuentwickeln, dass der elektrische Widerstand der Schicht im Betrieb bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen einen zuverlässig hohen Wert beibehält bei gleichzeitig dünnem Querschnitt der Schicht.
  • Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Schicht als keramische Schicht ausgebildet ist und aus einer Aluminiumoxid Al2O3 und Titanoxid enthaltenden Mischung von Metalloxiden hergestellt ist, wobei die isolierende Schicht Titanverbindungen aufweist, die reduziertes Titanoxid TiOx und oder metallisches Titan Ti enthalten oder aus diesen bestehen und wobei die isolierende Schicht weiterhin einen Siegler aufweist, welcher aus einem ausgehärtetem synthetischen Harz besteht.
  • Erfindungsgemäß ist die keramische Schicht aus einem Pulver hergestellt, welches aus Metalloxiden in Pulverform besteht. Das zur Herstellung verwendete Pulver besteht im Wesentlichen aus Aluminiumoxid Al2O3 und Titanoxid. Das Titanoxid liegt hierbei im Wesentlichen als Titandioxid TiO2 vor, kann jedoch auch einen untergeordneten Anteil von unterstöchiometrischem Titanoxid TiOx, beispielsweise TiO1,7 enthalten. Die erfindungsgemäße keramische Schicht auf der Oberfläche des Laufringelementes enthält im Wesentlichen chemisch reduziertes Titanoxid TiOx und/oder metallisches Ti. Hierbei kann das reduzierte Titanoxid TiOx in verschiedenen Wertigkeiten als Titan(II)oxid TiO Titan(III)oxid Ti2O3 und nichtstöchiometrischen Suboxiden TiOx, beispielsweise TiO1,7 vorliegen. Weiterhin kann das Titanoxid auch als nicht reduziertes Titandioxid, Titan(IV)oxid TiO2 vorliegen. Wesentlich hierbei ist jedoch, das in der keramischen Schicht das Verhältnis von reduziertem Titanoxid inklusive metallischem Titan zu nichtreduziertem Titandioxid bei mindestens 20% liegt, vorzugsweise bei mindestens 50 %, höchstvorzugsweise bei mindestens 80% liegt.
  • Als Titanoxid sowohl in der Pulverform als auch in der keramischen Schicht sind hierbei allgemein Verbindungen von Titan mit Sauerstoff gemeint wie Titan(II)oxid TiO, Titan(III)oxid Ti2O3, Titan(IV)oxid TiO2, und nichtstöchiometrische Titansuboxide mit einer Zusammensetzung von TiO bis Ti2O.
  • Erfindungsgemäß weist die keramische Schicht weiterhin einen Siegler auf, welcher aus einem ausgehärtetem synthetischen Harz besteht. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Kombination aus einer keramischen Schicht, welche reduziertes Titanoxid und/oder metallisches Titan aufweist mit einer synthetischen Harz zu einer elektrisch isolierenden Schicht führt, welche im Vergleich zu bisher bekannten keramischen Schichten eine wesentlich verbesserte elektrische Isolationswirkung in dauerhaft feuchter Umgebung aufweist. Die Wasserbeständigkeit, bezugnehmend auf die elektrischen Eigenschaften, der keramischen Schicht ist wesentlich besser als bei den bisher bekannten keramischen Schichten. Es hat sich gezeigt, dass der elektrische Widerstand ausgehend von einem Widerstandswert bei idealer trockener Umgebung zu einem Widerstandswert bei maximal nasser Umgebung sich auf einem Widerstandswert einstellt, der im Vergleich zu einer vergleichbaren versiegelten keramischen Schicht, welche ausschließlich aus reinem weißem Aluminiumoxid Al2O3 besteht einen um mindestens den Faktor 10 höheren Widerstandswert behält.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen dass das synthetische Harz ausgehärtetes Phenolharz oder einen ausgehärteten anaeroben Klebstoff enthält oder aus diesem besteht.
  • Unter einem anaerob aushärtenden Klebstoff können Dimethacrylsäureester verstanden werden, welche beispielsweise durch Veresterung von Methacrylsäure mit Tetraethylenglykol zu Tetraethylenglykoldimethacrylat hergestellt werden und welche dann durch Polymerisation zu einem ausgehärteten Methacrylatharz werden.
  • Vorteilhaft hierbei ist, dass eine Versiegelung der reduziertes Titanoxid oder Titan enthaltenden keramischen Schicht mit Phenolharz eine Aushärtung des Phenolharzes unterstützt und zu einer Stabilisierung des ausgehärteten Phenolharzes führt. Mitverantwortlich hierfür sind beispielsweise die stark reduzierenden Eigenschaften von TiO. Weiterhin können auch die in der Schicht enthaltenen reduzierten Titanoxideinschlüsse, welche eine metallkatalysierte Aushärtung der Alkenreste der Phenolharze bewirken, eine Stabilisierung unterstützen. Weiterhin hat die Kombination der erfindungsgemäßen keramischen Schicht mit Phenolharz den Vorteil, dass eine Farbänderung der versiegelten Schicht im Laufe der Zeit unterbunden wird, da sich eine gleichmäßige Färbung der versiegelten Keramikschicht im Wesentlichen sofort nach Aushärtung einstellt. Besonders vorteilhaft hat sich hierbei ein Phenolharz herausgestellt, welches Phenol, Phenol-2-methyl und/oder Propylen enthält. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Phenolharz durch Kapillarwirkung bis in die feinsten Zwischenräume und Poren der Keramikschicht eindringen kann oder aber in diese eingepresst werden kann, beispielsweise mit Vakuumimprägnation, und dort aushärtet.
  • Die weitere bevorzugte Versiegelung der keramischen Schicht mit dem anaeroben Klebstoff wie Methacrylatharz hat den Vorteil, dass die Kombination von Methacrylatharz mit der reduziertes Titanoxid oder Titan enthaltenden keramischen Schicht die, vorzugsweise radikalische, Polymerisation des Methacrylatharzes unterstützen. Vorteilhaft hierbei ist, dass das Methacrylatharz durch Kapillarwirkung bis in die feinsten Zwischenräume und Poren der Keramikschicht eindringen kann oder aber in diese eingepresst werden kann, beispielsweise mit Vakuumimprägnation, und dort anaerob, also unter sauerstofffreien Verhältnissen aushärtet. Die in der Schicht vorhandenen Titanverbindungen metallisches Titan und reduziertes Titanoxid wirken hierbei als Katalysator für die Vernetzung, also Aushärtung des Methacrylatharzes. Durch die bevorzugte Kombination von metallischem Titan und oder reduziertem Titanoxid in der keramischen Schicht mit Methacrylatharz als organischer Siegler hat sich überraschend herausgestellt, dass sich die keramische Schicht unter feuchten Umgebungsbedingungen hervorragend als elektrische Isolationsschicht eignet obwohl die Schicht metallisches Titan oder TiO als elektrischen Leiter und/oder reduziertes Titanoxid als Halbleiter aufweist.
  • Vorteilhaft hierbei ist, dass durch das reduzierte Titanoxid und oder dem metallischem Titan die Aushärtung des Harzes vollständig ablaufen kann, da reduziertes Titanoxid und oder metallisches Titan, welches an mit Harz gefüllte Poren angrenzt und somit im direkten Kontakt mit dem Harz steht als einzelne Startpunkte für eine anaerobe radikalische Polymerisation dienen. Sind diese Startpunkte gleichmäßig in der keramischen Schicht verteilt findet eine vollständige Polymerisation des Harzes in der gesamten Schicht statt. Anstelle von Methacrylatharz können auch andere anaerobe Klebstoffe verwendet werden, welche analog im Zusammenwirken mit dem reduzierten Titanoxid katalytisch Aushärten.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das ausgehärtete anaerobe Methacrylatharz polymerisiertes Polyethylenglycoldimethacrylat enthält. Besonders vorteilhaft haben sich hierbei Triethylenglycoldimethacrylat und Tetraethylenglycoldimethacrylat als Bestandteile des Methacrylatharz herausgestellt. Weiterhin ist als zusätzliche Komponente Cyclohexadien oder Isobenzofurandion oder Maleinsäureanhydrid alleine oder in Kombination vorteilhaft.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die keramische Schicht eine Porosität kleiner 40%, vorzugsweise kleiner 12%, aufweist und die Poren einen mittleren Durchmesser zwischen 0,5µm und 20µm, vorzugsweise zwischen 0,5µm und 7µm aufweisen, wobei die Poren mit dem ausgehärtetem synthetischen Harz ausgefüllt sind. Vorteilhaft bei dieser Kombination von Porosität und mittlerer Porengröße ist, dass das verwendete synthetische Harz vor dem Aushärten zuverlässig die gesamte keramische Schicht durchdringt, da durch die gewählte Porosität und Porengröße gleichmäßig in der Schicht verteilte Harzreservoire gebildet werden die untereinander weitestgehend durch Kapillare verbunden sind. Hierdurch kann das flüssig synthetische Harz auf die Oberfläche der keramischen Schicht aufgebracht werden und durchdingt diese beispielsweise durch Kapillarwirkung zuverlässig über die gesamte Tiefe.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das in der keramischen Schicht enthaltene reduzierte Titanoxid und das metallische Titan als Einschlüsse ausgebildet sind, die meistens in einer Richtung parallel zur Oberfläche der keramischen Schicht eine wesentlich größere mittlere Ausdehnung aufweisen als in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der keramischen Schicht. Bevorzugt sind Einschlüsse lamellenartig oder schuppenartig (im engl. splat) ausgebildet. Bevorzugt weisen hierbei Einschlüsse eine mittlere Ausdehnung < 15µm, vorzugsweise kleiner 5µm auf in Richtung senkrecht zur Oberfläche der keramischen Schicht. Parallel zur Oberfläche der keramischen Schicht, also in Längserstreckung der schuppenförmigen Einschlüsse weisen diese eine mittlere Ausdehnung von 5µm bis 80µm. Vorteilhaft bei dieser schuppenförmigen Ausgestaltung der reduziertes Titanoxid und/oder Titan aufweisenden Einschlüsse ist, dass diese eine bezogen auf ihr Volumen sehr große Oberfläche aufweisen, verglichen mit kugelförmigen Einschlüssen. Zumindest größere Einschlüsse weisen eine solche schuppenförmige Struktur auf. Durch die große Oberfläche ist sichergestellt, dass genügend Poren direkt an eine Oberfläche dieser Einschlüsse angrenzen. Damit können diese mit dem Harz in katalytischen Wirkkontakt treten. Durch die Ausrichtung der schuppenförmigen Einschlüsse parallel zur Oberfläche ist die Wahrscheinlichkeit, dass senkrecht zur Oberfläche eindringendes Harz auf seinem Weg in die Tiefe der keramischen Schicht unweigerlich auf einen somit quer zur Eindringrichtung ausgerichtete schuppenförmigen Einschluss von reduziertem Titanoxid oder Titan trifft. Durch das vorteilhafte Verhältnis von Oberfläche zu Volumen von zumindest größeren Einschlüssen kann insgesamt der Anteil der Titanverbindungen in der keramischen Schicht niedrig gehalten werden ohne die mit dem Harz in Kontakt stehende Fläche der Einschlüsse unter einen für eine zuverlässige katalytische Polymerisation benötigten Wert zu bringen. Da Titanverbindungen einen elektrischen Halbleiter oder sogar einen elektrischen Leiter darstellen ist aus diesem Gesichtspunkt ein geringer Anteil an Titanverbindungen wünschenswert. Mit anderen Worten, wäre bei gleichem Anteil über alle Größen die Einschlüsse der Titanverbindungen in der keramischen Schicht kugelförmig ausgebildet, wäre eine zum Kontakt mit dem Harz zur Verfügung stehende Oberfläche wesentlich geringer. Um eine gleiche Oberfläche zu bekommen müsste man den Anteil an Titanverbindungen erhöhen was sich negativ auf den elektrischen Widerstand der keramischen Schicht auswirkt.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Anteil von Aluminiumoxid Al2O3 in keramische Schicht 96 % bis 99,7% Gewichtsprozent beträgt und der Anteil der Titanverbindungen 0,3 bis 4 % Gewichtsprozent beträgt. Besonders bevorzugt ist ein Anteil von 1% -2% der Titanverbindungen in der keramischen Schicht. Als Anteil von Titanverbindung gilt hierbei jede Titanverbindung in der keramischen Schicht, also gegebenenfalls Titandioxid TiO2, Titan(II)oxid TiO, Titan(III)oxid Ti2O3, unterstöchiometrisches Titanoxid TiOx und metallisches Titan Ti.
  • Eine bevorzugte Schichtdicke liegt hierbei zwischen 10 µm und 3000 µm, weiter bevorzugt zwischen 750 µm und 3000 µm
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Laufringelements eines erfindungsgemäßen Wälzlagers vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist eine elektrisch isolierenden Schicht auf einer Oberfläche des Laufringelementes vorgesehen, wobei die elektrisch isolierende Schicht durch ein thermisches Spritzverfahren hergestellt wird, mit den Schritten:
    • - Bereitstellen eines Pulvers welches Aluminiumoxid Al2O3 und Titanoxid enthält
    • - Thermisches Aufspritzen des Pulvers auf eine Oberfläche des Laufringelementes,
    • - Aufbringen eines organischen Sieglers auf die aufgespritzte Schicht. Erfindungsgemäß wird beim Aufspritzen des Aluminiumoxid Al2O3 und Titanoxid enthaltenden Pulvers das im Pulver enthaltene Titanoxid zumindest teilweise chemisch zu TiOx und/oder TiO und/oder zu metallischem Titan Ti reduziert.
  • Als weiterer bevorzugter Schritt härtet der Siegler nach dem Aufbringen im Zusammenwirken mit dem zumindest teilweise chemisch zu TiOx und/oder TiO und/oder zu metallischem Titan Ti reduziertem Titanoxid aus.
  • Bevorzugt wird zur besseren Schichthaftung die zu beschichtende Oberfläche des Laufringelementes vor dem thermischen Aufspritzen gereinigt und anschließend getrocknet und/oder zusätzlich sandgestrahlt
  • Vorteilhaft hierbei ist, dass in der fertig hergestellten keramischen Schicht der Anteil an reduziertem Titanoxid bedeutend erhöht werden kann im Vergleich zum Ausgangspulver. Vorzugsweise braucht das Pulver im Wesentlichen kein reduziertes Titanoxid enthalten sondern kann als Titanoxid ausschließlich Titan(IV)oxid TiO2 enthalten. Durch das thermische Spritzverfahren kann hierbei das Titandioxid TiO2 chemisch zu Titan(II)oxid TiO Titan(III)oxid Ti2O3 und nichtstöchiometrischen Suboxiden TiOx, beispielsweise TiO1,7 reduziert werden. Weiterhin kann das Titandioxid TiO2 zu metallischem Titan Ti reduziert werden. Als Ausgangspulver kann jedoch auch ein Pulver verwendet werden was neben Titandioxid TiO2 bereits einen Anteil an reduziertem Titanoxid aufweist. Durch das thermische Spritzverfahren kann dann erfindungsgemäß der Anteil an reduziertem Titanoxid und/oder metallischem Titan erhöht werden.
  • Eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens sieht vor, das das thermische Spritzverfahren ein Plasmaspritzverfahren ist. Alternativ kann das thermische Spritzverfahren auch ein Hochgeschwindigkeitsflammspritzen sein. Weiterhin kann alternativ das thermische Spritzverfahren auch ein thermisches Suspensionsspritzverfahren sein.
  • Vorteilhaft ist, dass durch Plasmaspritzen oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen eine chemische Reduktion von Titanverbindungen gezielt gesteuert werden kann, sodass in der aufgespritzten Schicht reduziertes Titanoxid und/oder metallisches Titan enthalten ist.
  • Eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens sieht vor, dass das thermische Spritzverfahren mit Argon und/oder Wasserstoff als Bestandteil des Prozessgases durchgeführt wird. Als Prozessgas wird hierbei das Gasgemisch bezeichnet, welches dazu verwendet wird das zugeführte Beschichtungspulver zu schmelzen. Das Prozessgas ist hierbei so heiß das es plasmaförmig sein kann.
  • Hierbei bewirkt der im Plasma enthaltene Wasserstoff eine chemische Reduktion der Titanverbindungen. Die Quantität der chemischen Reduktion kann durch das Plasmaspritzen besonders vorteilhaft gesteuert werden. So können zum Beispiel über das Verhältnis von Argon zu Wasserstoff im Plasma die Reduktionsbestandteile und ihre Anteil in der gespritzten Schicht gezielt eingestellt werden. Eine Erhöhung des Wasserstoffanteils im Plasma erhöht Beispielsweise den Anteil an metallischem Titan, welcher das Endprodukt der chemischen Reduktion darstellt. Alternativ kann das Spritzverfahren auch mit Stickstoff oder Helium als Plasmaprozessgas durchgeführt werden. Über unterschiedliche Prozessgase können auch die Reduktionsbestandteile und ihre Anteile in der gespritzten Schicht gezielt eingestellt werden.
  • Weiterhin kann durch eine Verweilzeit des Pulvers im Plasma, die wiederum über den Gasfluss und/oder Gasdruck im Plasma und die Flugstrecke eingestellt werden kann, der Reduktionsanteil gesteuert werden. Über die Temperatur des Plasmas können ebenso die Reduktionsbestandteile und ihre Anteile in der gespritzten Schicht gesteuert werden.
  • Bevorzugt wird das Plasmaspritzen bei einer Plasmatemperatur über 10000 Kelvin durchgeführt.
  • Durch geeignete Parameter beim Plasmaspritzen können weiterhin die Porengröße in der gespritzten Schicht sowie die Größe und die Form der Titanverbindungen enthaltenden Einschlüsse in der gespritzten Schicht eingestellt werden. Eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens sieht hierbei vor, das Verfahren derart durchzuführen, dass die Porosität, die mittlere Porengröße und die mittlere Größe der Einschlüsse in verschiedenen Richtungen zur Oberfläche der gespritzten Schicht wie oben ausgeführt, in der gespritzten Schicht entstehen.
  • Eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens sieht vor, als organischer Siegler ein Methacrylatharz enthaltender Siegler aufgebracht wird, welcher in Poren der aufgespritzten Schicht unter Vermittlung des reduzierten Titanoxids anaerob polymerisiert. Vorteilhaft ist, dass dadurch die elektrisch isolierende Schicht eine besonders gute Feuchtigkeitsresistenz aufweist. Das reduzierte Titanoxid wirkt hierbei wie bereits beschrieben als metallischer Katalysator für die anaerobe Polymerisation des Harzes.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführung des Verfahrens sieht vor, dass der Schritt Bereitstellen eines Pulvers welches Aluminiumoxid Al2O3 und Titandioxid enthält mit einem Pulver mit einer mittlere Korngröße je nach thermischen Spritzverfahren des Pulvers von 0,01µm bis 63µm erfolgt, vorzugsweise beim Plasmaspritzverfahren zwischen 5µm bis 63µm, höchstvorzugsweise zwischen 10µm bis 30µm. Eine bevorzugte Ausführung des Pulvers sieht hierbei vor, dass das Pulver vor dem Bereitstellen aus einem Pulver enthaltend Aluminiumoxid Al2O3 und einem Pulver enthaltend Titandioxid in einem gewünschten Mischungsverhältnis zu einem ersten Pulver gemischt wird, wobei das gewünschte Mischungsverhältnis dem Verhältnis von Aluminiumoxid Al2O3 und allen Titanverbindungen in der gespritzten Schicht entspricht. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das entsprechend gemischte erste Pulver aufgeschmolzen wird und homogenisiert wird. Anschließend wird der erkaltete feste Metalloxidblock wieder zu einem zweiten Pulver gemahlen. Vorteilhaft hierbei ist, dass der Anteil von Titanverbindungen im ersten und im zweiten Pulver insgesamt gleich bleibt der Anteil Körnern im Pulver welche Titanverbindungen enthalten im zweiten Pulver jedoch wesentlich größer ist als im ersten Pulver, da im ersten Pulver die Körner entweder aus Aluminiumoxid Al2O3 oder aus Titandioxid bestehen. Im zweiten Pulver bestehen die einzelnen Körner bereits aus einer Mischung von Aluminiumoxid Al2O3 und Titanverbindungen Vorteilhaft hierbei ist, das durch ein so hergestelltes zweites Pulver die mittlere Größe der Titanverbindungen enthaltenden Einschlüsse verkleinert werden kann im Vergleich zu einem ersten Pulver mit gleichem Anteil an Titanverbindungen. Ein weiterer Vorteil ist die erhöhte Homogenität und gleichmäßigere Verteilung der Einschlüsse mit Titanverbindungen in der gespritzten Schicht. Alternativ kann das Pulver vor dem Bereitstellen aus einem Pulver enthaltend Aluminiumoxid Al2O3 welches aufgeschmolzen wird und einem Pulver enthaltend Titandioxid, welches in einem gewünschten Mischungsverhältnis in das aufgeschmolzene Aluminiumoxid Al2O3zu gegeben wird und zu einer Schmelze homogenisiert wird, hergestellt werden. Konzentrationsverschiebungen aufgrund von Schmelzverlusten werden hierbei bei beiden Herstellungsverfahren beim Mischungsverhältnis der Schmelze berücksichtigt. Anschließend wird der erkaltete feste Metalloxidblock zu einem zweiten Pulver gemahlen. Die oben beschriebenen Vorteile gelten bei beiden Herstellungsverfahren des Pulvers.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Maschinenanordnung mit einem in einem Gehäuseelement drehbar angeordneten Maschinenteil, wobei das Maschinenteil mittels eines Wälzlagers im Gehäuseelement gelagert ist, wobei eine erste Oberfläche des Wälzlagers mit einer Oberfläche des Gehäuseelementes in Kontakt steht und eine zweite Oberfläche des Wälzlagers mit einer Oberfläche des Maschinenteils in Kontakt steht, wobei die Oberfläche des Gehäuseelementes und/oder die Oberfläche des Maschinenteils eine elektrisch isolierende keramische Schicht aufweist die aus einer Aluminiumoxid Al2O3 und Titanoxid enthaltenden Mischung von Metalloxiden hergestellt ist wobei die isolierende Schicht Titanverbindungen aufweist, die reduziertes Titanoxid TiOx und/oder TiO und oder metallisches Titan Ti enthalten oder aus diesen bestehen und wobei die isolierende Schicht weiterhin einen Siegler aufweist, welcher aus einem ausgehärtetem synthetischen Harz besteht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013104186 A1 [0003]
    • EP 1528274 B1 [0004]
    • JP 2008050669 A [0005]
    • JP 5850464 B [0006]
    • US 8425120 B2 [0007]

Claims (11)

  1. Wälzlager mit einem ersten Laufringelement und einem zweiten Laufringelement, zwischen denen Wälzkörper rollbar angeordnet sind, sowie eine elektrisch isolierende Schicht auf einer Oberfläche des ersten und/oder zweiten Laufringelements, wobei die elektrisch isolierende Schicht als keramische Schicht ausgebildet ist und aus einer Aluminiumoxid Al2O3 und Titanoxid enthaltenden Mischung von Metalloxiden hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Schicht Titanverbindungen aufweist, die reduziertes Titanoxid TiOx und/oder metallisches Titan Ti enthalten oder aus diesen bestehen und wobei die isolierende Schicht weiterhin einen Siegler aufweist, welcher aus einem ausgehärtetem synthetischen Harz besteht.
  2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Harz ausgehärtetes Phenolharz oder einen ausgehärteten anaeroben Klebstoff, vorzugsweise Methacrylatharz, enthält oder aus diesem besteht.
  3. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete Methacrylatharz polymerisiertes Polyethylenglycoldimethacrylat, vorzugsweise Triethylenglycoldimethacrylat und/oder Tetraethylenglycoldimethacrylat, enthält.
  4. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete Phenolharz, Phenol, Phenol-2-methyl und/oder Propylen enthält.
  5. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Schicht eine Porosität kleiner 40%, vorzugsweise kleiner 12%, aufweist und die Poren einen mittleren Durchmesser zwischen 0,5µm und 20µm, vorzugsweise zwischen 0,5µm und 7µm aufweisen, wobei die Poren mit dem ausgehärtetem synthetischen Harz ausgefüllt sind.
  6. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Aluminiumoxid Al2O3 in der keramische Schicht 96 % bis 99,7% Gewichtsprozent beträgt und der Anteil der Titanverbindungen 0,3 bis 4 % Gewichtsprozent beträgt.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Laufringelements eines Wälzlagers mit einer elektrisch isolierenden Schicht auf einer Oberfläche des Laufringelementes, wobei die elektrisch isolierende Schicht durch ein thermisches Spritzverfahren hergestellt wird, mit den Schritten: - Bereitstellen eines Pulvers welches Aluminiumoxid Al2O3 und Titanoxid enthält - Thermisches Aufspritzen des Pulvers auf eine Oberfläche des Laufringelementes, - Aufbringen eines organischen Sieglers auf die aufgespritzte Schicht, wobei beim Aufspritzen des Pulvers das im Pulver enthaltene Titanoxid zumindest teilweise chemisch zu TiOx und/oder TiO und/oder zu metallischem Titan Ti reduziert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Spritzverfahren ein Plasmaspritzen ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Spritzverfahren mit Argon und/oder Wasserstoff als Bestandteil des Brenngases durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als organischer Siegler ein Methacrylatharz enthaltender Siegler aufgebracht wird, welcher in Poren der aufgespritzten Schicht unter Vermittlung des reduzierten Titanoxids anaerob polymerisiert.
  11. Maschinenanordnung mit einem in einem Gehäuseelement drehbar angeordneten Maschinenteil, wobei das Maschinenteil mittels eines Wälzlagers im Gehäuseelement gelagert ist, wobei eine erste Oberfläche des Wälzlagers mit einer Oberfläche des Gehäuseelementes in Kontakt steht und eine zweite Oberfläche des Wälzlagers mit einer Oberfläche des Maschinenteils in Kontakt steht, wobei die Oberfläche des Gehäuseelementes und/oder die Oberfläche des Maschinenteils eine elektrisch isolierende keramische Schicht aufweist die aus einer Aluminiumoxid Al2O3 und Titanoxid enthaltenden Mischung von Metalloxiden hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Schicht Titanverbindungen aufweist, die reduziertes Titanoxid TiOx und/oder TiO und oder metallisches Titan Ti enthalten oder aus diesen bestehen und wobei die isolierende Schicht weiterhin einen Siegler aufweist, welcher aus einem ausgehärtetem synthetischen Harz besteht.
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