DE1226368B

DE1226368B - Gleitlager fuer hohe Betriebstemperaturen

Info

Publication number: DE1226368B
Application number: DEM40732A
Authority: DE
Inventors: Albert Edward Sutherland White
Original assignee: Morgan Crucible Co PLC
Current assignee: Morgan Crucible Co PLC
Priority date: 1958-03-07
Filing date: 1959-03-06
Publication date: 1966-10-06
Also published as: US3019068A; GB871293A; FR1230518A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESGHRIFT

Int. CL:

F06c

Deutsche KL: 47b-9

Nummer: 1226 368

Aktenzeichen: M 40732 XII/47 b

Anmeldetag: 6. März 1959

Auslegetag: 6. Oktober 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleitlager für hohe Betriebstemperaturen mit einer Lauffläche, welche aus hochtemperaturfestem, metalloxydhaltigem Material besteht.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Gleitkörpern aus Metallen oder Legierungen mit nichtmetallischen Zusatzstoffen bekannt. Als nichtmetallische Zusatzstoffe kommen hierbei Graphit, Metalloxyde und besonders Zinkoxyd in Frage. Zweck des Zusatzes von Zinkoxyd ist es, daß das Schmieröl aufgesaugt wird, so daß der Schmiermittelfilm besonders gut gehalten und selbst unter schwierigen Betriebsverhältnissen der Zustand der flüssigen Reibung aufrechterhalten wird. Das nach dem bekannten Verfahren hergestellte Gleitlager besteht also im wesentlichen aus metallischen Stoffen und enthält nur gewisse zusätzliche Mengen an Metalloxyd oder anderen nichtmetallischen Stoffen. Das bekannte Lager hat den Nachteil, daß es nicht zur Verwendung bei hohen Betriebstemperaturen geeignet ist.

Weiterhin sind bereits Gleitflächen von aufeinandergleitenden Maschinenteilen bekanntgeworden, von denen eine mit einer aus dem Grundmetall gebildeten Phosphat- oder Oxydschicht versehen ist, welche die Aufgabe hat, durch die Kapillarwirkung ihrer kristallinen Oberfläche einen nicht leicht zu zerstörenden Ölfilm zu erzeugen und außerdem die Notlaufeigenschaften zu verbessern. Die umgewandelten Gleitflächen werden durch mechanische, spanlose Nachbearbeitung der nichtmetallischen Gleitschichten, ζ. Β. durch Druckpolieren, geglättet und genau kalibriert. Auch diese bekannten Gleitflächen sind nicht als Hochtemperaturlager geeignet; ihre besondere Zusammensetzung bezweckt im wesentlichen die bessere Haltung des Schmiermittelfilmes.

Es ist weiterhin schon bekannt, poröse Metallkörper durch Sintern der betreffenden Metallpulver — gegebenenfalls unter Zusatz ihrer Oxyde — herzustellen. Als Metallpulver werden insbesondere Eisen-, Nickeloder Kobaltpulver sowie Gemische dieser Metallpulver vorgeschlagen. Die bekannten porösen Metallkörper bestehen jedoch zum überwiegenden Teil aus Metall und sind im übrigen bisher nicht als Gleitlager für hohe Betriebstemperaturen angewendet worden.

Schließlich sind bereits Lagerflächen eines Gleitlagers aus Eisen- und Aluminiumoxyd bekanntgeworden. Diese Lagerflächen besitzen jedoch bei hohen Betriebstemperaturen von z. B. 500 und 750° C unerwünscht hohe Reibungskoeffizienten.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Gleitlagers der eingangs genannten Gattung, welches bei hohen Betriebstemperaturen einen niedrigeren Gleit-

Gleitlager für hohe Betriebstemperaturen

Anmelder:

The Morgan Crucible Company Limited, London

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. H. Gralfs,

Patentanwälte, Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:

Albert Edward Sutherland White, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 7. März 1958 (7506)

reibungskoeffizienten als die bekannten Gleitlager mit Lagerflächen aus Aluminium- oder Eisenoxyd aufweist und sich bei den bestimmungsgemäßen Betriebsbedingungen durch besonders gute Laufeigenschaften auszeichnet.

Hierzu sieht die Erfindung vor, daß das Material der Lauffläche zu wenigstens 50 Gewichtsprozent und vorzugsweise zu wenigstens 60 Gewichtsprozent aus Nickeloxyd oder/und Kobaltoxyd besteht.

Das Nickeloxyd oder/und das Kobaltoxyd kann nach den bekannten Verfahren in die Lagerfläche eingebracht werden. Man kann das Oxyd dem Material beimischen, aus dem man das Lager herstellt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein keramisches Material, wie Mullit- oder Magnesiumoxydpulver, verwendet werden. In diesem Fall erfolgt die Herstellung des Lagers durch Sinterung. Das Lager kann jedoch auch aus einem Material hergestellt werden, welches metallisches Nickel oder Kobalt oder beides enthält und anschließend einem Oxydationsprozeß unterworfen wird, oder es wird aus einem keramischen oder metallkeramischen Sintermaterial hergestellt, welches zumindest einen erheblichen Anteil an Oxydpulver enthält.

Die Erfindung ist besonders auf Lager anwendbar, die aus nickel- oder kobalthaltigen Pulvern gesintert werden. Lager gemäß der Erfindung können jedoch auch durch Gießen von nickel- oder kobalthaltigen Legierungen hergestellt werden, vorausgesetzt, daß bei ihnen der anschließend auf dem Lager gebildete Oxydfilm einen erheblichen Anteil Nickel- oder Kobaltoxyd aufweist.

r; .-, ! ? ■- 609 669/208

Claims

3 4

Es ist nicht erforderlich, daß das Nickel- oder/und einer Auflage aus einer Legierung von 59 Teilen Co,

Kobaltoxyd tief in das Lager hineinreicht. Beispiels- 29 Teilen Cr, 9 Teilen Wo und 1,8 Teilen C versehen

weise kann man einen Film oder eine Schicht aus und 4 Stunden in einer oxydierenden Atmosphäre auf

Nickel oder Kobalt auf bzw. in die Oberfläche eines .700⁰C erhitzt,

bereits hergestellten Lagers bringen und anschließend 5 „, Beispiel 3

oxydieren. · ■

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Gegossenes Nickel, auf dem ein Nickeloxydfilm

Ausführungsbeispielen erläutert. Die angegebenen erzeugt wurde, indem man es I¹I₁ Stunden an der Luft

Teile sind Gewichtsteile. . auf 1000⁰C erhitzte.

Beispiell " Beispiel4

75 Teile feines Nickelpulver, das aus Nickelcarbonyl Eine Legierung aus Cu 30 %> Fe 1>4%> Mn 1,0 %,

erzeugt worden war und eine mittlere Teilchengröße Rest Ni, auf der. ein Oxydfilm erzeugt wurde, indem

von 5 μ. aufwies, wurden mit 25 Teilen Mullitpulver man sie ¹J₂ Stunde an der Luft auf 1000⁰C erhitzte,

von 53 μ vermischt. Die Mischung wurde mit Wasser 15 _u . . ₁

angefeuchtet und dann 24 Stunden in einer Kugelmühle Beispiel 5

mit Wolframcarbidkugeln gemahlen. Nach der Trock- Eine Legierung aus Cr 13 %> Fe 6,5 %, Rest Ni, auf

nung wurde das Pulver gründlich mit 4% Wachs ver- der ein Nickeloxydfilm erzeugt wurde, indem man sie

mischt. Die Mischung wurde unter einem Druck von 6 Stunden an der Luft auf 1000⁰C erhitzte.

1570 kg/cm² in die Form eines Lagers gepreßt. Das so . .

geformte Lager wurde anschließend einige Zeit auf ΰei spiel 6

ungefähr 400⁰C erwärmt, um das Wachs zu entfernen. Gesintertes Nickeloxyd, hergestellt durch Sinterung

Dann wurde der Formling in einem Ofen innerhalb eines Preßkörpers aus Nickeloxydpulver bei 1600⁰C

von 12 Stunden auf 1380 bis 1400⁰C aufgeheizt, d. h. an der Luft,

auf eine Temperatur 5O⁰C unterhalb des Schmelz- 25 Beispiel 7
punktes von Nickel, und 2 Stunden unter einer

Schutzgasatmosphäre aus handelsüblichem Argon Nickel + 25°/o Magnesiumoxyd. Die Herstellung

bei dieser Temperatur gesintert. erfolgte in ähnlicher Weise wie im Beispiel 2 durch

Anschließend wurde der Sinterkörper in ein Lager Zerkleinern von Nickel· und Magnesiumoxydpulver,

gemäß der Erfindung umgewandelt, indem er ¹J₂ Stunde 30 welches ein Sieb mit einer Maschenweite von 53 μ.

an der Luft auf etwa 1000⁰C erhitzt wurde, so daß passierte, in einer Kugelmühle, Zusetzen von Wachs,

eine nickeloxydhaltige Oberflächenschicht entstand. Pressen und Sintern bei 1380 bis 1400⁰C. Die Oberfläche wurde dann oxydiert, indem sie an der Luft

B e ι s ρ 1 e 1 2 ^ _{Stunde auf} χοοο°C erhitzt wurde.

60 Teile Carbonylnickelpulver (mittlere Teilchen- 35 _D . ,.

größe 5 μ) wurden mit 40 Teilen Nickeloxyd ver- B e 1 s ρ 1 e i e 8 b 1 s 10

mischt. Als Nickeloxyd wurde ein graugrünes Labora- Nickel + 25, 40 bzw. 50% Mullit. Die Herstellung

toriumspräparat verwendet, welches hinreichend fein und Oxydation erfolgte in einer ähnlichen Weise, wie

war, um ein Sieb von 53 μ Maschenweite zu passieren. im Beispiel 7 beschrieben ist.

Die Mischung wurde mit Wasser angefeuchtet, 40 . .

24 Stunden in der Kugelmühle zerkleinert, getrocknet B e 1 s ρ 1 e 1 H

und anschließend mit 4% einer Wasser-Paraffinwachs- Kobalt + 25% Mullit, hergestellt und oxydiert in

Emulsion mit einem Feststoffgesamtgehalt von 44% ähnlicher Weise wie im Beispiel 7.
gründlich vermischt. Dann wurde aus diesem Material

mit einem Druck von 1575 kg/cm² ein Lager form- 45 Patentanspruch:
gepreßt. Das geformte Lager wurde auf ungefähr

400⁰C erwärmt, um das Wachs langsam zu entfernen, Gleitlager für hohe Betriebstemperaturen mit

und dann in einer Atmosphäre von technischem einer Lauffläche, welche aus hochtemperatur-

Argon 12 Stunden bei einer Temperatur bis zu festem, metalloxydhaltigem Material besteht, d a-

1380 bis 1400°C geglüht. Im Anschluß daran wurde 50 durcbgekennzeichnet, daß das Material

es ¹J₂ Stunde an der Luft auf ungefähr 1000⁰C erhitzt, der Lauffläche zu wenigstens 50 Gewichtsprozent

um eine vollständige Oxydation der Oberfläche und vorzugsweise zu wenigstens 60 Gewichtspro-

sicherzustellen. zent aus Nickeloxyd oder/und Kobaltoxyd besteht.

Lager mit einem Außendurchmesser von 50 mm,

einem Innendurchmesser von 32 mm und einer 55 In Betracht gezogene Druckschriften:

Länge von 50 mm, die nach den obigen Beispielen Deutsche Patentschriften Nr. 538 879, 608 122,

hergestellt worden waren, wurden unter den nach- 854 291, 866 097, 866 435, 917155;

stehenden Bedingungen praktisch erprobt. Als Material USA.-Patentschrif t Nr. 2 236 728;

für die Welle wurde hitzebeständiger rostfreier Stahl »Auszüge deutscher Patentanmeldungen«, Bd. 19,

verwendet. Die Welle wurde an der Lagerstelle mit 60 S. 803, Referat der Patentanmeldung R 118 565 VI/48d.

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