DE1285084B - Feststoffschmiermittel - Google Patents

Description

• Auf Grund der neueren Entwicklungen in der Technologie ist es erforderlich geworden, daß bestimmte Elemente mechanischer Vorrichtungen unter immer höheren Temperaturen während langer Zeit betriebsfähig bleiben. Beispielsweise müssen die Lager von modernen Luftfahrzeugen, und zwar sowohl gewöhnliche Kugel- und Achslager als auch Gleit-und Wälzlager unter hoher Belastung bei Temperaturen in der Größenordnung von 320'C funktionieren. Diese Anforderungen werden von den herkömmlichen Olen und Fetten nicht mehr eKüllt. Zu den besseren der für derartige Schmierungsaufgaben entwickelten neuen Schmiermitteln gehören Feststoff- oder Trockenfilmschmiermittel, die in der Regel Stoffe von niedriger Scherfestigkeit, wie Graphit und Molybdändisulfid, in organischen oder anorganischen Haftmitteln und Glasemails dispergiert enthalten, die die Zusammensetzung an die Lageroberfläche binden. Die zur Zeit im Handel erhältlichenFeststoffschmiermittel arbeiten nicht zuverlässig und haben eine verhältnismäßig geringe Laufzeit und hohe Reibungskoeffizienten. Die zur Zeit für die Schmierstoffe- verwendeten Ilindemittel sind im wesentlichen nicht schmierend, weshalb ihre Konzentration in dem Schmiermittel bei einem Minimum, im allgemeinen bei etwa 10 bis 20 Gewichtsprozent gehalten werden muß. Da jedoch das Bindemittel zur Aufrechterhaltung der Haftung des Schmiermittels an dem Metall nötig ist, führt eine Verminderung seiner Konzentration dazu, daß der Film oder Belag während des Gebrauchs von dem Metall abblättert oder absplittert, wodurch die Laufzeit des Lagers verkürzt wird.
• Diese Nachteile besitzt ein Fesstoffschmiermittel der folgenden Zusammensetzung nicht.

  Befriedigend Bevorzugt

  Gewichts- Gewichts-

  Prozent prozent

  Glasfritte .............. 50 bis 80 55 bis 70

  Graphit ................ 0 bis 25 5 bis 15

  Molybdändisulfid ....... 0 bis 50 15 bis 30

  Bleisulfid ............... 0 bis 50

  C + MoS, + PbS ....... 15 bis 20

  Silber .................. 0 bis 20 5 bis 20

  Gold .................. 0 bis 20

  Indium ................ 0 bis 20

  Ag #- Au + In ......... 5 bis 20

  Die Glasfritte zeichnet sich gegenüber den herkömmlichen Massen auf Siliciumdioxydbasis für Feststoffschmiermittel hauptsächlich durch ihren großen Gehalt an Antimonoxyd aus. Das Sb201 macht wenigstens etwa 50 Gewichtsprozent der Glasmasse ist:

  Befriedigend Bevorzugt

  Gewichts-

  Gewichts-

  prozent prozent--

  Sb,0 ................... 50 bis 80 60 bis 68

  B2013 .................. 1 bis 10 3 bis 10

  Sb,O:, -i B.0, .......... 65 bis 85 65 bis 70

  sio, ................... 0 bis 8 2 bis 6

  AS203 ................. 0 bis 30 0,5 bis 15

  Zn0 ................... 0 bis 10 0,5 bis 1,5

  Pb0 ................... 0 bis 30 15 bis 20

  SiO. : ZnO # PbO 5 bis 30 8 bis 25

  2

  K20 ................... 0 bis 20 3 bis 10

  Na.,0 .................. 0 bis 10 0,5 bis 3

  LL0 ................... 0 bis 5 0,5 bis 3

  K.,0 - Na.,0 : Li,0 .... 1 bis 20 5 bis 10

  Die erfindungsgemäßen Feststoffschmiermittel haben eine außerordentlich lange Nutzdauer bei geringer Reibung unter Bedingungen hoher Belastung und bei Temperaturen, die für die Verwendung von organischen Bindemitteln, herkömmlichen Schmiermitteln vom Typ der Schmierfette oder einigen der im Handel erhältlichen Feststoffschmiermittel zu hoch sind. Das erfindungsgemäße Schmiermittel zeichnet sich besonders dadurch aus, daß das Glas selbst Schmiereigenschaften hat. Verglichen mit den herkömmlichen Feststoffschmiermitteln, die 10 bis 20 Gewichtsprozent des Glases enthalten, wird das Glas erfindungsgemäß in sehr viel größeren Konzentrationen, nämlich von wenigstens 50 Gewichtsprozent eingesetzt. Die Silber-, Indium- oder Goldzusätze dienen als schmierwirksames Metall und fördern die Selbstlieilung des Schmierfilms. Das erfindungsgemäße Mittel hat ein höheres Haftvermögen an Metalloberflächen, eine größere Beständigkeit bei hohen Temperaturen und eine verringerte Neigung zur Rißbildung oder zum Splittern und führt zu einer sehr viel besseren Schmierwirkung als entsprechende Zusammensetzungen, die weniger als 50 0/, Glas enthalten.
• Das erfindungsgemäße Feststoffschmiermittel wird wie im folgenden beschrieben hergestellt und aagewandt: Die Glasfritte wird in herkömmlicher, auf dem Gebiet der keramischen Stoffe bekannterWeise hergestellt (Verschmelzen der Bestandteile und Ab- schrecken). Die einzelnen Schmiermittelbestandteile einschließlich der Fritte werden dann jeweils gesondert auf eine feine Korngröße vermahlen, beispielsweise so, daß sie ein Sieb mit lichten Maschenweiten von 0,15 mm passieren, in einem geeigneten organischen Träger mitei nander vermischt und dann nach üblichen Methoden, z. B. Aufbürsten, Tauchen oder Sprühen, aui die der Belastung ausgesetzte Oberfläche aufgetragen. Man erhält einen dünnen gleichmäßigen Film, der zweckmäßigerweise etwa 12,7 Mikron stark ist. Nach dem Trocknen werden die beschichteten Teile auf höhere Temperaturen gebracht, um das Glas zu verschmelzen und den Belag an die Reibungsfläche zu binden.
• Die gemahlenen und vermischten Bestandteile des erfindungsgemäßen Schmiermittels können auch als Aufschlämmung in einem geeigneten wäßrigen oder organischen Lösungsmittel mit guter Wirkung auf eine Lageroberfläche aufgebracht werden. Aliphatische oder aromatische organische Lösungsmittel von verhältnismäßig niedrigem Molekulargewicht sind bevorzugt. Hierzu gehören unter anderem Alkohole, Ketone und Aldehyde, und zwar aliphatische als auch aromatische, z. B. Methanol, Äthanol, Propanol, Methyläthylalkohol, Methylpropylalkohol, Aceton, Benzol, Toluol und Terpentin. Isopropylalkohol hat sich als besonders gut geeignet erwiesen. Das Lösungsmittel wird in solcher Menge verwendet, daß man eine Aufschlämmung mit einer einen einfachen Auftrag auf die Metalloberfläche ermöglichenden Konsistenz erhält. Im allgemeinen werden mit etwa 30 bis 60 Gewichtsprozent Lösungsmittel befriedigende Ergebnisse erhalten, doch sind etwa 40 Gewichtsprozent Lösungsmittel bevorzugt.
• Die Lageroberflächen werden vor dem Auftrag des Schiniermittels wie üblich gereinigt, beispielsweise durch Sandstrahlen, durch Abziehen mit Dampf, durch Beizen mit Säuren oder durch Behandlung, mit einem organischen Lösungsmittel. Lagerstähle haben im allgemeinen einen hohen Legierungsgehalt und ihre Oborfläcben sind häufig mit Chrom od. dgl. versehen. De-# P"ii-ftr,9,g der erfindungsgemäßen Schmiermittel kann. nait befriedigendem Ergebnis nach beliebigeii angegebenen herkönimhehen

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  480 bis 600'C in L#i2,-

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  (z. n, 18 1-,W) beirächtiP'.cii verringert

  Hierdurch wird die Ausstoßleist-ung erhöht und j#4i# 'V#7,'iriiievei-Itist wäbierid der ß#-schIc#k-ung verringen'. Zur Virmeidung mög#licher Oxydationswirkung#,i, ,#vährend, des Brands auf Mel.a'Ilober-dächeii, #i"ic Icu pf e- r, ,xIer auf MolybdiqndistilfiCi 1,-ann man das Brenncre de,- gegebenenfalls ir, einer nichtoxydierenden Atmosphäre durchführen.
• Beispi e # 1 Eine Feststofftnischung der folgenden Zusammensetzung wurde durch gesondertes Vermahlen der einzelüca Stoffe bis zur Korn-röße der c fraktIon eines Sietis mit lichten Mia-schenmzeiten vor, 0,15ri-iiii und anschließendes V--rmischen,

  Glisfrine .......... m . 60 Gewichtsprozen1

  Graphit ............. 6 Gewichtsprozent

  11##vfolybdändisulfid ..... 19 Gewichtsprozent

  Silberpulver .......... 15 Gewichtsprozent

  Die Glasfritte war folgendermaßen. zusammengesetzt:

  Sb,0 . ............... 65 Gewichtsprozertt

  BI0I ................ 5 Gewichtsprozent

  sioz ................ 3 Gewichtsprozent

  Pb0 ................ 19 Gewichtsprozent

  K,0 ................ 7 Gewichtsprozent

  As.0, . ............... 1 Gewichtsprozent

  Aus diesem Beschichtungsgemisch wurde mit Isopropylalkohol eine dünne Aufschlämmung mit einem Isopropylalk-oholgehalt von 40 Gewichtsprozent hergestellt. Eine mit Dampf abgezogene Lageroberfläche von chromplattiertem Kohlenstoffstahl mit niedrigem Legierungsgehalt der Type 11-11 wurde in diese Aufschlämmung bis zur Ausbildung einer Oberflächenschicht von etwa 12,7 Mikron Stärke ein,ye-C taucht. Der Film wurde luftgetrocknet, worauf die beschichteten Teile 10 Minuten in einem Luftuinwälzofen auf eine Temperatur von etwa 5[O'C erhitzt wurden. Hierdurch wurde das Glas geschmolzen und die Oberflächenschicht an die L.Lgeroberfläclic gehunden. Das so erhaltene Lager wurde einer Laufzeitprilf ung unter folgenden Bed ingungen unterworfen:

  Teinperatut . .................. 332'C

  Belastung ................. - - - 790 kglcm2

  Oszillation ...................... 32,

  Zyklen/Minute ............... 10

  Die mittlere Laufzeit eincr Reihe -t#, wie obep beschrieben hergestellten und g,-prüftei# Liger betrug 32 000 Zyklen. Zu Vergle*,cliszwecken die gleiche L-Clufzeitprüfung mit niehreren inik erhältlichen durchgerühri# dic. als Schmier-.#Ittelbcnanchei1c Z\4olyb#läiid#istilfid Graphi! uliel 10 bis 20 Bindemitte!

  il z 1-3 i -i J, T Mittlere

  Laufzeit

  (Zyklen)

  4500

  3000

  2000

  Aus den ist züi ersehen, daß

  Jas eine

  Weni- tenS So jiL#J##I,#' aurzeit ergibt wie die

  büsten im Handel

  e setzuarf der #olgünde:

  ........... k6.5 Gevrichtsprozent

  Graphit ............ 4 Gewichtsprozent

  Mol,Ybdä.i-i",listilfid ..... 21, Gewichtsprozent

  Silberpuivei ........... 10 G, c-,vichtsprozent

  Das Glas hillie folgende Zusammensetzung:

  Sb,0 . ............... 65 Gewichtsprozent

  B,0 . ................ 5 f--Te#Aliolitsprozent

  Sio, ............... . 3 Gewichtsprozent

  Pb0 ................ 19 Gewichtsprozviit

  K,0 ................ 7 Gewichtsprozent

  As,0, ............... . 1 Gewichtsprozent

  Aus dem Gemisch wurde mit Toluol eine Aufschlämmung hergestellt. Ein mit einem Sandstrahlgebläse gereinigtes Stahllager wurde in die Aufschlämmung getaucht, bis ein Film mit einer St-,ärke von 15,2 Mikron ausgebildet wurde. Das beschichtete Lager wurde an der Luft getrocknet und dann in Luft b..-i einer Temperatur von etwa 5lOjC 10 Minuten gebrannt. Eine LaufzeitprCif Ling unter den im Beispiel 1 angegebenen Bedingungen ergab einen Wert von 40 000 Zyklen.
• Bei spiele 3 his 12 Es wurden mit der rolgenden, in Gewichtsprozent angegebenen hergestellt und wie in Beispiel 1 besolii-iel-)cii tragen.

  Beispiel

  3 1 4 5 6 1 7 1 8 1 9 10 11 12

  Schmiermittel-Mischung

  Glasfritte ............................ 80 60 60 60 60 60 60 60 60 60

  Graphit ............................. 3 6 6 6 6 6 6 6 6

  Molybdändisulfid ..................... 12 19 25 10 19 19 19 19 19 19

  Silberpulver .......................... 5 - 15 15 15 5 15 15 15

  Bleisulfid ............................ 9

  Goldpulver .......................... 5 15

  Indiumpulver ......................... 5 15

  G lasfritte

  Sbl,0 . ............................... 65 60 60 60 65 65 65 62 63 63

  B20a ................................ 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

  si02 ................................. 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

  Pb0 ................................ 19 24 24 24 19 19 19 19 19 19

  K20 ................................ 7 5 5 5 7 7 7 7 5 5

  As,lOs ................................ 1 3 3 3 1 1 1 1 1 3

  Zno ................................ 1

  Na20 ............................... 2 2

  Lio, ................................ 2

  A1203 ............................... 1

  Ba0 ................................ 1

Claims (2)

1. Patentansprüche -. 1. Feststoffschmiermittel, bestehend aus folgenden, in Gewichtsprozent angegebenen Bestandteilen: Glasfritte .................. 50 bis 80 Graphit ................... 0 bis 25 Molybdändisulfid ........... 0 bis 50 Bleiffld .................. . 0 bis 50 jedoch C + MoSt + PbS .... 15 bis 50 Silber ..................... 0 bis 20 Gold ...................... 0 bis 20 Indium .................... 0 bis 20 jedoch Ag + Au + In ....... 5 bis 20 wobei die Glasfritte aus SbzOa ..................... 50 bis 80 B203 ...................... 1 bis 10 jedoch Sb20, + B103 ....... 65 bis 85 Sion ...................... 0 bis 8 As.0 . ..................... 0 bis 30 Zn0 ...................... 0 bis 10 Pb0 ...................... 0 bis 30 jedoch Si02 + ZnO + PbO .. 5 Wo i0 K20 ...................... 0 bis 20 Na20 ..................... 0 bis 10 Lilo ...................... 0 bis 5 jedoch K20 + Na20 + Li,20 1 bis 20 besteht.
2. 2. Feststoffschmiermittel nach Anspruch 1, bestehend aus Glasfritte ....... 55 bis 70 Gewichtsprozent Graphit ........ 5 bis 15 Gewichtsprozent Molybdändisulfid 15 bis 30 Gewichtsprozent Silber .......... 5 bis 20 Gewichtsprozent 3. Verfahren zur Herstellung des Feststoffschmiermittelbelags auf einer Metalloberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Aufschlämmung der Mischung nach Anspruch 1 und 2 in einem organischen Lösungsmittel auf die Metalloberfläche aufbringt, die beschichtete Oberfläche trocknet und dann das beschichtete Teil bei einer Temperatur von 480 bis 600'C unter Vitrifizieren des Glases und Ausbildung einer festen Haftung an die Metalloberfläche brennt.