DE1303203B - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung sind Schmiermittel, die durch einen Gehalt an einer oder mehreren Einlagerungsverbindungen mit Schichtgitteistruktur gekennzeichnet sind, die durch Umsetzung von

a) Graphit, Montmorillonit und/oder Mblybdändisulfid und

b) FeCl₃, FeBr₃, CuCl₂ und/oder CuBr₂
erhalten worden sind.

IO

Wegen ihrer Schichtgitterstruktur werden Graphit und einige Sulfide, z. B. Molybdändisulfid und WoIframdisulfid, einerseits als reine Festschmierstoffe in Pulverform, andererseits in Flüssigkeiten suspendiert, zur Herabsetzung der Reibung in Lagern und anderen Maschinenteilen verwendet. Die Wirkung besteht darin, daß diese Stoffe als Festschmierstoffe parallel zu den Schichten eine geringe Schubfestigkeit aufweisen, so daß der Reibungskoeffizient kleiner ist als bei der Beanspruchung der Schubfestigkeit der aufeinandergleitenden Metalle. In Suspension angewandt, sollen diese Stoffe die Rauhigkeiten der aufeinandergleitenden Oberflächen ausfüllen, damit der erstrebte hydrodynamische Reibungszustand auch noch bei größeren Drucken und kleineren Gleitgeschwindigkeiten aufrechterhalten bleibt. Außerdem sollen die Festschmierstoffe die aufeinandergleitenden Metalloberflächen voneinander trennen, um das verhängnisvolle Verschweißen zu verhindern. Nach eigenen Untersuchungen setzt Molybdändisulfid die Verschweißneigung wirksamer herab als Graphit. Es konnte dabei gezeigt werden, daß dieser Unterschied darauf beruht, daß Molybdändisulfid infolge der bei der Gleitung auftretenden lokal hohen Temperaturen Schwefel abgibt. Dadurch werden die zur Verschweißung bereiten Grate und Spitzen auf den Metalloberflächen zu Sulfid umgewandelt und beim Gleitvorgang leicht abgeschert.

Die Abgabe des Schwefels führt aber im Fall des Molybdändisulfids dazu, daß der Schichtgittercharakter und damit die Schmierwirkung des verbleibenden Festschmierstoffs verlorengeht. Das entstandene Sulfid — im Fall von Eisenoberflächen also Eisensulfid — ist ein weiterer, den Verschleiß fördernder Fremdkörper.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß man von Stoffen mit Schichtgitterstruktur Einlagerungsverbindungen herstellt, deren Einlagerungskomponenten bei höherer Temperatur abgegeben werden und mit den zum Verschweißen neigenden Metall-Graten und -Spitzen chemisch reagieren. Nach der Reaktion bleibt in diesem Fall aber das Basis-Schichtgitter mit seiner die Metalloberflächen trennenden Wirkung erhalten. So zeigen nach eigenen Untersuchungen z. B. Graphitverbindungen vom Typ Graphit-FeCl₃ eine vorzügliche Trennwirkung. Bei höherer Temperatur als der mittleren Lagertemperatur, also an den lokal sich überhitzenden Stellen der Lageroberfläche, tritt in diesem Fall FeCl₃ aus, das mit den überhitzten Eisen-Graten zu FeCl₂ reagiert. In einer Reibungspriifmaschine mit Zapfen und Schale aus Stahl mit 0,6 °/o Kohlenstoff, Rockwell-Härte 57 kp/mm² (Zapfendurchmesser: 6,3 mm, Schalenlänge: 12 mm, Gleitgeschwindigkeit: 5,94 cm/sec), trat durch Schmierung mit einer Suspension e₅ von 2 Volumprozent Graphit-Fe-CLj-Einlagerungsverbindung mit 31 Gewichtsprozent FeCl₃ in Paraffinöl kein Fressen ein, obwohl die Lagerlast bis 3000 kp gesteigert werden konnte. Bei Lasten von etwa 2000 kp verjüngte sich der Zapfen durch plastische Verformung, ohne daß Fressen eintrat. Mit Graphit gleicher Volumkonzentration in der Suspension begann das Lager unter den gleichen Betriebsbedingungen systematisch bei 1400 kp zu fressen mit sofortigem Bruch des Zapfens.

Der Vorteil der Verwendung von Einlagerungsverbindungen mit Schichtgitterstruktur gegenüber Molybdändisulfid und anderen Schichtgitterstrukturen ist ferner dadurch gegeben, daß die Leichtigkeit der Abgabe der Einlagerungskomponente je nach ihrer Konzentration variiert werden kann. So ist z. B. der Dampfdruck des FeCl₃ in den Graphitverbindungen nicht nur eine Funktion der Temperatur, sondern auch der Konzentration des FeCl₃ in der Einlagerungsverbindung. Soll, wie es bei Lageroberflächen aus leichterschmelzenden Metallen, z. B. Aluminium und Aluminiumlegierungen, wünschenswert ist, die Einlagerungskomponente schon bei niedrigerer Temperatur austreten und mit den lokal überhitzten Lagerstellen reagieren, so kann man eine Einlagerungsverbindung mit höherem FeCl₃-Gehalt (z. B. 57 Gewichtsprozent FeCl₃) wählen.

Einlagerungsverbindungen mit Schichtgitterstruktur können als Festschmierstoffe in Pulverform oder suspendiert in einer Flüssigkeit verwendet werden.

Beispiel

Eine Mischung von 61 Gewichtsprozent FeCl₃ und 39 Gewichtsprozent Graphitpulver wird 24 Stunden lang bei 280⁰C im geschlossenen Behälter erhitzt. Nach dem Abkühlen wird übriges FeCl₃ durch Auswaschen mit leicht angesäuertem Wasser entfernt, dann mit reinem Wasser nachgewaschen, das Pulver abfiltriert und getrocknet. Das getrocknete Pulver kann direkt als Festschmierstoff oder feinst vermählen in mineralöliger Suspension mit einem Gebalt von 2 Volumprozent des Pulvers verwendet werden.

Im vorstehenden sind der einfacheren Beschreibung wegen nur die Graphit-FeClj-Einlagerungsverbindungen erwähnt worden. Es eignen sich aber auch Einlagerungsverbindungen mit anderen Einlagerungskomponenten wie FeBr₃, CuQ₂ und CuBr₂ usw., ebenso Einlagerungsverbindungen mit anderen Basis-Schichtgittem wie z. B. Montmorillonit und sogar MoS₂. Wesentlich ist nur, daß die Konzentration der Einlagerungskomponente verändert werden kann und daß nach Abgabe der Einlagerungskomponente das Basis-Schichtgitter erhalten bleibt.

Die Graphit-Einlagerungsverbindungen vom Typ Graphit-FeCl₃ und Graphit-FeBr₃ zeigen aber die Besonderheit, daß überschüssig abgegebenes FeCl₃ und FeBr₃ ebenso wie das bei der Reaktion mit Eisenoberflächen entstehende FeCl₂ und FeBr₂ in Mineralölen in den in Betracht kommenden Mengen merklich löslich sind. Sie können deshalb nicht wie die Eisensulfide den Reibungsverschleiß erhöhen. Überdies haben die genannten Eisenhalogenide selbst auch Schichtgitterstruktur, weshalb sie bei der Verwendung der trockenen Einlagerungsverbindungen als Festschmierstoff nicht stören.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schmiermittel, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer oder mehreren Einlage-

   rungsverbindungen mit Schichtgitterstruktur, die durch Umsetzung von

   a) Graphit,

   b) FeCl₃, FeBr₃, CuCl₂ und/oder CuBr₂ erhalten worden sind.