DE1533014B1

DE1533014B1 - Process for the production of a sliding coating for dry running

Info

Publication number: DE1533014B1
Application number: DE19661533014
Authority: DE
Inventors: Hans Bethke; Guenter Gerloff; Ulrich Dipl-Ing Voelker
Original assignee: Jurid Werke GmbH
Current assignee: Federal Mogul Bremsbelag GmbH
Priority date: 1966-06-04
Filing date: 1966-06-04
Publication date: 1970-11-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitbelages für Trockenlauf auf einem mit einer porösen Sinterschicht als Rauhgrund versehenen metallischen Grundkörper.The invention relates to a method for producing a sliding coating for dry running on a surface provided with a porous sintered layer as a rough ground metallic body.

Für einfachere Anwendungsfälle ist es seit langem bekannt, auf den entsprechend bearbeiteten Grundkörper Graphit oder Molybdändisulfid in Pulverfonn aufzubringen und gegebenenfalls noch durch einen Präge- oder Walzvorgang zu befestigen. Mit derart oberflächlich haftenden Schmierstoff-Filmen sind ic aber allenfalls Notlaufeiäenschaften zu erzielen.For simpler applications it has long been known to use the appropriately machined base body graphite or molybdenum disulphide in powder form to apply and, if necessary, also to be attached by an embossing or rolling process. With such superficially adhering lubricant films, however, ic are at best emergency running properties to achieve.

Es ist weiter bekanntgeworden, Gleitflächen mit Lacken zu überziehen, die Graphit oder Molybdändisulfid und/oder Polytetrafluoräthylen enthalten. Die durch Wärmeeinwirkung oder an der Luft aushär- iu tende Lackschicht ist aber mechanisch und thermisch sehr empfindlich.It has also become known to cover sliding surfaces with varnish, containing graphite or molybdenum disulfide and / or polytetrafluoroethylene. the However, the lacquer layer that hardens in the air or when exposed to heat is mechanical and thermally very sensitive.

Es ist außerdem noch bekannt, eine auf dem metallischen Grundkörper befindliche, poröse Sinterschicht durch Eintauchen in flüssiges Blei oder in 2c Dispersionen, welche Polytetrafluoräthylen enthalten, mit einem Gleitmittel zu imprägnieren. Die poröse Sinterschicht, ein sogenannter Rauhgrund, kann dadurch hergestellt worden sein, daß sinteraktives Metallpulver in Suspension auf den metallischen 25 Grundkörper aufgebracht und nach dem Trocknen in sich und mit dem Grundkörper zusammengesintert wird. Ähnlich wie bei den auf den Grundkörper direkt aufgebrachten Gleitstoffen haben sich aber auch die durch Tränkung einer porösen Sinterschicht 3o hergestellten Gleitschichten als mechanisch nicht sehr widerstandsfähig erwiesen. Bei hohen Lagerdrücken oder gering n Gleitgeschwindigkeiten und auch oft hohen Temperaturen wird diese Gleitschicht beiseite gedrückt, oder weseptliche Schichtteile lösen sich von 35 ihrer Unterlag , und es kommt zu Freßersche;nungen.It is also known to impregnate a porous sintered layer on the metallic base body with a lubricant by immersion in liquid lead or in 2c dispersions which contain polytetrafluoroethylene. The porous sintered layer, a so-called rough ground, this may have been produced that sinter the active metal powder is applied in suspension to the metallic base body 25 and sintered together after drying in itself and with the base body. Similar to the sliding materials applied directly to the base body, however, the sliding layers produced by impregnating a porous sintered layer 3o have also proven to be mechanically not very resistant. At high bearing pressures or low sliding speeds n and often high temperatures this sliding layer is pushed aside or weseptliche layer parts detach from their backing 35, and there is Freßersche; voltages.

:_e Alle diese Nachteile werden vermieden durch eine Gleitschicht, welche gemäß der Erfindung hergestellt wird.: _e All these disadvantages are avoided by a sliding layer, which is produced according to the invention.

Das erfind-ungsgemäße Verfahren zur Herstellung 40 eines Gleitbelages für Trockenlauf auf einem mit einer porösen Sinterschicht als Rauhgrund versehenen -metallischen Grundkörper ist dadurch gekennzeichnet, daß ffls Gleitmittel eines der bekannten Trockenscbmiermittel in Schichtdicken von 0,1 bis 0,25 MM 45 auf den Rauharund aufgestreut oder anderweitig aufgetragen und anschließend durch Prägen oder Walzen in den Rauhgrund eingedrückt wird.The method according to the invention for producing a sliding coating for dry running on a metallic base body provided with a porous sintered layer as a rough base is characterized in that the lubricant is one of the known dry lubricants in layer thicknesses of 0.1 to 0.25 MM 45 on the rough base sprinkled on or otherwise applied and then pressed into the rough ground by embossing or rolling.

Die Oberfläche des metallischen Grundkörpers wird hierbei zunächst chemisch, elektrochemisch 5o oder mechanisch so vorbereitet, daß das Aufsintern einer porösen Metallschicht möglich ist. Für diese werden Mmallpulver verwendet, die durch Aufstreuen oder durch Auftragen in einer Suspension auf die Oberfläche gebracht und im Ofen unter sich und mit ä5 der Oberfläche versintert werden. In der Metallpulvermischung können beim Sintern verdampfende Metallsalze zur Einstellung des gewünschten Porositätserades in einer bestimmten Menge vorhanden sein.The surface of the metallic base body is first prepared chemically, electrochemically or mechanically in such a way that a porous metal layer can be sintered on. For this Mmallpulver be used, which placed by sprinkling or by applying in a suspension onto the surface and the surface are sintered in the oven under and with AE5. Metal salts which evaporate during sintering can be present in the metal powder mixture in order to set the desired porosity wheel in a certain amount.

Anschließend wird das Gleitmittel, beispielsweise 6o Molybdändisulfid oder Graphit, auf die durch den Sinterprozeß entstandene Rauhgrundschicht gebracht. Bei ebenen Flächen geschieht dies durch Aufstreuen des Pulvers oder durch Aufsprühen einer Susvension. Kleinteile trommelt man in dem pulverfönnigen 65 Gleitmittel.The lubricant, for example 60 molybdenum disulfide or graphite, is then applied to the rough base layer created by the sintering process. In the case of flat surfaces, this is done by sprinkling the powder on or by spraying on a suspension. Small parts are drummed in the powdery 65 lubricant.

Die mit dem Gleitmittel versehenen Rauhgrundflächen werden einem Präge- oder Walzvorgang unterzogen. Hierdurch werden die auf der porösen Oberfläche aufliegenden, feinkörnigen Gleitmittel in die Poren eingedrückt und in diesen durch die sich seitlich verformenden Metallkörner der Rauhgrundschicht fest eingeklemmt. Gleichzeitig verfestigt sich die Rauhgrundschicht hierbei derartig, daß sie nicht mehr beiseite gedrückt werden kann.The rough base surfaces provided with the lubricant are subjected to an embossing or subjected to rolling process. As a result, the resting on the porous surface, Fine-grain lubricant pressed into the pores and into these through the side deforming metal grains of the rough base layer firmly clamped. Solidified at the same time the rough base layer is in such a way that it is no longer pushed aside can be.

Klein- und Massenteile wie Scheiben oder Lagerbuchsen, die im Trockenlauf über Selbstschmiereigenschaften verfügen sollen, lassen sich vorteilhafterweise dadurch herstellen, daß Trä g eimaterial in Band- oder Plattenform in der erfindungsgemäßen Weise behandelt wird, wobei die Verdichtung der Gleitschicht durch Walzen geschieht. Die Kleintelle lassen sich danach durch Herausstanzen aus dem fertigbehandelten Bandmaterial herstellen. Hieran können sich noch weitere Arbeitsgänge, wie Tiefziehen, Drücken, Rollen, Kalibrieren usw., anschließen. Der Gleitbelag erhöht dabei in vorteilhafter Weise einerseits die Standfestigkeit der Werkzeuge, und andererseits wird der Gleitbelag bei entsprechender Arbeitsrichtung weiter verfestigt.Small and mass parts such as disks or bushings, which should have self-lubricating properties when running dry, can advantageously be produced in that Trä g eimaterial in tape or plate form is treated in the manner according to the invention, the compression of the sliding layer being done by rolling. The small parts can then be produced by punching them out of the finished strip material. This can be followed by other operations such as deep drawing, pressing, rolling, calibration, etc. The sliding coating advantageously increases the stability of the tools on the one hand, and on the other hand, the sliding coating is further solidified with a corresponding working direction.

Ein bevorzugtes Beispiel für die Anwendung des Verfahrens auf ein Massenteil stellt die Herstellung des erfindungsgemäßen Gleitbelags auf der dem Druck des Hydraulikkolbens ausgesetzten Seite eines Reibbelagträgers dar.A preferred example of the application of the method to a Mass part represents the production of the sliding coating according to the invention on the Side of a friction lining that is exposed to the pressure of the hydraulic piston.

Solche Reibbelagträger sind üblicherweise aus Bandstahl gefertigt und dienen zur Halterung des Bremsbelages in der Bremszange von Teilbelagscheibenbremsen. Unter Umständen können Bremsgeräusche dadurch verursacht sein, daß der mit Spiel in der Bremszange gehalterte Bremsbelag beim Bremsen züi Schwin-un2en in Umfangsrichtung der Bremsscheibe und senkrecht zur Andrückrichtung an die Bremsscheibe angeregt wird. Die hierbei auftretende Reibung zwischen Hydraulikkolben und Bremsbelagträger kann Ursache von unangenehmen Geräuschen sein, weswe--en die Berührungsschicht mit einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gleitbelag versehen wird.Such friction lining carriers are usually made of strip steel and are used to hold the brake lining in the brake caliper of partially lined disc brakes. Brake noises may be caused by the fact that the with play Brake lining held in the brake caliper when braking to swing in the circumferential direction the brake disc and excited perpendicular to the direction of pressure on the brake disc will. The friction that occurs between the hydraulic piston and the brake lining carrier can be the cause of unpleasant noises, which is why the contact layer is also involved a sliding coating produced by the method according to the invention is provided.

Für diesen Anwendungsfall, bei dem das 50 - 50 mm c ,große und 5 mm dicke Trägerblech aus Stahl mit einem Gleitbelag zu versehen war, wurde zunächst die Trägerfläche des metallischen Grundkörpers durch Beizen gründlich gereinigt und anschließend galvanisch verkupferL Für die Aufbringung der als Rauhgrund bezeichneten, porösen Sinterschicht wurde eine PulvermischunLy, bestehend aus 75 Gewichttsprozent Kupfer und 25 Gewichtsprozent Zinn, in einer Körnung kleiner als 0,2 mm derart auf die Träcrerfläche aufgestreut, daß sich eine Schichtdicke von"0.5 mm ergab, und im Durchlaufofen bei 750 bis 850' C und reduzierender Atmosphäre gesintert, wobei die Sinterzeit 0,25 Stunden betrug.For this application, in which the 50 - 50 mm c , 5 mm thick steel carrier sheet was to be provided with a sliding coating, the carrier surface of the metallic base body was first thoroughly cleaned by pickling and then electroplated with copper , porous sintered layer, a powder mixture consisting of 75 percent by weight of copper and 25 percent by weight of tin, with a grain size of less than 0.2 mm, was sprinkled onto the carrier surface in such a way that a layer thickness of "0.5 mm resulted, and in the continuous furnace at 750 to 850 ' C and a reducing atmosphere, the sintering time being 0.25 hours.

Auf diese Rauhgrundschicht wurde Molybdändisulfid als Gleitmittel in einer Körnung kleiner als 0,06 mm aufgestreut, so daß sich eine weitere Schicht von 0,1 bis 0,25 mm Dicke bildete. Zum Einwalzen des Gleitmittels wurde ein Druck von 1 bis 1,5 t7cm2 aufgewendet.Molybdenum disulphide was sprinkled onto this rough base layer as a lubricant in a grain size smaller than 0.06 mm, so that a further layer 0.1 to 0.25 mm thick was formed. A pressure of 1 to 1.5 t7cm2 was applied to roll in the lubricant.

Durch Variation der Schichtdicke und Porosität der Rauhgrundschicht sowie der Körnung, Schichtdicke und des beim Einwalzen aufgebrachten Drucks für das Gleitmittel und der Wahl entsprechender Träger kann man sich allen Belastungs- und Gleitgeschwindigkeitsfällen anpassen. Als Metallpulver sollen vorzugsweise solche auf Kupferbasis, hauptsächlich legiert mit Zinn oder Zink, verwendet werden. Es lassen sich aber auch andere Metallpulver oder Pulvermischungen aus verschiedenen Metallen einsetzen, soweit diese nicht allzu oxydationsempfindlich sind und die Schmelzpunkte bzw. Schmelzintervalle im Bereich von 500 bis 1400' C liegen.By varying the layer thickness and porosity of the rough base layer as well as the grain size, layer thickness and the pressure applied during rolling for the lubricant and the selection of the appropriate carrier, you can adapt to all load and sliding speed cases. As the metal powder, copper-based ones, mainly alloyed with tin or zinc, should preferably be used. However, other metal powders or powder mixtures of different metals can also be used, provided they are not too sensitive to oxidation and the melting points or melting intervals are in the range from 500 to 1400 ° C.

Bei hohen Gleitgeschwindigkeiten und geringen Lagerdrücken ist der Zusatz von Blei in einem Mengenanteil von bis zu 25 Gewichtsprozent vorteilhaft, um die Neigung zum Fressen herabzumindern.At high sliding speeds and low bearing pressures, the addition of lead in a proportion of up to 25 percent by weight is advantageous in order to reduce the tendency to seize.

Bei Anwendun-sfällen mit hoher Belastung, aber geringer Geschwindigkeit ist ein sehr festes Korn für die poröse Sinterschicht erforderlich. Eine solche Schicht wird durch Einsetzen eines Bronzepulvers mit ver-ieichsweise höherem Zinngehalt dann erhalten, wenn der eingebrachte Zinnanteil durch entsprechende Steuerung des Sinterverfahrens, d. h. Einstellung der Sintertemperatur und der Sinterdauer, zur BildunLy von harten Cu-Sn-Mischkristallen führt.For applications with high loads but low speeds, a very solid grain is required for the porous sintered layer. Such a layer is obtained by using a bronze powder with a comparatively higher tin content when the amount of tin introduced is controlled by appropriate control of the sintering process, i. H. Adjustment of the sintering temperature and the sintering time, leads to the formation of hard Cu-Sn mixed crystals.

Weiterhin können Stoffe in Anteilen bis zu 3 Gewichtsprozent zugesetzt werden, welche die Sinteraktivität erhöhen, beispielsweise Phosphor.Furthermore, substances can be added in proportions of up to 3 percent by weight, which increase the sintering activity, for example phosphorus.

Zur Erzielung der gewünschten Porosität können verdampfende Salze in einem Verhältnis von bis zu 20 Gewichtsprozent der Pulvermischung beigefügt werden, z. B. CuCo., oder (NLH4),CO"' Weiter läßt sich die Porosität durch eine unterschiedliche Dauer des Sinterprozesses steuern, wobei sich mit längerer Sinterdauer eine Reduzierung des '-.#-orenraumes ergibt.Vaporizing salts can be used to achieve the desired porosity be added in a ratio of up to 20 percent by weight of the powder mixture, z. B. CuCo., Or (NLH4), CO "'Next, the porosity can be determined by a different Control the duration of the sintering process, whereby the longer the sintering time, there is a reduction of the '-. # - oren space results.

Eine weitere Möalichkeit zur Beeinflussun- des Porenvolumens ;st durch eine entsprechende Wahl der Komform und der Korn-röße Lye2eben. Kugelförini-es und yrobes Korn ergibt ein Maximum an Porenraum. Die einaesetzten Metallpulver haben vorteilhafterweise Korn-rößen zwischen 0,05 bis 0,6 inin.Another possibility of influencing the pore volume is through an appropriate selection of the grain shape and grain size Lye2eben. Kugelförini-es and yrobes grain results in a maximum of pore space. The metal powders used advantageously have grain sizes between 0.05 and 0.6 in.

Die hiermit erzeugten Schichtdicken liegen zwischen 0,1 bis 3 mm.The layer thicknesses created in this way are between 0.1 and 3 mm.

Als Gleitmittel für die Herstellun- des erfindungsgemäßen Gleitbelaaes dienen vorzugsweise Graphit C und Molybdänsulfid. Als günstig haben sich weiter Zinksulfid und Bleiferrit (Pbo - Fe.,0.,) erwiesen. Graphite C and molybdenum sulfide are preferably used as lubricants for the production of the sliding coatings according to the invention. Zinc sulfide and lead ferrite (Pbo - Fe., 0.,) Have also proven to be favorable.

Es ist weiter günstig, wenn die Gleitmittel in Körnungen von kleiner als 0,06 min. vorliegen. Der notwendige Druck zum Einprägen oder Einwalzen des Gleitmittels liegt zwischen 0,5 und 5 t/cm-. Der Walzdruck muß so aewählt werden, daß eine Verdichtung der Sinterschicht, jedoch keine Verformung des Trägermaterials eintritt und wird von der Dicke und der Zusammensetzun(-, der Schichten und des metallischen Grundkörpers abhängig. Bei dem angeführten bevorzu-ten Anwendun-sfall laa der Walz-e C C druck bei einer Schichtdicke zwischen 0,5 und 1 mm bei ungefähr 1 t,#crif->.It is also advantageous if the lubricants are present in grain sizes of less than 0.06 min . The pressure required for impressing or rolling in the lubricant is between 0.5 and 5 t / cm-. The rolling pressure must be selected in such a way that the sintered layer is compacted but the carrier material is not deformed and is dependent on the thickness and composition of the layers and the metallic base body - e CC printing with a layer thickness between 0.5 and 1 mm at approximately 1 t, # crif->.

Bei Trommel-ut wird die notwendige Verdichtung der mit Gleitmittel überzogenen Sinterschicht durch eine entsprechende Zugabe von Stahlkugeln zum Trommelgut erreicht.In the case of drum ut the necessary compaction is carried out with lubricant coated sintered layer by adding steel balls to the drum material achieved.

In der Zeichnung ist der als bevorzugtes Beispiel für die Anwendung des Verfahrens genannte Reibbelagträger schematisch dargestellt. Es zeigt F 1 1 die Draufsicht und F i 2 die Seitenansicht eines Bremsklotzes, wie er beispielsweise in Teilbelagscheibenbremsen von Kraftfahrzeugen Verwendung findet.The friction lining carrier mentioned as a preferred example for the application of the method is shown schematically in the drawing. It shows F 1 1 the plan view and F i 2 the side view of a brake pad such as is used, for example, in partially lined disc brakes of motor vehicles.

Der Bremsklotz besfeht aus einem Reibbelaa 1 und einem Reibbelagträger 2. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Reibbelagträger 2 auf seiner freien Seite mit einem Gleitbelag 3 versehen worden.The brake pad consists of a friction lining 1 and a friction lining carrier 2. According to the method according to the invention, the friction lining carrier 2 has been provided with a sliding lining 3 on its free side.

Claims

1. A method for Herstellune, a Gleitbelaues Zür dry running on one with a porous sintered layer verschenen as rough ground metallic base body, d a d u rch g e kc nn -zeichnet that as a lubricant of the known Trockenschiniermittel in layer thicknesses of from 0.1 to 0 , 25 mm sprinkled on the rough round or otherwise applied to ' g' and then pressed into the rough round by preening or rolling. Method according to claim 1, characterized in. that graphite, Molvbke dändisulE-d, Z., n "-, sulfide or lead ferrite in grain sizes smaller than 0.06 nm is applied as lubricant. 3. The method according to claim 1, characterized in that the rough-round from metal powders or metal powder mixtures with a melting range between 500 and 14000 C and a particle size between 0.05 and 0.6 mm in a sintered layer, thickness between 0.1 and 3 mm ., 4- a method according to claim 1, characterized denotes overall is that the metal powder or the "'-2-allpulv.r2emischen to Herstellunc, the rough, - - C, -rundes up to j". o of fabric-en for Increase in sintering activity, preferably phosphorus, can be mixed in. 5. Process according to Claim 1, characterized in that the metal powder or the metal powder mixtures are used to produce the Rauh-C C ( Trundes of up to 25 1 lo lead can be added.