Gleit-Vund_Dchteiementpaarung -Die Erfindung betrifft eine auf Reibung
beanspruchte Gleit> und Dichtelementpaarung, insbesondere Gleitringdichtungmit verbeserter
mechanischer und chemischer Best'ändigkeit,-bel der= eines der Paarungselemente
aus gesintertem Aluminiumoxid besteht-. Als Werkstöff f,ir .Apparate und Maschinenteile,,
bei denen zwischen zwei =oder mehreren Teilen Relativbewegungen auftreten, wie Gleit=
lagern oder insbesondere axialen oderradialen Gleitringdichtungen haben sich Formkörper
aus -gesintertem Aluminiumoxid besonders in den Fällen bewährt; In denen es neben
sehr hoher Verschleißfestigkeit auch auf gute Korrosionsbeständigkeit ankommt, wie
' bei Chemiepumpen und@speziellen Raketenantrieben..Die Eignung und die Eigenschaften
solcher Gleitlager urd Gleitringdchtungen hängen-aber weitgehend auch von der Zusammensetzung'des.Gegen-`körpers-einer
solchen Elementpaarung ab, weil beide:. Paarungselemente zueinander in; enger Wechselbezehungstehen.
Insbesondere sind für höhere mechanische Belastungen und höhere Temperaturen: dabei
die üblichen auf Kohlegrundlage aufgebauten Gegenwerkstoffe oder sonst vorgeschlagenen
Materialien' nicht- ausreichend warmfest und oxidationsbeständig. Es besteht deshalb
ein dringendes
technisches Bedürfnis nach einem Werkstoff für den
Gegenkörper, der in seiner Härte und im Verschleißverhalten dem gesinterten Alüminiumoxid
angepaßt ist, andererseits aber ein gutes Ein- und ein ausreichendes Notlaufvermögen
besitzt: Weiterhin muß eine gute Ableitung der Reibungswärme garantiert sein. Erfindungsgemäß
wurde nun gefunden, daß diese hohen Anforderungen eine auf Reibung beanspruchte
Gleit- und Dichtelementpaarung, insbesondere Gleitrngdichtung, von verbesserter
mechanischer und chemischer Beständigkeit, bei der ein Paarung®element aus gesintertem,vorzugsweise
reinem Aluminiumoxid besteht, dann erfüllt, wenn der Gegenkörper von Titandioxid
gebildet wird.Gleit-Vund_Dchteiementpaarung -The invention relates to a friction
Stressed sliding and sealing element pairing, in particular mechanical seal with improved
mechanical and chemical resistance, -bel the = one of the pairing elements
consists of sintered aluminum oxide. As Werkstöff f, ir. Apparatus and machine parts,
where relative movements occur between two = or more parts, such as sliding =
store or in particular axial or radial mechanical seals have molded bodies
made of -sintered aluminum oxide especially proven in cases; In which there is next
very high wear resistance also depends on good corrosion resistance, such as
'' for chemical pumps and @ special rocket drives..The suitability and properties
Such plain bearings and mechanical seals depend - to a large extent - also on the composition of the counter body
such element pairing, because both: Mating elements to each other in; close interrelationship.
In particular, for higher mechanical loads and higher temperatures: are included
the usual carbon-based counter-materials or otherwise proposed
Materials' insufficiently heat-resistant and oxidation-resistant. It therefore exists
an urgent one
technical need for a material for the
Counter body, which in its hardness and wear behavior the sintered aluminum oxide
is adapted, but on the other hand a good run-in and a sufficient emergency running ability
possesses: Furthermore, a good dissipation of the frictional heat must be guaranteed. According to the invention
it has now been found that these high demands placed on friction
Sliding and sealing element pairing, in particular sliding face seal, of improved
mechanical and chemical resistance, in which a Paarung® element made of sintered, preferably
Pure aluminum oxide is then met when the counter body is made of titanium dioxide
is formed.
- Derartige Gegenkörper aus Titandioxid weisen sehr gute Korrosionsbeständigkeit
auf, die der des Aluminiumoxides entspricht. Ihre Härte ist dabei etwa halb so groß
wie die der Sinterkörper auf Aluminiumoxidgrundlage. Damit ist der Vorteil verbunden,
daß die aus Titandioxid bestehenden Gegenlaufkörper hart genug sind, um mechanischen
Beanspruchungen auf Verschleiß zu widerstehen, es aber andererseits infolge ihrer
gegenüber dem Aluminiumoxid geringeren Härte ermöglichen, daß sich der Aluminiumoxidring
in den Gegenring aus Titandioxid einlaufen kann und daher zu einer guten Abdichtung
beider Gleitteile führt. Es hat sich weiter gezeigt, daß eine solche Kombination
ohne zusätzliche Schmierung auch bei hohen Temperaturen noch gute Laufeigenschaften
aufweist. Ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Elemerbaarung gegen-, über solchen,
bei denen beide Paarungselemente aus gesintertem Aluminiumoxid bestehep,beruht darin,
daß es nicht mehr wie bisher dem Zufall überlassen ist, welches der Paarungselemente
zuerst durch Verschleiß unbrauchbar und zerstört wird, sondern daß in jedem das,
Fall
das Paarungselement aus Titandioxid ist, so daß dieses Paarungsdement von vornherein
dort eingebaut wird, wo es am leichtesten zugänglich ist. :Vorteilhaft ist auch,
daß abgeriebene Panikelchen aus Titandioxid. nicht so hart sind, so daß durch Verschleiß
bedingter Staub nicht oder zumindest weniger die Paarungselemente angreift und damit
weniger die abdichtende Wirkung beeinträchtigt, als das beispielsweise bei Aluminiumöxidpartikelchen
der Fall ist. ,Bei dem Gegenkörper aus Titandioxid handelt es sich vorteilhaft auch
um einen.Sinterkörper, der dadurch erhalten wird, daß Titandioxid in-feinkörniger
Form zu Formkörpern der ge,.iünschten ;Ausgestaltung verpreBt und anschließend bei.-Temperaturen
von 1300 bis 15009C gesintert wird.. Wird hierzu von Anatas, einer der Modifikationen
des Titandioxides ausgegangen, so wird zweckmäßig das Ausgangspulver bei Temperaturen
von etwa 1000°C mehrere Stunden geglüht, um eine vorherige Umwandlung seines Kristallgitters
in eine stabile Modifikation des Titandioxides zu bewirken. Ohne vorherige Umwandlung
des Ausgangspulvers in die stabile Modifikation kann der Sinterkörper zur Rißbildung
neigen. Für besondere Anwendungszwecke und bei größeren Apparate- und Maschinenteilen
kann es aber auch zweckmäßig sein, wenn lediglich die Oberfläche des Gegenkörpers
aus-Titandioxid besteht, das auf einen Grundkörper aus Metall aufgebracht ist, zweckmäßig
in Form eines dünnen Überzuges. Dieser kann vorteilhaft durch Flammsprtzen auf den
Grundkörper aus Metall aufgebracht sein, wobei man unter Flammsprtzen sowohl den
Auftrag in einem Sauerstoffgebläse als auch mittels einer Plasmaanlage versteht.
Unter
Sinterprodukten aus. Aluminiumoxid versteht man üblicherweise Formkörper, die bei
hohen Temperaturen aus Massen gesintert worden sind, die überwiegend aus Aluminiumoxid
bestehen.. Für Gleit--'und-Diehtelementpaarungen, an die besonders hohe Anforderungen-gestellt
werden, liegt der A1203 -Gehalt zweck-- mäßig über 95 %vorteilhaft sogar wesentlich
höher-bis hinauf zu einem Anteil von 99,9 % A1203# Zur Beeinflussung der Härte und
.der Verschleißeigenschaften h und des Gefüges des zumindest an seiner Oberfläche
aus Titandioxid bestehenden Gegenkörpers kann dieser vorteilhaft noch
kleine Mengen :anderer Oxide, wie Oxide der Erdalkaldiimetalle,
der Erdmetalle und der Metalle der Chromgruppe oder Mangans
bis zu-einem Gewichtsprozentanteilvon 10 % enthalten. Zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit
ist es vorteilhaft-,-wenn . der Gegenkörper aus Titandioxid noeh..geringe
Zusätze korrosionsbeständiger Metalle, insbesondere Zusätze von Wolfram oder -Molybdän
enthält. _ Die metallischen Zusätze lassen sich auf-einfache Art und Weise und in
feiner Verteilung dadurch in dem Gegenkörper aus Titandioxid erzielen, da:B-sie
demAusgangspulver in-,Form der betreffenden Metalloide zugegeben werdenünd.das
Sintern des
Gegenkörpers in reduzierender--Atmosphäre durchgeführt wind,.
wobei die Reduktion_zum Nilall erfolgt und eine besonders feine und-gleichmäßige
Verteilungserreicht wird. -In den Anwendungsfällen, bei denen eine
Schmierung der Gleit-und Dichtelementpaarung mit flüssigen Schmiermitteln
erwünscht ist oder bei.denen es auf-besonders gute Notlaufeigensehaften
ankommt, ist es zweckmäßig, wenn der Titandioxid-Gegenkörper -noch.eine Porosität
hat, maximal bis zu 10 %, so daß er
geeignete Schmierflüssigkeiten
aufnehmen kann. Dies kommt ganz besonders bei- schnell umlaufenden Wellen in Betracht:
Eine solche-Porosität im Gegenlaufkörper aus Ttandioxid 1&£t sich beispielsweise
durch geeignete- Auswahlader Ausgangspulver in -ihrer stofflichen Zusammensetzung,
in ihrer Korngröße und durch die Sinterbedingungen erreichen;- Such counter bodies made of titanium dioxide have very good corrosion resistance, which corresponds to that of aluminum oxide. Their hardness is about half that of the sintered bodies based on aluminum oxide. This has the advantage that the counter-rotating bodies made of titanium dioxide are hard enough to withstand mechanical stresses due to wear, but on the other hand, due to their lower hardness than aluminum oxide, allow the aluminum oxide ring to run into the counter-ring made of titanium dioxide and therefore to a good seal of both sliding parts leads. It has also been shown that such a combination still has good running properties even at high temperatures without additional lubrication. Another advantage of the Elemerbaarung according to the invention over those in which both pairing elements consist of sintered aluminum oxide is that it is no longer left to chance, as before, which of the pairing elements is first unusable and destroyed by wear, but that in each if the mating element is made of titanium dioxide, so that this mating element is installed from the outset where it is most easily accessible. : It is also advantageous that rubbed particles of titanium dioxide. are not so hard that dust caused by wear does not, or at least less, attacks the pairing elements and thus affects the sealing effect less than is the case, for example, with aluminum oxide particles. The counter body made of titanium dioxide is advantageously also a sintered body which is obtained by pressing titanium dioxide in fine-grained form into molded bodies of the desired configuration and then sintering it at temperatures of 1300 to 15009C. If this is based on anatase, one of the modifications of titanium dioxide, the starting powder is expediently calcined at temperatures of about 1000 ° C. for several hours in order to convert its crystal lattice into a stable modification of the titanium dioxide. Without prior conversion of the starting powder into the stable modification, the sintered body can tend to form cracks. For special purposes and for larger apparatus and machine parts, however, it can also be useful if only the surface of the counter body consists of titanium dioxide, which is applied to a base body made of metal, suitably in the form of a thin coating. This can advantageously be applied to the base body made of metal by flame spraying, whereby flame spraying is understood to mean application in an oxygen blower as well as by means of a plasma system. Under sintered products from. Aluminum oxide is usually understood to mean shaped bodies which have been sintered at high temperatures from masses which predominantly consist of aluminum oxide. The A1203 content is expedient for sliding and sliding element pairings on which particularly high demands are made over 95%, advantageously even significantly higher - up to a proportion of 99.9% A1203 # To influence the hardness and the wear properties h and the structure of the counter body, which at least on its surface is made of titanium dioxide, it can also advantageously small amounts: other oxides, such as oxides of the alkaline earth diimetals,
the earth metals and the metals of the chromium group or manganese
contain up to a weight percentage of 10%. To increase the thermal conductivity it is advantageous -, - if. the counter body made of titanium dioxide contains little additions of corrosion-resistant metals, in particular additions of tungsten or molybdenum. _ The metallic additives can be on-simple manner and thereby achieve in a fine distribution in the counter body of titanium dioxide, as: B-they domestic demAusgangspulver, shape werdenünd.das added to the metalloids concerned sintering the body in a reducing - performed atmosphere wind,. the reduction to the Nilall takes place and a particularly fine and even distribution is achieved. In those applications in which a lubrication of the sliding and sealing element pairing with liquid lubricants is desired or for which particularly good emergency running properties are important, it is useful if the titanium dioxide counter-body still has a porosity, up to at most 10% so that it can absorb suitable lubricating fluids. This is particularly important in the case of rapidly rotating waves: Such a porosity in the counter-rotating body made of titanium dioxide can be achieved, for example, by suitable selection of the starting powder in its material composition, in its grain size and through the sintering conditions;