DE2016040B2

DE2016040B2 - Schmiermittel

Info

Publication number: DE2016040B2
Application number: DE2016040A
Authority: DE
Inventors: Tamotsu Hori; Toshikatsu Ishikawa
Original assignee: Nippon Carbon Co Ltd
Current assignee: Nippon Carbon Co Ltd
Priority date: 1968-05-27
Filing date: 1970-04-03
Publication date: 1976-01-02
Also published as: GB1215903A; JPS49964B1; US3607747A; DE2016040A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel, das einen Schmiermittelverbesserer enthält.

Die derzeitigen Schmiermittel sollen kühlen, antikorrodierend wirken und eine äußerste Druckbeständigkeit verleihen sowie den Abrieb verhindern. So werden beispielsweise die bekannten Schmiermittel nur schwierig in Wasser gelöst und haften dadurch zufriedenstellend auf der reibenden Oberfläche, die mit Wasser gespült wird. Auf diese Weise werden sie durch das Wasser nicht hinweggespült.

Sie haben zwar eine äußerst gute Wasserbeständigkeit, besitzen jedoch nur eine schlechte Wärmebeständigkeit.

Neuerdings ist die Forderung nach einem Schmiermittel erhoben worden, das dazu geeignet ist, über einen längeren Zeitraum ohne ein Wechseln eingesetzt zu werden. Hierzu wurde der Zusatz von verschiedenen Verbesserern vorgeschlagen. Als solche Verbesserer sind beispielsweise feste anorganische Stoffe, wie natürlicher Graphit, Molybdändisulfid usw., bekannt. Die mit diesen anorganischen Substanzen versetzten Schmiermittel sind jedoch nicht immer mit den für ein Schmiermittel geforderten Eigenschaften versehen worden. Die mit den obengenannten anorganischen Stoffen versetzten Schmiermittel sind nämlich schwarz gefärbt, wodurch die zu schmierende Oberfläche und die Oberfläche der drehenden Teile verschmutzt werden.

Auch ist aus »Chem. Engag. News«, 48 (1970), 2, S. 40 und 41, insbesondere S. 41, 1. Spalte, Absatz 2, bekannt, daß Poly(Kohlenstoff-Monofluorid) ausgezeichnete Schmiereigenschaften zu besitzen scheint und dabei besser als Molybdän-Disulfid oder Graphit sein soll. Wie im Beispiel 1, letzter Absatz, ausgeführt wird, zeigen solche Zusätze im Vergleich mit den erfindungsgemäß zusammengesetzten Schmierölen und in dem erfindungsgemäßen System keine befriedigenden Ergebnisse.

Es wurde nun gemäß der Erfindung gefunden, daß hinsichtlich der genannten Gesichtspunkte ein Schmiermittel, das mit Graphitfluorid versetzt ist, wesentlich bessere Eigenschaften aufweist. Besonders vorteilhafte Eigenschaften zeigen Schmiermittel, bestehend aus (1) einer SchmiermittelgrundUigc, (2) 0,05 bis 60 Gewichtsprozent Graphitfluorid der Formel (CF)_n. bezogen auf die Schmiermittelgrundlage, und gegebenenfalls (J) Molvbdändisulfid. Graphit, Wolframsulfid. Bleioxid.

040

Bornitrid, Stearinsäure, Laurinsäure und/oder Siliconöl.

Die verwendeten Schmiei mittel entsprachen den Nummern 0 bis 6 NLGI (U.S. Grease Association) hinsichtlich ihrer Konsistenz. Gemäß der ASTM D217-52T besitzen sie bei 25°C eine Durchdringung (mm) von etwa 85 bis 385. Sie sind ferner hinsichtlich der Art der Seife folgendermaßen klassifiziert:
Kalziumseife-Schmiermittel
Natriumseife-Schmiermittel
Aluminiumseife-Schmiermittel
Mischseifen-Schmiermittel
Lithiumseifen-Schmiermittel
Bariumseifen-Schmiermittel

Die Basis dieser Schmiermittel ist Mineralöl.

Als; weitere syn'.hetische Schmiermittel werden Produkte in Betracht gezogen, die auf Bentonit. Silicagel, Kupferphthalocyanin oder Allylharnstoff und einer Grundlage aus SiliconöJ oder Diesteröl bestehen.

Wie bereits zum Ausdruck gebracht, sind als anorganische Schmiermittelverbesserer, die zu Schmiermitteln zugegeben werden sollen, Graphit und Molybdänsulfid empfohlen worden. Dies geschah aus dem Grund, weil Graphit und Molybdindisulfid ohne weiteres auf einem Metall haften und daher bei Verwendung dieser anorganischen Stoffe als Schmiermittel, insbesondere bei deren Verwendung in Pulverform, ein sehr guter Schmiermitteleffekt erhalten werden kann. Es wurde ferner in Betracht gezogen, daß sich auch bei der Verwendung dieser Stoffe als Verbesserer ein ausgezeichneter Schmiermitteleffekt ausbildet.

Im Gegensatz hierzu besitzt das Graphitfluorid nicht die Eigenschaft, daß es auf Metall ohne weiteres haftet.

Graphitfluorid ist als pulverförmiges Schmiermittel im Vergleich zu Molybdändisulfid hinsichtlich seiner Eigenschaften unterlegen.

Fig. 1 stellt ein Diagramm dar, das den Verlauf des Druck-Reibungs-Faktors von ptilverförmigem Molybdändisulfid (A)und von pulverförmigem Graphitfluorid (B), gemessen mit einem Soda's-Vierkugel-Testgerät (Hüllen-Typ), zeigt. Gemäß Fig. 1 ist der Reibungsfaktor des Molybdändisulfids bis zu einem sehr hohen Druck stabil, während der Reibungsfaktor des Graphitfluorids nicht in einem solchen breiten Druckbereich wie bei Molybdändisulfid stabil ist.

Man hat daher bis jetzt angenommen, daß das Molybdänsulfid am besten als pulverförmiges Schmiermittel und als Schmiermittelverbesserer geeignet ist, und hat dieses häufig als Zusatzstoffe zu Schmiermitteln eingesetzt. Im Gegensatz dazu ist die Wirkung einer Zugabe von Graphitfluorid niemals festgestellt worden. Graphitfluorid wurde auch bisher weder als pulverförmiger Schmiermittel noch als Verbesserer eingesetzt und wurde bis jetzt auch nicht technisch hergestellt und in den Handel gebracht.

Bei der Zugabe von Graphitfluorid hat sich jedoch ein überraschender Effekt, der in der Fi g. 2 dargestellt ist, ergeben.

Die F i g. 2 zeigt den Verlauf des Druck-Reibungs-Faktors eines Faserschmiermittcls (C). das mit 10 Gewichtsprozent pulverförmigem Molybdändisulfid versetzt worden war, eines Fascrschmiermittels (D), das mit 10 Gewichtsprozent im Handel als Schmiermittel für hohe Temperaturen eihäitlichem Molybdändisulfid versetzt worden war, und eines Fascrschmiermittels (F), das mit 10 Gewichtsprozent Graphitfluorid versetzt worden war.

Wie berci;s ausgefüllt, wurden die Faserschmiermil-

ie! (C)und ffydurch Zusatz von 10 Gewichtsprozent des höchstreinen Molybdändisulfids mit einer mittleren Korngröße von weniger als 0.5 μ und durch Zusatz von Graphitfluorid zu einem handelsüblichen Faserschmiermittel mit einer Konsistenz bei 25°C von 250 ± 20 und einem Tropfpunkt von mehr als 130°C hergestellt. Das Faserschmiermittel (D) war ein übliches Schmiermittel für hohe Temperaturbeständigkeit. Es hatte eine Konsistenz von 265 und enthielt 10 Gewichtsprozent Molybdändisulfid. Als Ergebnis dieser Versuche hat sich ein synergistischer Effekt ergeben, der aus dem Verlauf des Druck-Reibungs-Faktors des pulverförmigen Mo-Ivbdändisulfids und des pulverförmigen Graphitfluorids gemäß F i g- 1 in keiner Weise vorhersehbar war.

Der Grenzdruck des Schmiermittels (C), das mit 10 Gewichtsprozent Molybdändisulfid versetzt ist, beträgt nämlich 7 kg/cm² und derjenige des handelsüblichen Schmiermittels (D), das bereits mit 10 Gewichtsprozent Molybdändisulfid versetzt ist, ist 12 kg/cm². Dagegen ist das Faserschmiermittel (E), welches einen Zusatz von 10 Gewichtsprozent Graphitfluorid hat, innerhalb eines weiten Druckbereichs stabil.

In diesem Fall beruht der Unterschied zwischen den Schmiermitteln (C) und (D) auf dem folgenden Grund. Das Schmiermittel (D) ist zusätzlich zu dem Molybdändisulfid noch mit einer weiteren dritten Komponente, wie Stearinsäure, Laurinsäure, Diesteröl und Siliconöl (der Methyl- und Phenylreihen), versehen, wodurch die Wirkung des Molybdändisulfids durch die dritte Komponente verstärkt wird. Aus dem Resultat der Versuche gemäß Fig. 2 ergibt sich, daß die Wirkung des Zusatzes von Graphitfluorid wesentlich höher ist als diejenige des Zusatzes von Molybdändisulfid. Es ist fernerhin möglich. Molybdändisulfid, Graphit, Wolframsulfid, Bleioxid, Bornitrid und ähnliche Stoffe zusammen mit Graphitfluorid als weitere Komponenten einzusetzen.

Es wurde weiterhin gefunden, daß Graphitfluorid die oben beschriebene Wirkung zeigt, wenn es gewöhnlichen flüssigen Schmierölen, wie Spindelöl, Maschinenöl, Hydrauliköl, Getriebeöl, Motoröl usw., zugesetzt wird. Es hat sich schließlich noch herausgestellt, daß bei getrennter Herstellung einer Lösung von Graphitfluorid und bei Zugabe dieser Lösung zu einem handelsüblichen Schmieröl vor dem Gebrauch ähnliche ausgezeichnete Wirkungen erhalten werden können.

Die nachstehend noch folgenden Beispiele 6 bis 9 sind Ausführungsformen davon. Aus Beispiel 6 wird ersichtlich, daß das Resultat in der Testvorrichtung ausgezeichnet ist. Die Beispiele 7 bis 9 belegen, daß das Graphitfluorid für Motoröle, Getriebeöle und Schneideöle eingesetzt werden kann. Graphitfluorid ist weiterhin für Spindelöl, Eismaschinenöl, Dynamoöl. Turbinenöl, Maschinenöl, Schiffsmotorenöl, Dieselmotorenöl, Zylindern), Achsenöl, Kompressoröl u. dgl. geeignet. Die mit Graphitfluorid versetzten Öle zeigen die Wirkung des Graphitfluorids ohne weiteres, wenn die auf die Öle ausgeübte Last größer wird. Graphitfluorid kann somit als Verbesserer für extreme Drücke bezeichnet werden.

Die Herstellung der Hauptkomponente des anorganisehen Graphitfluorids mit hohem Molekulargewicht, das gemäß der Erfindung als Verbesserer eingesetzt werden kann, ist in der britischen Patentschrift 10 49 582 und in der US-Patentschrift 33 97 087 beschrieben. Graphitfluorid wird durch Umsai/ von Kohlenstoff <\s oder Graphit mit Fluor, Halogenfluorid bzw. einem Gemisch dieser Stoffe oder einem Gemisch dieser Stoffe mit einem inerten Gas oder einer höheren Fluorverbindung bei Temperaturen von unterhalb 550⁰C gebildet. Graphilfluorid besitzt folgende Konfiguration: Fluor ist zwischen die Schichten des Ciuergefüges von Graphit oder Kohlenstoff eingeschoben und ist mit einem restlichen Valenzelektron des Kohlenstoffatoms in einer covalenten Bindung chemisch gebunden. Die Formel kann als (CF)_n angegeben werden. Das Molverhältnis des Kohlenstoffs zu Fluor ist vollständig 1:1. Die Verbindung ist farblos oder stellt ein weißes festes Pulver dar.

Graphitfluorid ist eine anorganische hochmolekulare Substanz und erweicht oder brennt daher bei hohen Temperatüren nicht, was im Gegensatz zu beispielsweise Äthylentetrafluorid steht. Graphitfluorid ist bis zu Temperaturen von 55O°C bei Atmosphärendruck beständig. Graphitfluorid hat eine Dichte von 2,00 bis 2,70. Es ist gegenüber Chemikalien, wie Säuren, Alkalien u. dgl., korrosionsfest sowie hoch temperaturbeständig und weist schließlich einen hohen elektrischen Widerstand auf.

Wenn pulverförmiger Kohlenstoff oder Graphit vollständig mit Fluor umgesetzt wird, dann kann pulverförmiges Graphitfluorid erhalten werden. Wenn der pulverförmige Kohlenstoff oder der pulverförmige Graphit mit einer ungenügenden Menge von Fluor umgesetzt wird, dann wird die Reaktion auf dem halben Wege abgebrochen, und das Graphitfluorid wird nur an der Oberflächenschicht gebildet. Der innere Teil bleibt als Kohlenstoff oder Graphit zurück. Selbst wenn jedoch nur die Oberflächenschicht zu Graphitfluorid umgewandelt worden ist, dann haben die Schmiereigenschaften nur zu der Oberflächenschicht Beziehung, so daß es keine Wirkung hat, wenn der angewendete Druck niedrig ist. Die Schmiereigenschaft des Graphitfluorids auf der Oberflächenschicht ist nämlich sehr hoch, so daß, wenn nicht besonders hohe Drücke zur Anwendung kommen, der Film aus dem Graphitfluorid nicht bricht. Aber selbst wenn der Film aus dem Graphitfluorid aufbricht, dann besitzt der Innenteil aus Kohlenstoff immer noch Schmiereigenschaften.

Graphitfluorid ist gewöhnlich pulverförmig, doch ist es vorzuziehen, wenn es als Schmiermittelverbesserer eingesetzt werden soll, die durchschnittliche Korngröße des Graphitfluorids auf weniger als 10 μ einzustellen. Der Grund hierfür liegt darin, daß es vorzuziehen ist, die durchschnittliche Korngröße des Graphitfluorids so gering wie möglich, wie im Falle von Molybdändisulfid einzustellen, um das Graphitfluorid in dem Schmicn.iittel gut dispergieren zu können.

Graphitfluorid kann in der gleichen Weise wie im Falle der Herstellung eines Schmiermittels durch die Zugabe von Molybdändisulfid zugesetzt werden. Es kann auch einem bereits hergestellten Schmiermittel. z. B. einem im Handel erhältlichen Schmiermittel, zugesetzt werden. In diesem Falle ist es zweckmäßig, physikalische Mittel wie beispielsweise Rühren, geeignetes Erhitzen oder ein Dispergiermittel anzuwenden. Fs ist jedoch nicht immer notwendig, diese Mittel einzusetzen.

Nunmehr soll die Beziehung der zugegebenen Menge des Gruphilfluorids erörtert werden.

Zum ersten soll der Einfluß der oberen Grenze der Menge des zugesetzten Graphitfluorids erläutert worden.

Die Fig. 3 zeigt den Verlauf dos Druck-Reibungslaktors, wie er durch Vergleichsversuche mit einem l'aserschmiermittel allein und einem mit Graphitl'luorid versetzten Schmiermittel erhalten wird. Die Versuche

wurden unter Verwendung einer SODA-Vierkugel-Testvorrichtung durchgeführt. In der F-" i g. J betragt der Grenzdruck für das Faserschmiermiuel allein (F). 3.5 kg/cm² (Öldruck). Der Grenzdurck für das Fascrschmiermittel (G) beträgt 6 kg/cm² (Öldruck). Bei dem Schmiermittel (G) handelt es sich um ein solches, das durch Zusatz von 3 Gewichtsprozent Graphitfluorid zu dem Schmiermittel (F)erhalten wurde. Der Grenzdruck eines Schmiermittels (E). bei welchem 10 Gewichtsprozent Graphitfluorid zu dem Schmiermittel (F) gegeben wurde, wird bis zu einem Öldruck von 20 kg/cm² (Last pro Kugel: 405 kg/cm²) nicht gefunden. Dieser Umstand ist überraschend und zeigt, daß das Graphitfluorid ausgezeichnete Eigenschaften als Verbesserer besitzt.

Ferner wird die Eigenschaft eines Schmiermittels, das mit einem Verbesserer versetzt worden war, im allgemeinen durch den Verbesserer und auch durch die Eigenschaft der Grundlage oder des Schmiermittels selbst verbessert. Zum Beweis dieser Tatsache wird als Grundlage eines Schmiermittels ein Stauffer-Fett mit einer Konsistenz bei 25°C von 250 ± 15 und einem Tropfpunkt von mehr als 90⁰C verwendet. Mit diesem Stauffer-Fett allein und einem mit Graphitfluorid versetzten Stauffer-Fett wurden entsprechende Vergleichsversuche durchgeführt, deren Ergebnisse in F i g. 4 zusammengestellt sind.

Aus der Fig.4 geht hervor, daß bei dem Stauffer-Fett allein (H) ein Öldruck von 4,5 kg/cm² der Grenzdruck ist. Bei dem Stauffer-Fett (I), das aus dem Fett (HJ bestand, dem 3 Gewichtsprozent Graphitfluorid zugesetzt worden war, lag der Grenzdruck bei 7,5 kg/cm². Bei dem Fett (J). das aus dem Fett (H) und einem Zusatz von 10 Gewichtsprozent Graphitfluorid bestand, war der Grenzdruck ein Öldruck von 11 kg/cm². Bei dem Fett (K). bei welchem dem Fett (H) 25 Gewichtsprozent Graphitfluorid zugesetzt worden war, steigt der Grenzdruck beträchtlich an. Es wurde festgestellt, daß der Grenzdruck im Verhältnis zu der zugesetzten Menge des Graphitfluorids anstieg.

Aus den Versuchsergebnissen der Fig. 3 und 4 wird ersichtlich, daß bei Zunahme des Graphitfluoridgehaltes der Grenzdruck erhöht wird und daß ein verbessertes Schmiermittel mit einem hohen Grenzdruck erhalten werden kann. Unter Berücksichtigung der Kosten des Graphitfluorids ist es jedoch ausreichend, Graphitfluorid im oberen Bereich von etwa 50 bis 60 Gewichtsprozent zuzusetzen.

Nunmehr soll die untere Grenze des Graphitfluoridzusatzes erörtert werden. Hinsichtlich der unteren Grenze wurden Messungen unter Verwendung der in Fig. 5 gezeigten Testvorrichtung durchgeführt. In dieser Testvorrichtung ist ein befestigter Ring 1 aus Gußstahl direkt mit einem (nicht gezeigten) Motor verbunden. Der Ring 1 wird auf einer Stahlplatte 2 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 5,5 m/sec in der Weise in Umdrehung versetzt, daß der Ring mit der Platte 2 entlang einer Strecke von etwa 1 cm² in Kontakt kommt. Auf das eine Ende der Platte 2 wird eine Last 3 aufgebracht. Diese Last 3 übt auf den Ring 1 über einen Auflagcpunkt 4 einen Berührungsdruck aus. wodurch die Eigenschaften eines Schmiermittels 5 gemessen werden können. Unterhalb der Berührungsfläche ist ein Thermopaar 6 vorgesehen, wodurch die auf die Rotation des Rings I gegen die Platte 2 zurückzuführende Tcmperatursteigerung gemessen werden kann.

F i g. 6 zeigt die bei Verwendung der in F ι g. 5 T es! vorrichtung erhaltenen Ergebnisse hinsichtlich des Druck-Reibungs-Faktors. wenn die Menge des zugesetzten Graphitfluorids verringert wird. Aus F i g. b geht hervor, daß bei steigendem Zusatz des Graphitfluorids die Wirkung, wie bei den F i g. 3 und 4,

S verbessert wird.

Darüber hinaus konnte bei Drücken von mehr als 10 kg/cm-' selbst dann, wenn die zugegebene Menge sehr gering, beispielsweise etwa 0,5 Gewichtsprozent betrug, bestätigt werden, daß die Wirkung sich augenscheinlich von derjenigen eines Schmiermittels ohne Zusatz von Graphitfluorid unterschied. Demgemäß tritt die Wirkung der Zugabe selbst dann auf, wenn die zugegebene Menge des Graphilfluorids sehr gering ist. Es wurde gefunden, daß die Zugabe von Graphitfluorid für Schmiermittel für extreme Drücke besonders wirksam ist.

In Anbetracht der Tatsache, daß der Reibungsfaktor eines Lagers u.dgl. vom PV-Wert abhängt, wurden Versuche über die Abhängigkeit des PV-Werts von der zugegebenen Menge durchgeführt.

Die F i g. 7 zeigt die bei Verwendung der Testvorrichtung gemäß Fig. 5 erhaltenen Ergebnisse hinsichtlich der Beziehung der Menge des zugesetzten Graphitfluorids zu dem Anteigen der Temperatur auf Grund des Rotationskontakts bei PV-Werten von 80, 40 und 20 kg-m/cm²sec.

Aus den Ergebnissen wird ersichtlich, daß, je größer der PV-Wert ist. desto höher der Einfluß der Menge des zugesetzten Graphitfluorids ist. Bei größeren PV-Werten ergibt die Zugabe einer sehr geringen Menge, wie von etwa 0,5 Gewichtsprozent, eine erhebliche Wirkung. Die Wirkung des Graphitfluorids wird daher, in dem Maß wie die Belastung im Lager u. dgl. größer ist. erheblicher, wobei ersichtlich wird, daß das mit Graphitfluorid versetzte Schmiermittel für extreme Drücke gut geeignet ist.

Darüber hinaus wurde bei Bestimmung der unteren Grenze durch präzise Messungen festgestellt, daß die Wirkung von 0.05 Gewichtsprozent an auftritt. Selbst wenn bekannte Additive, wie beispielsweise Molybdän· disulfid. Graphit, Wolframsulfid, Bleioxid. Borstickstoff Stearinsäu^re und/oder Siliconöl. zu einer Schmiermittelgrundlage und Graphitfluorid zugesetzt werden, wird die Wirkung von Graphitfluorid niemals beeinträchtigt Zusätzlich zu den hier beschriebenen Anwendungszwecken kann das Graphiifluorid gemäß der vorliegen den Erfindung auch für die nachstehenden Mischunger eingesetzt werden:

1. Pasten, wie sie durch Compoundieren vor Mineralölen, Pflanzenölen und tierischen ölen, entwe der für sich oder im Gemisch mit Graphitfluorid unc einem Stabilisator erhalten werden (derartige Pastei sind für die Verhinderung des Brennens von Schraubet sowie für das Packen und für die Schmierung be Läufern und anderen drehenden Flächen geeignet).

2. Pasten, wie sie durch Compoundieren voi Polyalkylenglykol mit Graphitfluorid und einem Stabili sator erhalten werden (diese Pasten sind für di Verhinderung des Brennens und für die Schmierung voi üblichen drehenden Flächen geeignet und außerdem fü die Bewirkung einer Schmierung von hocherhitzte Teilen von mehr als 200'C und von Kautschul Kunststoffen 11. dgl. cinsctzbar).

3. Pasten, wie sie d.irch Compoundieren vo ''5 hochreinem Siliconöl mit Graphitfluorid und einer Stabilisator erhallen werden (beide F^:.igcnschaftcn de Graphilfluorids und des Siliconöls werden beibehalte! und das Mittel ist daher fur die Schmierung von Teilen 1

optischen Maschinen, Präzisionsmaschinen, Flugzeugen u. dgl. geeignet).

4. Aerosole, die aus den oben unter 1 bis 3 genannten Pasten in Behältern erhallen werden. (Hierdurch werden die Eigenschaften der Pasten verbessert, und die Klebkraft erhöht sich. Ferner können pastenähnliche Filme in Teilen, die nur schwer erreichbar sind, ohne weiteres erhalten werden.)

5. Vollständig kolloidale Dispersionen von feinverteiltem Graphitfluorid von weniger als 1 μ und von verschiedenen Stabilisatoren in hochreinem Schmieröl. (Diese Produkte sind für die allgemeine Schmierung bei Getriebeölen, hydraulischen ölen u. dgl. geeignet. Sie werden zum Einlaufenlassen von neuen Maschinen bevorzugt. Bei Verwendung dieser Produkte als Schneidöle wird die Lebensdauer der Werkzeuge verlängert und die Präzision der Behandlung der Produkte wird gesteigert.)

6. Kolloidale Dispersionen von Graphitfluorid in flüssigem Polyalkylenglykol. (Solche Produkte sind für die Schmierung von Förderer und von Ketten, die hohen Temperaturen ausgesetzt werden, und von Lagern bei Temperaturen von mehr als 25O⁰C geeignet.)

7. Kolloidale Dispersionen von Graphitfluorid zusammen mit einem organischen Bindemittel auf Vinylbasis und einem organischen Epoxy-Bindemittel in einem flüchtigen Lösungsmittel, bei welchem das flüchtige Lösungsmittel vor der Verwendung durch Trocknen oder durch Erhitzen entfernt wird und ein Oberflächenfilm aus Graphitfluorid gebildet wird. (Diese Produkte sind dazu geeignet, auf Teilen, wo die aufgebrachte Last gering ist, jedoch kein öl oder Fett verwendet werden kann, einen getrockneten Film zu bilden.)

8. Die oben unter 5 bis 7 genannten kolloidalen Dispersionen werden in ein poröses Element, wie eine gesinterte Legierung, hineinimprägniert, wodurch öllose Elemente (Lager, Kollektoren usw.) mit öl imprägniert werden.

9. Spraymischungen vom Freon-Typ. bei welchem die oben unter 5 bis 7 genannten kolloiden Dispersionen in einen Aerosol-Behälter gebracht werden. (Solche Produkte sind für Teile, die sonst nur schwierig erreichbar sind, geeignet.)

10 Stick-artige und andere feste Schmiermittel, die erhalten werden, wenn Graphitfluorid mit bestimmten Bindern, wie hohem Fettalkohol oder Wachs, verfestigt wird. (Solche Produkte sind für die Schmierung von drehenden Teilen von verschiedenen Präzisionsmaschinen und insbesondere für trockene Schmierungen geeignet.)

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Ein Faserschmiermittel Nr. 250 mit einer Konsistenz von 250 ± 20 bei 25° C und einem Tropfpunkt von 130" C (Flaggenfarben Medium-Faserschmiermittel) wurde jeweils mit 10 Gewichtsprozent Molybdändisulfid mit einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 0.5 μ (Pulver A) und mit dem oben beschriebenen Graphitfluorid [Formel (CF)_n. durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 10 μ] versetzt. Das erhaltene Gemisch wurde unter allmählichem Erhitzen gründlich gerührt.

Ak Verglcichsprobc wurde in getrennter Weise ein Schmiermittel, das 10 Gewichtsprozent Molybdändisulfid enthielt und eins eine Konsistenz von 265 hatte (Schmiermittel für Hochiempcratur/wcckc) hergestellt.

π,-r Ti-M wurde nach einem Standard-Verfahren unter Verwendung der in Fig. 10 gezeigten SODA-Vierkugel-Testvorrichtung durchgeführt.

Gemäß Fig. 10 ist die Testvorrichtung mit einem Probenbehälter 7 versehen, welcher drei stationäre s Kugeln und eine rotierende Kugel 9 enthält. Letztere ist auf einer Linie angeordnet, die durch das Zentrum der stationären Kugeln 8 geht, und steht mit der oberen Fläche dieser drei Kugeln 8 in Berührung. Die stationären Kugeln 8 werden gegen eine Auflage 10 für

ίο die stationären Kugeln gehalten, die am Boden des Probebehälters 7 durch eine Haltevorrichtung 11 für die stationären Kugeln vorgesehen ist. Die rotierende Kugel 3 wird durch einen Halter 12 für eine rotierende Kugel gehalten, welcher am unteren Ende der

is Drehachse 13 angeordnet ist. Der Probenbehälter 7 wird durch eine Stütze 14 für den Probenbehälter 7 durch ein Drucklager 15 unterstützt und an der Stütze 14 durch einen festen Bolzen 16 befestigt. Die Stütze 14 ist an ihrer Peripherie mit einem Anzeigegerät 17 für den Torsionswinkel versehen und ist an eine Torsionsstange 18, die an einer nicht gezeigten Basis befestigt ist, angeschlossen.

Bei der Durchführung des Tests wird die zu untersuchende Probe 19 in den Probenbehälter 7

2s eingefüllt und die Drehachse 13 angetrieben, wodurch die rotierende Kugel in Rotation versetzt wird. Sodann wird auf die rotierende Kugel 9 eine Last aufgelegt, wobei an dem Anzeigegerät 17 als Funktion der Reibungskraft ein Torsionswinkel abgelesen wird.

Die Last wurde allmählich von 0 kg/cm- mit einer Geschwindigkeit von 0,5 kg/cm^: in jeder Minute durch einen Öldruck aufgelegt. Die Reibungskraft wurde diskontinuierlich bestimmt. Sie wurde als Brenn-Last bezeichnet. Die Festigkeit des Ölfilms wurde bestimmt.

Es wurde bei folgenden Versuchsbedingungen gearbeitet:

Umdrehungsgeschwindigkeit
der Kugel:
Testkugel:

Belastungsgeschwindigkeit:

Temperatur:

200UpM

1.9-cm-Kugeln für Kugellager

(SUT-2) aus Qualitätsstahl

0,5 kg/cm² (0 bis 20 kg/cm² pro Minute) Raumtemperatur

Bei diesem Test wurden die in F i g. 2 gezeigten Ergebnisse erhalten. Außerdem wurden 5% Molybdändisulfid. Graphit. VVolframsulfid. Bleioxid. Borstickstoff,

so Stearinsäure oder Siliconöl zu dem oben beschriebenen Faserschmiermittel hinzugegeben, wobei 7 Prober erhalten wurden, jede dieser Proben wurde der gleichen Testbedingungen unterworfen, wie sie ober beschrieben wurden. Die Ergebnisse entsprachen in wesentlichen den gleichen Werten, wie sie in Fig.; unter Egezeigt werden.

Beispiel 2

Zwei Faserschmiermitte! wurden dadurch hergestellt

f,o daß 3 und 10 Gewichtsprozent des bcschriebenei Graphitfluorids zu dem Fascrschmicrmitiel Nr. 25< gegeben wurden. Die beiden Mischungen wurdei gründlich gerührt, wobei allmählich erhitzt wtird« Schließlich wurde das oben beschriebene Faserschmier

hs mittel für sich allein eingesetzt. Diese drei Schmicrmiu« wurden gemäß dem Verfahren des Beispiels 1 untei sucht Die erhaltenen Ergebnisse sind in Y i g.

dargestellt.

Beispiel 3

Schneid-Schmiermittel Nr. 250 mit einer Konsistenz bei 25°C von 250 ± 15 und einem Tropfpunkt von mehr als 90⁰C (Orangefarben-Mediumschmiermittel) und ein durch Zugabe des oben beschriebenen Graphitfluorids zu dem obigen Sehneidschmiermittel hergestelltes Schmiermittel wurden gemäß Beispiel 1 untersucht, wodurch die Ergebnisse der F i g. 4 erhalten wurden.

Beispiel 4

Ein handelsübliches Schmiermittel (Asche: 7,2%; Wassergehalt: 0; Mineralöl: 85%; Flammpunkt des Mineralöls: 276°C; Viskosität des Mineralöls bei !00⁰C: 31) und vier Schmiermittel, die 0,5, 2, 5 und 10 Gewichtsprozent Graphitfluorid enthielten, wurden hergestellt. Diese Schmiermittel wurden unter Verwendung der in F i g. 5 gezeigten Testvorrichtung untersucht, wobei die Rotation in jedem Punkt 1 Stunde betrug. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Fig. 6 und 7 zusammengestellt.

Beispiel 5

2 Gewichtsprozent Graphitfluorid wurden zu einem handelsüblichen Faserschmiermittel gegeben; das erhaltene Gemisch wurde gerührt. Zur Bestätigung der Wirkung der Zugabe des Graphitfluorids wurde das handelsübliche Faserschmiermittel und ein Faserschmiermittel, welches 2 Gewichtsprozent Molybdändi- sulfid enthielt, hergestellt. Als Testvorrichtung wurde der Getriebekasten einer elektrischen Säge (100 V, 12 A), hergestellt von PET, welche bei totaler Belastung von 5500 bis 22 000 UpM variieren konnte, eingesetzt, weil das Getriebe eines derartigen Getriebekastens nicht nur Reibungshitze erzeugt, sondern auch eine hohe Hitze freisetzt, die auf den Schlag auf die ineinandergreifenden Teile zurückzuführen ist. Dabei wurden die in F i g. 8 dargestellten Ergebnisse erhalten. In F i g. 8 zeigt die Abszisse die Belastung der Maschine und die Ordinate zeigt die Temperatur des Schmiermittels in der Nähe des Getriebes. Das Faserschmiermiue! allein (7.J fließt bei 12O⁰C in einer Last von 1000 W, das mit 2 Gewichtsprozent Molybdändisulfid (M) versetzte Schmiermittel fließt bei 120°C in 1200W, d.h. bei der Gesamtlast. Hierzu im Gegensatz liegt bei dem mit 2% Graphitfluorid (N) versetzten Schmiermittel die Schmicrmilte'temperatur oberhalb 100⁰C bei der Gcsamtlast von 1200W. Das Schmiermittel erweicht nur etwas und fließt nicht.

Aus der obigen Beschreibung wird ersichtlich, daß der Verbesserer gemäß der vorliegenden Erfindung hauptsächlich aus Graphitfluorid besteht, so daß das mit diesem Verbesserer versetzte Schmiermittel einen stabilen und niedrigen Reibungsfaktor innerhalb eines breiten Bereichs sowie eine ausgezeichnete Schmierfähigkeit bei extrem hohen Drücken besitzt. Es ist daher zweckmäßig, Graphitfluorid Schmiermitteln für Lager, gleitenden Oberflächen u. dgl., die unter strengen Bedingungen betrieben werden, zuzusetzen.

Beispiel b

Als Basisol wurde SAi" Nr. 30 vcrset/t. Bei einer Probe (O) wurde das Öl verwendet. In einer weiteren Probe (P) wurde dieses öl mit 2 Gewichtsprozent des weißen pulverförmigen Graphitfluorids als Verbesserer versetzt. Diese beiden Proben wurden mittels des Vierkugeln-Reibungstestgeräts gemäß der JlSK 2517 (ein Vierkugel-Belastungswiderstandstestverfahren für Pctroleumprodukte) untersucht, um die Reibungsvariieirung zu bestimmen. (Die Variierung des Reibungsfaklors kann durch Variierung des Torsionswinkels bestimmt werden.) Die erhaltenen Ergebnisse sind in

ίο Fig. 9 dargestellt.

Probe:

Basisöl allein: Mit Zusatz von 2 Gew.% Graphitfluorid:

Grenzdruck unter Belastung 4,5 kg

6,5 kg

Die obigen Ergebnisse zeigen, daß die Wirkung der Zugabe von Graphitfluorid hoch ist.

Beispiel 7

Ein handelsübliches Motorenöl (als Automobilöl, Maschinenöl, Motoröl u. dgl. bezeichnet) gemäß JISK 2216 Nr. 3 (Schmieröl für Landmaschinen) wurde in einem Automobil verwendet. Das Automobil wurde 37 600 km gefahren. Das Motoröl dunkelte nach einer durchschnittlichen Strecke von 3000 km. In dem Öl wurden Schlacken, Wasser, Schwefel, Metallpulver, Sand, Kohlenstaub festgestellt. Die Schmiereigenschaften gingen verloren, so daß das öl ausgetauscht werden mußte. Auf der anderen Seite brachte das gleiche Motoröl, welches mit 3 Gewichtsprozent Graphitfluorid versetzt worden war. nach einer Betriebsstrecke von

3S 10 000 km keine Schwierigkeiten mit sieh. Es wurde auch keine Verunreinigung des Öls festgestellt.

Beispiel 8

Ein Getriebe eines 1.5-Tonnen-Mischgeräts vom Warner-Typ zum Verkneten von Kohlenstoff, das an einen 60-PS-sechspoligen und dreiphasigen Wechselstrom-Motor angeschlossen worden war. hatte ein Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis von 20 : 1. Im Getriebekasten wurde SAE-Nr. 90-Getriebeöl verwendet. Auf der anderen Seite wurde dieses Getriebeöl mit 5 Gewichtsprozent Graphitfluorid versetzt. Dieses Getriebeöl wurde im Getriebekasten eingesetzt. Dabei ergab sich, daß hinsichtlich des Abriebs des Lagers unc

so des Getriebes die Dauerhaftigkeit 3- bis 5mal inVergleich zu einem Öl ohne Zusatz von Graphitfluorit verbessert wurde.

Beispiel 9

S5 Zur Herstellung einer schmalen Schraube wurde eii Schneidöl ()ISK2241) cingeset/t. In diesem F.ill wa der Abrieb des Schneidwerkzeug¹- groß. Wenn cii Schneidöl. das 1.5 Gewichtsprozent Graphitfluoric enthielt, verwendet wurde, dann war der Abrieb de

h) Schneidwerkzeugs gering. Die Lebensdauer de Schneidwerkzeugs wurde um etwa 13% vcrhcsser Darüber hinaus wurde die Präzision des Werkzeug verbessert. Die Leistung wurde um 50% erhöht.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 20

1. Schmiermittel, bestehend aus

(1) einer Schmiermittelgrundlage.

(2) 0,05 bis 60 Gewichtsprozent Graphitfluorid der Forme! (CF)_n, bezogen auf die Schmiermittelgrundlage, und gegebenenfalls

(3) Molybdändisulfid, Graphit, Wolframsulfid, Bleioxid, Bornitrid, Stearinsäure, Laurmsäure und/oder Siliconöl.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Schmiermittelgrundlage ein Fett oder ein öl enthält.

3. Schmiermittel nach den Ansprüchen ! und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es einen mit einem anorganischen Graphitfluorid der Formel (CF)_n beschichteten Graphit enthält.