DE2743576B1 - Verfahren zur Verbesserung des Verschleissverhaltens eines Maschinenelementes aus einem Fluorkohlenstoffpolymerisat - Google Patents

Description

• Es ergibt sich zusammenfassend, daß die chemische Bindung von Chloratomen an der angeätzten Oberfläche eines Maschinenelementes aus einem Fluorkohlenstoffpolymerisat zu einer deutlichen und überraschenden Verbesserung der Verschleißfestigkeit führt. Dieses Merkmal ist insbesondere deshalb von großer Bedeutung, weil die Oberfläche an sich chemisch oder hinsichtlich ihres Reibungskoeffizienten die Eigenschaf- ten des reinen Fluorkohlenstoffpolymerisates weitgehend beibehält. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Teile können infolgedessen in einem wesentlich verbreiterten Anwendungsspektrum eingesetzt werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Verbesserung des Verschleißverhaltens eines Maschinenelementes aus einem Fluorkohlenstoffpolymerisat bzw. mit Bronze, MoS2, Kohle, Graphit gefüllten Fluorkohlenstoffpolymerisaten, bei dem seine Oberfläche zunächst mit einer Lösung aus Natrium/Naphtalin in Äthylenglykolmonoäthyläther oder vergleichbaren Ätzmitteln behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche nach einer anschließenden Neutralisation zusätzlich einer chemischen Modifizierung mit einer freies Chlor enthaltenden Hypochloritlösung unterworfen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche in einem Tauchvorgang des Maschinenelementes von ca. 0,5 Minuten Dauer in einem Bad, bestehend aus ca. 50 Gewichtsprozenten aus Äthanol und zu ca. 50 Gewichtsprozenten aus Wasser mit einer Temperatur von ca. 25C durchgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Hypochloritlösung eine Natriumhypochloritlösung verwendet wird, in die das Maschinenelement zur chemischen Modifizierung seiner Oberfläche bei einem Gehalt des Bades von 13 Gewichtsprozent an freiem Chlor und bei einer Temperatur von 25"C über eine Zeitdauer von ca. drei Minuten eingetaucht wird.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Verschleißverhaltens eines Maschinenelementes aus einem Fluorkohlenstoffpolymerisat bzw. mit Bronze, MoS2, Kohle, Graphit gefüllten Fluorkohlenstoffpolymerisaten, bei dem seine Oberfläche zunächst mit einer Lösung aus Natrium/Naphtalin in Äthylenglykolmonoäthyläther oder vergleichbaren Ätzmitteln behandelt wird.

   Aus DD-PS 98 005 ist es bereits bekannt, das Verschließverhalten entsprechender Maschinenelemente durch eine Anätzung der Oberfläche mit Hilfe von Lösungen von Alkalimetallen zu verbessern. Die damit erzielten Ergebnisse werden jedoch in verschleißtechnischer Hinsicht nicht mehr den gestiegenen Anforderungen gerecht.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur chemischen Modifizierung der Oberfläche von Maschinenelementen aus gefüllten oder ungefüllten Fluorkohlenstoffpolymerisaten zu entwikkein, durch das bei einfacher technischer Durchführbarkeit eine deutliche Verbesserung des Verschleißverhaltens gegenüber Teilen gemäß DD-PS 98 005 gewährleistet wird.

   Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die angeätzte Oberfläche nach einer anschließenden Neutralisation zusätzlich einer chemischen Modifizierung mit einer freies Chlor enthaltenden Hypochloritlösung unterworfen wird.

   Nach einer besonderen Ausgestaltung ist es dabei vorgesehen, daß die Oberfläche des Maschinenelementes in einem Tauchvorgang von 0,5 Minuten Dauer in einem Bad, bestehend zu ca. 50 Gewichtsprozenten aus Äthanol und zu ca. 50 Gewichtsprozent aus Wasser mit einer Temperatur von ca. 25"C durchgeführt wird.

   Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Hypochloritlösung eine Natriumhypochloritlösung verwendet wird, und wenn das Maschinenelement zur chemischen Modifizierung seiner Oberfläche bei einem Gehalt des Bades von 13 Gewichtsprozent an freiem Chlor und einer Temperatur von 25"Cdrei Minuten getaucht wird.

   Das Verschleißverhalten erfindungsgemäß behandelter Werkstücke im Vergleich zu lediglich angeätzten bzw. zu unbehandelten Werkstücken ist in dem nachfolgenden Diagramm dargestellt. Dabei ist es besonders bemerkenswert, daß die Schichtdicke der Ätzschicht bei den Proben 2 und 3 mit 8 Mikrometer gleich groß war. Dennoch ergab sich für die Probe 3 ohne merkliche Beeinflussung des Reibungskoeffizienten eine mehr als verdoppelte Zeitdauer bis zur Zerstörung dieser Schutzschicht. Dieses besonders positive Verhalten ist sehr wahrscheinlich auf eine Einlagerung von Chloratomen aus der Hypochloritlösung in die Strukturkette des Fluorkohlenstoffpolymerisates zurückzuführen. Zumindest wird diese Annahme durch eine röntgenfluoreszenzanalytische Untersuchung der Oberflächen der drei Proben bestätigt, die jederzeit wiederholt werden kann, und die auch bei späteren Messungen zu keinen wesentlich abweichenden Ergebnissen führte. Die dabei angewendete Technologie ist beschrieben in Bertin, Prinziples and Practice of Xray Spectrometric Analysis, 1970, Plenum Press, New York. Unter Verwendung einer Wolframelektronenröhre mit einer Kathodenspannung von 10 kV wurden dabei bei der unbehandelten Probe I 0 Nettoimpulse erzielt, bei der lediglich vorgeätzten Probe II 0 Nettoimpulse und bei der nach der vorliegenden Erfindung behandelten Probe III 4898 Nettoimpulse. Der letztgenannte Wert ist dabei als qualitatives und quantitatives Merkmal für das Vorhandensein von Chloratomen in der Oberfläche der erfindungsgemäß behandelten Probe zu werten. Das Chlor liegt dabei keineswegs in freier Form vor, sondern aus dem inerten und chemisch vollkommen neutralen Verhalten der Oberfläche ist zu schließen, daß das Chlor durch Substituierung von Fluoratomen eine feste Bindung mit der Strukturkette des Fluorkohlenstoffpolymerisates eingegangen ist.

   Das Diagramm wurde in einem Reibungsversuch unter Verwendung eines ringförmigen Prüflinges mit einer Testfläche von 6 cm2 ermittelt. Die Ordinate zeigt dabei die jeweilige Verschleißgeschwindigkeit in mg/h nach DIN 50321,die Abzisse die jeweilige Laufzeit des Versuches in Stunden.

   Der Prüfling wurde waagerecht und mit etwa 1 mm Überstand in einer geometrisch seinem Profil angepaßten Aufnahme gelagert und mit der ebenen Gegenlauffläche belastet. Die Gegenlauffläche bestand aus einer runden Scheibe aus gehärtetem Stahl mit einer Rauhtiefe von 1 Mikrometer. Der Versuch wurde trocken durchgeführt und mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 1 m/sec. bei einer Flächenpressung von 1 kp/cm2.