DE2743576C2

DE2743576C2 - Verfahren zur Verbesserung des Verschleiflverhaltens eines Maschinenelementes aus einem Fluorkohlenstoffpolymerisat

Info

Publication number: DE2743576C2
Application number: DE2743576A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Chem. Dr. 6800 Mannheim Graab
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1979-11-29
Also published as: DE2743576B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Verschleißverhaltens eines Maschinenelemcntes aus einem Fluorkohlenstoffpolymerisat bzw. mit Bronze, MoS₂. Kohle, Graphit gefüllten Fluorkohlcnstoffpolymerisaten, bei dem seine Oberfläche zunächst mit einer Lösung aus Natrium/Naphtalin in Äthylcnglykoldiäihyläther oder vergleichbaren Äi/miiieln 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 F.rgebnissc werden jedoch in verschlcißteehnischer Hinsicht nicht mehr den gestiegenen Anforderungen gerecht.

Der F.rfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur chemischen Modifizierung der Obcrflü ehe von Maschincnclcmenien aus gefüllten oder ungefüllten Fkiorkohlensloffpolymerisatcn zu entwikkein, durch das bei einfacher technischer Durchführbarkeit eine deutliche Verbesserung des Vcrschlcißverhaltens gegenüber Teilen gemäß DD- I'S 98 ()0^r) gewährleistet wird.

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

Nach einer besonderen Ausgestaltung ist es dabei vorgesehen, daß die Oberfläche des Maschinenelemen lcs in einem Tauch Vorgang von 0,¹) Minuten Dauer in einem Had. bestehend zu ca. W 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°C drei Minuten getaucht wird.

Das Verschleißverhalten erfindungsgemäti 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 Fluorkohlenstoff polymerisates 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 Il 0 Nettoimpulse und bei der nach der vorliegenden Erfindung behandelten Probe III 4898 Neltoimpulse. 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 freie; ^c:orm vor. sondern aus dem inerten und chemisch vollkommen neutralen Verhallen der Oberfläche ist zu schließen, daß das Chlor durch .Substituierung von Fluoratomen eine feste Bindung mit der Strukturkettc des Fluorkohlcnstoffpolymerisatcs eingegangen ist.

Das Diagramm wurde in einem Reibungsversuch unter Verwendung eines ringförmigen Prüflingcs mit einer Testfläche von 6 cm² ermittelt. Die Ordinate zeigt dabei die jeweilige Verschleißgcschwindigkcit in mg/h nach DIN 50 321, die Abzisse die jeweilige Laufzeit des Versuches in Stunden.

Der Prüfling wurde waagerecht und mit elwa I mm

1 'bcrstand in einer geometrisch seinem Profil angepaßten Aufnahme gelagert und mil der ebenen Gegenlaufflächc belastet. Die Gcgenlauffläche bestand aus einer runden Scheibe aus gehärtetem Stahl mit einer Raiihtiefc von I Mikrometer. Der Versuch wurde trocken durchgeführt und mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 1 m/scc. bei einer llächcnprcssung von I kp/cm².

Hs ergibt sich zusammenfassend, daß die chemische Bindung von Chloratomen an der angeätzten Oberfläche eines Maschincnelcmentcs 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 Higensehaf-

Jes reinen Fluorkohlenstoffpolymerisates weitgebejbehält. Nach dem erfindungsgemäOen Verfahjehandelte Teile können infolgedessen in einem ntlich verbreiterten Anwendungsspektrum eingewerden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung des Verschleißverhaltens eines Maschinenelementes aus einem Fluorkohlenstoffpolymerisat bzw, mit Bronze, M0S2, Kohle, Graphit gefüllten Fluorkohlenstoffpolymerisaten, bei dem seine Oberfläche zunächst mit einer Lösung aus Natrium/Naphthalin in Äthylenglykoldiäthyläther 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. 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. 25°C durchgeführt wird.

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 ein^m 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.