DE2926708A1

DE2926708A1 - Verfahren zur herstellung von werkstuecken mit anpassungsschicht fuer beanspruchung mit extrem hohem flaechendruck und werkstuecke mit solcher anpassungsschicht

Info

Publication number: DE2926708A1
Application number: DE19792926708
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Chem Dr Hodes; Peter Lippok; Michael Dipl Ing Steeg
Original assignee: Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
Current assignee: Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
Priority date: 1979-07-03
Filing date: 1979-07-03
Publication date: 1981-01-08
Also published as: FR2461026A1; IT1131295B; ES8103204A1; JPS63518B2; GB2054648A; BR8004131A; AR225926A1; IT8022690A0; ATA257080A; GB2054648B; AT369047B; FR2461026B1; JPS569389A; US4363854A; ES493028A0; DE2926708C2

Description

DipL-Phys. Heinrich Seide ■ Patentanwalt · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 5105 . 6200 Wiesbaden 1 · & (0 6121) 56 53 82 j

— 5 —

Glyco-Metall-Werke
Daelen & Loos GmbH
6200 Wiesbaden

Verfahren zur Herstellung von Werkstücken mit j Anpassungsschicht für Beanspruchung mit extrem

hohem Flächendruck und Werkstücke mit solcher

Anpassungsschicht

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken mit Anpassungsschicht für Beanspruchung mit extrem hohem Flächendruck und bzw. oder hoher Temperatur. Ferner bezieht sich die Erfindung auf Werkstücke mit solcher Anpassungsschicht.

Die grundsätzliche Bedeutung der Erfindung sei im folgenden anhand des Beispiels von Gleitlagerelementen dargelegt.

Bei jedem Starten oder Abschalten einer hydrodynamisch geschmierten Lagerstelle wird normalerweise die Zone der Mischreibung durchschritten. Hierbei kommt es zu direktem partiellem Kontakt zwischen Gleitlagerwerkstoff und Wellenwerkstoff. Dadurch entsteht in Abhängigkeit der Belastung ein mehr oder minder starker Verschleiß der Paarungspartner. Bei Gleitlagern ist gewöhnlich ein Anpassungs— Vorgang notwendig, um bei neuen jungfräulichen Lager-

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Paarungen eine Angleichung der Mikrogeometrien zwischen Welle und Lager herbeizuführen, d.h. die bei der Bearbeitung in den Grenzflächen entstandenen Rauhheitsspitzen oder die geometrischen Ungcnauigkeiten durch programmierten Verschleiß zu glätten und somit den Traganteil des Gleitelementes und damit die zulässige mechanische Belastungsgrenze zu erhöhen. Hierbei ist die für diesen Vorgang benötigte Zeit bisher vorwiegend von den Eigenschaften des Tribosysteirjs Gleitlagerwerkstoff/Wellenwerkstoff/Schmierstoff abhängig.

Durch den Einsatz galvanischer Überzüge für hoch zu belastende, einbaufertige Lagerschalen für Verbrennungskraftmaschinen, sog. Dreistofflager, sind vorbeugende Anpassungsvorgänge, z.B. für Motore der PKW-Industrie, praktisch entfallen, während bei Dieselmotoren im Bereich von 37O bis 15 80 kw die Anpassungszeit von 20 bis 30 auf 2 bis 5 Stunden herabgesetzt werden konnte. Bei Dreistofflagern wire in der Regel auf eine Basisschicht des grundlegenden Gleitlagerwerkstoffes, bestehend z.B. aus Kupfer- oder Aluminiumlegierungswerkstoff, ein duktiler galvanischer Überzug in einer Schichtdicke von 0,015 bis 0,040 mm üblicherweise maßgalvanisch, d.h. ohne nochmalige nachträg- j liehe mechanische Bearbeitung, aufgebracht.

Die Anpassungsfähigkeit der relativ weichen, duktilen Galvanikschicht begünstigt den Anpassungsvorgang und erhöht sowohl die Widerstandsfähigkeit des Gleitlagers gegen

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■ Verschweißen mit der Welle als auch die Benetzbarkeit mit

j Schmiermitteln. Die galvanischen Überzüge bestehen entweder

l aus Blei-Indium, Blei-Zinn oder auch aus Blei-Zinn-Kupfer.

; Be,i den letzteren sind neuerdings Legierungen mit erhöhten

! 5 Kupfergehalten bis zu 10% Massenanteil bekannt (DE-OS

• 27 22 144). Die erhobenen Forderungen seitens der Motorenhersteller nach erhöhter Belastbarkeit sowie Ermüdungsfestigkeit als auch Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit haben zu diesen neueren galvanischen Schichten ge-

10 führt, die jedoch aufgrund ihrer höheren Härte die Bedin-

j gungen zur Wirksamkeit des Anpassungsvorganges nicht mehr

\ vollständig zufriedenstellend erfüllen. Dem versucht man

; durch Zugabe von EP-Zusatzen zum Schmieröl näher zu kommen,

i wobei das Abtragen von Rauhheitsspitzen durch einen ver-

j 15 knüpften chemisch-mechanischen Vorgang bewirkt wird.

! Durch partielle Berührung während des AnpassungsVorganges

¹ entstehen gewissermassen Druckspitzen und Temperaturblitze, Γ

• die zu einer chemischen Reaktion der aggressiv werdenden

i Wirkstoffe der Additive mit den Werkstoffen der Lager-

i . ■ ■

I 20 stelle unter Bildung von z.B. Metallsulfiden, -Chloriden,

' -phosphaten führen, wobei verstärkt im Gebiet der Misch-

: reibung der Lagerstelle die Vorgänge des mechanischen und

■ chemischen Abtragens der Grenzflächen nebeneinander ablaufen. i

! Es hat sich gezeigt, dass nach Verlauf längerer Zeit bei

j 25 Belastung, insbesondere im Gebiet der Mischreibung,

\ Lagerwerkstoff und Wellenwerkstoff durch nichtmetallische

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Isolierschichten getrennt sind, womit eine zur Verschvaßung führende Bildung von Adhäsionsbrücken und somit eine Materialermüdung durch hohe Scherkräfte vermieden wird. Es wurde beobachtet, dass die Reaktionsumwandlung der Gleitwerkstoffoberflächen, insbesondere der aus Pb-Sn-Cu bestehenden Galvanikschichten, während der Anpassungsphase - je nach Art und Grosse der Rauheiten und der Betriebsbedingungen der Motore (Langstrecken- oder Kurzstreckenfahrt und entsprechende Temperaturen) - sehr ungleichmässig verteilt über die Lagermetalloberfläche erfolgt und auch im zeitlichen Ablauf unkontrolliert abläuft, was naturgemäss zu Betriebsstörungen Anlass geben kann.

Aufgabe einer Erfindung (DE-OS 28 40 425) ist es, verbesserte Anpassungsschichten für z.B. auf Reibung beanspruchte Elemente, insbesondere auf herkömmliche Mehrschichtgleitelemente, und ein Verfahren zur Herstellung dieser vorbeugenden Anpassungsschichten zu schaffen.

Die Aufgabe wird gemäss dieser Erfindung dadurch gelöst, dass die Anpassungsschicht als geschlossene, durchgehende Reaktionsschicht auf der_ Basis von trockene Reibung und Verschweißen von Metallflächen verhindernden Metallsalzen durch kontrollierte, vorbeugende chemische Umwandlung

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■ der Werkstückoberfläche mittels solcher verschleiß- und j korrosionshemmender Hochdruckzusätze erzeugt wird, die

ansich als erst im betrieblichen Einsatz unter Einwirkung von erhöhtem Druck und Temperatur partiell wirksam werdende Additive bzw. Inhibitoren in natürlichen sowie synthetischen Schmiermitteln bzw. Emulsionen zur Verminderung von Reibung, Verschleiß, Temperatur bzw. Korrosion bekannt sind.

Ferner ist es Aufgabe obengenannter Erfindung, Werkstücke, insbesondere Gleitlagerelemente zu schaffen, die mit solcher Anpassungsschicht wesentlich verbesserter Eigenschaften ausgestattet sind.

Dies wird dadurch erreicht, dass das Werkstück auf seiner dem Verschleiß unter relativ hohem Flächendruck und bzw. oder erhöhter Reibung und bzw. oder erhöhter Temperatur ausgesetzten Oberfläche eine geschlossene, durchgehende

Reaktionsschicht hoher Scherfestigkeit in Form von Metall-Chloriden, -phosphaten und bzw. oder -sulfiden trägt, die ι Trockenreibung und Verschweißen an Metallflächen verhindert.

. 20 Das Werkstück kann bevorzugt ein Gleitlagerelement sein, • dessen Gleitschicht durch eine Weißmetall-Legierung erhöhten Kupfergehaltes oder durch eine harte Nickel-Zinn-Legierung oder auch durch eine zur Entmischung neigenden

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Suspensionslegierung, beispielsweise eine Aluminium-Blei-Suspensionslegierung gebildet ist. Bei solchen Werkstücken ist auf der Oberfläche eine gleichmässige, geschlossene, schützende Isolierschicht gebildet zur Verminderung des Verschleißes und der Temperatur sowie zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit als auch der Korrosionsbeständigkeit. Damit werden solche Werkstücke geeignet, wesentlich höhere Belastungen, insbesondere im Gebiet der Mischreibung, ohne Komplikationen zu überstehen.

Der Zeitaufwand zur Herstellung der Schichten ist aber beachtlich und lässt sich bis jetzt nicht in einen Automatenprozeß einfügen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Anpassungsschichten für z.B. auf Reibung beanspruchte Elemente, insbesondere auf herkömmliche Mehrschichtgleitelemente mit mindestens den gleichen guten Eigenschaften wie bekannt aus der DE-OS 28 40 425 und vorzugsweise ein kostengünstiges elektrochemisches Verfahren zur Herstellung dieser Anpassungsschichten zu schaffen in einer Zeiteinheit von mindestens 1 bis 2 Minuten - je nach Stromdichte und Badkonzentration damit der BeschichtungsVorgang in den Takt eines vorhandenen Galvanikautomaten eingefügt werden kann.

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ORIGINAL INSPECTED

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Die Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Anpassungsschicht als gleichmässige:, mikrorissiger (mosaikartiger) Überzug auf der Basis von trockene Reibung und Verschweißen von Metallflächen verhindernden Oxiden des Metalls Molybdän in einem kontrollierten elektrochemischen Prozeß erzeugt wird.

Es hat"sich überrascherweise gezeigt, dass Werkstücke, insbesondere herkömmliche Gleitlagerelemente beschichtet mit diesem erfindungsgemässen Überzug aus Oxiden des Molybdäns wesentlich bessere Eigenschaften aufweisen als bisher in der Gleitlagertechnik bekannt.

Durch die erfinderische Maßnahme wird z.B. ein Gleitlagerelement geschaffen, das den bisher herkömmlichen und als optimal technische Lösung angesehenen sogenannten Dreistofflagern mit verbesserter Anpassungsschicht (DE-OS 28 4O 425), insbesondere hinsichtlich Verringerung des Verschleißes und der Temperatur als auch Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit sowie der Korrosionsbeständigkeit, weit überlegen ist.

Systematische Reihenuntersuchungen an Gleitlagern haben u.a. gezeigt, dass bei erfindungsgemässer elektrochemischer Beschichtung mit Oxiden des Molybdäns von herkömmlichen sog. Dreistoffgleitlagern ebenso die Dauerbelastbarkeit sich

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überraschenderweise positiv beeinflussen lassen.

Obwohl sich das nachfolgende Beispiel in erster Linie auf ei-n ausgewähltes, herkömmliches, mehrschichtiges Gleitlagerelement bezieht, ist es selbstverständlich, dass auch andere Ausführungsformen für Gleitlagerelemente in Bezug auf die Herstellung von verschleiss-, temperatur- und korrosionshemmenden Schichten, als auch noch für andere auf Reibung hoch zu belastende, metallische Elemente als die beschriebenen Gleitlager nach der aussergewöhnlichen, einfachen, kostengünstigen Behandlungsmethode im Rahmen der Erfindung möglich sind, wie z.B. auf Lagerzapfen, Kolben, Zylinderwandungen, Führungen, Walzenkörper, Werkzeugoberflächen, Zahnflanken von Zahnrädern, Ventilführungen, Kolbenringe, Rollen- und Zahnketten usw..

Sogenannte Dreistofflager eines herkömmlichen Schichtaufbaues :

Stahlstützkörper, aufgegossene 0,3 mm dicke Kupfer-Blei-Legierung - CuPb22Sn - als Basisschicht, galvanisch aufgebrachter 1,5 um dicker Nickeldamm als Sperrschicht mit einer etwa 22 um dicken ternären Gleit- und Anpassungsschicht aus PbSnlOCu2, allseits versehen mit einer 1 um Anpassungsschicht aus Oxiden des Molybdäns, hergestellt beispielsweise innerhalb von 1 bis 2 Minuten je nach Stromdichte und Konzentration des Elektrolyten und ckmit

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Γ i

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durchaus in den Fertigungstakt eines Automaten passend.

Auf der Oberfläche der Gleitlager bildet sich eine gleichmassige mikroporige (mosaikartige) tiefschwärze Anpassungsschicht.

Die erfindungsgemäss behandelten Gleitlager wurden auf einem Gleitlagerprüfstand Tests unterzogen. Für diese Versuche werden jeweils einzel die zu testenden Gleitlagerhälften im Unterteil einer zweiteiligen Lageraufnahme montiert. Im Oberteil der Lageraufnahme wird jeweils eine herkömmliche Gleitlagerschale ohne erfinderische Nachbehandlung eingebaut. Zur Einstellung der Prüfbedingungen (Drehzahl, Schmiermitteltemperatur, spezifische Gleitlagerbelastung oder dergleichen) wird nur die obere unbehandelte Gleitlagerhälfte statisch belastet. Durch ein grösseres Lagerspiel in der zu testenden Gleitlagerhälfte wird zusätzlich

sichergestellt, dass beim Anlassen der Zapfen nicht mit der Testschale in mechanische Berührung kommt. Nach Einstellung der Testbdingungen wird durch Wechsel der Lastrichtung über einen Hebelarm an der Lageraufnahme die zu testende ! 20 Gleitlagerhälfte mittels eines stufenlos einstellbaren ! Hydraulikzylinders statisch belastet. Der Hebelarm ist auf : Spitzen gelagert und wirkt dadurch gleichzeitig als Rei-

! bungswaage. Die Reibungszahl wird mittels einer Druckmess-

dose ermittelt.

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Testdaten:

Schmiermittel Schmiermitteleinlassdruck Schmiermitteleinlasstemperatur L ager au fη ahme Zapfenwerkstoff Zapfenrauheit Z apfendurchmes s er Gleitlagerbreite Drehzahl

SAE 30	C	(HD)
5 bar	6
120®
0 58,	mm
Ck 45	HRC 55
Ra 0,	14-0,18 um
54,93
	mm

22 mm 7000 min" =5,75 m/s

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beiliegenden Abbildungen gezeigt:

Fig. 1 eine Gleitlagerhälfte gemäss der Erfindung in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 ein Ausschnitt A-B in bevorzugter Ausführungsform der Gleitlagerhälfte nach Figur 1, vergrössert und im Schnitt;

Fig. 3 schematische Darstellung der Wanddickenminderung für unbehandelte -a-, verbesserte -b-Gleitlagerhälften und erfindungsgemäss beschichtete -c- Lagerhälften in Abhängigkeit der statischen Belastung;

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Fig. 4 Schaubild der Temperaturkennlinien für -a- und -b- und erfindungsgemäss beschichtete -c-Gleitlager in Abhängigkeit der statischen Belastung, jeweils gemessen am Lagerrücken nach 15 Minuten Betriebsdauer und

Fig. 5 Gegenüberstellung der Reibungszahlkennlinien ebenso für -a-, -b- und -c- in Abhängigkeit der statischen Belastung gemessen erstens -1-in jungfräulichem Zustand sofort nach Zuschaltung der Belastung und zweitens -2- nach

15 Minuten Anpassungszeit.

Im Beispiel der Figuren 1 und 2 ist auf einen Stahlstützkörper 5 eine Basisschicht 4 aus einer Kupfer-Blei-Zinn-Legierung CuPb22Sn mit einer Schichtdicke von etwa 0,2 mm j 15 bis 0,7 mm aufgebracht. Auf dieser Basisschicht 4 ist ί eine extrem dünne Schicht 3 (Dicke 0,001 bis O,OO2 mm) aus Nickel, die bei herkömmlichen Dreistofflagern als Diffusionssperre dient. Über der Diffusionssperrschicht ist z.B. eine etwa 0,02 2 mm dicke ternäre Gleit- und Anpassungsschicht 2 aus PbSnlOCu2. Auf der Gleitschicht und ebenfalls auf dem Stahlstützkörper 5 ist zunächst eine O,0005 bis 0,003 mm, bevorzugt 0,001 mm dicke Anpassungsschicht aus Oxiden des Molybdäns.

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Die Figuren 3, 4 und 5 geben die Gegenüberstellung der j Kennlinien für Wanddickenänderung sowie Temperatur- und ι

j Reibungsverhalten der unbehandelten -a- und behandelten -b- und -c- Gleitlagerschalen bei veränderlichen Lagerdrücken unter ruhender Belastung wieder. Die Diagramme zeigen eindeutig die Überlegenheit der erfindungsgemäss behandelten -c- Gleitlager in Bezug auf Höchstbelastbarkeit unter oben genannten Testbedingungen. Die unbehandelten -a-

2 Gleitlager versagen bei einem Lagerdruck von 42 N/mm im Gegensatz zu den behandelten -b- Gleitlagern, welche

2 erst bei einem Lagerdruck von etwa 80 N/mm aussetzen.

Die erfindungsgemäss behandelten -c- Gleitlager setzen

2 erst bei einem Lagerdruck von etwa 110 N/mm aus.

Spätere Untersuchungen bei praxisnahen Einbauverhältnissen unter erschwerten Testbedingungen, z.B. unter wechselnden Belastungen, Drehzahlen, Schmiermitteltemperaturen, Schmiermittelmengen bzw. Schmiermitteldruck u.dgl., zeigten einwandfrei den Vorteil der erfindungsgemäss behandelten sog. Dreistofflager gegenüber den herkömmlichen bekannten Ausführungen. Anschliessende Erprobungen in hochtourigen Rennmotoren mit Turboaufladung und Brennstoffeinspritzung erfolgten - im Gegensatz zu unbehandelten Dreistofflagern ohne jede Schwierigkeit.

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Suspensionslegierung bestehen, die beispielsweise thermo-

J kinetisch oder auch durch Auftragen aufgebracht und zu-J 20 sammen mit der Trägerschicht mechanisch verdichtet ist.

Diese Suspensionslegierung kann bevorzugt eine Aluminiumj Blei-Suspension sein. Auf die Oberfläche einer solchen

ι Gleitschicht kann die Anpassungsschicht in der erfindungs-

gemässen Weise gebildet sein.

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Nachträglicher Ausbau zeigte unverkennbar den Vorsprung der mikrorissigen erfinderischen Anpassungsschicht in Bezug auf Oberflächenbeschaffenheit, Maßhaltigkeit, Reibung ■ sowie Belastbarkeit im Vergleich mit einem herkömmlichen 5 Schichtaufbau. Nicht nur Gleitlager gleich in Massiv- und/ j oder Schichtausführung, auch andere metallische Elemente, j welche hoher Reibung bzw. Verschleiß unterliegen, lassen

sich einer ähnlichen einfachen, kostengünstigen Behandlung der Oberflächenschicht unterwerfen, damit eine verschleißhemmende bzw. hochdruckfeste und reibungsarme Schicht mit Schmiereigenschaften gebildet wird.

Anstelle des oben in Verbindung mit Figur 1 und 2 erläuterten Aufbaus von Gleitlagerelementen kommen auch Gleitlagerelemente mit anderem Aufbau der Gleitschicht zur Ausstattung mit einer erfindungsgemässen Anpassungsschicht in Betracht. So kann beispielsweise die Gleitschicht eines Gleitlagerelementes aus einer zur Entmischung neigenden

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Eine andere Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemässen An- ^! passungsschicht findet sich auch bei Gleitlagerelementen, j deren Gleitschicht durch eine Weißmetall-Legierung gebildet ist, die als ternäre Legierung 10% bis 20% Zinn, 6 bis 1O%

Kupfer, Rest Blei, insbesondere 16% Zinn, 8% Kupfer, Rest ;

! Blei, enthält, wobei das Zinn stets um 6 bis 8% grösseren ί

ί Massebestandteil als das Kupfer darstellen soll. Auch auf eine solche Gleitschicht kann die erfindungsgemässe Anpassungsschicht gebildet werden.

Eine weitere Möglichkeit der Anwendung der erfindungsgemässen Anpassungsschicht ist bei harten, dünnen Schichten gegeben, beispielsweise bei solchen Lagerelementen mit dünner Schicht aus einer harten Zinn enthaltenden Legierung, die mit einer Schicht aus weicherem metallischen Werkstoff unterlegt ist. In solchem Fall kann die Schicht aus einer Nickel-Zinn-Legierung mit einem Zinngehalt zwischen etwa 30 und 90 Gew.-% bestehen und eine Dicke von maximal etwa 0,01 mm, vorzugsweise etwa 0,005 bis 0,01 mm aufweisen und mit einer maximal O,05 mm, vorzugsweise O,OO5 bis 0,015 mm dicken Gleitschicht aus Lagerwerkstoff von

2 einer Brinellhärte zwischen etwa 4 und 30 kp/mm überdeckt sein. Auch in diesem Fall kann über dieser Schicht die erfindungsgemässe Anpassungsschicht gebildet sein.

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Wie Figuren 3, 4 und 5 zeigen, hat die erfindungsgemässe Schicht ein weitaus besseres Einlauf- und Verschleißverhalten als herkömmliche Ternärschichten. Hinzu kommt, dass die Zeit zur Erzeugung einer Dicke von 1 um mit 1 bis 2 min - je nach Stromdichte und Konzentration des Elektrolyten - durchaus in den Takt eines Automaten passt. Neben der Aufgabe, in der Einlaufphase die Anpassung der Mikrgeometrien der Reibpartner vorzunehmen, wirken sich die oxidischen Schichten im Mxschreibungsgebiet vorteilhaft aus und mindern den Verschleiß beachtlich. Darüberhinaus hat sich gezeigt, dass sie auch noch eine allseitige korrosionsschützende Funktion ausüben. So werden weder, wie ansonsten bei ternären Gleitschichten üblich, Fingerabdrücke sichtbar, noch treten bei längerem Lagern von Lagerschalen schwarze Flecke aus basischen Sulfiden des Bleis auf. Die erfindungsgemässe Schicht wirkt also

j polyfunktionell.

! Mit Hilfe der Röntgenbeugung werden in den elektrochemisch

J erzeugten Schichten folgende Oxide des Molybdäns, je nach j 20 Versuchsbedingungen, ermittelt:

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1) Mo₅O₈(OH)₈ 4) Mo₉O₂₆

2) MoO(OH)₃ 5) Mo₁₇O₄₇

3) Mo₄O₁₁ 6) Mo₉O₂₆

Die besten und gleichmässigsten Oxidschichten, die fest mit dem Grundmetall verankert sind, werden aus dem nachfolgend aufgeführten Elektrolyten unter den angegebenen Bedingungen erhalten:

(NH.),Mo-0.,..4H₀O = IO bis 20 g/l

NH₄NO₃ = 15 bis 30 g/l

1Oi =1,5 bis 2,0 A/dm²

J* =35 bis 4O°C

t =1,5 bis 2,0 min

Anode = Remanit

pH =5 bis

Reaktion = kathodisch

Eine erfinderische Anpassungsschicht durch kathodische Elektrolyse in einem wässrigen Bad aus 10 g/l Ammoniumheptamolybdat, (NH₄)gMo₇0„..4H₂O und 15 g/l Ammoniumnitrat, NH₄NO-.

bei n}i = 40°C

einer Stromdichte von 2 A/dm während 2 min erhalten, besteht im wesentlichen aus Molybdänoxidhydroxid ( MoO&OH)..). Sie ist mosaikartig (mikrorissig) ausgebildet und dadurch kapillaraktiv und überwiegend röntgen-

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amorph. Die Grosse der einzelnen "Mosaikbausteine" wird beeinflusst von:

I der Stromdichte i I der Temperatur λ/* ! 5 der Konzentration von (NH.)_cMo_0„,.4H~O

4 ο / z4 ζ

j der Expositionszeit t

Ausser diesen Beispielen ist die erfindungsgemässe Anpassungsschicht und deren Herstellungsweise auch auf praktisch allen bekannten Schichten von Gleit- und Lager-10 elementen denkbar.

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Claims

2926708 PATENTANWALT DIPL.-PHYS. HEINRICH SEIDS

62 Wiesbaden · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 12068 · Telefon (0 6121) 56 53 82 Postscheck Frankfurt/Main 1810 08-602 · Bank Deutsche Bank 395 63 72 · Nass. Sparkasse 108 00 30

Glyco-Metall-Werke Wiesbaden, den 29. Juni 19

Daelen & Loos GmbH G 482 S/rd

P atentansprüche

ι r

j 1) Verfahren zur Herstellung von Werkstücken mit An-

I \ ■

j passungsschicht für Beanspruchung mit extrem hohen

i Flächendruck und bzw. oder Reibung bzw. Verschleiß und ι

bzw. oder hoher Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass s
' 5 die Anpassungsschicht als gleichmässiger, mikrorissiger

I (mosaikartiger) Überzug auf der Basis von trockene

j Reibung und Verschleissen von Metallflächen verhindernden Oxiden des Metalles Molybdän in einem kon-I trollierten elektrochemischen Prozeß erzeugt wird.

10 2) Verfahren nach Anspruch Ϊ, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsschicht in einer Dicke zwischen 0,0005 mm und 0,003 mm, vorzugsweise 0,001 mm, ausgebildet ist.

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3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, ! dass die Anpassungsschicht durch kathodische Elektrolyse in einem wässrigen Bad aus Ammonxumheptamolybdat und Ammoniumnitrat erzeugt wird.

4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kathodische Elektrolyse in einem Bad mit 10 bis 20 g/l von (NH₄) ^O₇O₂₄. 4H₂O und 15 bis 30 g/l NH₄NO₃

bei einer Badtemperatur von 35 bis 40 C, einer Strom-

2
dichte von 1,5 bis 2,0 A/dm über eine Zeit von 1,5 bis 2,0 min durchgeführt wird.

5) Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Badzusammensetzung durch fortlaufende oder in kurzen Zeitabständen erfolgende Zugabe von Ammonium— heptamolybdat und bzw. oder Ammoniumnitrat unter Umlaufführung oder Rühren der Badflüssigkeit aufrecht erhalten wird.

6) Werkstück, hergestellt im Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf seiner dem Verschleiß unter extrem hohem Flächendruck und bzw. oder erhöhter Reibung und bzw. oder erhöhter Temperatur ausgesetzten Oberfläche evtl. nach entsprechender Vorbehandlung ein gleichiiässiger, mikrorissiger (mosaikartiger) Überzug hoher Scherfestigkeit in

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Form von Oxiden des Metalles Molybdän angebracht ist, die Trockenreibung und Verschleißen an Metallflächen verhindern.

7) Werkstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es in Form eines herkömmlichen Gleitlagerelementes in Massiv- oder Schichtaufbau ausgebildet ist, wobei die Anpassungsschicht als einseitiger oder allseitiger gleichmässiger, mikrorissiger (mosaikartiger) Überzug

auf der Basis von trockene Reibung und Verschleißen

! 10 von Metallflächen verhindernden Oxiden des Metalles

; Molybdän durch kontrollierte, kathodische Elektrolyse j auf der Werkstückoberfläche in einem wässrigen Bad aus • Ammoniumheptamolybdat und Ammoniumnitrat erzeugt ist.

j 8) Werkstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass

15 eine Basisschicht aus einer Nickel-Zinn-Legierung mit ; einem Zinngehalt zwischen etwa 30 und 90 Gew.-% mit ' einer Dicke von maximal etwa 0,1 mm, vorzugsweise etwa O,005 bis 0,01 mm, vorgesehen ist, die mit einer maximal O,05 mm, vorzugsweise 0,005 bis 0,015 mm dicken Gleit— schicht aus Lagerwerkstoff von einer Brinellhärte

2
zwischen etwa 4 und 30 kp/mm überdeckt ist, und über

; dieser Gleitschicht eine gleichmässige, mikrorissige \ (mosaikartige) Anpassungsschicht aus Oxiden des Metalles Molybdän gebildet ist.

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-A-

9) Werkstück nach Anspruch 7 in Form eines Gleitlagerelementes, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht des Gleitlagerelementes aus einer Lagerlegierung mit 10 bis 20% Zinn, 6 bis 10% Kupfer, Rest Blei, insbesondere 16% Zinn, 8% Kupfer, Rest Blei, gebildet ist und über dieser Gleitschicht die Anpassungsschicht in
Form von Oxiden des Metalles Molybdän als gleichmässige mikrorissige Schicht ausgebildet ist.

10) Werkstück nach Anspruch 7 in Form eines Gleitlagerelementes, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht
des Gleitlagerelementes durch eine zur Entmischung
neigende Suspensionslegierung, insbesondere eine zur
Entmischung neigende Aluminium-Blei-Legierung gebildet ist, die auf ihrer Oberfläche die Anpassungsschicht aus Oxiden des Metalles Molybdän als gleichmässige, mikrorissige Schicht trägt.

O30062/0U3