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Gleitmaterial auf Siliciumcarbidbasis Die Erfindung betrifft die
Verwendung von Sinterkörpern auf Basis von Siliciumcarbid (SiC) für Gleitmaterialien.
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Auf dem Gebiet der Gleittechnik sind das trockne Gleiten und das nasse
Gleiten angewandt worden, die jeweils ihre eigenen Probleme aufwerfen, wie nachstehend
erläutert wird: Materialien wie z. B. superharte Legierungen, mit Harz getränkter,
graphitischer Kohlenstoff oder Bornitrid werden unter den Gleitbedingungen des trockenen
Typs, insbesondere unter den Bedingungen, wo kein Schmiermittel verwendet werden
kann, , als Gleitmittel eingesetzt.
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Wenn diese Materialien jedoch für gleitende Teile verwendet werden,
die für die Anwendung unter der Bedingung eines hohen PV-Wertes (Druck x Geschwindigkeit)
vorgesehen bzw. ausgelegt sind, verursachen die superharten
Legierungen
eine Schleifwirkung bzw. ein Fressen, und infolgedessen erhöht sich ihr Reibungskoeffizient
bzw. ihre Reibungszahl, und der mit Harz getränkte Kohlenstoff oder das Bornitrid
zeigt zwar eine niedrige Reibungszahl, hat jedoch eine äußerst schlechte Verschleißfestigkeit
und eine niedrige mechanische Festigkeit, so daß die Lebensdauer bzw. Standzeit
begrenzt ist, und aus diesem Grund ist ein häufiger Ersatz von gleitenden Teilen
erforderlich.
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Beim nassen Gleiten ist zusammen mit chemischer Beständigkeit oder
Korrosionsbeständigkeit Verschleißfestigkeit erforderlich, wenn scharfe Bedingungen
wie z.
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B. die Bedingung eines hohen PV-Wertes oder der Einsatz von korrodierenden
oder schlammförmigen Fluiden angewandt werden. Für solche Zwecke werden gegenwärtig
superharte Legierungen, Materialien auf Kohlenstoffbasis und verschiedene keramische
Materialien eingesetzt, jedoch führt keines dieser Materialien zu zufriedenstellenden
Ergebnissen in bezug auf die Verschleißfestigkeit, die chemische Beständigkeit und
die Korrosionsbeständigkeit. Substrate aus Siliciumcarbid oder Graphit, deren Oberfläche
verkieselt ist, sind neulich als Ersatz für solche Materialien entwickelt worden,
jedoch erfüllt keines dieser Materialien die gewünschten Bedingungen hinsichtlich
der Gleiteigenschaften und der mechanischen Festigkeit.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gleitmaterial auf Basis von gesintertem
SiC zur Verfügung zu stellen, das gute Gleiteigenschaften und eine gute mechanische
Festigkeit zeigt und mit dem die Nachteile des vorstehend erwähnten, bekannten gesinterten
SiC beseitigt werden können.
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Erfindungsgemäß sind durch den angestrengten Versuch einer Entwicklung
von Sinterkörpern, in denen eine schmierende Substanz als Feststof£s-chmiermittel
entlang den Korngrenzen eines sehr harten und festen Sinterkörpers aus Siliciumcarbid
gleichmäßig dispergiert ist, ausgezeichnete Gleitmaterialien entwickelt worden,
bei denen nun festgestellt wird, daß sie verschleißfest und korrosionsbeständig
sind und mechanische Festigkeit sowie eine niedrige Reibungszahl zeigen.
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Das erfindungsgemäße Gleitmaterial auf Siliciumcarbidbasis wird im
einzelnen aus einem gesinterten Siliciumcarbidkörper gebildet, der eine Hauptphase
aus SiC und eine zusätzliche Phase aus einer oder mehr als einer Substanz mit einer
mittleren Korngröße von höchstens 200 pm enthält, wobei die Substanz der zusätzlichen
Phase Bornitrid, Graphit, Ruß oder eine Mischung davon ist und entlang den SiC-Korngrenzen
des Siliciumcarbid-Sinterkörpers in einer Menge von 1 bis 20 Vol.-%, auf die Menge
des Siliciumcarbids bezogen, gleichmäßig dispergiert bzw. verteilt ist, wobei die
zusätzliche Phase während des Gleitvorgangs als Feststoffschmiermittel dient. Das
Siliciumcarbid kann cC- oder -SiC sein.
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Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend
näher erläutert.
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Das erfindungsgemäße Gleitmaterial auf Siliciumcarbidbasis kann hergestellt
werden, indem man zu Siliciumcarbid mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens
1 pm ein Sintermittel, das Bor oder Borverbindungen und Kohlenstoff oder kohlenstoffhaltige
Verbindungen enthält, oder alternativ ein Sintermittel, das Aluminium oder Aluminiumverbindungen
und Kohlenstoff oder kohlen-
stoffhaltige Verbindungen enthält,
zugibt, ferner unter Vermischen eine schmierende Substanz mit einer mittleren Teilchengröße
von höchstens 200 um, d. h. Bornitrid, Graphit, Ruß oder eine Mischung davon, in
einer auf Siliciumcarbid bezogenen Menge von 1 bis 20 Vol.-% zugibt und die erhaltene
Mischung formt, worauf unter Anwendung üblicher Verfahrensweistn wie z. B. durch
normales Sintern, Heißpressen bzw. Heißsintern (HP) oder isostatisches Heißpressen
(HIP) gesintert wird.
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Die Sinterdichte des Sinterkörpers beträgt nicht weniger als 80 %
und vorzugsweise nicht weniger als 90 % der theoretischen bzw. Reindichte. Wenn
die Sinterdichte weniger als 80 % der Reindichte beträgt, treten aufgrund einer
erhöhten Porosität Schwierigkeiten hinsichtlich der Erzielung eines ausreichenden
Abdichtens auf, erhöht sich der Verschleiß und sinkt die mechanische Festigkeit.
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Als Ausgangsmaterial sollten Bornitrid, Graphit und/oder Ruß mit einer
mittleren Teilchengröße von höchstens 200 Pm und vorzugsweise höchstens 50 Eum eingesetzt
werden. Wenn die schmierende Substanz, d. h. Bornitrid, Graphit oder Ruß, die in
dem Sinterkörper entlang den SiC-Korngrenzen vorliegt, eine mittlere Korngröße von
mehr als 200 pin hat, wird die Sinterung von Siliciumcarbid behindert, so daß ein
Sinterkörper, der eine ausreichende Festigkeit und eine ausreichende Dichte hat,
nicht erhalten werden kann. Die schmierende Substanz hat in dem Sinterkörper vorzugsweise
eine mittlere Korngröße von etwa 1 pm bis etwa 50 pm.
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Die als Feststoffschmiermittel dienende Substanz der zusätzlichen
Phase, d. h. Bornitrid, Graphit, Ruß oder eine Mischung davon, sollte im Hinblick
auf die Wirksam-
keit in einer Menge von nicht weniger als 1 Vol.-%
eingesetzt werden, und diese Menge sollte 20 Vol.-% nicht überschreiten und vorzugsweise
1 bis 10 Vol.-% betragen, weil die Sinterung von Siliciumcarbid bei einer Menge,
die 20 Vol.-% überschreitet, sehr stark behindert wird. Die angegebenen Mengen der
Substanz der zusätzlichen Phase sind jeweils auf die Menge des Siliciumcarbids bezogen.
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In dem erhaltenen Sinterkörper sind Bornitrid, Graphit und/oder Ruß
gleichmäßig dispergiert bzw. verteilt.
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Sie liegen entlang den SiC-Korngrenzen in Form von Körnchen oder Tafeln
bzw. Plättchen vor. Sie dienen während des Gleitvorgangs als Schmiermittel auf der
Gleitfläche und erfüllen die notwendigen Bedingungen hinsichtlich der mechanischen
Festigkeit, der Verschleißfestigkeit und der Abdichtungseigenschaften usw.
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Die auf diese Weise erhaltenen, erfindungsgemäßen Sinterkörper auf
Siliciumcarbidbasis ergeben Gleitmaterialien, die Selbstschmiereigenschaften, eine
hohe Härte, eine hohe Festigkeit und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
haben, wobei die Selbstschmiereigenschaften den Schmiereigenschaften entsprechen,
die durch ein auf der Gleitfläche vorhandenes Feststoffschmiermittel bei Gleitvorgängen
des trockenen oder des nassen Typs unter hoher Belastung zur Verfügung gestellt
werden können. Solche Gleitmaterialien können auf verschiedenen Gebieten angewandt
werden, wozu beispielsweise das mechanische Abdichten für allgemeine Zwecke, das
chemische Abdichten und die Verwendung für Druckstempel bzw. Preßkolben, Lager,
Sandstrahldüsen und Nocken bzw. Stößel gehören.
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Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.
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Beispiel 1 Zu %-SiC-Pulvern mit einer mittleren Teilchengröße von
0,8 ym wurden 4,0 Cew.-% amorphes Bor (Sinterhilfsmittel), 2,0 Gew.-% amorpher Kohlenstoff
(Sinte.hilfsmittel) und Bornitrid, das verschiedene Teilchengrößen hatte, in einer
auf a-SiC bezogenen Menge von 5,0 Vol.-% zugegeben. Die erhaltenen Mischungen wurden
in Acetonlösungen naß vermischt, getrocknet, gesiebt und in Formen aus Kohlenstoff
eingefüllt, wo sie 60 min lang durch Heißpressen bei 20500C unter einem Druck 2
von 200 kg/cm gesintert wurden. Nach der Bestimmung der Sinterdichte wurden aus
den auf diese Weise erhaltenen Sinterkörpern durch Flächenschliff Prüfkörper mit
den Abmessungen 4 mm x 8 mm x 30 mm hergestellt, die einer Dreipunkt-Biegeprtifung
unterzogen wurden, wodurch ihre Biegefestigkeit gemessen wurde. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 1 aufgeführt. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß sich sowohl die
Sintereigenschaften als auch die mechanische Festigkeit verschlechtern, wenn die
mittlere Teilchengröße des Bornitrids 200 pm überschreitet. Die mittlere Kristallkorngröße
des Bornitrids in dem Sinterkörper entspricht im wesentlichen der mittleren Teilchengröße
des als Ausgangsmaterial eingesetzten Bornitridpulvers.
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Tabelle 1 Zusatzstoff Mittlere Teilchen- Dichte der Biegefestigkeit
größe (pn) Sinterkorper (kg/uni2) (%) 1 Bornitrid 1 99,5 75 2 " 5 99,5 73 3 " 10
98,5 68 4 " 50 98,0 63 5 " 100 95,0 57 6 " 200 91,0 40 7R " 300 79,0 23 Anmerkungen:
* Sinterdichte, auf die theoretische bzw.
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Reindichte bezogen ** R = Vergleichsversuch Beispiel 2 In ähnlicher
Weise wie in Beispiel 1 wurden ringförmige Sinterkörper (30 mm x 20 mm # x 5 mm
Dicke) hergestellt, wobei von verschiedenen Mengen von Bornitrid mit einer mittleren
Teilchengröße von 50 pm ausgegangen wurde. Die Sinterkörper wurden auf ihren Gleitflächen
mit Diamant (9 pm) naßpoliert und danach einer Trockengleitprüfung unter den nachstehend
angegebenen Bedingungen unterzogen. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse, aus denen ersichtlich
ist, daß die Zugabe von 1,0 Vol.-% oder mehr Bornitrid eine Verminderung der Gleitreibungszahl
und des Verschleißes verursacht und daß insbesondere die Zugabe von 1 bis 10 Vol.-%
Bornitrid den Vorteil einer Verminderung der Gleitreibungszahl bzw.
des
Bewegungs-Reibungskoeffizienten um die Hälfte hat.
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Eine ähnliche Prüfung wurde mit Vergleichsproben aus superharter Legierung
und aus mit Harz getränktem, graphitischem Kohlenstoff durchgeführt. Tabelle 3 zeigt
die Ergebnisse, aus denen hervorgeht, dan die superharte Legierung einen Verschleiß
durch Schleifwirkung bzw.
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Fressen mit einer abrupten Erhöhung der Gleitreibungszahl verursacht
und daß der mit Harz getränkte, graphitische Kohlenstoff einen um einen Faktor von
100 größeren Verschleiß als die erfindungsgemäßen Produkte zeigt, obwohl seine Gleitreibungszahl
klein ist.
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Gleitbedingungen: Prüfvorrichtung: Typ mit mechanischer Abdichtung
(Ring-auf-Ring-Typ) Schmierverfahren: ohne Schmierung Gleitgeschwindigkeit: 100
m/min Anpreß- bzw. Flächendruck: 1,5 kg/cm2 Zeit: 100 h Tabelle 2 Zusatzstoff Menge
Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß (Vol.-°/O) Sinterkörper zahl (x 10-8rrrn3/mm.kg)
(%) 8R Bornitrid 0 99,5 0,30 12 9R " 0,5 99,3 0,30 12 10 " 1,0 99,0 0,18 9 11 "
5,0 98,0 0,12 7 12 " 10,0 96,5 0,13 7 13 " 20,0 91,0 0,20 9 14R " 30,0 79,1 0,48
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Tabelle 3 Vergleichsmaterial Gleitreibtzlp,szf Venschlei ß (x
10 8mm'/mm.kg) 15R Superharte Legierung Schleifwirkung bzw.
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(entsprechend V-l) Fressen 16R Mit Harz getränkter 0,22 200 graphitischer
Kohlen stoff Beispiel 3 Mit ringförmigen Sinterkörpern, die wie in Beispiel 2 hergestellt
worden waren, wurde eine Naßgleitprüfung unter den nachstehend erwähnten Bedingungen
durchgeführt.
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Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse, aus denen hervorgeht, daß die Gleitreibungszahl
zwar bei dem nassen Gleitvorgang im ganzen gesehen um einen Faktor von 10 kleiner
ist als bei dem trockenen Gleitvorgang, daß jedoch die Zugabe von 1,0 Vol.-% oder
mehr Bornitrid eine Verminderung der Gleitreibungszahl und des Verschleißes um die
Hälfte verursacht. In Tabelle 5 sind die Ergebnisse einer ähnlichen Prüfung, die
mit Vergleichsproben aus einer superharten Legierung und aus mit Harz getränktem,
graphitischem Kohlenstoff durchgeführt wurden, angegeben. Diese Ergebnisse zeigen,
daß die Gleitreibungszahl und der Verschleiß bei der superharten Legierung größer
sind als bei den erfindungsgemäßen Produkten und daß der Verschleiß bei dem mit
Harz getränkten, graphitischen Kohlenstoff um einen Faktor von 10 größer ist als
bei den erfindungsgemäßen Produkten.
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Gleitbedingungen Prüfvorrichtung: Typ mit mechanischer Abdichtung
(Ring-auf-Ring-Typ) Schmierverfahren: Schmierung mit Schmieröl
Gleitgeschwindigkeit:
100 m/min Anpreß- bzw. Flächendruck: 7 kg/cm Zeit: 100 h Tabelle 4 Zusatzstoff Menge
Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß (Vol.-%) Sinterkörper zahl (x 10-9mm3/mm.kg)
(%) 17R Bornitrid 0 99,5 0,060 3 18R n 0,5 99,3 0,060 3 19 " 1,0 99,0 0,035 2 20
" 5,0 98,0 0,023 1 21 " 10,0 96,5 0,020 1 22 " 20,0 91,0 0,040 2 23R " 30,0 79,1
0,085 5 Tabelle 5 Vergleichsmaterial Gleitreibunp,szahl Verschleiß (x 10-9mm³/mm.kg)
24R Superharte Legierung 0,086 6 (entsprechend V-l) 25R Mit Harz getränkter, 0,030
40 graphitischer Kohlenstoff
Beispiel 4 Zu «-SiC-Pulvern mit einer
mittleren Teilchengröße von 0,8 pm wurden 0,5 Gew.-% Borcarbid, 8,0 Gew.-% Phenolharz
und 0 bis 30 Vol.- Bornitrid, das eine mittlere Teilchengröße von 50 ; hatte, zugegeben.
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Die auf diese Weise erhaltenen Mischungen wurden in Wasser naß vermischt,
getrocknet, gesiebt und unter Bildung von ringförmigen Körpern geformt. Die ringförmigen
Körper wurden dann calciniert und unter Normaldruck in einer Argonatmosphäre bei
21000C gesintert. Die Sinterkörper wurden auf ihren Gleitflächen mit Diamant (9
µm) naß poliert und einer Trockengleitprüfung unter den in Beispiel 2 angewandten
Bedingungen unterzogen.
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Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse, aus denen hervorgeht, daß die Sinterkörper
mit einem Bornitridgehalt von weniger als 1,0 Vo1.-% bei dem trockenen Gleitvorgang
zu einer Schleifwirkung bzw. einem Fressen führten, während die Sinterkörper mit
einem Bornitridgehalt von 1,0 Vol.-% oder mehr keine Schleifwirkung bzw. kein Fressen
verursachten und eine verminderte Gleitreibungszahl sowie einen verminderten Verschleiß
zeigten.
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Tabelle 6 Zusatzstoff Menge Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß
(Vol.-%) Sinterkörper zahl (x 10 und /mm.kg) (%) Schleifwirkung 26R Bornitrid 0
98,5 bzw. Fressen 27R 0,5 98,2 28 n 1,0 98,0 0.20 9 29 n 5,0 97,5 0.15 8 30 10,0
90,0 0.18 9 31 n 20,0 85,0 0.23 10 32R n 30,0 75,0 0.45 43
Beispiel
5 Sinterkörper, wie sie in Beispiel 4 erhalten wurden, wurden einer Naßgleitprüfung
unter den in Beispiel 3 angewandten Bedingungen unterzogen. Tabelle 7 zeigt die
Ergebnisse, aus denen hervorgeht, daß die Zugabe von 1,0 Vol.-% oder mehr Bornitrid
den Vorteil einer Verminderung der Gleitreibungszahl und des Verschleißes hat und
daß die Gleitreibungszahl und der Verschleiß insbesondere im Fall der Zugabe von
1 bis 10 Vol.-% Bornitrid um die Hälfte vermindert werden. Es wurde jedoch festgestellt,
daß die Zugabe von 30 Vol.-% oder mehr Bornitrid eine Sinterung bis zu einer Sinterdichte,
die 80 oder mehr Prozent der theoretischen bzw. Reindichte beträgt, unmöglich macht
und zu einer Erhöhung der Gleitreibungszahl und des Verschleißes führt.
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Tabelle 7 Zusatzstoff Menge Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß
(Vol.-%) Sinterkörper zahl (x lO~9mm3/mm.kg, (%) 33R Bornitrid 0 98,5 0,060 4 34R
n 0,5 98,2 0,060 4 35 n 1,0 98,0 0,030 2 36 " 5,0 97,5 0,025 1 37 n 10,0 90,0 0,028
1 38 t 20,0 85,0 0,040 3 39R " 30,0 75,0 0,090 6
Beispiel 6 Zu
-SiC-Pulvern mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 Sum wurden 0,5 Gew.-%O Borcarbid,
6,0 Gew.-% Phenolharz (als kohlenstoffhaltige Verbindung) und O bis 30 Vol.-% Bornitrid
mit einer mittleren Teilchengröße von 50 pm zugegeben. Die auf diese Weise erhaltenen
Mischungen wurden in Wasser naß vermischt, getrocknet, gesiebt und unter Bildung
von ringförmigen Körpern geformt, die dann calciniert und bei 2050 0C unter Normaldruck
in einer Argonatmosphäre gesintert wurden. Die Sinterkörper wurden auf ihren Gleitflächen
mit Diamant (9 pm) naß poliert und einer Naßgleitprüfung unter den in Beispiel 3
angewandten Bedingungen unterzogen.
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Tabelle 8 zeigt die Ergebnisse, aus denen hervorgeht, daß im Fall
von p-SiC die Zugabe von 1 Vol.-% oder mehr Bornitrid wieder den Vorteil einer Verminderung
der Gleitreibungszahl und des Verschleißes hat und daß die Gleitreibungszahl und
der Verschleiß insbesondere durch Zugabe von 5 bis 10 Vol.-46 Bornitrid um die Hälfte
vermindert werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß die Zugabe von 30 Vol.-40 oder
mehr Bornitrid eine Sinterung bis zu einer Sinterdichte, die 80 oder mehr Prozent
der theoretischen bzw. Reindichte beträgt, unmöglich macht und eine Erhöhung der
Gleitreibungszahl und des Verschleißes verursacht.
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Tabelle 8 Zusatzstoff Menge Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß
(Vol.-%) Sinterkörper zahl (x 10 mm uni 40R Bornitrid 0 98,7 0,059 4 41R " 0,5 98,5
0,058 4 42 " 1,0 98,1 0,029 2 43 " 5,0 97,7 0,023 1 44 " 10,0 91,0 0,027 1 45 "
20,0 85,5 0,041 3 46R " 30,0 75,5 0,093 6 Beispiel 7 Beispiel 1 wurde im wesentlichen
wiederholt, jedoch wurde das Bornitrid durch Graphit ersetzt. Bei den erhaltenen
SiC-Sinterkörpern wurden die Sinterdichte und die Biegefestigkeit gemessen. Aus
Tabelle 9, in der die Ergebnisse gezeigt werden, geht hervor, daß sich die Sintereigenschaften
und die mechanische Festigkeit verschlechtern, wenn die mittlere Teilchengröße des
Graphits 200 pm überschreitet.
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Tabelle 9 Zusatzstoff Mittlere Teilchen- Dichte der BiegefesNieit
größe (µm) Sinterkörper (kg/uni ) (%) 47 Graphit 1 99,5 75 48 n 5 99,0 72 49 " 10
98,0 69 50 " 50 98,0 65 51 1 100 95,0 55 52 " 200 90,0 45 53R " - 300 80,0 25
Beispiel
8 Beispiel 2 wurde im wesentlichen wiederholt, jedoch wurde das Bornitrid durch
Graphit ersetzt. Die bei den erhaltenen Sinterkörpern erzielten Meßergebnisse werden
in Tabelle 10 gezeigt. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß die Zugabe von 1,0
Vol.-% oder mehr Graphit den Vorteil einer Verminderung der Gleitreibungszahl und
des Verschleißes hat und daß die Gleitreibungszahl durch Zugabe von 1 bis 10 °,;
Graphit um die Hälfte vermindert wird. Ein Vergleich dieser Ergebnisse mit der zu
Vergleichszwecken angegebenen Tabelle 3 zeigt deutlich die Wirkung der Graphitzugabe.
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Tabelle 10 Zusatzstoff Menge Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß
(Vol.-%) Sinterkörper zahl (x 10-8mm³/mm.kg) (%) 54R Graphit 0 99,5 0,30 12 55R
" 0,5 99,5 0,30 12 56 n 1,0 99,0 0,20 9 57 n 5,0 98,0 0,15 8 58 " 10,0 97,0 0,17
8 59 U1 20,0 92,0 0,20 9 60R 30,0 80,0 0,42 35
Beispiel 9 Mit ringförmigen
Sinterkörpern, die wie in Beispiel 8 hergestellt worden waren, wurde eine Naßgleitprüfung
unter den nachstehend angegebenen Bedingungen durchgeführt. Tabelle 11 zeigt die
Ergebnisse, aus denen hervorgeht, daß die Gleitreibungszahl bei dem nassen Gleitvorgang
zwar im ganzen gesehen um einen Faktor von 10 kleiner ist als bei dem trockenen
Gleitvorgang, daß jedoch die Zugabe von 1,0 Vol.-% oder mehr Graphit zu einer Verminderung
der Gleitreibungszahl und des Verschleißes um die Hälfte führt. Ein Vergleich dieser
Ergebnisse mit Tabelle 5 zeigt auch, daß die erfindungsgemäßen Produkte eine geringere
Gleitreibungszahl und einen geringeren Verschleiß zeigen als die superharte Legierung
und daß der Verschleiß bei den erfindungsgemäßen Produkten um einen Faktor von 10
niedriger ist als der Verschleiß bei dem mit Harz getränkten, graphitischen Kohlenstoff.
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Die Gleitbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 3.
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Tabelle 11 Zusatzstoff Menge Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß
(Vol.-%) Sinterkörper zahl (x 10-9mm3/mm.kç (YO) 61R Graphit 0 99,5 0,060 3 62R
" 0,5 99,5 0,060 3 63 " 1,0 99,0 0,042 2 64 " 5,0 98,0 0,028 65 " 10,0 97,0 0,025
66 " 20,0 92,0 0,040 2 67R 30,0 80,0 0,090 5
Beispiel 10 Beispiel
4 wurde im wesentlichen wiederholt, jedoch wurde das Bornitrid durch Graphit ersetzt.
Die mit den erhaltenen Sinterkörpern erzielten Meßergebnisse werden in Tabelle 12
gezeigt. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß die Sinterkörper mit einem Graphitgehalt
von weniger als 1,0 Vol.-% beim trockenen Gleiten eine Schleifwirkung bzw. ein Fressen
verursachten, während die Sinterkörper mit einem Graphitgehalt von 1,0 Vol.-% oder
mehr keine Schleifwirkung bzw. kein Fressen verursachten und eine verminderte Gleitreibungszahl
sowie einen verminderten Verschleiß zeigten.
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Tabelle 12 Zusatzstoff Menge Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß
(Vol.-%) Sinterkörper zahl (x 1O-9rrrn3/mm.
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(%) Schleifwirkung 68R Graphit 0 98,5 schlei bzw. Fressen -69R n
0,5 98,3 " -70 " 1,0 98,0 0,25 10 71 n 5,0 97,5 0,17 9 72 " 10,0 92,0 0,20 9 73
n 20,0 85,0 0,25 10 74R 30,0 77,5 0,50 45
Beispiel 11 Sinterkörper,
wie sie in Beispiel 10 erhalten wurden1 wurden einer Naßgleitprüfung unter den in
Beispiel 9 angewandten Bedingungen unterzogen. Tabelle 13 zeigt die Ergebnisse,
aus denen ersichtlich ist, daß die Zugabe von 1,0 Vol.-% oder mehr Graphit den Vorteil
einer Verminderung der Gleitreibungszahl und des Verschleißes hat und daß die Gleitreibungszahl
und der Verschleiß insbesondere durch Zugabe von 5 bis 10 Vol.-% Graphit um die
Hälfte vermindert werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß die Zugabe von 30 Vol.-%
oder mehr Graphit eine Sinterung bis zu einer Sinterdichte, die 80 oder mehr Prozent
der theoretischen bzw. Reindichte beträgt, unmöglich macht und eine Erhöhung der
Gleitreibungszahl und des Verschleißes hervorruft.
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Tabelle 13 Zusatzstoff Menge Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß
(Vol.-%) Sinterkörper zahl (x 10-9mm³/mm.kg (%) 75R Graphit 0 98,5 0,060 4 76R "
0,5 98,3 0,060 4 77 " 1,0 98,0 0,045 3 78 " 5,0 97,5 0,030 2 79 " 10,0 92,0 0,035
2 80 20,0 85,0 0,045 3 81R 1' 30,0 77,5 0,095 6
Beispiel 12 Zu
«-SiC-Pulvern mit einer mittleren Teilchengröße von 0,8 Mm wurden 0,5 Gew.-%O Borcarbid,
8,0 (;ew.-°' Phenolharz und 5 Vol.-YO Ruß zugegeben. Die erhaltene Mischung wurde
gemäß Beispiel 10 unter Bildung eines ringförmigen Körpers gesintert, der dann auf
seiner Gleitfläche naßpoliert und der Naßgleitprüfung gemäß Beispiel 11 unterzogen
wurde. Tabelle 14 zeigt die Ergebnisse, aus denen hervorgeht, daß der Ruß enthaltende
Sinterkörper eine kleinere Gleitreibungszahl und einen geringeren Verschleiß zeigt
als die rußfreien Sinterkörper.
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Tabelle 14 Zusatzstoff Menge Dichte der Gleitreibungs- Verschgei
(Vol.-%) Sinterkörper zahl (x 1O- mm /mm.kg) (%) 82 Ruß 5 98,0 0,030 2
Beispiel 13
Beispiel 6 wurde im wesentlichen wiederholt, jedoch wurde das Bornitrid durch Graphit
ersetzt. Die bei den auf diese Weise erhaltenen Sinterkörpern erzielten Meßergebnisse
werden in Tabelle 15 gezeigt. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß die Zugabe
von 1,0 Vol.-% oder mehr Graphit den Vorteil einer Verminderung der Gleitreibungszahl
und des Verschleißes hat und daß die Gleitreibungszahl und der Verschleiß insbesondere
durch Zugabe von 1 bis 10 Vol.-% Graphit um die Hälfte vermindert werden. Es wurde
Jedoch festgestellt, daß die Zugabe von 30 Vol.-% oder mehr Graphit eine Sinterung
bis zu einer Sinterdichte, die 80 oder mehr Prozent
der theoretischen
bzw. Reindichte beträgt, unmöglich macht und eine Erhöhung der Gleitreibungszahl
und des Verschleißes hervorruft.
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Tabelle 15 Zusatzstoff Menge Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß
(Vol.-%) Sinterkörper zahl (x 10-9mm³/mm.kg (%) 83R Graphit 0 98,7 0,058 4 84R 0,5
98,5 0,058 4 85 I1 1,0 98,1 0,030 3 86 1 5,0 97,7 0,025 2 87 n 10,0 91,8 0,028 2
88 " 20,0 86,0 0,042 3 89R ii 30,0 77,0 0,091 6 Beispiel 14
Zu QrSiC wurden Graphit
und Bornitrid, die jeweils eine mittlere Teilchengröße von 50 pm hatten, in verschiedenen
Verhältnissen zueinander in einer Gesamtmenge von 5,0 Vol.-X zugegeben. Ringförmige
Sinterkörper wurden gemäß Beispiel 1 hergestellt und einer Trockengleitprüfung unterzogen.
Die Meßergebnisse werden in Tabelle 16 gezeigt.
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Tabelle 16 Anteil (%) Dichte der Gleitreibuny,s- Verschleiß Sinterkörper
zahl (x 10-8mm³/mm.kg) Graphit Bomitrid (%) 90 90 10 98,0 0,15 8 91 70 30 98,0 0,15
8 92 50 50 98,0 0,14 8 93 30 70 98,0 0,13 7 94 10 90 98,0 0,12 7 Beispiel 15 Eine
Naßgleitprüfung wurde gemäß Beispiel 7 durchgeführt.
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Die Ergebnisse werden in Tabelle 17 gezeigt.
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Tabelle 17 Anteil (%) Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß Graphit
Bornitrid Sinterkörper zahl (x 10-9mm³/mm.kg) (%) 95 90 10 98,0 0,028 1 96 70 30
98,0 0,027 1 97 50 50 98,0 0,025 1 98 30 70 98,0 0,024 1 99 10 90 98,0 0,023 1
Beispiel
16 Zu oWSic wurden Graphit und BornitriCi, die jeweils eine mittlere Teilchengröße
von 50 zur hatten, in verschiedenen Verhältnissen zueinander in einer Gesamtmenge
von 5,0 Vol.-% zugegeben. Gemäß Beispiel 4 wurden ringförmige Sinterkörper hergestellt
und einer Trockengleitprüfung unterzogen. Die Meßergebnisse werden in Tabelle 18
gezeigt.
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Tabelle 18 Anteil (%) Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß Graphit
Bornitrid Sinterkörper zahl (x 10-8mm³/mm.kg) (%) ioo 90 10 97,5 0,17 9 101 70 30
97,5 0,17 9 102 50 50 97,5 0,16 9 103 30 70 98,0 0,16 8 104 10 90 98,0 0,15 8 Beispiel
17
Mit ringförmigen Sinterkörpern, die wie in Beispiel 16 hergestellt worden waren,
wurde eine Naßgleitprüfung durchgeführt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 19 gezeigt.
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Tabelle 19 Anteil (%) Dichte der Gleitreibungs- Verschleiß SintcrkörF>er
zahl (x 10-9mm³/mm.kg) Graphit Bornitrid (%) 105 90 10 97,5 0,030 2 106 70 30 97,5
0,029 2 107 50 50 97,5 0,028 2 108 30 70 98,0 0,027 1 109 10 90 98,0 0,025 1