DE4434303A1 - Mechanische Teile - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die mechanischen Teile ei­ ner elektrischen Vorrichtung, beispielsweise auf den Wir­ kungsmechanismus eines Rückschlagventils (gegen Vakuum), die mechanisch miteinander verbunden sind und sich relativ zueinander drehen oder im Gleitkontakt miteinander stehen.

Der Wirkungsmechanismus eines Rückschlagventils (gegen Va­ kuum) besteht beispielsweise aus verschiedenen Teilen, wie Hebeln, Klauen, Stiften, Rollen (Walzen) und Stäben. In den verbindenden Abschnitten kommen die jeweiligen Teile in Kontakt miteinander, sie drehen sich relativ zueinander oder sie stehen im Gleitkontakt miteinander. Deshalb wird ein Schmiermittel auf diese Abschnitte aufgebracht oder aufgegossen, um die Abriebs- bzw. Verschleißbeständigkeit der Teile zu verbessern. Dieses Verfahren erfordert jedoch Wartungsarbeiten, beispielsweise eine Schmierung. Es wurde daher bereits eine Methode vorgeschlagen, bei der ein sol­ cher Abschnitt mit einem Film (einem Keramikfilm) aus ei­ nem Material mit einer ausgezeichneten Abriebs- bzw. Ver­ schleißbeständigkeit, beispielsweise aus TiC, TiN oder TiCN, beschichtet ist, so daß die Betriebs-Zuverlässigkeit für einen langen Zeitraum gewährleistet werden kann, ohne daß Wartungsarbeiten erforderlich sind (vgl. z. B. die un­ geprüfte japanische Patentpublikation (Kokai) Nr. Hei. 3-8232). Ein solcher Film (Keramikfilm) ist jedoch geringfü­ gig schlechter in bezug auf die Korrosionsbeständigkeit. Wenn mechanische Teile, die wie vorstehend beschrieben be­ handelt worden sind, beispielsweise einem Salzsprühtest unterzogen wurden, so wurde gefunden, daß nach dem Ablauf von mehreren Stunden auf der gesamten Oberfläche sich Rostflecken gebildet hatten. Es wird angenommen, daß die­ ses Phänomen hervorgerufen wird durch winzige Löcher und Risse, die in dem Film vorhanden sind.

Um das Auftreten dieses Phänomens zu verhindern, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Grundierungsschicht (Unterlagenschicht) gebildet wird durch Plattierung eines Beschichtungsabschnitts der mechanischen Teile mit Nickel oder Chrom und der obengenannte Film auf die Grundierungs­ schicht aufgebracht wird (vgl. z. B. die ungeprüfte japani­ sche Patentpublikation (Kokai) Nr. Hei. 4-73833).

Bei mechanischen Teilen, die wie vorstehend beschrieben hergestellt werden, wird jedoch die Grundierungsschicht (Unterlagenschicht) aus einer konventionellen Nickel- oder Chrom-Plattierungsschicht gebildet. Im Falle einer Nickel­ plattierung beträgt beispielsweise die Härte nur etwa Hv 200. Dies ist insofern ein Problem, als als Folge einer Langzeit-Verwendung in der Unterlagenschicht Risse entste­ hen in einem Abschnitt einer Kontaktfläche, in dem der Oberflächendruck hoch ist. Bei der Langzeit-Verwendung kann durch diese Risse in der Grundierungsschicht (Unterlagenschicht) Wasser in den Abschnitt eindringen, wodurch die Bildung von Rost verursacht wird.

Um dieses Problem zu lösen wurde ein Verfahren vorgeschla­ gen, bei dem eine Grundierungsschicht (Unterlagenschicht) durch stromlose Nickelplattierung gebildet wird. Eine nach diesem Verfahren hergestellte Grundierungsschicht weise eine höhere Härte auf als diejenige, die durch konventio­ nelle Nickelplattierung gebildet wird. Im Falle einer Ni- P-Plattierung beträgt beispielsweise die Härte des Films etwa Hv 400 bis 500 und im Falle einer Ni-B-Plattierung beträgt die Härte des Films etwa Hv 700. Es hat sich je­ doch gezeigt, daß die Härte einer Grundierungsschicht (Unterlagenschicht), die durch Anwendung eines solchen stromlosen Nickelplattierungsverfahrens hergestellt worden ist, durch eine Wärmebehandlung verbessert werden kann. Wenn eine solche Grundierungsschicht (Unterlagenschicht) einer Wärmebehandlung bei 600°C, vorzugsweise bei etwa 400°C, unterzogen wird, steigt beispielsweise die Härte an bis auf etwa Hv 700 bis 900. Eine so hergestellte Grundierungsschicht weist eine ausreichende Härte auf. Selbst wenn die mechanischen Teile über einen langen Zeit­ raum hinweg verwendet werden, ist daher in einer Kontakt­ fläche, auf die ein hoher Oberflächendruck einwirkt, die Grundierungsschicht gegen Rißbildung geschützt, so daß me­ chanische Teile mit einer hohen Zuverlässigkeit erhalten werden.

Wie vorstehend beschrieben, erfordern diese mechanischen Teile jedoch ein umständliches Herstellungsverfahren, bei dem eine Grundierungsschicht zuerst durch Anwendung eines stromlosen Nickelplattierungsverfahrens gebildet wird und dann ein Keramikfilm auf die Grundierungsschicht aufge­ bracht wird. Da eine Grundierungsschicht, die durch Anwen­ dung eines stromlosen Nickelplattierungsverfahrens herge­ stellt worden ist, eine ausreichende Härte besitzt, kann die Grundierungsschicht anstelle eines konventionellen Ke­ ramikfilms verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Grun­ dierungsschicht eine ausreichende Schmier- bzw. Gleitfä­ higkeit besitzt.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dieser Grundidee und hat zum Ziel die Bereitstellung von mechanischen Teilen, bei denen selbst dann, wenn sie in einer Kontaktfläche mit einem hohen Oberflächendruck verwendet werden, eine Grun­ dierungsschicht (Unterlagenschicht) frei von Rißbildung ist und daher keine Bildung von Rost auftritt, so daß die mechanischen Teile über einen langen Zeitraum hinweg zu­ verlässig arbeiten, und die nach einem einfachen Verfahren hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel erreicht durch mechani­ sche Teile, die mechanisch miteinander in Verbindung ste­ hen und sich relativ zueinander drehen oder in Gleitkon­ takt miteinander stehen, wobei ein Film, in dem selbst­ schmierende Teilchen dispergiert sind und der durch strom­ lose Nickelplattierung gebildet wird, auf einer Kontakt­ fläche mindestens eines der Teile gebildet (erzeugt) wird.

In diesem Falle ist als stromloses Nickel­ plattierungsverfahren die stromlose Ni-P-Plattierung oder die stromlose Ni-B-Plattierung besonders geeignet. Bei dieser Konfiguration können als selbstschmierende Teilchen solche aus Polytetrafluorethylen, Graphit oder Molybdändi­ sulfid verwendet werden. Außerdem kann der auf diese Weise gebildete Film einer Wärmebehandlung unterzogen werden.

Bei der erfindungsgemäßen Konfiguration wird ein Film, in dem selbstschmierende Teilchen dispergiert sind und der durch stromlose Ni-P-Plattierung oder stromlose Ni-B-Plat­ tierung gebildet wird, auf einer Kontaktfläche mindestens eines der mechanischen Teile gebildet. Dieser Film weist eine ausreichende Härte auf. Während ein Film, der durch konventionelle Nickelplattierung gebildet worden ist, eine Härte von etwa Hv 200 hat, hat ein Film, der durch strom­ lose Nickelplattierung gebildet worden ist, insbesondere eine wesentlich höhere Härte. So beträgt beispielsweise die Härte eines Films, der im Falle einer Ni-P-Plattierung erhalten wird, etwa Hv 400 bis 500 und diejenige eines Films, der im Falle einer Ni-B-Plattierung erhalten wird, beträgt etwa Hv 700. Außerdem sind selbstschmierende Teil­ chen, z. B. solche aus Polytetrafluorethylen, Graphit oder Molybdändisulfid, in dem Film dispergiert und deshalb weist der Film eine überlegene Schmierfähigkeit (Gleitfähigkeit) auf. Daher werden mechanische Teile, die eine ausgezeichnete Schmierfähigkeit (Gleitfähigkeit) und Härte und somit sehr gute Rostverhinderungseigenschaften aufweisen, erhalten lediglich durch Bildung eines einzigen Films, bei dem nur eine stromlose Nickelplattierung ange­ wendet wird. Wenn dieser Film einer Wärmebehandlung unter­ zogen wird, kann ferner die Härte weiter verbessert wer­ den. Die mechanischen Teile können daher auch in einer Kontaktfläche verwendet werden, auf die ein hoher Oberflä­ chendruck einwirkt.

Diese selbstschmierenden Teilchen können in der stromlosen Nickelplattierungsschicht durch ein Verfahren dispergiert werden, bei dem die selbstschmierenden Teilchen aus bei­ spielsweise Polytetrafluorethylen, Graphit oder Molybdän­ disulfid zuerst in einer stromlosen Nickelplattierungslö­ sung dispergiert werden und die mechanischen Teile dann in die Plattierungslösung eingetaucht werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Wirkungsmechanismus eines Rückschlagventils (gegen Vakuum), das ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Hauptabschnitte der Fig. 1; und

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht der Hauptabschnitte der mechanischen Teile, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet wird.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand einer Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung auf den Wirkungsmechanismus eines Rückschlagventils (gegen Vakuum) angewendet wird, näher beschrieben.

Die Fig. 1 ist eine Seitenansicht, die den Wirkungsme­ chanismus eines Rückschlagventils (gegen Vakuum) zeigt. In der Fig. 1 steht ein Vakuumventil 1 mit einer Welle einer Rolle 8 über einen isolierenden Stab 12, einen Hebel 10 und eine Kontaktfeder 9 in Verbindung. Die Rolle 8 ist an einem Sperrhebel 7 rotierbar befestigt und eine Rolle 13 ist an dem vorderen Ende des Sperrhebels 7 drehbar befe­ stigt. In dem dargestellten geschlossenen Zustand des Rückschlagventils steht die Rolle 13 mit einer Klaue 14 in Eingriff.

Die Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung die Hauptabschnitte des Wirkungsmechanismus, der in einem Zu­ stand vorliegt, in dem ein Stab 5 durch Erregung eines Schließ-Elektromagneten bewegt wird, um die Rolle 8 nach oben zu stoßen. Dieser Stoßvorgang bewirkt, daß eine Öff­ nungs/Schließ-Welle 6 im Uhrzeigersinne gedreht wird, so daß ein beweglicher Kontakt in dem Vakuumventil durch die Kontaktfeder 9, den Hebel 10 und den isolierenden Stab 12 nach unten gestoßen wird, wodurch ein geschlossener Durch­ gang zwischen dem beweglichen Kontakt und einem statio­ nären Kontakt entsteht. Gleichzeitig steht die Klaue 14 wieder mit der Rolle 13 in Eingriff, um den offenen Zu­ stand des Rückschlagventils aufrechtzuerhalten.

Wie vorstehend beschrieben, umfaßt der Wirkungsmechanismus des Rückschlagventils mechanische Teile, die sich relativ zueinander drehen oder im Gleitkontakt miteinander stehen. Insbesondere die Rolle 13 und die Klaue 14 stehen in Ein­ griff miteinander, um den offenen oder geschlossenen Zu­ stand des Rückschlagventils aufrechtzuerhalten, und die Kraft der Kontaktfeder wirkt auf diese Teile ein, was dazu führt, daß diese Teile einer hohen Belastung unterliegen. Wenn die vorliegende Erfindung auf diese Teile angewendet wird, auf die eine hohe Belastung einwirkt, kann eine hohe Betriebs-Zuverlässigkeit des Wirkungsmechanismus über einen langen Zeitraum hinweg erzielt werden.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die vorlie­ gende Erfindung auf diese mechanischen Teile angewendet wird. Ein Überzugsfilm 21, in dem selbstschmierende Teil­ chen 22 dispergiert sind, wird auf ein mechanisches Teil 20, beispielsweise eine Rolle oder eine Klaue, unter An­ wendung eines stromlosen Ni-B-Plattierungsverfahrens oder eines stromlosen Ni-P-Plattierungsverfahrens aufgebracht. Für den Fall, daß der Film des mechanischen Teils durch stromlose Ni-B-Plattierung erzeugt wurde, wurde eine Härte von etwa Hv 700 erhalten. Wenn der mechanische Teil einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, stieg die Härte auf etwa Hv 900. Wenn der Film des mechanischen Teils durch strom­ lose Ni-P-Plattierung erzeugt wurde, wurde eine Härte von etwa Hv 400 bis 500 erzielt. Wenn der mechanische Teil ei­ ner Wärmebehandlung unterzogen wurde, stieg die Härte auf etwa Hv 600 bis 700. Der Grund dafür, warum die Härte durch eine Wärmebehandlung anstieg, ist, wie angenommen wird, der, daß B oder P, das sich in Ni löst, wenn die Plattierung beendet ist, dazu führt, daß es sich mit Ni kombiniert unter Bildung einer Verbindung durch die Wärmebehandlung. Wenn die Temperatur auf 600°C oder höher erhöht wird, wächst die Verbindung, so daß die Härte wie­ der abnimmt. Es ist daher bevorzugt, die Temperatur der Wärmebehandlung auf 600°C oder darunter, insbesondere in der Nähe von 400°C, einzustellen.

Vorstehend wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die vorliegende Erfindung auf den Wirkungsmechanismus eines Rückschlagventils gegen Vakuum angewendet wurde. Die Er­ findung ist selbstverständlich jedoch nicht auf solche me­ chanischen Teile beschränkt und ist auch auf mechanische Teile anwendbar, bei denen Probleme auftreten, die mit den vorstehend erörterten vergleichbar sind.

Während ein Film, der durch konventionelle Nickelplattie­ rung erzeugt worden ist, eine Härte von etwa Hv 200 hat, weist ein erfindungsgemäß durch stromlose Ni-P-Plattierung oder stromlose Ni-B-Plattierung erzeugter Film eine we­ sentlich höhere Härte auf. So beträgt beispielsweise die Härte eines Films, der im Falle einer Ni-P-Plattierung er­ halten wird, etwa Hv 400 bis 500 und diejenige eines Films, der im Falle einer Ni-B-Plattierung erhalten wird, beträgt etwa Hv 700. Wenn die auf diese Weise erzeugten Filme einer Wärmebehandlung bei 600°C oder darunter, vor­ zugsweise bei etwa 400°C, unterworfen werden, steigt bei­ spielsweise die Härte auf etwa Hv 600 bis 700 oder 900 an. Da selbstschmierende Teilchen in den Filmen dispergiert sind, weisen darüber hinaus die Filme eine verbesserte Schmierwirkung auf und sie besitzen eine zufriedenstel­ lende Haltbarkeit, selbst wenn sie in einer Kontaktfläche, die einem hohen Oberflächendruck ausgesetzt ist, über einen langen Zeitraum hinweg verwendet werden. Infolgedes­ sen werden mechanische Teile erhalten, bei denen die Filme frei von einer Rißbildung sind, und dadurch wird verhin­ dert, daß eine Rostbildung in den entsprechenden Abschnit­ ten auftritt.

Claims (8)

1. Mechanische Teile, die mechanisch miteinander verbun­ den sind und sich relativ zueinander drehen oder im Gleit­ kontakt miteinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktfläche mindestens eines dieser mechanischen Teile mit einem Überzugsfilm versehen ist, in dem selbst­ schmierende Teilchen dispergiert sind und der durch strom­ lose Nickelplattierung erzeugt worden ist.

2. Mechanische Teile nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der genannte Überzugsfilm durch stromlose Ni-P-Plattierung erzeugt worden ist.

3. Mechanische Teile nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der genannte Überzugsfilm durch stromlose Ni-B-Plattierung erzeugt worden ist.

4. Mechanische Teile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten selbst­ schmierenden Teilchen aus Tetrafluorethylen bestehen.

5. Mechanische Teile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten selbst­ schmierenden Teilchen aus Graphit bestehen.

6. Mechanische Teile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstschmieren­ den Teilchen aus Molybdändisulfid bestehen.

7. Mechanische Teile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Über­ zugsfilm einer Wärmebehandlung unterzogen wurde.

8. Verfahren zur Herstellung von mechanischen Teilen, die mechanisch miteinander verbunden sind und sich relativ zueinander drehen oder im Gleitkontakt miteinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen um­ faßt:
das Dispergieren von selbstschmierenden Teilchen in einer stromlosen Nickellösung zur Herstellung einer Plattie­ rungslösung; und
das Plattieren einer Kontaktfläche mindestens eines der genannten mechanischen Teile durch Eintauchen der Kontakt­ fläche in die genannte Plattierungslösung.