DE68910889T2

DE68910889T2 - Verfahren zum Aufbringen eines selbstschmierenden Überzugs auf der Basis von PTFE auf ein Unterteil eines Walzlagers und hergestellte Walzlager.

Info

Publication number: DE68910889T2
Application number: DE68910889T
Authority: DE
Inventors: Claude Saclier
Original assignee: Societe Nouvelle de Roulements SNR SA
Current assignee: NTN SNR Roulements SA
Priority date: 1988-07-01
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2009-06-28
Also published as: US5011738A; DE68910889D1; EP0349410B1; FR2633534A1; FR2633534B1; ES2046505T3; EP0349410A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines selbstschmierenden Überzugs auf der Basis von PTFE (Polytetrafluorethylen) auf ein Teil eines Lagers, dessen Oberfläche Roll- oder Wälzbewegungen ausgesetzt ist sowie die dadurch erhaltenen Lager.
Ein Verfahren zum Aufbringen einer selbstschmierenden Schicht auf der Basis eines PTFE-Pulvers ist bekannt.
Die Veröffentlichung GB-A-908603 beschreibt ein gesintertes Lager, das mit PTFE imprägniert wird durch einen Einbrennvorgang des Lagers nach vorhergehender Phosphatierung, vorzugsweise mittels einer Lösung, welche zu einer Eisen- und Manganphosphatschicht führt.
Die Veröffentlichung von W. Rausch "Die Phosphatierung von Metallen", 1974, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau, DE, lehrt die Bedingungen zur Bildung und zum Erhalt derartiger mikrokristalliner Schichten durch Phosphatierung, ausgehend von metallurgischen Behandlungsverfahren.
Die Veröffentlichung FR-A-2082623 beschreibt ein Verfahren zum Aufbringen von PTFE mitteis Elektrophorese auf Unterschichten, welche Phosphate enthalten oder auf andere mittels Elektrolyse erhaltenen Unterschichten. Die Verfahrensschritte, wie z.B. Entfetten, elektrolytisches Abbeizen, elektrolytisches Beschichten, welche den elektrolytischen Verfahren eigen sind, erhöhen die Zerbrechlichkeit der derart behandelten Teile und insbesondere Lagerstahl.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen eines selbstschmierenden Überzugs auf der Basis von PTFE, dessen Dicke ausreichend dünn ist, um erhöhten Berührungsdrucken zu widerstehen, welche insbesondere im Fall von trocken laufenden Lagern auftreten ohne Zusatz von Schmiermittel und die keine eigene Dichtungsanordnung erfordern.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Aufbringen eines selbstschmierenden Überzugs auf der Basis von PTFE auf einem Teil eines Lagers aus nicht gesintertem Stahl der weniger als 5 % Chrom und weniger als 5 % Nickel enthält, wobei das Teil einem passivierenden Spülvorgang oder einem Vorphosphatierungsvorgang unterworfen wird zur Erzeugung kristalliner Keime zwischen 2 und 3 um, gefolgt von einem Phosphatierungsvorgang, welcher eine mikrokristalline Schicht bildet, bestehend aus einer Eisen- und Mangankomplexverbindung, einer wulstlosen Abscheidung von PTFE zwischen den Kristallen mit Hilfe einer wässrigen Lösung und schließlich einem Trocknungsvorgang.
Weitere Besonderheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Lektüre der Beschreibung hervor in Zusammenhang mit den beigefügten Figuren; es zeigen:
Fig. 1 eine vergrößerte Ansicht eines Oberflächenteils;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Oberflächenteils mit einem Überzug nach einem Schleifvorgang und einer Druckverformung der Kristalle und
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Oberflächenteils, dessen mittlerer Abschnitt einer Schleifbeanspruchung unterzogen worden ist.
Das Teil eines Lagers, z.B ein Ring, ein Käfig oder ein Wälzkörper, wird gerade vor der Phosphatierung einer vorbereitenden Behandlung unterworfen, wie z.B. einem passivierenden Spülung oder einer verstärkten Vorphosphatierung. Daraus resultiert die Erzeugung von Kristallkeimen, die eine stabile Form aufweisen.
In diesem Fall bleibt die Differenz zwischen dem chemischen Potential entsprechend dieser Verfahrensphase und dem nominalen Potential des erhaltenen Kristalls im wesentlichen konstant. Die Keime, welche die allerersten Ursprünge der Kristallausbildung darstellen, sind pro Oberflächeneinheit sehr zahlreich und führen zu einem mikrokristallinen Zustand, da sie sich gegenseitig in ihrer Entwicklung behindern. Diese zahlreichen Kristalle bestehen im wesentlichen aus Eisen und Mangan, deren Abmessungen 3 bis 4 um nicht überschreitet. Ihre Haftung ist perfekt und beruht in erster Linie auf ihrer Stellung auf der Unterlage (welche durch epitaktische Nukleation zunimmt). Diese besondere Struktur der derart gebildeten Phosphatierungsschicht und die Dichte der erhaltenen Kristalle ermöglichen eine wulstlose Retention, d.h. ein Einlagern ohne Überhöhung eines PTFE-Überzugs. Wie außerdem Fig. 2 erkennen läßt, kann diese Schicht aufgrund der Kristallmorphologie abgerieben werden, wobei sie vollständig imprägniert bleibt und demzufolge eine kontinuierliche PTFE Reserve bildet.
In Fig. 2 erkennt man den Reibungsabrieb der phosphatierten Schicht mit der Ausbildung von Erhöhungen, welche das Imprägnieren mit PTFE auf der tragenden Oberfläche erleichtern, welche diese Erhöhungen aufweist sowie auf der Fläche zwischen den Kristallen. Das PTFE wird in die Eisen- Mangan-Phosphatierungsschicht ausgehend von einer wässrigen Lösung eingespritzt, welche ein PTFE-Pulver enthält, wobei der Durchmesser dieser Teilchen größenordnungsmäßig im Mikronbereich liegt. Die Endphase des Verfahrens besteht darin, die gesamte Anordnung bei einer Temperatur in der Nähe von 220ºC zu trocknen, um die derart gebildete Komplexverbindung zu dehydrieren und den endgültigen gewünschten Zustand herzustellen. Die damit erhaltenen Eigenschaften dieses Überzugs entsprechen den wesentlichen Anforderungen an das Prinzip der trockenen Selbstschmierung.
Durchgeführte Reibungsversuche haben gezeigt daß anders als die Vorteile, die erzielt werden durch eine verbesserte Schmierung mittels PTFE (sehr geringer Reibungskoeffizient) dieser selbstschmierende Überzug einen langlebigen Einsatz ermöglicht aufgrund seiner geringen Dicke (3 bis 4 Mikron) und des besonderen Verhaltens unter dem Einfluß der selbstschmierenden Schicht, die sich im wesentlichen aus PTFE, welches zwischen Kristallen von 3 bis 4 Mikrometern eingelagert ist, zusammensetzt. Auch nach dem Reibvorgang bleibt diese Schicht glatt und ohne Unebenheit, wobei sie für immer mit PTFE versehen ist. Dies geht aus den Fig. 2 und 3 hervor, in welchen zu sehen ist:
-Der Zustand der Oberfläche eines Bereichs eines Stücks Stahls vom Typ Lagerstahl nach Aufbringen des selbstschmierenden Überzugs (Fig. 1),
-der Zustand der Oberfläche des gleichen Bereichs nach einer Reibbelastung der aktiven Zone (A) (Fig. 3).
Das Verfahren eignet sich für alle Sorten von Lagern in deren Gesamtheit oder für deren Einzelteile (Ringe, Trennkäfige, Roll- bzw. Wälzkörper).

Claims

1. Verfahren zum Aufbringen eines selbstschmierenden Überzugs auf der Basis von PTFE auf ein Teil eines Lagers aus nicht gesintertem Stahl, der weniger als 5 % Chrom und weniger als 5 % Nickel enthält, wobei das Teil einem passivierenden Spülungsvorgang oder einen Vorphosphatierungsvorgang unterworfen wird, zur Erzeugung kristalliner Keime zwischen 3 und 4 Mikrometern, gefolgt von einem Phosphatierungsvorgang, welcher eine mikrokristalline Schicht bildet, bestehend aus einer Eisen- und einer Mangankomplexverbindung, einer wulstlosen Abscheidung von PTFE zwischen den Kristallen mit Hilfe einer wässrigen Lösung und schließlich einem Trocknungsvorgang.

2. Lager, das gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 erhalten wurde, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug einen Käfig und/oder Innen bzw. Außenringe und/oder Wälzkörper des Lagers überzieht.