DE950254C

DE950254C - Verfahren und Vorrichtung zum UEberziehen von fuer das Arbeiten in einem Raum mit hohem Vakuum, insbesondere in Elektronenroehren bestimmten Kugellagern mit einem schmierend wirkenden, duennen metallischen Auftrag

Info

Publication number: DE950254C
Application number: DEC326A
Authority: DE
Inventors: Joseph Lazare Rauch
Original assignee: Compagnie Generale de Radiologie SA
Current assignee: Compagnie Generale de Radiologie SA
Priority date: 1948-12-30
Filing date: 1949-12-22
Publication date: 1956-10-04
Also published as: GB676902A; FR981367A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 4. OKTOBER 1956

C320 VI/48 a

Zur Erzielung einer leichten Bewegung von Körpern, die in umschlossenen Räumen mit hohem Vakuum umlaufen sollen, wie dies· z. B. bei Röntgenröhren mit drehbarer Anode der Fall ist, bringt man bekanntlich einen Niederschlag eines metallischen Schmiermittels als Überzug auf für diese Körper als Lager dienende Kugeln oder Rollbahnen oder sowohl auf diese Bahnen wie auf diese Kugeln auf.

Die zur Erzeugung derartiger Niederschläge üblichen Verfahren, auch die im besonderen bei

Röntgenröhren mit drehbarer Anode hierfür angewendeten Methoden sind., ob die Bildung des Überzuges nun auf mechanischem oder ob sie auf chemischem Wege oder ob sie durch thermische Verdampfung erfolgt, in der Ausführung umständlich und liefern außerdem sehr unvollkommene Ergebnisse. Vor allem ist die erreichte Haftfähigkeit des Niederschlages häufig mangelhaft, so· daß Schuppen der Überzugsmasse sich ablösen. Diese Metallteilchen! können, z. B. im Falle einer Röntgenröhre mit drehbarer Anode, in Bereiche des Röhren-

innenraumes kommen,, die genügend heiß sind, um sie zum Verdampfen zu bringen, und die Metalldämpfe rufen dann- Ionisationserscheinungeni und sogar Kurzschlüsse hervor oder kondensieren sich an den verhältnismäßig kalten Teilen der Röhre. Auch machen schon ganz winzige Unregelmäßigkeiten in der Dicke oder dem Oberflächengefüge des metallischen Niederschlages eine besondere Bearbeitung, eine Art Abschleifen der Röhre, vor

ίο deren Inbetriebnahme notwendig. Diese Maßnahme muß in der Regel in einem behelfsmäßigen umschlossenen Raum ausgeführt werden, und · erst nach ihrer Beendigung kann man die Kugeln und Rollbahnen endgültig in Lage bringen, und dabei

hat man zur Verhinderung der Oberflächenaaziehungen genaueste Sorgfalt anzuwenden.

Nach der Erfindung gelingt es nun, diese technischen und wirtschaftlichen Übelstände beim Überziehen von für das Arbeiten in einem Raum

ao mit Hochvakuum, insbesondere in Elektronenröhren, bestimmten Kugellagern mit einem dünnen, metallischen, schmierend wirkenden Auftrag dadurch unter Anwendung des an sich für Lager bekannten Prinzips der Überzugsherstellung durch

nacheinander erfolgenden elektrolytischen Niederschlag zweier Elemente und anschließende, die Legierungsbildung bezweckende Diffusionsbehandlung zu vermeiden, daß man als nacheinander aufzutragende Legierungskomponenten Blei und

Cadmium bzw. Silber und Thallium bzw. Blei und Tellur bei den Kugeln und/oder Kugellagerrollbahnen verwendet.

Das Mengenverhältnis der Legierungskomponenten wird dabei erfindungsgemäß vorzugsweise so gewählt, daß eine Legierung mit 10 bis 30% Cadmium,-Rest Blei, bzw. mit 2% Thallium, Rest Silber, bzw. mit 0,1% Tellur, Rest Blei, erzeugt wird. Die Entstehung der Legierung aus den beiden Niederschlagselementen kann dadurch hervorgerufen werden, daß diese beim Auspumpen des Vakuumraumes, z. B. einer Röntgenröhre, zur Diffusion· gebracht werden. Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Diffusion unter vermindertem Wasserstoffdruck an den dabei einer Erhitzung unterworfenen Kugellagerbestandteilen durchzuführen.

Das elektrolytische Auftragen der Legierungsbestandteile auf die Kugeln und deren Rollbahnen kann nach irgendeinem für die Erzielung derartiger Niederschläge bekannten Verfahren erfolgen. Zweckmäßig ist es, die Kugeln bei Verwendung eines elektrolytischen Bades für die Niederschlagsbildung in eine kreisende Bewegung zu versetzen oder ihnen bei Herbeiführung des Auftrages durch Kontaktelektrolyse eine Rollbewegung zu erteilen. In beiden Fällen erhält man eine Niederschlagsschicht von besonders starker Haftfähigkeit und von außerordentlich gleichförmiger sowie bequem durch die Dauer der Elektro-

lyse regelbaren Dicke. Für die Erzielung einer praktisch voll befriedigenden Schmierwirkung des Überzugs hat sich eine Schichtdecke des Niederschlages von ι bis 8 Mikron als günstig erwiesen.

Die Anwendung von vermindertem Wasserstoffdruck zur Erzielung der Diffusion kann im einzelnen in der Weise erfolgen, daß man nach dem Einbau der mi^;t dem elektrischen Niederschlag von Blei und Cadmium bzw. von Silber und Thalluim bzw. von Blei und Tellur versehenen Kugellagerteile in die Röntgenröhre oder den sonstigen Hochvakuumraum eine Reduktion und eine Entgasung dadurch bewirkt, daß man die Kugeln und Rollbahnen unter dem venringertenWasserstoffdruck bei einer von der Art der Überzugsmetalle abhängigen Temperatur und während einer ebenfalls nach der Beschaffenheit des Niederschlages sich richtenden Zeitdauer erhitzt. Wenn der Überzug auf diese Weise die gewünschte Schmierfähigkeit erlangt hat, stabilisiert sich die Reibungswirkung rasch auf einen außerordentlich geringen Wert, der sich unabhängig von der Betriebsdauer der Röntgenröhre oder eines anderen das Kugellager enthaltenden Hochvakuumgefäßes praktisch nicht mehr ändert. Soll eine verbrauchte Röhre wieder instand gesetzt werden, so genügt es, das Kugellager zur Rückgewinnung der alten Schmier- und Reibungseigenschaften nochmals einer reduzierten. Behandlung während des Auspumpen« der Röhre zu unterwerfen.

Die Überlegenheit eines erfindungsgemäß aus einer Blei-Cadmium bzw. einer Silber-Thalliumbzw. Blei-Tellur-Legierung gebildeten selbstschmierenden Überzugs bei in Hochvakuumgefäßen arbeitenden Kugellagern gegenüber aus anderen Metallen oder Metallegierungen bestehenden Überzügen zeigt eine auf Grund von zahlreichen Vergleichsversuchen gewonnene Liste der Zeiten, während· welcher eine in einer Hochvakuumröhre umlaufende Anode sich von dem Augenblick der Stromunterbrechung im Stator noch dreht. Diese Auslauf zeiten sind:

Metall oder Legierung

Auslaufzeiten der Drehanode in Sekunden bei

senkrechter
Lage

waagerechter Lage

Mit Überzug aus
einfachem Metall,
nämlich:

Pb

Cd

Au

Ag

Cu ..-

Mit Überzug aus
einer Legierung
von:

Pb-Au

Messing

Pb-Ag

Pb-Cu

Pb-Cd

Ag-Tl

Pb-Te

50
75
90
26

75

120
120
120
200

495
240

465

30

135
105

31
70

^IQ-5

72

240

350

375
420
420

Die für die drei letzten Legierungen dieser Aufstellung angegebenenZahlen lassen eindeutig darauf schließen, daß Kugellager mit einem aus einer dieser Legierungen nach der Erfindung gebildeten Überzug weit bessere Schmierungs- und¹ Reibungseigenschiaften nicht nur als die mit einem einfachen Metall, sondern auch als die mit anderen Metalllegierungen überzogenen Kugellager bei Verwendung in einem Hochvakuumraum, aufweisen.

ίο Die Zeichnung veranschaulicht eine zur Erzielung eines elektrolytischen Metallniederschlages mach dem Verfahren der Erfindung bei Kugeln geeignete Vorrichtung, beispielsweise in zwei vorteilhaften schematisch wiedergegebenen Ausführungsformen.

Abb. ι zeigt eine mit einem elektrolytischen Bad und

Abb. 2 eine mit Kontaktelektrolyse arbeitende Vorrichtung.

Gemäß Abb. 1 werden die mit Metall zu überziehenden Kugeln α auf einen kegelig gestalteten und am der Außenkante hochgebogenen' Träger 1 gelegt, nachdem sie die erforderliche Oberflächenbehandlung, wie Entfettung, Entoxydierung, Hochglanzpolierung, erfahren haben. Der mit Kugeln beladene Träger 1 wird mittels einer mit ihm verbundenem Stange 7 im das in einem Behälter 3 bereitete elektrolytische Bad 4 getaucht und dann mit Hilfe eines kleinen, an der Stange 7 angreifendem Motors 2 in Umdrehung versetzt. Die Stange 7 ist dabei vorteilhafterweise schräg gestellt, so daß die Drehung des ■ Trägers 1 die Kugeln α mit dem Elektrolyt 4 in verschiedenen Höhenlagen in Berührung bringt. Die Gesamtheit von Träger 1 und Kugeln 2 bildet die Kathode, die an dem Minuspol einer nicht dargestellten Gleichstromquelle durch eine Bürste angeschlossen ist, die mit einer auf der Stange 7 sitzenden und diese haltendem Muffe 6 im Berührung ist. Eine kleine mit dem Pluspol der Stromquelle verbundene Anode 5 ist mit Bezug auf die Kugeina so im Behälter 3 angeordnet, daß die Entstehung eines regelmäßigem elektrischen Feldes in dem Bereich, wo die Kugeln α durch die Reibung an ihrem konischen Träger 1 zum Rollern und Gleiten veranlaßt werden, gewährleistet ist.

Nach Abb. 2 werden die Kugeln α auf eine ebene Metallplatte 8 gelegt, die durch Hochkantung ihres Randes zu eimer Schale geformt ist und die Kathode darstellt. Die Anode ist durch eine leitende, anodisch wirksame metallische oder eine inerte, z. B. aus Graphit bestehende Platte 9 gebildet, die vom einer Hülle io· aus einer porösen Masse, wie z. B. Baumwolle oder Asbest, umschlossen ist, die mit dem gewählten Elektrolyt getränkt und gegenüber diesem: unwirksam ist. Mittels eines nicht veranschaulichten isolierten Armes,, der mit der Platte 9 verbunden ist, kann die Anode 9, 10 an die Kugeln α angelegt und auf diesen zur Herbeiführung ihrer Rollbewegung in der Schale 8 hin und her verschoben werden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann im einzelnen auch in einer vom dem Beispielen der Zeichnung abweichenden Weise verwirklicht werden. So kann sie z. B. für das Arbeiten mit Kontaktelektrolyse auch so· ausgebildet sein, daß die mit elektrolythaltiger Masse umkleidete Anode fest steht und ihr gegenüber die als Aufnahmegefäß für die zu überziehenden Kugeln geformte Kathode verschiebbar ist oder die beiden mit den Kugeln im Berührung befindlichen Elektroden gegeneinander bewegt werden können.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Überziehen von Kugellagern, die in einem Raum mit hohem Vakuum, insbesondere in Elektronenröhren, arbeiten müssen, mit einem dünnen metallischen, schmierend wirkendem· Auftrag, hergestellt durch nacheinander erfolgten elektrolytischen Niederschlag zweier Elemente und darauffolgende Diffusionsbehandlung zwecks Legierungsbildüng, gekennzeichnet durch die Verwendung von Blei und Cadmium bzw. Silber und Thallium bzw. Blei und Tellur als nacheinander aufzutragende Legierungskomponenten auf die Kugeln und/oder Kugellagerrollbahnen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Erzeugung einer Auftragslegierung aus 10 bis 3'0⁰/o Cadmium, Rest Blei, go bzw. aus 2% Thallium, Rest Silber, bzw. aus ο,ι Vo Tellur, Rest Blei.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung während des Auspumpens des Vakuumraumes gebildet wird.

4. Verfahren nach dem Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusion unter vermindertem Wasserstoffdruck durchgeführt wird.

5. Verfahren! mach Anspruch 1,, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überziehenden Kugeln im elektrolytischen Bad in eine kreisende Bewegung versetzt werden.

6. Verfahren mach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine mit Elektrolyt getränkte Anode den zu überziehenden Kugeln eine Rollbewegung erteilt wird.

7. Nach den Verfahren der Ansprüche 1 und 2 hergestellte Überzüge, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke 1 bis 8 Mikron beträgt. no

8. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach eimern der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine in den Behälter (3) des elektrolytischen Bades (4) eintauchende, zur Aufnahme der zu überziehenden Kugeln (α) bestimmte kegelige Kathode (1) mit einer Welle

(7) im Schräglage, die an den Minuspol angeschlossen ist, während die Anode (5) im Behälter über dem Bewegungsbereich der Kugeln (a) angeordnet ist.

9. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode als Schale (8) zum. Einlegen der zu überziehenden Kugeln (α) ausgebildet ist und als Anode eine von einer elektrolytisch getränkten Hülle (10) umschlossene Platte (9)

dient, die auf den Kugeln (a) hin- und herschiebbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 578 433, 705 950;

USA.-Patentschriften Nr. 2 100 314, 2 280 886; österreichische Patentschrift Nr. 163 399; »Journal of Applied Physics«, Bd. H₁ 1940, S. 611 bis 615;

»Metalloberfläche«, 1947, S. 3 bis 10. 10

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen