EP2179072A1 - Beschichtung - Google Patents

Beschichtung

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Publication number
EP2179072A1
EP2179072A1 EP08785452A EP08785452A EP2179072A1 EP 2179072 A1 EP2179072 A1 EP 2179072A1 EP 08785452 A EP08785452 A EP 08785452A EP 08785452 A EP08785452 A EP 08785452A EP 2179072 A1 EP2179072 A1 EP 2179072A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
coating according
valleys
range
mountains
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08785452A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Horling
Hans-Jürgen Liesegang
Wolfgang GLÄNTZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
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Filing date
Publication date
Application filed by SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of EP2179072A1 publication Critical patent/EP2179072A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/129—Flame spraying

Definitions

  • the invention relates to a coating.
  • From DE 24 22 712 C2 discloses a method for producing a covering layer by spraying with molten metal on a previously cleaned part of a thread in the application in the manufacture of a self-securing fastener, in particular a screw known.
  • molybdenum is applied to the thread by a flame spraying method.
  • the cover layer is applied so that it is elastically deformed between the threaded surfaces of the threaded shaft and a mating thread of an associated counter element with which the screw is screwed together, so that an increased frictional resistance is achieved, the unwanted loosening of the screw connection between the screw and counteracts the associated counter-element.
  • An object of the invention is to provide an improved coating, with the high static friction coefficients can be achieved.
  • Claim 1 relates to a coating whose main component is a high-strength, tough and hard metal, wherein the coating in at least one surface area with a square-like base area with a side length in the range of one millimeter characterized by a profile with many pointed mountains and valleys and wherein in this surface area, a proportion of those peaks and valleys which project beyond a plane plane-parallel to the ground plane, which has a distance in the range between 15 and 30 ⁇ m from the highest mountain, is greater in about 20%.
  • the invention is based on the finding that, as a result of this topography of the coating, in particular when the coating is formed as a flame-sprayed molybdenum coating, a high areal bearing ratio, for example greater than 20%, and high static friction coefficients, for example greater than 0.6 or even greater than 0.65 are obtained can be achieved on a mating of said coating with a steel counterpart.
  • said coating can be used for example in a rigid shaft coupling, in which, for example, two hollow shaft-like shaft parts are connected to each other at opposite, flared extended ends by screwing the two flanges together.
  • the coating can be applied directly to one of the flange ends or it is provided between the two flanges a perforated disc whose surface is coated accordingly.
  • the perforated disk can be divided into several sectors for easier mounting and can be designed with holes for the screw connection.
  • the perforated disc outer shell side may also be formed like a gear, to use them, for example, as a pulse generator for speed detection of the shaft.
  • the coupling can, for example, with a smaller flange diameter and / or with a smaller number of screws, be particularly advantageous with the same strength.
  • the smaller weight as well as the smaller Re volume are at weight and / or space critical installation conditions, for example in the nacelle of a wind turbine, which is mounted at the top of a tower, of particular advantage.
  • the coating can advantageously also be formed on at least one surface of two brake shoe carriers to be connected to one another.
  • the composite brake shoe carrier form a U-shape, wherein in each leg of the U-shape a to the other leg movable brake shoe is arranged.
  • the brake shoe carriers rest against each other in the region of the bottom of the U-shape, and in this region at least one of the surfaces provided for abutting one another is formed with said coating.
  • Figure 1 in a plan view of a height distribution of a flame-sprayed
  • FIGS. 2 to 5 are height profile curves of the molybdenum layer of FIG. 1 along the straight lines designated by 1 to 4 in FIG.
  • FIG. 1 shows, as an exemplary embodiment of the invention in the form of a plan view, a height distribution of a flame-sprayed molybdenum layer in the region of a square base area of 0.9 ⁇ 0.9 mm.
  • the molybdenum layer is applied by flame spraying on a flat base of a support made of steel.
  • the coating is characterized by a variety of pointed mountains and valleys. In FIG. 1, however, only those mountains and valleys are shown which project beyond a plane which is plane-parallel to the base surface and which has a distance of approximately 20 ⁇ m from the highest mountain.
  • the darkest gray area represents an area that protrudes about 20 ⁇ m above said level.
  • White indicates the area of said plain and all submontane mountains and valleys.
  • FIGS. 2 to 5 also show along the lines 1 to 4 from FIG. 1 corresponding profile profiles of the coating, wherein the profile, as in FIG. 1, is shown only for those regions which project beyond said plane.
  • the zero-micrometer line is placed as an average value through all the points projecting over the said plane along the respective straight line.
  • the height profile of FIG. 1 is recorded with a white-light interferometer. Such recordings can also be used for quality monitoring and, in particular, during production in series of said layers.

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Abstract

Die Erfindung betrifft dabei eine Beschichtung, deren Hauptbestandteil ein hochfestes, zähes und hartes Metall ist, wobei die Beschichtung in wenigstens einem Oberflächenbereich mit einer quadratähnlichen Grundfläche mit einer Seitenlänge im Bereich um einen Millimeter herum durch ein Profil mit vielen spitzen Bergen und Tälern gekennzeichnet ist und wobei in diesem Oberflächenbereich ein Anteil derjenigen Berge und Täler, die eine zur Grundfläche planparallele Ebene überragen, die vom höchsten Berg einen Abstand im Bereich zwischen 15 und 30 μm aufweist, größer in etwa 20 % ist.

Description

B e s c h r e i b u n g
Beschichtung
Die Erfindung betrifft eine Beschichtung.
Aus der DE 24 22 712 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Abdeckschicht durch Besprühen mit geschmolzenem Metall auf einem zuvor gereinigten Teil eines Gewindes in der Anwendung bei der Herstellung eines eine Selbstsicherung tragenden Befestigungselements, insbesondere einer Schraube bekannt. Dazu wird beispielsweise Molybdän durch ein Flammspritzverfahren auf das Gewinde aufgebracht. Die Abdeckschicht ist dabei derart aufgebracht, dass sie zwischen den Gewindeflächen des Gewindeschaftes und einem Gegengewinde eines zugehörigen Gegenelements, mit dem die Schraube zusammengeschraubt wird, elastisch verformt wird, so dass ein erhöhter Reibungswiderstand zustande kommt, der einem unerwünschten Lösen der Schraubverbindung zwischen der Schraube und dem zugehörigen Gegenelement entgegenwirkt. Durch diese reibungserhöhende Wirkung wird ein selbstsicherndes Zusammenhalten der Elemente bewirkt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Beschichtung zu schaffen, mit der hohe Haftreibungszahlen erzielbar sind.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- gestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Anspruch 1 betrifft dabei eine Beschichtung, deren Hauptbestandteil ein hochfestes, zähes und hartes Metall ist, wobei die Beschichtung in wenigstens einem Oberflächenbereich mit einer quadratähnlichen Grundfläche mit einer Seitenlänge im Bereich um einen Millimeter herum durch ein Profil mit vielen spitzen Bergen und Tä- lern gekennzeichnet ist und wobei in diesem Oberflächenbereich ein Anteil derjenigen Berge und Täler, die eine zur Grundfläche planparallele Ebene überragen, die vom höchsten Berg einen Abstand im Bereich zwischen 15 und 30 μm aufweist, größer in etwa 20 % ist.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass durch diese Topographie der Beschichtung, insbesondere bei Ausbildung der Beschichtung als flammgespritzte Molybdänbeschichtung, wunschgemäß ein hoher Flächentraganteil, beispielsweise größer 20 %, sowie große Haftreibungszahlen, beispielsweise größer 0,6 oder sogar größer 0,65 bezogen auf eine Paarung besagter Beschichtung mit einem stählernen Gegenstück erzielbar sind.
Mit Vorteil kann besagte Beschichtung beispielsweise bei einer starren Wellenkupplung verwendet werden, bei der beispielsweise zwei hohlwellenartige Wellenteile an einander gegenüberliegenden, flanschartig erweiterten Enden durch ein Verschrauben der beiden Flansche miteinander verbunden sind. Dabei kann die Beschichtung direkt auf eine der Flanschstirnseiten aufgebracht sein oder es ist zwischen den beiden Flanschen eine Lochscheibe vorgesehen, deren Oberfläche entsprechend beschichtet ist. Dabei kann die Lochscheibe zur einfacheren Montierbar- keit in mehrere Sektoren geteilt ausgebildet und mit Löchern für die Schraubverbin- düngen ausgebildet sein. Weiterhin kann die Lochscheibe außenmantelseitig auch zahnradartig ausgebildet sein, um sie beispielsweise als Pulsgeber für eine Drehzahlerfassung der Welle zu nutzen. Gegenüber einer vergleichbaren starren Kupplung ohne Beschichtung kann mit besonderem Vorteil bei gleicher Festigkeit die Kupplung beispielsweise mit einem kleineren Flanschdurchmesser und/oder mit einer ge- ringeren Anzahl an Schrauben auskommen. Das kleinere Gewicht sowie das kleine- re Volumen sind dabei bei gewichts- und/oder platzkritischen Einbauverhältnissen beispielsweise im Maschinenhaus einer Windkraftanlage, das am oberen Ende eines Turms montiert ist, von besonderem Vorteil.
Weiterhin kann die Beschichtung mit Vorteil auch auf wenigstens einer Fläche zweier miteinander zu verbindender Bremsbackenträger ausgebildet sein. Dabei bilden die zusammengesetzten Bremsbackenträger eine U-Form, wobei in jedem Schenkel der U-Form eine zum anderen Schenkel hin bewegbare Bremsbacke angeordnet ist. Die Bremsbackenträger liegen im Bereich des Bodens der U-Form an- einander an und in diesem Bereich ist wenigstens eine der zum Aneinanderanliegen vorgesehenen Oberflächen mit besagter Beschichtung ausgebildet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figu- ren. Dabei zeigen:
Figur 1 in einer Draufsicht eine Höhenverteilung einer flammgespritzten
Molybdänschicht in einem 0,9 x 0,9 mm großen Bereich und
Figuren 2 bis 5 Höhenprofilverläufe der Molybdänschicht der Figur 1 entlang der in der Figur 1 mit 1 bis 4 bezeichneten Geraden.
Die Figur 1 zeigt als ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung in Form einer Draufsicht eine Höhenverteilung einer flammgespritzten Molybdänschicht im Bereich ei- ner quadratischen Grundfläche von 0,9 x 0,9 mm. Die Molybdänschicht ist dabei durch Flammspritzen auf eine plane Grundfläche eines aus Stahl ausgebildeten Trägerelements aufgebracht. Die Beschichtung ist dabei durch eine Vielzahl spitzer Berge und Täler gekennzeichnet. In der Figur 1 sind aber lediglich diejenigen Berge und Täler dargestellt, die eine zur Grundfläche planparallele Ebene überragen, die vom höchsten Berg einen Abstand von ca. 20 μm aufweist. Die dunkelste Graufläche stellt dabei einen Bereich dar, der etwa 20 μm über besagte Ebene übersteht. Weiß kennzeichnet dabei den Bereich besagter Ebene und aller unter der Ebene liegenden Berge und Täler. Bereiche, die zwischen besagter Ebene und dem höchsten der Berge liegen, sind dabei mit hellerem Grau dargestellt, wobei je heller die Graufläche ist, desto kleiner ist der Überstand des entsprechenden Bereichs über besagte Ebene. Der Figur 1 ist dabei entnehmbar, dass die grauen Flächen mehr als 20 % der Grundfläche von 0,9 x 0,9 mm einnehmen, so dass damit die eingangs zur Lösung der Aufgabe beschriebenen Vorteile erzielbar sind.
Die Figuren 2 bis 5 zeigen schließlich noch entlang der Geraden 1 bis 4 aus der Figur 1 entsprechende Höhenprofilverläufe der Beschichtung, wobei das Profil ähnlich wie in der Figur 1 lediglich für diejenigen Bereiche dargestellt ist, die besagte Ebene überragen. Dabei ist in den Figuren 2 bis 5 die Null-Mikrometer-Linie als Mittelwert durch alle entlang der jeweiligen Geraden über besagte Ebene überstehenden Punkte gelegt.
Der Höhenverlauf der Figur 1 ist dabei mit einem Weißlicht-Interferrometer aufgenommen. Derartige Aufnahmen lassen sich dabei insbesondere bei einer Herstel- lung in Serie besagter Schichten auch zu deren Qualitätsüberwachung und -
Sicherung mit Vorteil einsetzen, da mit dieser Technologie ein zum Einhalten der geforderten Tragzahl bzw. Haftreibungszahl notwendige Überstandsanteil von beispielsweise größer 20 % einfach überprüf- und nachweisbar ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h eBeschichtung
1. Beschichtung, deren Hauptbestandteil ein hochfestes, zähes und hartes Metall ist, wobei die Beschichtung in wenigstens einem Oberflächenbereich mit einer quadratähnlichen Grundfläche mit einer Seitenlänge im Bereich um einen Millimeter herum durch ein Profil mit vielen spitzen Bergen und Tälern gekenn- zeichnet ist und wobei in diesem Oberflächenbereich ein Anteil derjenigen
Berge und Täler, die eine zur Grundfläche planparallele Ebene überragen, die vom höchsten Berg einen Abstand im Bereich zwischen 15 und 30 μm aufweist, größer in etwa 20 % ist.
2. Beschichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstand in etwa 20 μm ist.
3. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Anteil größer 25 %, insbesondere größer 30 % ist.
4. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Höhendifferenzen zwischen den die Ebene überragenden Bergen und Tälern in einem Bereich zwischen 0 und 30 μm liegen.
5. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Grundfläche in etwa 0,9 x 0,9 mm ist.
6. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Metall ein Übergangsmetall, insbesondere der 6. Gruppe des Periodensystems ist.
7. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Metall Molybdän ist.
8. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Beschichtung durch ein Flammspritzen aufgebracht ist.
9. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Beschichtung zur Reibungserhöhung verwendet ist.
10. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Beschichtung auf eine plane Bauteiloberfläche aufgebracht ist.
11. Beschichtung nach Anspruch 10, wobei das Bauteil aus Stahl oder Gusseisen ausgebildet ist.
EP08785452A 2007-08-14 2008-08-08 Beschichtung Withdrawn EP2179072A1 (de)

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