NL8101931A

NL8101931A - Inrichting voorzien van een lager.

Info

Publication number: NL8101931A
Application number: NL8101931A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1981-04-21
Filing date: 1981-04-21
Publication date: 1982-11-16
Also published as: DE3263726D1; JPS57181352A; US4490264A; EP0063394A1; JPH0217619B2; EP0063394B1

Description

• o, "5- i EHN 10,014 ' 1 "Inrichting voorzien van een lager" N.V.Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voorzien van een lager dat is gesmeerd met een ductiele metaallegering.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voorzien van een lager zoals een röntgenbuis voorzien van een draaianode die in 5 een lager is gelagerd.

Een inrichting voorzien van een lager dat is gesmeerd met een ductiele metaallegering is bekend uit het Brits octrooischrift 684,556. Volgens deze stand van de techniek wordt als metaallegering een legering van zilver met een van de metalen lood, indium, en germa-10 nium of een legering van koper met een van de metalen zilver, lood en aluminium toegepast. Gebleken is dat de smerende eigenschappen van deze legeringen na langdurig gebruik (na ongeveer 100 uren) sterk vermindert net het gevolg dat de wrijving in het lager sterk toeneemt.

De uitvinding voorziet in de toepassing van metaallegeringen 15 die ook na langdurig gebruik hun goed smerende werking behouden en zodoende gedurende lange tijd voor een lage wrijving in het lager zorg dragen.

De uitvinding berust op het inzicht dat door toepassing van metaallegeringen waarin grensvlaksegregatie van het legeringselement 2o optreedt een langdurige smerende werking kan worden verkregen.

De inrichting volgens dé uitvinding heeft het kenmerk, dat de metaallegering bestaat uit een metallische matrix die is gelegeerd met 0,1-5 atocm% van ten minste één legeringsmetaal dat een hogere oppervlaktespanning bezit dan de of het meta(a)l(en) van de matrix.

25 Volledigheidshalve wordt opgemerkt dat met de oppervlakte spanning wordt bedoeld de oppervlaktespanning van de vaste stof bij nul graden Kelvin. Een tabel met de oppervlaktespanning van een groot aantal metalen vindt men in A.R. Miedema "The atom as a metallurgical building block", Philips Technical Review, 38, 257-268 (1978/1979), in 30 het bijzonder op bladzijde 262. Deze literatuurplaats wordt evenals het hierna te noemen Amerikaanse octrooischrift 4,210,371 door deze verwijzing geacht hierin te zijn cpgencmen.

De hierboven genoemde, als smering toe te passen, legeringen 8101931 EHN 10/014 2 i * ----- zijn voor alle typen lagers zoals glijlagers, rollagers en dergelijke geschikt. Wel zal men er bij de keuze van de metaallegering op moeten letten dat deze de materialen van de te smeren lagers niet aantast.

Bij smering van onder verlaagde druk werkende lagers, zoals bij de 5 lagers in röntgenbuizen het geval is, moet men een metaallegering kiezen met een dampspanning overeenkomend met die van lood of lager.

Voor de smering van de lagers van röntgendraaianodes in röntgenbuizen voldoen de volgende metaallegeringen aan de hierboven bedoelde eisen.

10 1) lood dat met 0,1-4 atocm% koper is gelegeerd.

2) zilver dat met 0,1-2 atoam% platina of molybdeen is gelegeerd.

3) een bij kamertemperatuur vloeibare galliumlegering zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4,210,371 15 waaraan als legeringselement bovendien 0,1-5 atoan.% j platina of rhodium is toegevoegd.

| De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van een tekening, ' waarbij: figuur 1 schematisch in doorsnede weergeeft hoe de wrijving | 20 van een met een metaal (legering) gesmeerde kogel wordt bepaald, È figuur 2 weergeeft hoe de wrijvingscoëfficiënt (^,u) ver- andert als functie van de tijd (in uren) bij toepassing van zuiver lood (fig. 2a) en bij toepassing van lood dat met 0,46 atocm.% keper is gelegeerd (fig. 2b) en 25 figuur 3 overeenkomt met figuur 2 bij toepassing van zuiver zilver (fig. 3a) en van een zilver- 1,1 atocm% platina legering (fig. 3b).

Door toepassing van een metallisch matrix waaraan een lege-ringselement met een hogere oppervlaktespanning is toegevoegd ver-' 30 krijgt met een aanzienlijke verlenging van de tijdsduur gedurende welke de metallische matrix zijn smerende werking behoudt. Proefondervindelijk is gebleken dat deze verlenging optreedt bij temperaturen tussen kamertemperatuur en 450°C. Verondersteld wordt dat deze verlenging samenhangt met een segregatie van het leger ingselement net hogere op-35 pervlaktespanning aan het grensvlak van de metallische matrix net het loopvlak van het lager. Deze veronderstelling is in overeenstemming met de proefondervindelijke constatering dat bij een relatief dikke -------laag van de metallische matrix in verhouding tot de hoeveelheid matrix- 81 01931 i' - 2 H3N 10/014 3 ---- metaal relatief minder legeringselement behoeft te warden toegevoegd om een zelfde verlenging van de tijdsduur van de snerende werking te verkrijgen dan bij een relatief dunne laag.

In de metallische matrix is 0,1 - 5 atoan% legeringselement 5 met een hogere oppervlaktespanning cpgencmen. Daarbij geldt dat voor dunnere lagen een hoog legeringsgehalte en voor dikkere lagen een laag legeringsgehalte wordt toegepast.

Wanneer het leger ingsgehal te meer dan 5 atocm% bedraagt treedt een ongewenste versteviging op waardoor de wrij vingscoëfficiënt van de 10 matrix te hoog wordt. Bij een gehalte boven 5 atocm% treedt bovendien geen verdere verlenging van de tijdsduur als hierboven bedoeld op.

Bij de in praktijk toegepaste laagdikten van 100-200 nm vormt 0,1 atoam% een grenswaarde waarbeneden de gewenste verlenging van de tijdsduur niet of onvoldoende optreedt.

15 De metallische matrix inclusief het legeringselement kan op verschillende wijzen op de te smeren vlakken van het lager worden aangebracht: door sputteren, door elektrochemische processen, door "chemical vapour deposition" en dergelijke.

Bij de hieronder volgende voorbeelden is de wrij vingscoëf fi-20 ciënt steeds net de zogenaamde "pin on disk" methode bepaald. Deze methode is toegelicht in figuur 1. Op een stalen kogel B met een straal -3 R = 2,5x10 meter is een metallische smeerfilm S aangebracht met een dikte van ongeveer 200 nm. Deze kogel B laat men met een snelheid V = 2 cm/sec. onder belasting van een kracht F = 5N over een stalen sub-25 straat A glijden, dat eveneens met een zelfde metallische smeerfilm S is bedekt als de kogel B. Uit andere, hier niet beschreven, proeven is gebleken dat de aangegeven effecten ook bij andere belastingen en snelheden optreden. Alle proeven zijn uitgevoerd in vakuüm {minder dan 10 ^ k Pa) bij 25°C. Bij deze proef wordt de verandering van de wrij-30 vingscoëfficiëht als functie van de tijd geregistreerd (zie fig. 2 en fig. 3). Daarbij is de "standtijd" als volgt gedefinieerd: die tijdsduur waarin onder de hierboven aangegeven omstandigheden de wrijvings-coëfficient is toegenomen met 50% van de oorspronkelijke waarde. In scmnige gevallen, met name bij legeringen van zilver-palladium en zilver-35 platina, is een andere definitie van de standtijd toegepast: door toevoegen van bijvoorbeeld palladium aan zilver wordt de wrijvingscoëffi-ciënt verlaagd ten opzichte van die van zuiver zilver. Na verloop van _____tijd neemt de wrijvingscoëfficiënt bij de hierboven beschreven pin on 8101931 I .

PHN 10,014 4 l ' 1 __________ disk methode weer toe. Bij dit soort legeringen is als definitie van

de standtijd gekozen: de tijdsduur waarbinnen de wrijvingscoëfficiënt toeneemt tot de beginwaarde van de nietgelegeerde metallische matrix* Voorbeeld I

5 Op de hierboven beschreven stalen kogels (twee stuks) werd door sputteren of door elektrochemische afscheiding een laag zuiver metaal aangebracht van lood (^5 = 0,61 'f/m)2) respectievelijk van zilver (|fe = 1,25 ^/m ). Op een derde kogel werd een laag lood met koper (0,46 atocm% koper; Y’s = 1,85-^/m2) aangebracht. Op een vierde kogel een 10 laag zilver met platina (1,1 atocm% platina ; Y'S- 2,55j/m?). Op vier verschillende substraten werden overeenkomstige lagen aangebracht. De wrijvingscoëfficiënt werd onder de hierboven genoemde omstandigheden als functie van de tijd (in uren) bepaald. De verkregen resultaten zijn grafisch weergegeven in respectievelijk.fig. 2a, fig. 2b 15 fig. 3a en fig. 3b. Daaruit' kan men zien dat door toevoeging van een kleine hoeveelheid legeringselement met een hogere oppervlaktespanning een langduriger smerende werking wordt verkregen.

Voorbeeld II

Op een kogel en een substraat als hierboven beschreven werden metalli-20 sche lagen op basis van een loodmatrix aangebracht met een samenstelling als aangegeven in Tabel A. In tabel A is de oppervlaktespanning (^5) van het matrixraetaal en van het leger ingselement aangegeven in^/m2. De standtijd van de legeringen is ten opzichte van de zuivere metaalmatrix duidelijk verbeterd. De legering roet 27 atocm% koper valt 25 buiten de uitvinding. Deze legering heeft weliswaar een gunstige standtijd doch de wrijvingscoëfficiënt (^u) is te hoog.

*

Metaallegering van het legerings- ,u standtijd element (^/nr) ‘ (uren) 30 Zuiver lood (^s =0,61 ^/m2) 0,07 3 lood + 0,46 at% koper 1,85' 0,07 meer dan 100 lood + 1,1 at% platina 2,55 0,07 meer dan 135 lood + 0,63 at% molybdeen 2,95 0,09 meer dan 65 lood + 4,0 at% koper 1,85 0,07 meer dan 145 35----—:- lood + 27 at% koper 1,85 0,19 150; 65 -gi 0 ig 31

, ;= S

EBN 10,014 5

_________ Voorbeeld III

(¾) dezelfde wijze als hierboven beschreven, werden lagen qp basis van zilver aangebracht met een samenstelling als aangegeven in Tabel B.

De daarmee verkregen resultaten zijn aangegeven in Tabel B.

5

Metaallegering Ys van legerings .u standtijd element (^/irr) * (uren) zilver (p =1,25^/m2) 0,25 30 10 zilver + 1,71 at% koper 1,85 0,20 17; 26 zilver + 1,1 atS platina 2,55 0,14 meer dan 139 zilver + 0,6 at% molybdeen 2,95 0,22 meer dan 100 zilver + 1,8 atS palladium 2,10 0,22 8 zilver + 1,4 at% palladium 2,10 0,17 52 15 zilver + 1,2 at% palladium 2,10 niet 16 bepaald 20 i 25 1 35 8101931

Claims

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de matrix bestaat uit lood dat met 0,1-4 atocm% koper is gelegeerd.
3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de matrix bestaat uit zilver dat met 0,1-2 atocm% platina of molybdeen is gele-, 10 geerd.
4. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de matrix bestaat uit een bij kamertemperatuur vloeibare galliumlegering, die met 0,1-5 atoom% platina of rhodium is gelegeerd. 15 20 25 30 810 1 9 3 1 35