WO2004104268A1 - Verfahren zur herstellung von gleitlagerbuchsen - Google Patents

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WO2004104268A1
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corrosion
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PCT/EP2004/004324
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Gerhard Holzer
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Saint-Gobain Performance Plastics Pampus Gmbh
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    • F16C2300/42—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions corrosive, i.e. with aggressive media or harsh conditions

Definitions

  • the invention relates to a method for producing plain bearing bushes, which have a metal jacket provided on the outside with a corrosion protection layer as a carrier and a sliding layer made of plastic.
  • the invention further relates to plain bearing bushes produced by the method.
  • Plain bearing bushes of the type mentioned at the outset are generally known and are used in a variety of ways in hinges and bearings of the most varied types, in particular in the automotive sector.
  • the operation of the plain bearing bushes is maintenance-free, i. H. lubrication of the bearings is not necessary.
  • the plain bearing bushes are usually installed in the corresponding hinges and bearings by pressing them in using suitable tools.
  • the plain bearing bushes are therefore also referred to as press-fit, maintenance-free plain bearing bushes.
  • Such bushings usually have a metal jacket which is provided on the inside with a plastic sliding layer ("running layer") based on fluoropolymer compounds (eg PTFE with glass fiber graphite filler).
  • a plastic sliding layer based on fluoropolymer compounds (eg PTFE with glass fiber graphite filler).
  • the Plastic sliding layer additionally a tin / bronze wire mesh or an expanded metal • as reinforcement material, which is embedded in the fluoropolymer compound.
  • a plastic sliding layer ⁇ a textured metal sheet having honeycomb-shaped recesses, wherein the fluoropolymer compound' adhesively adhered to the surface of the .Metallblechs and fills the wabenför strength recesses.
  • Metal sheath and plastic sliding layer are usually connected to one another in the 'described' plain bearing bushes by a hot-melt adhesive film (e.g. PFA, ETFE).
  • the metal shell of the plain bearing bush on the outside and on the end faces with a ' corrosion protection layer made of zinc or zinc / nickel, tin, zinc aluminum and optionally chrome.
  • a ' corrosion protection layer made of zinc or zinc / nickel, tin, zinc aluminum and optionally chrome.
  • the zinc or zinc / nickel layer is applied by galvanizing, ie the finished plain bearing bushes are placed in a galvanic zinc or zinc / nickel bath in which the corrosion-protective zinc or zinc / nickel layer is electrolytically applied is deposited.
  • This object is inventively achieved by a method of manufacturing a plain bearing bush comprising an externally provided with a corrosion protection layer metal jacket as a carrier and a sliding layer of plastic, in which to form the Kprrosionsschutz für a 'corrosion inhibitors in powder form. echanically applied.
  • the mechanical application of the corrosion protection agent according to the invention leads to a longer service life and improved sliding properties of the plain bearing bushes compared to the usual galvanic processes.
  • the mechanical application of the corrosion protection agent does not lead to the formation of zinc deposits in the flange area of the Running shift is coming.
  • the fact that the occurrence of zinc deposits in the flange area can be avoided with the method according to the invention was particularly surprising because, in the method according to the invention, the flange areas of the bushings come into direct contact with zinc powder (or other metal powder). However, surprisingly, this contact does not lead to a permanent deposit of zinc in the areas mentioned.
  • the undesirable increase in the coefficient of friction and reduction in the load-bearing capacity and the wear resistance observed in the conventional galvanized slide bearing bushes when running in due to the zinc deposits do not occur in the method according to the invention.
  • the plain bearing bushes produced by the method according to the invention have an increased service life compared to the usual galvanized plain bearing bushes.
  • the plain bearing bushes produced by the method according to the invention have improved adhesion between the metal jacket and the plastic sliding layer compared to the galvanized bushings. There is no detachment of the plastic sliding layer, especially in the vulnerable flange area.
  • the method according to the invention is gentler than the conventional galvanic method and leads to less damage to the sockets and thus to a lower exclusion rate during production.
  • the features of the subclaims indicate advantageous developments of the method according to the invention.
  • the method according to the invention is suitable for the production of all types of plain bearing bushes and is not limited to specific plain bearing bushes. It is only essential that the plain bearing bush has a composite of metal jacket and plastic sliding layer. Usually, the plain bearing bush has a hollow cylindrical body which is open on its end faces and has the metal jacket on its outside and the plastic sliding layer on its inside. The plain bearing bush can have a flange on at least one of its end faces, which enables the bush to be simply pressed into a hinge or bearing.
  • the method according to the invention is particularly suitable for producing maintenance-free plain bearings.
  • the metal shell of the plain bearing bushes can consist of any metals and metal alloys. Particularly suitable metals are steel, stainless steel, aluminum, bronze, brass, titanium and / or copper and alloys made from these metals.
  • the plastic sliding layer of the plain bearing bushes contains a plain bearing material made of plastic.
  • plastics which are suitable for such purposes generally have high mechanical strength and / or high temperature resistance.
  • Suitable plastics are, for example, plastics based on fluorine-containing polymers, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE), polyfluoroalkoxyalkenes (PFA, MFA) and / or tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP), and also non-fluorine-containing polymers, such as in particular polyether ether ketone (PEEK) or Polyethylene (PE), in particular high molecular weight polyethylene (HMW-PE) and / or ultra high molecular weight polyethylene (UHMW-PE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA, MFA polyfluoroalkoxyalkenes
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene
  • PEEK polyether
  • the plastic sliding layer can contain organic and / or inorganic fillers to improve the load-bearing capacity and to reduce wear, cold flow and static friction ("compounds").
  • Preferred plastic compounds contain glass fibers, carbon, graphite and / or an aromatic polyester. Fluoropolymer / glass fiber / graphite compounds, fluoropolymer / carbon / graphite compounds and fluoropolymer / aromatic polyester compounds are particularly suitable.
  • the plastic sliding layer of the plain bearing bushes can also contain a metallic component for reinforcement, the metallic component being a reinforcing material with an open structure, a fabric, in particular a wire mesh, an expanded metal, a nonwoven, in particular a metal nonwoven, a metal foam, a porous metal layer and / or can be a pinhole.
  • a porous metal layer in particular a porous bronze layer
  • the metallic component can consist of any metals or metal alloys. It preferably consists of a material selected from bronze, copper, chromium, nickel, zinc, zinc-iron alloy, zinc-nickel alloy, aluminum, tin bronze, steel, stainless steel and alloys thereof.
  • the plastic sliding layer of the plain bearing bush is intimately connected to the metal jacket and forms a composite material.
  • the plastic sliding layer with the metal jacket is preferably covered by a hot-melt adhesive film, in particular made of ethylene Tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), and / or perfluoroalkoxy copolymer (PFA).
  • ETFE ethylene Tetrafluoroethylene copolymer
  • PFA perfluoroalkoxy copolymer
  • the method according to the invention is characterized in that, in order to form the corrosion protection layer, a corrosion protection agent in powder form is mechanically applied to the metal jacket of the plain bearing bush.
  • the process of mechanical application is also called plating.
  • the anti-corrosion agent is preferably a ductile material, in particular a ductile metal, which can be pressed into the surface of the metal shell during plating.
  • Metal powders in particular zinc, tin, aluminum, cadium and / or alloys thereof, are particularly suitable as corrosion protection agents. But they are also non-metallic anti-corrosion agents such as certain ductile polymers conceivable.
  • zinc in particular in the form of zinc dust, is used as an anti-corrosion agent.
  • the anti-corrosion agent. is in powder form. Powders in the sense of the invention are understood to mean particles with an average particle diameter of 20 mm to 1 ⁇ . The smaller the average particle diameter of the powder used, the easier it is to apply. This is advantageously 1 ⁇ m to 1 mm, more preferably 1 to 10 ⁇ m and in particular 3 to 8 ⁇ m. '' ' ' ⁇ ;
  • the mechanical application of the anti-corrosion agent - is preferably done by pressing into the surface of the metal jacket. This can be done, for example, by circulating the . Plain bearing bush in a mixture containing powdered anti-corrosion agent and hard material body. When the mixture is circulated, the hard material bodies press the anticorrosive particles into the surface of the metal shell of the plain bearing bushes.
  • the hard material bodies preferably have an average particle diameter of 0.1 to 10 mm, in particular of 0.4 to 1.2 mm.
  • the size of the hard material used has an impact on the speed and core of the coating obtained. Large bodies with a particle diameter of 3 to 10 mm. have a high impact effect, which leads to a faster plating process.
  • Mixtures of these can also be used to combine the advantages of large and small hard material bodies. It has been shown that with a mixing ratio of 10:90 to 50:50 vol.%, In particular 20:80 to 30:70 vol.%, Of bodies with a particle diameter of 3 to 10 mm to bodies with an average particle diameter from 0.1 to 0.5 m can achieve a coating that is suitable for use. of plain bearing bushes has particularly advantageous surface and corrosion protection properties. Glass balls of different sizes are preferably used in the specified mixing ratio.
  • any material whose hardness is greater than the hardness of the anticorrosive particles is suitable as the material for the hard material bodies.
  • glass balls are used as hard material bodies, since glass balls are simple and inexpensive, available in many sizes, non-toxic, chemically inert, non-absorbent, wear-resistant and recyclable, and have a low coefficient of friction and high shock resistance.
  • the hard material body and plain bearing bushes are present in a mixture in approximately equal parts by volume.
  • it can also a higher or lower proportion of hard material bodies can be selected.
  • a higher proportion of hard material bodies is particularly useful when coating heavy plain bearing bushes, or even when a high layer thickness is desired.
  • the volume ratio of hard material body to plain bearing bushes in the method according to the invention is usually about 0.3 to about 3.
  • the inventive method is preferably 'performed ends rotate drum, in which the mixture is recirculated.
  • the mixture In order to improve the circulation of the mixture in the drum, has' in a in a .with the mixture filled the' drum preferably on the inside corners.
  • a further improvement of the circulation process can be achieved by the drum having a bottom and the cross section of the drum decreasing towards the bottom.
  • the drum should also be resistant to the substances used.
  • a stainless steel drum is therefore preferably used, which additionally can still be coated with acid or abrasion-resistant plastic or rubber.
  • the mixture also contains
  • Corrosion protection and plain bearing bushes still a liquid, especially water.
  • a metal powder e.g. Zinc dust
  • Zinc dust as an anticorrosive agent, has proven to be advantageous to add water to the mixture and to adjust the aqueous phase of the mixture to a pH of 0 to 7, in particular 1 to 3.
  • the pH can be adjusted by adding an acid.
  • an acidic medium the Etched surface of the metal shell of the plain bearing bushes and thus activated.
  • the pH should therefore be 0 to 7, preferably 1 to 3 and more preferably 1.7 to 2.5.
  • the pH is adjusted by adding an acid.
  • the acid is preferably a non-oxidizing acid.
  • the volume ratio of hard material bodies and plain bearing bushes to liquid is preferably about 2: 1. It is advantageous to set the liquid level so that it is just above the solid components of the mixture while the drum is rotating.
  • additives such as activators, promoters, defoamers and metal salts can also be added to the mixture.
  • activators such as activators, promoters, defoamers and metal salts
  • metal salts such as metal salts
  • the degreasing can be carried out in any way, in particular hot, alkaline soap solution is suitable as a non-greasy product.
  • the degreased bushings can then in one . Acid bath dipped and then rinsed with water.
  • the coating process is followed by others.
  • Surface treatment steps For example, after mechanical plating, the plain bearing bushes can still be chromated and / or sealed in the usual way. Chromating is possible, in particular yellow chromating (Cr-VI) or blue chromating (Cr-III).
  • a seal with a silicate sealer is particularly suitable as a seal.
  • the plain bearing bushes to be coated are filled into a drum in a mixture with hard material bodies (e.g. glass balls) and water - if necessary after pre-cleaning.
  • hard material bodies e.g. glass balls
  • An activator such as glycol ether, in particular nonylphenol glycol ether, can also be added to the mixture.
  • the activators are preferably added to the mixture in acidic solution, in particular in dilute sulfuric acid.
  • All components are mixed by briefly rotating the drum (approx. 2 min).
  • a metal salt in particular a .
  • Copper salt such as copper sulfate can be added.
  • the mixture can also .werden promoters such as ⁇ Zinnsalze-, especially tin sulfate, as a reaction accelerator added.
  • the promoters are preferably added to the mixture in acidic solution, in particular in a mixture of dilute sulfuric and hydrochloric acid.
  • the promoter solution can also contain surfactants and / or organic salts as additives. Conventional defoaming agents such as can also be added to the reaction mixture.
  • one small amount of corrosion inhibitors can be added as a Flash now being rotated until the plain bearing bushes have a silvery sheen.
  • the corrosion protection agent is preferably added in portions in several steps, in particular in 2 to 5 steps, more preferably in 3 steps. The addition is preferably carried out at intervals of 5 to 60 minutes, in particular 10 to 20 minutes.
  • the pH is adjusted to between 1.6 and 2.0 using the activator and / or by adding acid. This value is preferably kept constant until the 'end of the coating process.
  • the separation can take place, for example, by separation via sieves or also by means of magnets.
  • the application also relates to a plain bearing bush produced by the method according to the invention.
  • Plastic sliding layer fluoropolymer compound film (PTFE and organic fillers)
  • the bushings were first cleaned and degreased with a mildly alkaline cleaner and then filled into a conical octagonal coating drum. After filling with an approximately equal amount, based on volume, glass balls
  • the coating drum was set in rotation at 30 rpm. Then 1 1 of a 1% solution of nonylphenol polyglycol ether in dilute sulfuric acid was used to initiate the coating process
  • the sockets so produced had a uniform zinc layer having a thickness in the range of '12 to 18 .mu.m.
  • the bushings showed neither zinc deposits on the sliding layer, nor film detachments or infiltration of the polymer layer.
  • all test sockets were resistant to red rust for more than 130 h.
  • the bushings were distinguished by improved running-in properties compared to the bushings produced according to Comparative Example 1.
  • Plastic sliding layer Fluoropolymer composite film (PTFE 4-carbon / graphite)
  • Salt spray test determined a resistance to incipient red rust of 132 h.
  • 3rd Plastic sliding layer bronze woven reinforced sliding layer (E-PTFE + glass fiber / graphite)

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Abstract

Dargestellt und beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung von Gleitlagerbuchsen, die einen außen mit einer Korrosionsschutzschicht versehenen Metallmantel als Träger und eine Gleitschicht aus Kunststoff aufweisen, worin zur Ausbildung der Korrosionsschutzschicht ein Korrosionsschutzmittel in Pulverform mechanisch aufgetragen wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Gleitlagerbuchsen weisen verbesserte Gleiteigenschaften und eine erhöhte Lebensdauer auf.

Description

Verfahren zur Herstellung von Gleitlagerbuchsen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gleitlagerbuchsen, die einen außen mit einer Korrosionsschutzschicht versehenen Metallmantel als Träger und eine Gleitschicht aus Kunststoff aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner nach dem Verfahren hergestellte Gleitlagerbuchsen.
Gleitlagerbuchsen der eingangs genannten Art sind allgemein bekannt und finden vielseitige Verwendung in Scharnieren und Lagern verschiedenster Art, insbesondere im Automobilbereich. Der Betrieb der Gleitlagerbuchsen ist wartungsfrei, d. h. eine Schmierung der Lager ist nicht erforderlich. Der Einbau der Gleitlagerbuchsen in die entsprechenden Scharniere und Lager erfolgt in der Regel durch Einpressen mit geeigneten Werkzeugen. Die Gleitlagerbuchsen werden daher auch als einpressbare wartungsfreie Gleitlagerbuchsen bezeichnet.
Beispiele für bekannte einpressbare Gleitlagerbuchsen sind u. a. in den Druckschriften DE 35 34 242, EP 0 217 462 und WO 90/12965 AI beschrieben. Derartige Buchsen weisen üblicherweise einen Metallmantel auf, der auf seiner Innenseite mit einer Kunststoff-Gleitschicht ("LaufSchicht") auf Basis von Fluorpolymer-Compounds (z.B. PTFE mit Glasfaser-Graphit-Füllstoff) versehen ist. Je nach gewünschten Laufeigenschaften enthält die Kunststoff-Gleitschicht zusätzlich noch ein Zinn/Bronze- Drahtgewebe oder ein • Streckmetall als Verstärkungsmaterial, welches in den Fluorpolymer- Compound eingebettet ist. Ferner ist beispielsweise aus der WO 99/05425 AI bekannt,' als Kunststoff-Gleitschicht ■ ein oberflächenstrukturiertes Metallblech mit wabenförmigen Ausnehmungen vorzusehen, wobei das Fluorpolymer-Compound' adhäsiv auf der Oberfläche des .Metallblechs haftet und die wabenför igen Ausnehmungen ausfüllt. Metallmantel .und Kunststoff-Gleitschicht werden in den .beschriebenen ' Gleitlagerbuchsen üblicherweise durch einen Schmelzklebefilm (z.B. PFA, ETFE) miteinander verbunden.
Zum Schutz vor Korrosion ist es ferner üblich, den Metallmantel der Gleitlagerbuchse auf seiner Außenseite und an den Stirnseiten mit einer 'Korrosionsschutzschicht aus Zink oder Zink/Nickel, Zinn, Zink-Aluminium und gegebenenfalls Chrom versehen. Bei der Herstellung von bekannten Gleitlagerbuchsen erfolgt das Aufbringen der Zink- bzw. Zink/Nickelschicht durch galvanisches Verzinken, d. h. die fertigen Gleitlagerbuchsen werden in ein galvanisches Zink- bzw. Zink/Nickelbad gegeben, in dem die korrosionsschützende Zink- bzw. Zink/Nickelschicht elektrolytisch abgeschieden wird.
Untersuchungen der Anmelderin im Vorfeld der Erfindung haben nun gezeigt, dass beim galvanischen Verzinken der Gleitlagerbuchsen Zinkabscheidungen auf der Laufschicht im Flanschbereich entstehen, die sich nachteilig auf die Gleiteigenschaften der Buchsen auswirken. Es wird angenommen, dass die Zinkabscheidungen dadurch entstehen, dass bei der Flanschformung in der Kunststoff-Laufschicht Mikrorisse entstehen, über welche der Elektrolyt bis auf die Metallverstärkung ( z . B . Bronzegewebe), eindringen kann und somit die elektrolytische Abscheidung von Zink ermöglicht . ' Es .wurde - festgestellt, dass die Zinkabscheidungen. trotz ihrer geringen Menge im Mikrogrammbereich einen nachteiligen Effekt auf die Anfangsgleiteigenschaften der Gleitlager haben . Insbesondere wurde festgestellt, .. dass die Zinkabscheidungen in der Einlaufphase der ' Gleitlagerbuchse zu einer Erhöhung des Reibungskoeffizienten sowie zu einer Verringerung des Tragvermögens und- der Verschleißbeständigkeit führen . Der erhöhte Abrieb wirkt sich nachteilig auf die Lebensdauer der Gleitlager aus .
Nachteilig an dem galvanischen Verzinken der Gleitlagerbuchsen ist ferner, dass es häufig zu einer Beschädigung von einzelnen Buchsen durch '
Lichtbogenüberschläge und dadurch zu einer relativ hohen Ausschussrate an defekten Buchsen kommt . Die Lichtbogenüberschläge sind auf den mangelhaften elektrischen' Kontakt der polymerbeschichteten Buchsen und die damit verbundenen lokalen Feldkonzentrationen während der Elektrolyse zurückzuführen.
Aus der DIN-Nor ISO 12683 ist ferner bekannt , metallische Bauteile mechanisch zu plattieren, d. h. mit einem Zinküberzug zu versehen, der mit Hilfe einer geeigneten Trommelvorrichtung aufgebracht wird . Das Verfahren wird auch als Kugelplattieren bezeichnet, denn es beruht im Wesentlichen darauf , dass in der Trommel Glaskügelchen unterschiedlicher Abmessungen Zinkstaubpartikel in die Oberfläche der zu plattierenden Bauteile eindrücken . Bei diesem Verfahren wird weder elektrischer Strom, noch Wärmezufuhr benötigt . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Gleitlagerbuchsen der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche ausgezeichnete' Gleiteigenschaften und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Insbesondere soll durch das Aufbringen der Korrosionsschutzschicht die Funktion und die Lebensdauer der Buchsen nicht beeinträchtigt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer Gleitlagerbuchse umfassend einen außen mit einer Korrosionsschutzschicht versehenen Metallmantel als Träger und eine Gleitschicht aus Kunststoff gelöst, bei dem zur Ausbildung der Kprrosionsschutzschicht ein 'Korrosionsschutzmittel in Pulverform. echanisch -aufgetragen wird.
Im Gegensatz zu bekannten Herstellungsverfahren, die ein elektrolytisches Aufbringen der Korrosionsschutzschicht (z.B. durch galavanisches Verzinken) vorsehen, erfolgt das. Aufbringen des Korrosionsschutzmittels im. erfindungsgemäßen Verfahren auf mechanische Art, z.B. durch Eindrücken in die Oberfläche' des Metallmantels .
Überraschend wurde festgestellt, dass das erfindungsgemäße mechanische Aufbringen des Korrosionsschützmittels gegenüber den üblichen galvanischen Verfahren zu einer höheren Lebensdauer und zu verbesserten Gleiteigenschaften der Gleitlagerbuchsen führt. Insbesondere wurde festgestellt, dass es bei dem mechanischen Auftragen des Korrosionsschutzmittels im Gegensatz zu den galvanischen Verfahren nicht zu einer Bildung von Zinkablagerungen im Flanschbereich der Laufschicht kommt. Dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Auftreten von Zinkablagerungen im Flanschbereich vermieden werden kann war insbesondere deswegen überraschend, weil, auch beim erfindungsgemäßen- Verfahren die Flanschbereiche der Buchsen in direkten Kontakt mit Zinkpulver- (oder anderem Metallpulver) kommen. Dieser Kontakt führt jedoch überraschenderweise nicht zu einer dauerhaften Zin-kablagerung in den genannten Bereichen. Die bei den herkömmlichen galvanisch verzinkten Gleitlagerbuchsen beim Einlaufen infolge der Zinkablagerungen beobachtete unerwünschte Erhöhung des Reibungskoeffizienten • und Verringerung des Tragvermögens und der Verschleißbeständigkeit treten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten -Gleitlagerbuchsen weisen gegenüber den üblichen galvanisch verzinkten Gleitlagerbuchsen eine .erhöhte Lebensdauer auf.
Darüber hinaus weisen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gleitlagerbuchsen gegenüber den galvanisch verzinkten Buchsen eine verbesserte Haftung zwischen Metallmantel und Kunststoff-Gleitschicht auf. Eine Ablösung der Kunststoff-Gleitschicht, insbesondere im anfälligen Flanschbereich, findet nicht statt. Zudem hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem herkömmlichen galvanischen Verfahren schonender ist und zu weniger Beschädigungen der Buchsen und damit zu- einer geringeren Ausschlussrate bei der Fertigung führt. .
Die Merkmale der Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens an. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von Gleitlagerbuchsen aller Art und ist nicht auf bestimmte Gleitlagerbuchsen beschränkt. Wesentlich ist lediglich, dass die Gleitlagerbuchse einen Verbund von Metallmantel und Kunststoff-Gleitschicht aufweist. Üblicherweise weist die Gleitlagerbuchse einen an seinen Stirnseiten offenen hohlen zylindrischen Körper auf, der auf seiner Außenseite den Metallmantel und auf seiner Innenseite die Kunststoff-Gleitschicht aufweist. Die Gleitlagerbuchse kann an mindestens einer ihrer Stirnseiten einen Flansch aufweisen, der ein einfaches Einpressen der Buchse in ein Scharnier oder Lager ermöglicht. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von wartungsfreien Gleitlagern geeignet.
Der Metallmantel der Gleitlagerbuchsen kann aus beliebigen Metallen und Metallegierungen bestehen. Besonders geeignete Metalle sind Stahl, Edelstahl, Aluminium, Bronze, Messing, Titan und/oder Kupfer sowie Legierungen aus diesen Metallen.
Die Kunststoff-Gleitschicht der Gleitlagerbuchsen enthält einen Gleitlagerwerkstoff aus Kunststoff. Kunststoffe, die für solche Zwecke geeignet sind, weisen neben guten Gleiteigenschaften in der Regel eine hohe mechanische Belastbarkeit und/oder eine hohe Temperaturbeständigkeit auf. Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Kunststoffe auf Basis von fluorhaltigen Polymeren, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) , Polyfluoralkoxyalkenen (PFA, MFA) und/oder Tetrafluorethylen-Hexafluorp'ropylen (FEP) , sowie auch nicht fluorhaltige Polymere, wie insbesondere Polyether- Etherketon (PEEK) oder Polyethylen (PE) , insbesondere hochmolekulares Polyethylen (HMW-PE) und/oder ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMW-PE) .
Die Kunststoff-Gleitschicht kann zur Verbesserung des Tragvermögens' und zur Verringerung des Verschleißes, Kaltflusses und der Haftreibung organische, und/oder, anorganische Füllstoffe enthalten ("Compounds") . Bevorzugte Kunststoff-Compounds enthalten Glasfasern, Kohle, Graphit und/oder ein aromatisches Polyester. Besonders geeignet sind Fluorpolymer/Glasfaser/Graphit- Compounds, Fluorpolymer/Kohle/Graphit-Compounds und Fluorpolymer/aromatischer Polyester-Compounds .
Die Kunststoff-Gleitschicht der Gleitlagerbuchsen kann zur Verstärkung ferner eine metallische Komponente enthalten, wobei die metallische Komponente ein Verstärkungsmaterial mit offener Struktur, ein Gewebe, insbesondere ein Drahtgewebe, .ein Streckmetall, ein Vlies, insbesondere ein Metallvlies, ein Metallschaum,- eine poröse Metallschicht und/oder eine Lochblende sein kann. Im Fall einer porösen Metallschicht (insbesondere eine poröse Bronzeschicht) ist diese vorzugsweise auf den Metallmantel aufgesintert . Die metallische Komponente kann aus beliebigen Metallen oder Metallegierungen bestehen. Vorzugsweise besteht sie aus einem Material ausg.ewählt aus Bronze, Kupfer, Chrom, Nickel, Zink, Zink- Eisen-Legierung, Zink-Nickel-Legierung, Aluminium, Zinnbronze, Stahl, Edelstahl und Legierungen davon.
Die Kunststoff-Gleitschicht der Gleitlagerbuchse ist mit dem Metallmantel innig verbunden und bildet ein Verbundmaterial. Vorzugsweise wird die Kunststoff- Gleitschicht mit dem Metallmantel über einen Heißschmelzklebefilm, insbesondere aus Ethylen- Tetrafluorethylen-Copolymer (ETFE) , und/oder Perfluoralkoxy-Copolymer (PFA) , verbunden. Möglich ist jedoch auch, den Metallmantel und die metallische Komponente der Kunststoff-Gleitschicht (z.B. Drahtgewebe oder -streckmetall) metallisch, z.B. durch Versintern oder Schweißen, miteinander zu verbinden und anschließend das Gleitmaterial in die metallische Komponente einzubringen. Bei einer derartigen metallischen Verbindung ist die Verwendung eines Schmelzklebers zur Verbindung von Metallmantel und Kunststoff-Gleitschicht nicht erforderlich.
Im Folgenden wird der im erfindungsgemäßen Verfahren angewendete mechanische Plattierungsvorgang zum Aufbringen der Korrosionsschutzschicht näher beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zur Ausbildung der Korrosionsschutzschicht ein Korrosionsschutzmittel in Pulverform mechanisch auf den Metallmantel der Gleitlagerbuchse aufgetragen wird. Den Vorgang des mechanischen Auftragens bezeichnet man auch als Plattieren.
Als Korrosionsschutzmittel kommen beliebige Materialien in Frage, die geeignet sind, als Oberflächenbeschichtung die Korrosionsanfälligkeit des Materials zu vermindern. Beim Korrosionsschutzmittel handelt es sich vorzugsweise um ein duktiles Material, insbesondere um ein duktiles Metall, das sich beim Plattieren in die Oberfläche des Metallmantels eindrücken läßt. Besonders geeignet als Korrosionsschutzmittel sind Metallpulver, insbesondere Zink, Zinn, Aluminium, Cad ium und/oder Legierungen davon. Es sind aber auch nichtmetallische Korrosionsschutzmittel wie bestimmte duktile Polymere denkbar . Gemäß einer besonderes bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Zink, insbesondere in Form von Zinkstaub, als Korrosionsschutzmittel verwendet .
Das Korrosionsschutzmittel . liegt in Pulverform vor . Unter Pulvern im Sinne der Erfindung sind Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 mm bis 1 μ zu verstehen . Das Aufbringen erfolgt umso einfacher, j e kleiner der mittlere Teilchendurchmesser des verwendeten Pulvers ist . Vorteilhafterweise liegt dieser bei 1 μm bis 1 mm, noch bevorzugter bei 1 bis 10 μm und insbesondere bei 3 bis 8 μm. ' ' ' ' ι ;
Das mechanische Auftragen des Korrosionsschutzmittels - erfolgt vorzugsweise durch Eindrücken in die Oberfläche des Metallmantels . Dieses kann beispielsweise durch Umwälzen der .Gleitlagerbuchse in einem Gemisch enthaltend pulverförmiges Korrosionsschutzmittel und Hartstoff körper erfolgen . Dabei drücken die Hartstoff körper beim Umwälzen des Gemischs die Korrosionsschutzmittel-Partikel in die Oberfläche des Metallmantels der Gleitlagerbuchsen ein .
Als Hartstoff körper werden vorzugsweise kugelförmige Hartstόff körper, z . B . Glaskugeln, eingesetzt . Die Hartstoff körper weisen vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser von 0 , 1 bis 10 mm, insbesondere von 0, 4 bis 1 , 2 mm, auf . Die Größe der verwendeten Hartstoff körper hat einen Einfluß auf die Schnelligkeit und die Kernigkeit der erhaltenen Beschichtung-. Große Körper mit einem Teilchendurchmesser von 3 bis 10 mm . weisen eine hohe Stoßwirkung auf , was zu einem schneller verlaufenden Plattierungsvorgang führt . Der Vorteil der Verwendung von kleineren Körpern mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0, 1' bis 0 , 5 mm liegt dagegen darin, dass sie Agglόmerate -zerschlagen, die sich unter den Verfahrensbedingungen aus dem Beschichtungsmittel bilden und zu einer unerwünschten . grobkörnigen Beschichtungsoberfläche führen. Die Verwendung kleinerer Körper führt daher zwar zu einem langsameren Beschichtungsvorgang, liefert im Ergebnis jedoch eine feinkörnigere Beschichtung.
Um- die Vorteile von großen -und kleinen Hartstoffkörpern zu kombinieren, können auch Mischungen aus diesen verwendet werden. Es hat sich gezeigt, dass sich mit einem Mischungsverhältnis von 10:90 bis 50:50 Vol.%, insbesondere 20:80 bis 30:70 Vol.%, von Körpern mit einem Teilchendurchmesser von 3 bis 10 mm zu Körpern mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,1 bis 0,5 m eine Beschichtung erzielen lässt, die für den Einsatz. von Gleitlagerbuchsen besonders vorteilhafte Oberflächen- und Korrosionsschutzeigenschaften aufweist. Vorzugsweise werden Glaskugeln verschiedener Größe im angegebenen Mischungsverhältnis eingesetzt.
Als Material für die Hart-stoffkörper eignen sich beliebige Materialien, deren Härte größer- ist, als die Härte der Korrosionsschutzmittel-Partikel. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als Hartstoffkörper Glaskugeln eingesetzt, da Glaskugeln einfach und preiswert, in- vielen ' Größen erhältlich, ungiftig, chemisch inert, nicht absorbierend, , - verschleißfest und wiederverwertbar sind sowie eine geringe Reibungszahl und hohe Stoßfestigkeit aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen Hartstoffkörper und Gleitlagerbuchsen im Gemisch zu etwa gleichen Volumenteilen vor. Es kann jedoch auch ein höherer oder geringerer Anteil an Hartstoffkörpern gewählt werden. Ein höherer Anteil an Hartstoffkörpern ist insbesondere bei der Beschichtung von schweren Gleitlagerbuchsen zweckmäßig, oder auch wenn eine hohe Schichtdicke gewünscht wird. Üblicherweise beträgt das Volumenverhältnis Hartstoffkörper zu Gleitlagerbuchsen im erfindungsgemäßen Verfahren etwa 0,3 bis etwa 3.
"Das erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise in einer in einer .mit dem Gemisch gefüllten' rotiere-nden Trommel durchgeführt, in der das Gemisch umgewälzt wird. Um die Umwälzung des Gemischs in der Trommel zu verbessern, weist' die' Trommel vorzugsweise innenseitig Ecken auf. Eine weitere Verbesserung des Umwälzvorganges kann dadurch erzielt werden, dass die Trommel -einen Boden aufweist und der Querschnitt der Trommel zum Boden hin abnimmt. Die Trommel sollte ferner gegenüber den verwendeten Substanzen resistent sein. Vorzugsweise wird daher eine Trommel aus rostfreiem Stahl eingesetzt, die zusätzlich noch mit säure- bzw.. abriebresistentem Kunststoff oder Gummi beschichtet sein kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführ ngsform der Erfindung enthält das Gemisch neben
Korrosionsschutzmittel und Gleitlagerbuchsen noch eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser. Vor allem, wenn ein Metallpulver, z.B. Zinkstaub, als Korrosionsschutzmittel eingesetzt wird, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dem Gemisch Wasser beizumengen und die wässrige Phase des Gemischs auf einen pH-Wert von 0 bis 7, irisbesondere von 1 bis 3 einzustellen.
Die Einstellung des pH Wertes kann durch Zugabe einer Säure erfolgen. In einem sauren Medium wird die Oberfläche des Metallmantels der Gleitlagerbuchsen angeätzt und somit aktiviert. Je höher der pH-Wert ist, desto langsamer verläuft generell der
Beschichtungsprozess . Der pH-Wert sollte daher 0 bis 7, vorzugsweise 1 bis 3 und noch bevorzugter 1,7 bis 2,5 betragen. Die Einstellung des pH-Wertes erfolgt durch Zugabe einer Säure. Vorzugsweise handelt es sich bei der Säure um eine nichtoxidierende Säure.
Das Volumenverhältnis von Hartstoffkörpern und Gleitlagerbuchsen zu Flüssigkeit beträgt vorzugsweise etwa 2 : 1. Dabei ist es vorteilhaft, den Flüssigkeitsstand so einzustellen, dass er sich während des Rotierens der Trommel knapp oberhalb der festen Bestandteile des Gemischs befindet.
Neben den genannten Komponenten können dem Gemisch noch übliche Additive wie Aktivatoren, Promotoren, Entschäumungsmittel und Metallsalze zugegeben werden. Die Zugabe derartiger Additive ist allgemein üblich und dem Fachmann aus der Literatur zum mechanischen Verzinken allgemein bekannt.
Gute Ergebnisse erzielt man ferner, wenn die Temperatur des Gemischs bei 5 bis 40°C, insbesondere bei 21 bis 26°C, liegt. Arbeitet man bei höheren Temperaturen, erreicht man einen schnellen Beschichtungsvorgang, der allerdings zu der Ausbildung einer eher grobkörnigen Oberfläche'5 führt. Bei niedrigen Temperaturen findet die Beschichtung dagegen langsamer statt, wobei jedoch eine ebenmäßigere Oberfläche ausgebildet wird.
Vor dem Plattierungsvorgang ist es vorteilhaft, die Gleitlagerbuchsen zunächst gründlich zu reinigen und zu entfetten. Die Entfettung kann auf beliebige Weise erfolgen, insbesondere bietet sich als Fettloser heiße, alkalische Seifenlösung an. Die entfetteten Buchsen können anschließend in ein. Säurebad getaucht und dann mit Wasser gespült werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließen sich an den Beschichtungsprozess noch weitere. Oberflächenbehandlungsschritte an. So können die Gleitlagerbuchsen nach dem mechanischen Plattieren beispielsweise noch in üblicher Weise chromatiert und/oder versiegelt werden. Als Chromätierung kommt- insbesondere eine Gelbchromatierung (Cr-VI) oder Blauchromatierung (Cr-III) in Frage. Als Versiegelung kommt insbesondere eine Versiegelung mit einem- Silikat- Sealer in Betracht. .
Nachfolgend wird ein möglicher Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft ■ beschrieben.
Die zu beschichtenden Gleitlagerbuchsen werden - gegebenenfalls nach einer Vorreinigung - im Gemisch mit Hartstoffkörpern (z.B. Glaskugeln) und Wasser in eine Trommel gefüllt.
Dem Gemisch kann zusätzlich noch ein Aktivator wie Glycolether, insbesondere Nonylphenolglycolether, zugegeben werden. Vorzugsweise werden die Aktivatoren dem Gemisch in saurer Lösung, insbesondere in verdünnter Schwefelsäure, zugegeben.
Alle Komponenten werden durch kurzes Rotieren der Trommel (etwa 2 min) miteinander vermischt. Unreine Grundierung für die Beschichtung zu erhalten, kann dem Gemisch als nächster Verfahrensschritt ein Metallsalz, insbesondere ein .Kupfersalz wie Kupfersulfat zugegeben werden. Darüber hinaus können dem Gemisch auch noch Promotoren wie ■ Zinnsalze-, insbesondere Zinnsulfat, als Reaktionsbeschleuniger zugegeben .werden. Vorzugsweise werden die Promotoren dem Gemisch in saurer- Lösung, insbesondere in einem Gemisch aus verdünnter Schwefel- und Salzsäure zugegeben. Die Promotorlösung kann ferner noch Tenside und/oder organische Salze als Additive enthalten. Ferner können dem Reaktionsgemisch noch übliche Entschäumungsmittel wie zugegeben werden. Diese Komponenten werden ebenfalls durch kurzes Rotieren der Trommel (4 bis 8 min) mit den anderen Bestandteilen vermengt.
Um eine Basis für die Besch'ichtung zu schaffen, kann nun eine, geringe Menge an Korrosionsschutzmittel als Flash zugefügt werden, wobei so lange rotiert wird, bis die Gleitlagerbuchsen einen silbrigen Schimmer aufweisen.
Um gleichmäßige, Sch.ichtdicken zu erhalten, wird das Korrosionsschutzmittel vorzugsweise portionsweise in mehreren Schritten, insbesondere in 2 bis 5 Schritten, noch bevorzugter in 3 Schritten, zugegeben. Die Zugabe erfolgt vorzugsweise jeweils mit einem Zeitabstand von 5 bis 60 Minuten, insbesondere 10 bis 20. Minuten. Nach vollständiger Zugabe des Korrosionsschutzmittels wird der pH-Wert mit Hilfe des Aktivators und/oder durch Säurezugabe auf einen Wert zwischen 1,6 und 2,0 eingestellt. Dieser Wert wird vorzugsweise bis zum' Ende des Beschichtungsprozesses konstant gehalten. Wenn die Gleitlagerbuchsen die erwünschte Schichtdicke erreicht haben, werden sie gewaschen und von den übrigen Komponenten des Gemischs getrennt. Die Abtrennung kann beispielsweise durch Abtrennung über Siebe oder auch mittels Magneten erfolgen.
Gegenstand der Anmeldung ist ferner eine durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Gleitlagerbuchse.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Vergleichsbeispiel 1 :
Aus einem 1, 0 mm Metall/Kunststofflaminat vom Typ Norglide® PRO XL der Saint-Gobain Performance Plastics Pa pus GmbH, Willich (DE) mit folgenden Schichtaufbau
1. Metallmantel: Kaltband DC4, beidseitig Cu/Bz plattiert, Bz-seitig strukturiert,
2. Heißsch elzklebefilm (PFA-Film)
3. Kunststoff-Gleitschicht: Fluorpolymer-Compoundfolie (PTFE und organische Füllstoffe)
wurden aus Streifenzuschnitten von 10 mm Breite mittels eines Stanz-Biegeautomaten in einem Serienwerkzeug etwa 12.000 Stück gerollte und geflanschte Bundbuchsen in den nachfolgend angegebenen Abmessungen gefertigt:
a) Flanschdurchmesser 13 mm b) Innendurchmesser 7 mm c) Wanddicke 0, 98 mm d) Länge 7 mm Zur Erlangung eines Korrosionsschutzes zur Verwendung als PKW-Türscharnierlager wurden 6.000 Stück der zuvor beschriebenen Buchsen in üblicher Weise galvanisch verzinkt und anschließend zum Schutz gegen Weißrost gelbchromatiert (Cr-VI) .
Bei 36% der so hergestellten galvanisch verzinkten und zum Schutz gegen Weißrost gelbchromatierten Buchsen wurden leichte Zinkabscheidungen auf der Laufschicht des Flansches beobachtet. Diese Abscheidungen sind dadurch bedingt, dass bei der Flanschformuhg in der Polymerlaufsch'i'cht Mikrorisse entstehen über welche der Elektrolyt bis auf die Bronzegewebeverstärkung eindringen kann und somit die elektrolytische Abscheidung' von Zink ermöglicht.' Durch die auf der PTFE-LaufSchicht abgelagerten- Zinkpartikel werden die Einlaufeigenschaften und die Lebensdauer der Gleitlagerbuchsen negativ beeinflusst .
Ferner wurden bei 23% der Buchsen wurden deutliche Folienablösungen im Flanschbereich festgestellt. Es wurden ferner bei allen Buchsen von den Schnittkanten ausgehende Unterwanderungen der Folie bis zu 3 mm Tiefe •beobachtet. Im Flanschbereich und an den "unterwanderten Schnittkanten ließ sich die Polymerfolie relativ leicht mit Hilfe eines Entgradmessers ablösen. Unterhalb der abgelösten Folie zeigte sich eine deutliche Korrosion der Metalloberfläche durch den Angriff des über die dünne Polymerschicht eindiffundierten Elektrolyten.
Im Salzsprühtest nach DIN 5Ö021 wurden statt der geforderten 120 Stunden nur 72 Stunden Standzeit bis zum Beginn von Rotrost erreicht. Die Unterwanderung und Folienablösung wurde im Salzsprühtest deutlich verstärkt.
Beispiel 1 :
Zur Erlangung eines Korrosionsschutzes zur Verwendung als PKW-Türscharnierlager wurden etwa 6.000 Stück Buchsen vom gleichen Typ wie in Vergleichsbeispiel 1 (ca. 50 1 Schüttvolumen) mechanisch verzinkt.
Hierzu wurden die Buchsen zunächst mit einem mild alkalischen Reiniger gereinigt und entfettet und anschließend in eine konisch ausgeführte achteckige Beschichtungstrommel gefüllt. Nach dem Befüllen mit einer etwa gleichen Menge, bezogen auf das Volumen, Glaskugeln
(Durchmesserspektrum 0,4 - 1,2 mm) und einer gleichen Menge, bezogen auf das Volumen, Leitungswasser wurde die Beschichtungstrommel mit 30 U/min in Rotation versetzt. Anschließend wurden zur Einleitung des Beschichtungsvorgangs 1 1 einer l%igen Lösung von Nonylphenolpolyglykolether in verdünnter Schwefelsäure
(Aktivator B der Firma Tolkmit Industries, Balve, DE) , 50 g einer 5%igen Zinnsulfatlösung in einem Gemisch aus verdünnter Schwefel- und Salzsäure (Promotor 2001 der Firma Tolkmit Industries, Balve, DE) , 50 g Zinkpulver als Zink-Flash mit einer mittleren Teilchengröße von < 30 μm hinzugefügt und 10 min rotiert. In einem Zeitabstand von 10 min wurde 4 Mal jeweils 150 g Zinkpulver hinzugefügt und für weitere 30 min rotiert. Der pH-Wert der wässrigen Phase betrug hierbei 1 bis 2, was in regelmäßigen Abständen überprüft wurde. Nach dem Beschichtungsvorgang wurden die Lager aus der Trommel genommen, mit -Wasser gespült und getrocknet. Die so hergestellten Buchsen wiesen eine gleichmäßige Zinkschicht mit einer Dicke im Bereich' von 12 bis 18 μm auf. Die Buchsen wiesen weder Zinkablagerungen auf der Gleitschicht, noch Folienablösunge.n oder Unterwanderungen der- Polymerschicht .auf. Im Salzsprühtest nach DIN 50021 wurde von allen Prüfbuchsen eine Beständigkeit gegen Rotrost größer 130 h erreicht. Die Buchsen zeichneten -sich gegenüber den nach Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Buchsen durch verbesserte - Einlaufeigenschaften aus.
Vergleichsbeispiel 2 :
Aus einem 0,5 mm Metall/Kunststofflaminat vom Typ -Norglide® T'0,5 der Saint-Gobain Performance Plastics Pa pus GmbH, Willich (.DE) mit folgendem Aufbau:
1. Metallmantel: Kaltband' DC4, beidseitig galvanisch verzinkt und gelbchromatiert
2. Heißschmelzklebefilm (EFTE-Fil )
3. Kunststoff-GleitSchicht. : Fluorpolymer- Co poundfolie (PTFE 4- Kohle/ Graphit)
wurden aus Streifenzuschnitten von 11 mm Breite mittels eines Stanz-Biegeautomaten in einem Serienwerkzeug 36.000 Stück gerollte und geflanschte Bundbuchsen in den nachfolgend angegebenen Abmessungen gefertigt:
a) Flanschdurchmesser 17 mm b) Innendurchmesser 11 mm c) Wanddicke 0,48 mm d) Länge 7 mm. Zur Erlangung eines Korrosionsschutzes zur Verwendung als PKW-Motorhaubenscharnierlager wurden 30.000 Stück der zuvor beschriebenen Buchsen in üblicher Weise galvanisch verzinkt und anschließend zum Schutz gegen Weißrost gelbchromatiert [Cr(VI)].
Bei ca. 3% der so hergestellten Buchsen wurden starke Deformationen sowohl im Flanschbereich wie auch im zylindrischen Teil der Buchsen festgestellt. Als Ursache für diese Deformationen wurde eine mechanische Verformung durch die relativ schweren Elektroden in der Galvanisiertrommel identifiziert. Es wurden weiter 11 Buchsen mit Beschädigungen durch Lichtbogenüberschläge aussortiert. Durch die oben beschriebenen Defekte war eine 100 %ige Kontrolle der Buchsen erforderlich. Im
I
Salzsprühtest wurde eine Beständigkeit gegen beginnenden Rotrost von 132 h ermittelt.
Beispiel 2:
Zur Erlangung eines Korrosionsschutzes zur Verwendung als PKW-Motorhaubenscharnierlager wurden etwa 6.000 Stück Buchsen vom gleichen Typ wie in Vergleichsbeispiel 2 zunächst wie im Beispiel 1 beschrieben mechanisch verzinkt, wobei insgesamt 300 g Zink verwendet und eine Zinkschicht der Dicke 15 μm gebildet wurde. Anschließend wurde zur "Passivierung blauchromatiert [Cr(III)] sowie mit einem Sealer vom Typ Finigard 105 der Firma Coventya in Gütersloh/DE beschichtet.
Nach visueller Begutachtung der so hergestellten mechanisch verzinkten, blaupassivierten und versiegelten Buchsen konnten keine Defekte festgestellt werden. Im Salzsprühtest wurde eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Rotrost von über 300 h erreicht. Die Buchsen zeichneten sich gegenüber den nach Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Buchsen durch verbesserte Einlaufeigenschaften aus.
Vergleichsbeispiel 3 :
Aus einem 0,75 mm Metall/Kunststofflaminat vom Typ Norglide® T 0,75 der Saint-Gobain Performance Plastic∑ Pampu-s GmbH, Willich (DE) mit folgendem Schichtaufbau
1. Metallmantel: Kaltband DC4, beidseitig galvanisch verzinkt und gelbchromatiert - '
2. Heißschmelzklebefilm (EFTE-Film) !
. 3 . Kunststof f -Gleitschicht : Bronzegeweb.e verstärkte Gleitschicht (E-PTFE + Glasfaser/ Graphit)
wurden aus Streif enzuschnitten von 8 , 5 mm Breite mittels eines Stanz-Biegeautomaten in einem Serienwerkzeug 38 . 000 Stück gerollte und geflanschte Bundbuchsen in den nachfolgend angegebenen Abmessungen gefertigt :
a) Flanschdurchmesser 20 mm b) Innendurchmesser 13 mm c) Wanddicke 0,78 mm
I d) Länge 5 mm
Zur Erlangung eines Korrosionsschutzes zur Verwendung als PKW-Mehrgelenkscharnierlager wurden 32.000 Stück der zuvor beschriebenen Buchsen in üblicher Weise galvanisch verzinkt. Anschließend wurde zum Schutz gegen Weißrost gelbchromatiert (Cr-VI) .
Bei 36 % der so hergestellten Buchsen wurden leichte Zinkabscheidungen auf der Laufschicht des Flansches beobachtet. Diese Abscheidungen sind dadurch bedingt, dass bei der Flanschformung in .der 'PolymerlaufSchicht Mikrorisse entstehen über welche der Elektrolyt bis auf die Bronzegewebeverstärkung eindringen kann und somit die elektrolytische Abscheidung von Zink ermöglicht. Die auf der PTFE-Laufschicht abgelagerten Zinkpartikel führen beim Betrieb der Gleitlagerbuchsen zu einem erhöhten Abrieb in der Einlaufphase und zu einer Verkürzung der Lebensdauer, Die Buchsen wiesen .im 'Salzsprühtest eine Beständigkeit gegen Rotrost von größer 120 h a'üf.
Beispiel 3 :
Zur Erlangung eines Korrosionsschutzes zur Verwendung als PKW-Mehrgelenkscharnierla'ger wurden etwa 6.O0O Stück Buchsen vom gleichen Typ wie in Vergleichsbeispiel 3 zunächst wie- im Beispiel 1 beschrieben mechanisch verzinkt, wobei insgesamt 300 g Zink verwendet und eine Zinkschicht der Dicke 15 μm gebildet wurde. Anschließend wurden die Buchsen mit • einem. Silikat-Sealer durch Tauchen, Schleudern und Trocknen beschichtet.
Nach visueller Begutachtung der so hergestellten Buchsen' konnten weder Zinkablagerungen noch andere Unregelmäßigkeiten festgestellt werden. Im Salzsprühtest wurde eine gute Beständigkeit gegen Rotrost von über 140h erreicht. Es wurde durch tribologische Untersuchungen festgestellt, dass die zuvor beschriebene Korrosions- Schutzbehandlung das Reibungs- und Abriebverhalten der Gleitlager nicht negativ beeinflußt.
Die vorstehend beschriebenen Beispiele zeigen, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten mechanisch verzinkten Lagerbuchsen folgende Vorteile gegenüber ebensolchen galvanisch verzinkten Lagerbuchsen besitzen:
Die Haftung der Kunststoff-Gleitschicht an dem Metallmantel wird durch das mechanische Verzinken nicht beeinträchtigt. Aus diesem Grund finden weder. Ablösungen noch Unterwanderungen der Gleitschicht statt, so dass keine. Bereiche mit' erhöhter- Korrosionssuszeptibilität entstehen. Ferner werden mechanische Deformationen und feldkonzentrationsbedingte Beschädigungen der Buchsen durch Lichtbogenübersch'läge vermieden. Weiterhin wird die Gleitfähigkeit der Gleitschicht nicht durch Ablagerungen.- an Korrosionsschützmittel beeinträchtigt, was zu einer Verbesserung der Einlaufeigenschaften und zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Gleitlagerbuchsen führt.

Claims

23. -April 2004Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Gleitlagerbuchse umfassend einen außen mit einer
Korrosionsschutzschicht versehenen Metallmantel als Träger und eine Gleitschicht aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Korrosionsschutzschicht ein Korrosionsschutzmittel in Pulverform mechanisch aufgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrosionsschutzmittel beim Auftragen in die Oberfläche des Metallmantels eingedrückt wird.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen des Korrosionsschutzmittels durch Umwälzen der Gleitlagerbuchse in einem Gemisch enthaltend pulverförmiges Korrosionsschutzmittel und Hartstoffkörper erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umwälzen in einer mit dem Gemisch '-'gefüllten rotierenden .Trommel erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel innenseitig Ecken aufweist.
6. 'Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel einen Boden aufweist und der Querschnitt der Trommel zum Boden hin abnimmt..
7. Verfahren nach einem der Ansprüche -3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Hartstöffkörper kugelförmige Hartstoffkörper eingesetzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch.7, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelförmigen Hartstoffkörper einen mittleren Durchmesser von 0,1 bis 10 mm, ι insbesondere von 0,4 bis 1,2 mm, aufweisen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als. Hartstoffkörper Glaskugeln
•eingesetzt werden.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als
Korrosionsschutzmittel Metallpulver, insbesondere Zink, Zinn, -Aluminium und/oder eine Legierung hiervon, eingesetzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch- gekennzeichnet, dass das Metallpulver einen mittleren Teilchendurchmesser von 1 μm bis 1 mm, insbesondere 3 bis 20 μm, aufweist.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Korrosionsschutzmittel Zinkstaub eingesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche' 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch Wasser enthält.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch eine wässrige Suspension ist, deren wässrige Phase einen pH-Wert von 0 bis 7, insbesondere von 1.bis 3, aufweist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch mindestens ein Additiv gewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivatoren,. Promotoren, Entschäumungsmitteln und Metallsalzen, insbesondere Kupfersalzen, enthält.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch .gekennzeichnet, dass das* Volumenverhältnis Hartstoffkörper zu Gleitlagerbuchsen etwa 0,3 bis etwa 3, insbesondere etwa 1, beträgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenverhältnis Hartstoffkörper / Gleitlagerbuchsen / Wasser etwa 1 / 1 / 1 beträgt.
18. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Auftragen bei 5 bis 40°C, insbesondere bei 21 bis 26 °Cι durchgeführt wird.
19. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Korrosionsschutzmittel portionsweise in mehreren Schritten, insbesondere in 3 bis 5 Schritten, mit einem Zeitabstand von 5 min bis 1 h, insbesondere etwa 15 min, zugegeben wird.
20. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchse vor dem Aufbringen der Korrosionsschutzschicht gereinigt und/oder entfettet wird.
21. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchse nach dem Aufbringen der Korrosionsschutzschicht einer Oberflächenbehandlung, insbesondere einer. Chromatierung oder Versiegelung, unterzogen wird.
22. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallmantel ein Mantel aus Stahl, Edelstahl, Aluminium, Bronze, Messing, Titan und/oder Kupfer oder einer Legierung davon ist .
23. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff- Gleitschicht ein Fluorpolymer und/oder einen organischen oder anorganischen Füllstoff enthält.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff Glasfasern, Kohle, Graphit oder ein aromatisches Polyester enthält. i
25. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Kunststoff auf Basis von Polytetrafluorethylen (PTFE) Perfluoralkoxyalkenen (PFA, MFA) und/oder Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen (FEP) ist.
26. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff- Gleitschicht eine metallische Komponente enthält.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Komponente ein Verstärkungsmaterial mit offener Struktur, ein Gewebe, insbesondere ein Drahtgewebe, ein Streckmetall, ein Vlies, insbesondere ein Metallvlies, ein Metallschaum, eine Lochblende, eine poröse Metallschicht und/oder ein oberflächenstrukturiertes Metallblech mit oberflächenseitig angeordneten Ausnehmungen ist.
28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Komponente aus Bronze, Kupfer, Chrom, Nickel, Zink, einer Zink- Eisen-Legierung, einer Zink-Nickel-Legierung und/oder Aluminium oder einer Legierung davon, Zinnbronze oder einem Stahlgewebe, insbesondere Edelstahl, besteht.
29. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff- Gleitschicht mit dem Metallmantel über einen Heizschmelzklebefilm, insbesondere über Ethylen- Tetraflourethylen-Copolymer (ETFE) und/oder
Perfluoralkoxy-Copolymer (PFA), verbunden ist.
30. Gleitlagerbuchse, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 29.
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