WO2007109817A2 - Antifriktionspaste bzw. -dispersion - Google Patents

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Helmut ZIEGELBÖCK.
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Definitions

  • the invention relates to a device with an evacuable cavity, which is enclosed by a housing, wherein in the cavity and / or on the housing and in the cavity protruding at least one friction assembly and / or bearing assembly is arranged, the at least two elements each having a surface wherein the two surfaces cooperate and at least one of the two surfaces is coated with a lubricating varnish at least in the region of interaction comprising a polymeric binder and molybdenum disulfide (MoS 2 ) and graphite as solid lubricants, an antifriction button with a polymeric binder the molybdenum disulfide (MoS 2 ) and graphite are contained as solid lubricants or an anti-friction dispersion with a polymeric binder in at least one dispersion medium, in which molybdenum disulfide (MoS 2 ) and graphite are contained as solid lubricants, and a method for avoiding the feeding, in particular the Kaltv welding, of
  • the prior art has already used the application of antifriction paints which are applied to tribologically stressed surfaces or areas of frictional assemblies that tend to seize.
  • the DD 290 210 A5 is an anti-friction paste known, which consists of a polymer binder, molybdenum disulfide, graphite, aluminosilicates and polyethylenepolyamine.
  • the polymer binder used is epoxyborophenol resin.
  • a sample transport device consisting of a mobile, gas-tight sealable, coated with Strahlungsabcapenden materials chamber, which is intended for the handling of radioactive samples.
  • a telescopic arm is installed, which is equipped with one or more sample holders.
  • the telescopic arm can be retracted together with the sample holders into the chamber.
  • the telescopic arm with the help of a spindle, which is extended gas-tight over the chamber housing to the outside, and retractable.
  • the moving parts of the telescopic arm are provided with a lubricating varnish.
  • the object of the invention is to protect friction assemblies and / or bearing assemblies under vacuum against seizing.
  • the proportion of the polymeric binder on the lubricating varnish is selected from a range with a lower limit of 20% and an upper limit of 80%
  • the proportion of molybdenum disulfide is selected from one range with a lower limit of 15% and an upper limit of 50%
  • the proportion of graphite is selected from a range having a lower limit of 5% and an upper limit of 30% by an anti-friction paste having this composition
  • Anti-friction dispersion in which the proportion of the polymeric binder in the dispersion is selected from a range with a lower limit of 20% and an upper limit of 40%
  • the proportion of molybdenum disulfide is selected from a range with a lower limit of 15% and an upper limit of 25%
  • the proportion of graphite is selected from a lower limit range of 5% and an upper limit of 15% and the remainder forms the dispersing agent, as well as by the aforementioned method for avoiding feeding, in which the lubricating varnish of
  • the composition according to the invention surprisingly exhibits, despite the high proportion of MoS 2 and graphite in the polymeric binder, an unexpected improvement in the composition of the invention. Wear resistance of the friction bauble and / or bearing assembly.
  • a polyimide resin is preferably used, in particular, a polyamideimide resin.
  • the advantage here is that the bonded coating thereby obtains high strength in a wide temperature range and also the thermal stability is improved. The resistance to alkalis and acids or various oxidants can be improved thereby.
  • the proportion of polymeric binders is selected from a range with a lower limit of 30% and an upper limit of 70% or with a lower limit of 40% and an upper limit of 50% or in that the proportion of molybdenum disulfide is selected from a range with a lower limit of 20% and an upper limit of 45% or with a lower limit of 35% and an upper limit of 40% or the proportion of graphite can be selected from a range with a lower limit of 10% and an upper limit of 25% or a range with a lower limit of 15% and an upper limit of 20%.
  • the ratio of molybdenum sulfide to graphite is selected accordingly.
  • this ratio may be selected from a range with a lower limit of 1.5: 1 and an upper limit of 4.5: 1. It is thus possible to vary the self-lubricating behavior of the antifriction coating so that, if appropriate taking into account the respective proportions of molybdenum disulfide or graphite, i. when varying the proportions of these additives to the binder, in turn, at least one of the properties of the polymer layer are particularly adapted to the particular application.
  • the molybdenum disulfide is preferably in accordance with a variant in the form of platelets chen in the bonded coating, these platelets have an average length which is selected from a range with a lower limit of 10 microns and an upper limit of 40 microns and / or a middle Width selected from a range having a lower limit of 10 ⁇ m and an upper limit of 40 ⁇ m and / or an average height selected from a range having a lower limit of 2 nm and an upper limit of 20 nm.
  • the molybdenum disulfide platelets preferably align parallel to the surface coated with the lubricating varnish, so that these platelets are mutually displaceable under load and thus the lubricity of the lubricating varnish is improved.
  • the molybdenum disulfide chips have an average length selected from a range having a lower limit of 15 ⁇ m and an upper limit of 35 ⁇ m and / or an average width selected from a region having a lower limit of 15 ⁇ m and an upper limit of 35 ⁇ m and / or an average height selected from a region having a lower one
  • these platelets have an average length selected from a range with a lower limit of 18 ⁇ m and an upper limit of 25 ⁇ m and / or a limit of 5 nm and an upper limit of 15 nm average width selected from a range having a lower limit of 18 microns and an upper limit of 25 microns and / or a mean height selected from a range having a lower limit of 5 nm and an upper limit of 8 nm.
  • these platelets do not necessarily have to have a square surface, but rather that these platelets can have an irregular habit, so that the mean length or height or width can also include individual values which lie outside the stated ranges, however the averaged individual values within the ranges.
  • the graphite is preferably used with a grain size selected from a range with a lower limit of 2 ⁇ m and an upper limit of 8 ⁇ m. Particle sizes in this diameter range have shown in the practical application of the lubricating varnish on the device according to the invention a good effect in terms of avoiding cold welding.
  • the surface of the anti-friction coating on the at least one element of the friction assembly and / or bearing assembly has an arithmetic mean roughness Ra according to DIN EN ISO 4287, the is selected from a range having a lower limit of 0.2 ⁇ m and an upper limit of 1.5 ⁇ m and a lower limit of 0.5 ⁇ m and an upper limit of 1.0 ⁇ m and a lower limit of 0, respectively; 8 ⁇ m and an upper limit of 0.9 ⁇ m.
  • these measures ensure that the profiled tips form a smaller contact surface with respect to the entire surface of the interacting surfaces of the elements of the friction pair, and thus lower friction than would be expected on the basis of material selection alone.
  • the tips make it possible to reduce the energy by forming work - in turn, the platelet-shaped molybdenum disulphide particles are advantageous - so that a uniform and smooth surface image is obtained as a result and the specific surface pressure can be reduced as a result.
  • the coated surface has a maximum roughness profile height Rz according to DIN EN ISO 4287, which is selected from a region having a lower limit of 0.5 ⁇ m and an upper limit of 10 ⁇ m and a lower limit of 3 ⁇ m and an upper limit of 8 ⁇ m and a lower limit of 5 ⁇ m and an upper limit of 6 ⁇ m, respectively.
  • the lubricating varnish is preferably produced with an average layer thickness which is selected from a range with a lower limit of 1 ⁇ m and an upper limit of 40 ⁇ m or a lower limit of 3 ⁇ m and an upper limit of 30 ⁇ m or a lower limit of 3 microns and an upper limit of 25 microns, whereby not only the above forming work can be adjusted according to the desired application of the friction pair under vacuum, but also the life of the layer by adaptation
  • the two friction partners i. at least one of them is provided with a higher layer thickness of the anti-friction varnish.
  • the higher layer thickness can also cause a repeated application of the lubricating varnish may not be required, so that the friction partners coated with it can be used several times in succession.
  • the lubricating varnish advantageously has a hardness after drying selected from a range with a lower limit of 20 HV and an upper limit of 45 HV and a lower limit of 22 HV and an upper limit of 35 HV and a lower limit, respectively Limit of 25 HV and an upper limit of 30 HV, which not only the tribological properties of the bonded coating can be improved and thus the tendency of seizure under vacuum can be prevented, but also the fatigue strength of Reibpa- tion or the bonded coating is improved.
  • the friction assembly and / or bearing assembly can be formed by a threaded assembly or a slide bearing assembly, wherein slide bearing assembly is not a slide bearing as known from the prior art means, ie that no additional slide bearing must be installed, but the sliding bearing due to the coating the mutually relatively movable parts is made with the lubricating varnish. But there are of course other uses possible, all of which take place under vacuum.
  • the proportion of the polymeric binder in this dispersion is selected from a range with a lower limit of 25% and an upper limit of 35% and / or a range with a lower limit of 27.5% and an upper limit of 30%.
  • the proportion of molybdenum disulfide in the dispersion may be selected from a range having a lower limit of 17% and an upper limit of 22% and a lower limit of 18.5% and an upper limit of 21.5%, respectively this proportion is 20%.
  • the graphite component may be selected in embodiments from a range with a lower limit of 7% and an upper limit of 13% or with a lower limit of 8.5% and an upper limit of 11.5% or this graphite content may be 10% be.
  • the object of the invention is further characterized by the use of a lubricating varnish, in particular of a polymer selected from a group comprising polytetrafluoroethylene, fluorine-containing resins, such as e.g. Polyfluoroalkoxy-polytetrafluoroethylene copolymers, ethylene-tetrafluoroethylene, fluorinated ethylene-propylene copolymers, polyvinyl fluoride, polyimide resins, in particular aromatic, polyamideimides, especially aromatic, polyaryletherimides, optionally modified with isocyanates, epoxy resins, phenolic resins, polyamide 6, polyamide 66, polyoxymethylene, silicones , Polyaryletherketone, polyaryl ether ether ketones, Polyvinylidendi- fluoride, polyethylene sulfides, allylene sulfide, poly-triazo-pyromellithimides, polyester imides, polyaryl sulfides, polyvinyl sulf
  • high-vacuum or ultra-high vacuum mean pressures of 10 -3 mbar or 10 -8 mbar and below.
  • a proportion of the polymer on the lubricating varnish is selected from a range with a lower limit of 30 wt .-% and an upper limit of 95 wt .-%, or is selected from a range with a lower Limit of 50% by weight and an upper limit of 85% by weight or selected from a range with a lower limit of 70% by weight and an upper limit of 75% by weight. It is thus achieved a firm cohesion of the layer of the bonded coating, in particular higher molecular weight polymers show a lower tendency in terms of evaporation.
  • the anti-friction varnish contains at least one additive other than the polymer selected from a group comprising lubricants, such as MoS 2 , h-BN, WS 2 , graphite, polytetrafluoroethylene, Pb, Pb-Sn alloys, CF 2 , PbF 2 , hard materials such as CrO 3 , Fe 3 O 4 , PbO, ZnO, CdO, Al 2 O 3 , SiC, Si 3 N 4 , SiO 25 Si 3 N 4 , clay , Talc, TiO 2 , MuIHt, CaC 2 , Zn, AlN, Fe 3 P, Fe 2 B, Ni 2 B, FeB, metal sulfides such as ZnS, Ag 2 S, CuS, FeS, FeS 2 , Sb 2 S 3 , PbS, Bi 2 S 3 , CdS, fibers, in particular inorganic,
  • lubricants such as MoS 2 , h-BN, WS 2 ,
  • Coating coatings can generally be considered as dry lubricants. These usually consist of solid lubricants that can bond with the resin to withstand the stresses.
  • resin is understood as meaning a synthetic resin which is preferably a polyimide resin (PI) or a polyamide dimer resin (PAI).
  • polystyrene resins may also be used as the polymeric binder, e.g. Epoxy resins, polyarylene sulfides, phenoxy resins, polysulfone resins.
  • the lubricating varnish is used for assemblies which are used under vacuum, these friction assemblies and / or bearing assemblies consisting of two elements, of which at least one surface of an element is provided with the lubricating varnish.
  • both surfaces, which interact with each other, are provided with this lubricating varnish.
  • a threaded assembly can be seen. This may be e.g. to a threaded bolt with a screw-nut or an internally threaded blind hole in the one, with an externally threaded bolt is screw act. Also differently designed threaded rib assemblies are possible within the scope of the invention.
  • the bolt is provided in the region of the thread with the lubricating varnish, since the application of the lubricating varnish on the external thread is easier.
  • the lubricating varnish layer on the surface of the one element it is possible to pretreat this surface, for example by cleaning, degreasing, by placing a primer layer, by roughening, by the arrangement of a primer and the like.
  • the substrate of the lubricating varnish can be applied by conventional methods, such as by brushing in the case of training as anti-friction paste or by spraying in the case of training as anti-friction dispersion.
  • conventional methods such as by brushing in the case of training as anti-friction paste or by spraying in the case of training as anti-friction dispersion.
  • Other methods such as diving, drumming, dip centrifuging, etc. are of course also suitable.
  • the lubricating varnish is dried. This can be done either by air drying or by heat curing, whereby the
  • Bonded coating obtains the hardness required for use, which is preferably in the claimed range described above.
  • the lubricating varnish can act through the self-lubricating solids, such as molybdenum disulfide or graphite, on the other hand, an additional effect may occur in that these particles, in particular the molybdenum disulfide particles, have a platelike habit, so that these platelets can slide off one another and thus the lubricating effect is promoted.
  • the self-lubricating solids such as molybdenum disulfide or graphite
  • the seizure or cold welding is prevented, which can occur when surfaces are pressed together under load, as is the case for example when a threaded bolt is screwed into a corresponding recess.
  • the interacting surfaces form strong bonding forces, this formation of bonding forces being aided by the local high pressure encountered and the heat generated by the movement.
  • the bonded coating is applied.
  • friction assembly and / or bearing assembly also means a slide bearing assembly, wherein this slide bearing assembly does not have a conventional sliding bearing per se. Rather, this is understood to mean that the bonded coating is applied directly to a surface of at least one element of this friction assembly and / or bearing assembly, optionally with the interposition of an adhesive layer, again corresponding surface pretreatment methods such as degreasing, etc. are possible in order to allow a relative movement of the two elements of the friction assembly and / or bearing assembly.
  • a sliding bearing assembly may for example be a telescopic arm, wherein the relative movement through the two telescopic arms, which are, for example, pushed into each other, takes place.
  • Other friction assemblies and / or bearing assemblies in the form of plain bearing assemblies may be, for example, spherical bearing bushings, etc.
  • the resin in particular the polyimide resin
  • a solvent in particular being an organic solvent, such as e.g. Xylene, is. It thus facilitates the processability of the anti-friction paste.
  • the solvent content may be selected from a range with a lower limit of 40% by weight and an upper limit of 80% by weight, in particular with a lower limit of 50% by weight and an upper limit of 70% by weight.
  • the device according to the invention can be designed, for example, as a so-called glove box, as are manipulators for toxic substances, such as e.g. Radiactive substances or substances of health concern in the medical field, possible.
  • toxic substances such as e.g. Radiactive substances or substances of health concern in the medical field, possible.
  • Other uses, such as Vacuum pumps or the like, are also conceivable.
  • this may also contain conventional processing auxiliaries, such as, for example, Defoamer, leveling agents, etc., included.
  • the anti-friction paste according to the invention ie the anti-friction paste, has been improved by its ability to To avoid the cold welding of surfaces, these surfaces in particular metal surfaces, ie, for example, steel on steel or the like., To be prepared, the following compositions.
  • the lubricating varnish of the assembly was also tested for hardness and in turn the compositions according to Table 1 were used and the hardness of the layer was measured. These examples were compared to Table 1 with compositions containing over 50% molybdenum disulfide and over 30% graphite. It has been found that, in particular due to the high molybdenum disulphide content, the layers were clearly too soft and already detached after a short time, so that the avoidance of cold welding could not be ensured with sufficient certainty.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung mit einem evakuierbaren Hohlraum der von einem Gehäuse umschlossen ist, wobei in dem Hohlraum und/oder an dem Gehäuse und in den Hohlraum hineinragend zumindest eine Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe angeordnet ist, die zumindest zwei Elemente mit je einer Oberfläche aufweist, wobei die beiden Oberflächen zusammenwirken und zumindest eine der beiden Oberflächen mit einem Gleitlack zumindest im Bereich des Zusammenwirkens beschichtet ist, der ein polymeres Bindemittel sowie Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe umfasst. Des Weiteren beschreibt die Erfindung eine Antifriktionspaste, eine Antifriktionsdispersion sowie die Verwendung eines Gleitlackes unter Hoch- bzw. Ultrahochvakuum.

Description

Antifriktionspaste bzw. -dispersion
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem evakuierbaren Hohlraum, der von einem Gehäuse umschlossen ist, wobei in dem Hohlraum und/oder an dem Gehäuse und in den Hohlraum hineinragend zumindest eine Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe angeordnet ist, die zumindest zwei Elemente mit je einer Oberfläche aufweist, wobei die beiden Oberflächen zusammenwirken und zumindest einer der beiden Oberflächen mit einem Gleitlack zumindest im Bereich des Zusammenwirkens beschichtet ist, der ein polymeres Bindemittel sowie Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe umfasst, eine Antifrikti- onstaste mit einem polymeren Bindemittel, in dem Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe enthalten sind bzw. eine Antifriktionsdispersion mit einem polymeren Bindemittel in zumindest einem Dispersionsmittel, in dem Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe enthalten sind, sowie ein Verfahren zur Vermeidung des Fressens, insbesondere der Kaltverschweißung, von zumindest zwei zusammenwirkenden Oberflächen je eines Elementes unter Vakuum, nach dem auf zumindest eine der Oberflächen eines Elementes zumindest im Bereich des Zusammenwirkens ein Gleitlack aufgebracht wird, der ein polymeres Bindemittel umfasst, in dem Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe enthalten sind sowie die Verwendung eines Gleitlackes unter Hochvakuum- bzw. Ultrahochvakuumbedingungen.
Die Schmierung tribologisch beanspruchter Flächen von Bauteilen, wie z.B. Lagern, welche unter Vakuum verwendet werden, stellt ein großes Problem dar, da herkömmliche Schmiermittel, z.B. Schmierfette, unter Vakuum aufgrund des niedrigen Druckes und des damit bedingten Ausdampfens bestimmter Inhaltsstoffe der Schmiermittel, nicht verwendet werden können. Ein ähnliches Problem tritt auch bei anderen Teilen unter Vakuum auf, die ebenfalls druck- und spannungsbeaufschlagt sind, wo das Ausdampfen des Schmierfettes ebenfalls zum so genannten „Fressen" führt, wie z.B. bei Schrauben. Da diese Teile nicht bzw. nur mehr mit sehr hohem Kraftaufwand gelöst werden können, sind Brüche und damit Schäden in diesen Teilen vorprogrammiert.
Um dies zu vermeiden, wurde im Stand der Technik bereits die Verwendung von Gleitlacken, die auf tribologisch beanspruchte Flächen bzw. Flächen von Reibbaugruppen, die zum Fressen neigen, aufgetragen werden. So ist z.B. aus der DD 290 210 A5 eine Antifriktionspaste bekannt, die aus einem Polymerbinder, Molybdändisulfid, Graphit, Alumosilikaten und PoIy- ethylenpolyamin besteht. Als Polymerbinder wird Epoxyborphenolharz eingesetzt.
Aus der DE 82 12 389 U ist eine Probentransportvorrichtung bekannt, bestehend aus einer fahrbaren, gasdicht verschließbaren, mit Strahlungsabschirmenden Materialien ummantelten Kammer, die für die Handhabung radioaktiver Proben bestimmt ist. In der Kammer ist ein Teleskoparm eingebaut, welcher mit einer oder mehreren Probenhalterungen ausgestattet ist. Der Teleskoparm ist mitsamt den Probenhalterungen in die Kammer einziehbar. Weiters ist der Teleskoparm mit Hilfe einer Spindel, die gasdicht über das Kammergehäuse nach außen verlängert ist, aus- und einfahrbar. Die beweglichen Teile des Teleskoparmes sind mit einem Gleitlack versehen.
Aufgabe der Erfindung ist es Reibbaugruppen und/oder Lagerbaugruppen unter Vakuum gegen Fressen zu schützen.
Diese Aufgabe wird jeweils eigenständig dadurch gelöst, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Anteil des polymeren Bindemittels an dem Gleitlack ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 80 %, der Anteil an Molybdändisulfid ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 50 % und der Anteil von Graphit ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 % und einer oberen Grenze von 30 %, durch eine Anti- friktionspaste mit dieser Zusammensetzung, durch eine Antifriktionsdispersion, bei der der Anteil des polymeren Bindemittels an der Dispersion ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 40 %, der Anteil an Molybdän- disulfid ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 25 % und der Anteil Graphit ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 % und einer oberen Grenze von 15 % und den Rest das Dispersionsmittel bildet, sowie durch das eingangs genannte Verfahren zur Vermeidung des Fressens, bei dem der Gleitlack aus der Antifriktionspaste und/oder der Antifriktionsdispersion gebildet wird.
Im Vergleich zu bereits verwendeten Gleitlackbeschichtungen für diesen Zweck zeigt die erfindungsgemäße Zusammensetzung überraschenderweise, trotz des hohen Anteils an MoS2 und Graphit im polymeren Bindemittel, eine nicht zu erwartende Verbesserung der Ver- schleißfestigkeit der Reibbaugrappe und/oder Lagerbaugruppe. Nicht zu erwarten deshalb, damit abnehmenden Bindemittelanteil zu erwarten wäre, dass der Zusammenhalt der Schicht verschlechtert wird, das diese letztendlich „zerbröselt". Durch den gewählten Anteil an MoS2 und Graphit, insbesondere das Verhältnis an MoS2 und Graphit, tritt dies nicht auf, wobei die Anrnelderin zum gegenständlichen Zeitpunkt keine erklärende Theorie hierfür hat. Es wird jedoch eine Interaktion zwischen dem MoS2- und Graphitteilchen vermutet. Neben der verbesserten Verschleißfestigkeit wurde auch eine verminderte Korrosionsanfälligkeit festgestellt. Überraschenderweise tritt auch eine geringere Ausdampf ung einzelner Bestandteile des Gleitlackes auf, sodass die Vorrichtung auch im medizinischen Bereich verwendet werden kann.
Als polymeres Bindemittel wird bevorzugt ein Polyimidharz verwendet, insbesondere ein Polyamidimidharz. Von Vorteil ist dabei, dass der Gleitlack hierdurch eine hohe Festigkeit in einem weiten Temperaturbereich erhält und auch die Thermostabilität verbessert ist. Auch die Beständigkeit gegenüber Laugen und Säuren bzw. verschiedenste Oxidationsmitteln kann hierdurch verbessert werden.
Gemäß Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Anteil an polymeren Bindemitteln ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 30 % und einer oberen Grenze von 70 % bzw. mit einer unteren Grenze von 40 % und einer oberen Grenze von 50 % bzw. dass der Anteil an Molybdändisulfid ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 45 % bzw. mit einer unteren Grenze von 35 % und einer oberen Grenze von 40 % bzw. kann der Anteil des Graphits ausgewählt werden aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 % und einer oberen Grenze von 25 % oder aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 20 %. Durch diese Maßnahmen ist es nicht nur möglich eine Optimierung hinsichtlich sämtlicher Eigenschaften der Gleitlackschicht zu erreichen, sondern ist es damit möglich, gezielt einzelne Eigenschaften, wie z.B. die Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, den Widerstand gegen Reibverschweißung, an den jeweiligen Einsatzfall anzupassen, selbst wenn damit einhergeht, dass die weiteren Eigenschaften der Gleitlackschicht nicht im selben Ausmaß verbessert werden. Es ist somit möglich, den Gleitlack an den jeweiligen Verwendungszweck unter Vakuumbedingungen anzupassen, beispielsweise für den Fall von tribologisch beanspruchten Flächen den Graphitanteil entsprechend zu wählen, um eine höhere Temperaturbeständigkeit zu erreichen bzw. für die Verwendung des Gleitlacks für Vakuumapplikationen für medizinische Zwecke die Zusammensetzung derart zu wählen, dass die Abdampfraten weiter verbessert werden.
Wie bereits voranstellend erwähnt, ist es von Vorteil, wenn das Verhältnis von Molybdändi- sulfid zu Graphit entsprechend ausgewählt wird. Dazu kann dieses Verhältnis ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,5:1 und einer oberen Grenze von 4,5:1. Es kann damit das selbstschmierende Verhalten der Gleitlackschicht variiert werden, sodass gegebenenfalls unter Berücksichtigung der jeweiligen Anteile an Molybdändisulfid bzw. Gra- phit, d.h. bei Variierung der Anteilsverhältnisse dieser Zusatzstoffe zum Bindemittel, wiederum zumindest eine der Eigenschaften der Polymerschicht dem jeweiligen Anwendungsfall besonders angepasst werden.
Das Molybdändisulfid ist vorzugsweise gemäß einer Ausführungsvariante in Form von Plätt- chen im Gleitlack enthalten, wobei diese Plättchen eine mittlere Länge aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 μm und einer oberen Grenze von 40 μm und/oder eine mittlere Breite, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 μm und einer oberen Grenze von 40 μm und/oder eine mittlere Höhe, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 nm und einer oberen Grenze von 20 nm. Es kann damit eine deutliche Richtungsabhängigkeit der selbstschmierenden Eigenschaften erreicht werden, wobei sich die Molybdändisulfid-Plättchen bevorzugt parallel zur mit dem Gleitlack beschichteten Fläche ausrichten, sodass diese Plättchen bei Belastung gegeneinander verschiebbar sind und damit die Schmiereigenschaft des Gleitlackes verbessert wird.
Um diese Eigenschaften weiter zu verbessern bzw. zu optimieren, ist es möglich, dass die Molybdändisulfid-Plättchen eine mittlere Länge, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 μm und einer oberen Grenze von 35 μm und/oder eine mittlere Breite ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 μm und einer oberen Grenze von 35 μm und/oder eine mittlere Höhe ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren
Grenze von 5 nm und einer oberen Grenze von 15 nm aufweisen bzw. können gemäß einer weiteren Ausfuhrungsvariante diese Plättchen eine mittlere Länge ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 18 μm und einer oberen Grenze von 25 μm und/oder eine mittlere Breite ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 18 μm und einer oberen Grenze von 25 μm und/oder einer mittleren Höhe, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 nm und einer oberen Grenze von 8 nm aufweisen.
Erklärend sei hierzu angeführt, dass diese Plättchen nicht Zwingenderweise eine quadratische Fläche aufweisen müssen, sondern vielmehr diese Plättchen einen unregelmäßigen Habitus aufweisen können, sodass also die mittlere Länge bzw. Höhe bzw. Breite auch Einzelwerte einschließen kann, welche außerhalb der angegebenen Bereiche liegen, jedoch die gemittelten Einzelwerte innerhalb der Bereiche.
Der Graphit wird vorzugsweise mit einer Korngröße eingesetzt, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 μm und einer oberen Grenze von 8 μm. Partikelgrößen in diesem Durchmesserbereich haben in der praktischen Anwendung des Gleitlackes an der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine gute Wirkung hinsichtlich der Vermeidung der Kaltverschweißung gezeigt.
Als vorteilhaft im Zuge der Erprobung der Gleitlackbeschichtung unter Vakuum hat sich herausgestellt, dass es von Vorteil ist, wenn die Oberfläche der Gleitlackschicht auf dem zumindest einem Element der Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe einen arithmetischen Mit- tenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287 aufweist, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 μm und einer oberen Grenze von 1,5 μm bzw. einer unteren Grenze von 0,5 μm und einer oberen Grenze von 1,0 μm bzw. einer unteren Grenze von 0,8 μm und einer oberen Grenze von 0,9 μm. Durch diese Maßnahmen wird einerseits erreicht, dass durch die Profilspitzen eine in Bezug auf die gesamte Oberfläche der zusammenwirken- den Oberflächen der Elemente der Reibpaarung geringere Kontaktfläche ausgebildet wird und damit eine geringere Reibung, als allein aufgrund der Materialauswahl zu erwarten wäre, vorherrscht. Andererseits wird durch die Spitzen ein Energieabbau durch Umformarbeit ermöglicht — hierbei sind wiederum die plättchenförmig ausgebildeten Molybdändisulfidteilchen von Vorteil - sodass es in der Folge zu einem gleichmäßigen und glatten Oberflächenbild kommt und der spezifische Flächendruck dadurch reduziert werden kann.
Zur Verbesserung dieses Effektes ist es von Vorteil, wenn die beschichtete Oberfläche eine maximale Rauheitsprofilhöhe Rz nach DIN EN ISO 4287 aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 μm und einer oberen Grenze von 10 μm bzw. einer unteren Grenze von 3 μm und einer oberen Grenze von 8 μm bzw. einer unteren Grenze von 5 μm und einer oberen Grenze von 6 μm.
Der Gleitlack wird vorzugsweise mit einer mittleren Schichtdicke hergestellt, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 μm und einer oberen Grenze von 40 μm bzw. einer unteren Grenze von 3 μm und einer oberen Grenze von 30 μm bzw. einer unteren Grenze von 3 μm und einer oberen Grenze von 25 μm, wodurch nicht nur obige Umformarbeit entsprechend dem gewünschten Anwendungsgebiet der Reibpaarung unter Vakuum eingestellt werden kann, sondern auch die Lebensdauer der Schicht durch Anpassung an
Werkstoffart, Härte der Reibpartner berücksichtigt werden kann und zudem auch eventuell vorhandener abrassiver Staub in Vorrichtung keinen negativen Einfluss in Hinblick auf die Kaltverschweißung der Reibpartner zeigt. Von Vorteil ist dabei, wenn für tribologische Anwendungen die beiden Reibpartner, d.h. zumindest einer davon, mit einer höheren Schicht- dicke des Gleitlackes versehen wird. Die höhere Schichtdicke kann dabei auch bewirken, dass ein mehrmaliges Auftragen des Gleitlackes gegebenenfalls nicht erforderlich ist, sodass die damit beschichteten Reibpartner mehrmalig hintereinander verwendet werden können.
Der Gleitlack weist Vorteilhafterweise eine Härte nach dem Trocknen auf, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 HV und einer oberen Grenze von 45 HV bzw. einer unteren Grenze von 22 HV und einer oberen Grenze von 35 HV bzw. einer unteren Grenze von 25 HV und einer oberen Grenze von 30 HV, wodurch nicht nur die tribologischen Eigenschaften des Gleitlackes verbessert werden und somit die Neigung des Fressens unter Vakuum verhindert werden kann, sondern damit auch die Dauerstandsfestigkeit der Reibpaa- rung bzw. des Gleitlackes verbessert wird.
Erfindungsgemäße kann die Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe durch eine Gewindebaugruppe oder eine Gleitlagerbaugruppe gebildet sein, wobei unter Gleitlagerbaugruppe nicht ein Gleitlager wie aus dem Stand der Technik bekannt gemeint ist, d.h. dass kein zusätz- liches Gleitlager eingebaut sein muss, sonder die Gleitlagerung aufgrund der Beschichtung der zueinander relativ beweglichen Teile mit dem Gleitlack hergestellt wird. Es sind aber selbstverständlich auch andere Verwendungszwecke möglich, die allesamt unter Vakuum stattfinden. In vorteilhaften Weiterbildungen der Antifrilctionsdispersion ist der Anteil des polymeren Bindemittels an dieser Dispersion ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 25 % und einer oberen Grenze von 35 % bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 27, 5 % und einer oberen Grenze von 30 %.
Ebenso kann der Anteil des Molybdändisulfids an der Dispersion ausgewählt werden aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 17 % und einer oberen Grenze von 22 % bzw. einer unteren Grenze von 18,5 % und einer oberen Grenze von 21,5 % bzw. kann dieser Anteil 20 % betragen.
Der Graphitanteil kann in Ausfuhrungsvarianten aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 7 % und einer oberen Grenze von 13 % oder mit einer unteren Grenze von 8,5 % und einer oberen Grenze von 11,5 % ausgewählt sein bzw. kann dieser Graphitanteil 10 % betragen.
Es werden durch diese Maßnahmen die bereits voranstehend genannten Effekte, welche zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurden, erreicht.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiters durch Verwendung eines Gleitlackes, insbesondere aus einem Polymer ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Polytetraflourethylen, fluorhälti- ge Harze, wie z.B. Polyflouralkoxy-Polytetrafluorethylen-Copolymere, Ethylen-tetrafluor- ethylen, fluorierte Ethylen-Propylen Copolymere, Polyvinylfluorid, Polyimidharze, insbesondere aromatische, Polyamidimide, insbesondere aromatische, Polyaryletherimide, gegebenenfalls modifiziert mit Isocyanaten, Epoxyharze, Phenolharze, Polyamid 6, Polyamid 66, Polyoxymethylen, Silikone, Polyaryletherketone, Polyarylether-etherketone, Polyvinylidendi- flouride, Polyethylensulfide, Allylensulfid, Poly-triazo-Pyromellithimide, Polyesterimide, Polyarylsulfide, Polyvinylensulfide, Polysulfone, Polyarylsulfone, Polyaryloxide, Mischungen und Copolymere daraus, unter Hochvakuum- oder Ultrahochvakuumbedingungen, insbesondere zur Herstellung einer Schicht für eine Gleitlagerung gelöst.
Unter Hochvakuum- bzw. Ultrahochvakuum werden im Sinne der Erfindung Drücke von 10"3 mbar bzw. 10"8 mbar und darunter verstanden.
Der Schutz von Baugruppen, insbesondere von einander berührenden Metallflächen gegen Fressen durch die Verwendung eines Gleitlackes ist für den Fachmann insofern überraschend, als bislang die Lehre vertreten wurde, dass Gleitlacke aufgrund deren Neigung zum Ausdampfen von Gleitlackbestandteilen unter diesen niedrigen Druckverhältnissen und die damit verbundene Beeinträchtigung des Vakuums bzw. der in Folge auftretenden Reibverschwei- ßung ungeeignet sind. Durch die Verwendung eines Gleitlackes wird dabei der Vorteil erreicht, dass mit sehr einfachen Mitteln dieses Problem beseitigt werden kann.
In Weiterbildungen der Verwendung ist vorgesehen, dass ein Anteil des Polymers am Gleitlack ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 30 Gew.-% und einer oberen Grenze von 95 Gew.-%, bzw. ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 50 Gew.-% und einer oberen Grenze von 85 Gew.-% bzw. ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 70 Gew.-% und einer oberen Grenze von 75 Gew.-%. Es wird damit ein fester Zusammenhalt der Schicht aus dem Gleitlack erreicht, wobei insbesondere höhermolekulare Polymere eine geringere Neigung hinsichtlich des Aus- dampfens zeigen.
Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften des Gleitlackes ist in einer Ausführungsvariante der Verwendung vorgesehen, dass der Gleitlack zumindest einen zum Polymer unterschiedlichen Zusatzstoff enthält, ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Gleitmittel, wie z.B. MoS2, h-BN, WS2, Graphit, Polytetrafluorethylen, Pb, Pb-Sn-Legierungen, CF2, PbF2, Hartstoffe, wie z.B. CrO3, Fe3O4, PbO, ZnO, CdO, Al2O3, SiC, Si3N4, SiO25Si3N4, Ton, Talk, TiO2, MuIHt, CaC2, Zn, AlN, Fe3P, Fe2B, Ni2B, FeB, Metallsulfide, wie z.B. ZnS, Ag2S, CuS, FeS, FeS2, Sb2S3, PbS, Bi2S3, CdS, Fasern, insbesondere anorganische, wie z.B. Glas, Kohlenstoff, Kaliumtita- nat, Whisker, beispielsweise SiC, Metallfasern, beispielsweise aus Cu oder Stahl, sowie Mi- schungen daraus.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im Nachfolgenden näher erläutert.
Einleitend sei festgehalten, dass Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen können. Gleitlackbeschichtungen können allgemein als trockene Schmierstoffe angesehen werden. Diese bestehen üblicherweise aus Festschmierstoffen, die mit dem Harz einen Verbund eingehen können, um den Belastungen zu widerstehen. Im Sinne der Erfindung wird unter Harz ein synthetisches Harz verstanden, das vorzugsweise ein Polyimidharz (PI) bzw. ein Polyami- dimidharz (PAI) ist.
Es können auch andere synthetische Harze als polymeres Bindemittel verwendet werden, wie z.B. Epoxidharze, Polyarylensulfϊde, Phenoxyharze, Polysulfonharze.
Erfindungsgemäß wird der Gleitlack für Baugruppen, welche unter Vakuum verwendet werden, angewandt, wobei diese Reibbaugruppen und/oder Lagerbaugruppen aus zwei Elementen bestehen, wovon zumindest eine Oberfläche eines Elementes mit dem Gleitlack versehen wird. Selbstverständlich ist es möglich, dass beide Oberflächen, die miteinander zusammenwirken, mit diesem Gleitlack versehen werden.
Als ein mögliches Ausführungsbeispiel einer derartigen Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe kann z.B. eine Gewindebaugruppe gesehen werden. Dabei kann es sich z.B. um einen Gewindebolzen mit aufschraubbarer Mutter oder um eine mit einem Innengewinde versehene Sacklochbohrung in die ein, mit einem Außengewinde versehener Bolzen eingeschraubt wird, handeln. Auch andersartig ausgestaltete Gewindereibbaugruppen sind im Rahmen der Erfindung möglich.
Vorzugsweise wird der Bolzen im Bereich des Gewindes mit dem Gleitlack versehen, da das Auftragen des Gleitlackes auf dem Außengewinde einfacher ist.
Gegebenenfalls ist es möglich, dass zur Verbesserung der Haftfestigkeit der Gleitlackschicht auf der Oberfläche des einen Elementes diese Oberfläche vorbehandelt wird, beispielsweise durch Säubern, Entfetten, durch Anordnen einer Haftvermittlerschicht, durch Aufrauen, durch die Anordnung eines Primers und dgl..
Auf die so gegebenenfalls vorbereitete Oberfläche des Substrats kann der Gleitlack mit üblichen Methoden aufgebracht werden, wie z.B. durch Aufstreichen im Falle der Ausbildung als Antifriktionspaste oder durch Sprühen im Falle der Ausbildung als Antifriktionsdispersion. Anderer Methoden, wie Tauchen, Trommeln, Tauchzentrifugieren, etc. sind selbstverständlich auch verwendbar.
Gegebenenfalls ist es in der Folge notwendig, dass der Gleitlack getrocknet wird. Dies kann zum einen durch Lufttrocknung oder aber auch durch Hitzehärtung erfolgen, wodurch der
Gleitlack die für die Verwendung erforderliche Härte erhält, die bevorzugt im beanspruchten, oben beschriebenen Bereich liegt.
Der Gleitlack kann einerseits durch die selbstschmierenden Feststoffe, wie Molybdändisulfid oder Graphit wirken, andererseits kann eine Zusatzwirkung dadurch eintreten, dass diese Teilchen, insbesondere die Molybdändisulfidteilchen einen plättchenförmigen Habitus aufweisen, sodass diese Plättchen aufeinander abgleiten können und damit die Schmierwirkung unterstützt wird.
Neben der Anwendung für beschriebene Gewindebaugruppen besteht auch die Möglichkeit den Gleitlack für Spindelantriebe, Zahnräder, Zahnwellenkupplungen bzw. generell Verzahnungen, etc. einzusetzen.
Dabei wird vor allem das Festfressen bzw. die Kaltverschweißung verhindert, die auftreten kann, wenn Flächen unter Belastung zusammengepresst werden, wie dies beispielsweise der Fall ist, wenn ein Gewindebolzen in eine entsprechende Ausnehmung eingeschraubt wird. Durch das Zusammenpressen der Oberflächen unter Belastung bilden die aufeinander einwirkenden Oberflächen starke Bindungskräfte aus, wobei diese Ausbildung der Bindungskräfte durch den auftretenden lokalen hohen Druck und der durch die Bewegung erzeugten Wärme unterstützt wird. Um ein anschließendes Lösen dieser Oberflächen zu ermöglichen bzw. einen möglichen Bruch dieser Werkstücke zu vermeiden, wird der Gleitlack aufgebracht.
Im Sinne der Erfindung wird unter Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe auch eine Gleitlagerbaugruppe verstanden, wobei diese Gleitlagerbaugruppe nicht über ein herkömmliches Gleitlager an sich verfügt. Vielmehr wird darunter verstanden, dass auf eine Oberfläche zumindest eines Elementes dieser Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe der Gleitlack direkt aufgebracht wird, gegebenenfalls unter Zwischenanordnung einer Haftschicht, wobei auch hier wiederum entsprechende Oberflächenvorbehandlungsmethoden, wie z.B. Entfetten, etc. möglich sind, um damit eine Relativbewegung der beiden Elemente der Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe zu ermöglichen. Eine derartige Gleitlagerbaugruppe kann z.B. ein Teleskoparm sein, wobei die Relativbewegung durch die beiden Teleskoparme, die beispielsweise ineinander schiebbar sind, erfolgt. Andere Reibbaugruppen und/oder Lagerbaugruppen in Form von Gleitlagerbaugruppen können z.B. Gelenklagerbuchsen, etc. sein.
Es handelt sich hierbei also nicht um ein Gleitlager im herkömmlichen Sinn, sondern um eine Gleitlagerung.
Erwähnt sei jedoch, dass es selbstverständlich möglich ist, auch herkömmliche Gleitlager an sich einzusetzen und dass diese Gleitlager, welche unter Vakuum verwendet werden, ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Antifriktionspaste bzw. der erfindungsgemäßen Antifrikti- onsdispersion zur Ausbildung einer Laufschicht beschichtet sein können.
In Hinblick auf die Antifriktionsdispersion sei erwähnt, dass dabei das Harz, insbesondere das Polyimidharz, in einem Lösungsmittel vorliegt, wobei dieses Lösungsmittel insbesondere ein organisches Lösungsmittel, wie z.B. Xylol, ist. Es wird damit die Verarbeitbarkeit der Antifriktionspaste erleichtert. Der Lösungsmittelanteil kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 40 Gew.-% und einer oberen Grenze von 80 Gew.-%, insbeson- dere mit einer unteren Grenze von 50 Gew.-% und einer oberen Grenze von 70 Gew.-%, vorzugsweise mit einer unteren Grenze von 60 Gew.-% und einer oberen Grenze von 65 Gew.-%, bezogen auf den Harzanteil, d.h. also dass Harz mit Lösungsmittel und nicht in Bezug auf die weiteren Bestandteile Molybdändisulfid und Graphit der Antifriktionspaste.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise als so genannte Glove-Box ausgebildet sein, ebenso sind Manipulatoren für toxische Stoffe, wie z.B. radiaktive Stoffe, bzw. gesundheitlich bedenkliche Stoffe aus dem Medizinbereich, möglich. Andere Verwendungszwecke, wie z.B. Vakuumpumpen oder dgl., sind ebenso denkbar.
Neben den genannten Hauptbestandteilen des Gleitlackes kann dieser auch noch übliche Verarbeitungshilfsstoffe, wie z.B. Entschäumer, Verlaufsmittel, etc., enthalten.
Von dem erfindungsgemäßen Gleitlack, d.h. der Antifriktionspaste, wurden um dessen Fähig- keit die Kaltverschweißung von Oberflächen zu vermeiden, wobei diese Oberflächen insbesondere Metalloberflächen, also beispielsweise Stahl auf Stahl oder dgl., sein können, folgende Zusammensetzungen hergestellt.
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Es hat sich dabei gezeigt, dass sich primär sämtliche der beispielhaft angeführten 18 Zusammensetzungen für die erfindungsgemäße Anwendung des Gleitlackes unter Vakuum eignen, um das Fressen von zusammenwirkenden Oberflächen zu Verhindern. In Hinblick auf die Ausbildung Gleitlagergruppe als Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe, konnte mit einem Molybdändisulfidgehalt über 20 % eine dementsprechende Verbesserung in Hinblick auf die Dauerfestigkeit dieser Lagerung erreicht werden, was insbesondere von Vorteil ist, das derartige Lagerungen üblicherweise nicht nach einmaligem Gebrauch, wie dies z.B. bei Schrauben der Fall sein kann, neu beschichtet werden. In einer weiteren Versuchsreihe wurden unterschiedliche Schichtdicken des Gleitlackes hergestellt, wobei die Schichtdicken im Bereich zwischen 1 μm und 40 μm lagen und die einzelnen Probestücke sich jeweils um 2 μm in der Schichtdicke unterschieden, d.h. dass ausgehend von 1 μm die Schichtdicke jeweils um 2 μm erhöht wurde.
Dabei konnte festgestellt werden, dass bereits bis zu Schichtdicken von 25 μm das Fressen mit ausreichender Sicherheit verhindert werden konnte. Höhere Schichtdicken im Bereich von 40 μm sind wiederum vorteilhaft für Gleitlagerpaarungen, da diese, wie bereits erwähnt, einer oftmaligen Beanspruchung Stand halten sollten, und durch die höhere Schichtdicke auch ein ausreichender Puffer besteht, wenn der Gleitlack während der Belastung teilweise abgerieben wird.
Dies bedeutet jedoch nicht, dass auch bei Schrauben, etc., keine höheren Schichtdicken möglich sind, insbesondere wenn diese nach der Verwendung nicht aus der Vorrichtung ausge- schleust werden, wenngleich dies nicht zwingend erforderlich ist.
Der Gleitlack der Baugruppe wurde auch hinsichtlich seiner Härte ausgetestet und wurden dabei wiederum die Zusammensetzungen nach Tabelle 1 herangezogen und die Härte der Schicht gemessen. Verglichen wurden diese Beispiele der Tabelle 1 mit Zusammensetzungen wie über 50 % Molybdändisulfid und über 30 % Graphit enthielten. Es hat sich dabei gezeigt, dass insbesondere durch den hohen Molybdändisulfidgehalt die Schichten deutlich zu weich waren und sich bereits nach kurzer Zeit ablösten, sodass also die Vermeidung der Kaltverschwei- ßung nicht mit ausreichender Sicherheit gewährleistet werden konnte. Es ist hierbei interessant, dass offensichtlich eine Interaktion zwischen dem Molybdändisulfid und den Graphittei- lchen auftritt, in der Weise, dass, wie vermutet wird, die Graphitteilchen die Beweglichkeit der Molybdändisulfid-Plättchen in gewisser Weise behindern bzw. sich zwischen Schichtungen von Molybdändisulfidteilchen einlagern und somit zu einer Erhöhung der Härte beitragen können.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
Die Ausfülirungsbeispiele zeigen mögliche Ausfuhrungsvarianten der Vorrichtung, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausfuhrungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung mit einem evakuierbaren Hohlraum der von einem Gehäuse umschlossen ist, wobei in dem Hohlraum und/oder an dem Gehäuse und in den Hohlraum hineinragend zu- mindest eine Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe angeordnet ist, die zumindest zwei Elemente mit je einer Oberfläche aufweist, wobei die beiden Oberflächen zusammenwirken und zumindest eine der beiden Oberflächen mit einem Gleitlack zumindest im Bereich des Zusammenwirkens beschichtet ist, der ein polymeres Bindemittel sowie Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des polymeren Bindemittels ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 80 %, der Anteil des MoS2 ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 50 % und der Anteil an Graphit ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 % und einer oberen Grenze von 30 %.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Bindemittel ein Polyimidharz ist, insbesondere ein Polyamidimidharz.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des polymeren Bindemittels ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 30 % und einer oberen Grenze von 70 %.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des polymeren Bindemittels ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 40 % und einer oberen Grenze von 50 %.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des MoS2 ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 45 %.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des MoS2 ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 35 % und einer oberen Grenze von 40 %.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Graphits ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 % und einer oberen Grenze von 25 %.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Graphits ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 20 %.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von MoS2 zu Graphit ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,5 : 1 und einer oberen Grenze von 4,5 : 1.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass MoS2 als Plättchen enthalten sind, mit einer mittleren Länge ausgewählt aus einem Bereich mit ei- ner unteren Grenze von 10 μm und einer oberen Grenze von 40 μm und/oder einer mittleren Breite ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 μm und einer oberen Grenze von 40 μm und/oder einer mittleren Höhe ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 nm und einer oberen Grenze von 20 nm.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass MoS2 als Plättchen enthalten sind, mit einer mittleren Länge ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 μm und einer oberen Grenze von 35 μm und/oder einer mittleren Breite ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 μm und einer oberen Grenze von 35 μm und/oder einer mittleren Höhe ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 nm und einer oberen Grenze von 15 nm.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass MoS2 als Plättchen enthalten sind, mit einer mittleren Länge ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 18 μm und einer oberen Grenze von 25 μm und/oder einer mittleren Breite ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 18 μm und einer oberen Grenze von 25 μm und/oder einer mittleren Höhe ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 nm und einer oberen Grenze von 8 nm.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Graphit eine Korngröße aufweist, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 μm und einer oberen Grenze von 8 μm.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche einen arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287 aufweist, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 μm und einer oberen Grenze von 1,5 μm.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche einen arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287 aufweist, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 μm und einer oberen Grenze von 1,0 μm.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche einen arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287 aufweist, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,8 μm und einer oberen Grenze von 0,9 μm.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche eine maximalen Rauheitsprofilhöhe Rz nach DIN EN ISO 4287 aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 μm und einer oberen Grenze von 10 μm.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche eine maximalen Rauheitsprofilhöhe Rz nach DIN EN ISO 4287 aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 μm und einer oberen Grenze von 8 μm.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche eine maximalen Rauheitsprofilhöhe Rz nach DIN EN ISO 4287 aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 μm und einer oberen Grenze von 6 μm.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack eine mittleren Schichtdicke aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 μm und einer oberen Grenze von 40 μm.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack einer mittleren Schichtdicke aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 μm und einer oberen Grenze von 30 μm.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack einer mittleren Schichtdicke aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 4 μm und einer oberen Grenze von 25 μm.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack eine Härte nach Vickers nach dem Trocknen aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 HV und einer oberen Grenze von 45 HV.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack eine Härte nach Vickers nach dem Trocknen aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 22 HV und einer oberen Grenze von 35 HV.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack eine Härte nach Vickers nach dem Trocknen aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 25 HV und einer oberen Grenze von 30 HV.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibbaugruppe und/oder Lagerbaugruppe durch eine Gewindebaugruppe oder eine Gleitlagerbaugruppe gebildet ist.
27. Antifriktionspaste mit einem polymeren Bindemittel in dem Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des polymeren Bindemittels ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 80 %, der Anteil des MoS2 ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 50 % und der Anteil an Graphit ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 % und einer oberen Grenze von 30 %.
28. Antifriktionspaste nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass diese entspre- chend den kennzeichnenden Merkmalen von zumindest einem der Ansprüche 2 bis 13 zusammengesetzt ist.
29. Antifriktionsdispersion mit einem polymeren Bindemittel in zumindest einem Dispersionsmittel, in dem Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des polymeren Bindemittels an der Antifriktionsdispersion ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 40 %, der Anteil von MoS2 ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 25 % und der Anteil an Graphit ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 % und einer oberen Grenze von 15 %, und den Rest das Dispersionsmittel bildet.
30. Antifriktionsdispersion nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des polymeren Bindemittels an der Antifriktionsdispersion ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 25 % und einer oberen Grenze von 35 %.
31. Antifriktionsdispersion nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des polymeren Bindemittels an der Antifriktionsdispersion ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 27,5 % und einer oberen Grenze von 30 %.
32. Antifriktionsdispersion nach einem der Ansprüche 29 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Bindemittel ein Polyimidharz ist, insbesondere ein Polyamidimidharz.
33. Antifriktionsdispersion nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von MoS2 an der Antifriktionsdispersion ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 17 % und einer oberen Grenze von 22 %.
34. Antifriktionsdispersion nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von MoS2 an der Antifriktionsdispersion ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 18,5 % und einer oberen Grenze von 21,5 %.
35. Antifriktionsdispersion nach einem der Ansprüche 29 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von MoS2 an der Antirrilctionsdispersion 20 % beträgt.
36. Antirrilctionsdispersion nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Graphit an der Antirrilctionsdispersion ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 7 % und einer oberen Grenze von 13 %.
37. Antirrilctionsdispersion nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Graphit an der Antifriktionsdispersion ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 8,5 % und einer oberen Grenze von 11,5 %.
38. Antirrilctionsdispersion nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil an Graphit an der Antifriktionsdispersion 10 % beträgt.
39. Antifriktionsdispersion nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass diese entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen von zumindest einem der Ansprüche 9 bis 13 zusammengesetzt ist.
40. Verfahren zur Vermeidung des Fressens, insbesondere der Kaltverschweißung, von zwei zusammenwirkenden Oberflächen je eines Elementes unter Vakuum, nach dem auf zumindest eine der Oberflächen eines Elementes zumindest im Bereich des Zusammenwirkens ein Gleitlack aufgebracht wird, der ein polymeres Bindemittel umfasst in dem Molybdändi- sulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack aus einer Antifriktionspaste entsprechend einem der Ansprüche 27 oder 28 und/oder aus einer Antifriktionsdispersion nach einem der Ansprüche 29 bis 39 gebildet wird.
41. Verwendung eines Gleitlackes, insbesondere aus einem Polymer ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Polytetraflourethylen, fluorhältige Harze, wie z.B. Polyflouralkoxy-Poly- tetrafluorethylen-Copolymere, Ethylen-tetrafluorethylen, fluorierte Ethylen-Propylen Copoly- mere, Polyvinylfluorid, Polyimidharze, insbesondere aromatische, Polyamidimide, insbesondere aromatische, Polyaryletherimide, gegebenenfalls modifiziert mit Isocyanaten, Epoxyhar- ze, Phenolharze, Polyamid 6, Polyamid 66, Polyoxymethylen, Silikone, Polyaryletherketone, Polyarylether-etherketone, Polyvinylidendiflouride, Polyethylensulfide, Allylensulfid, PoIy- triazo-Pyromellithimide, Polyesterimide, Polyarylsulfide, Polyvinylensulfide, Polysulfone, Polyarylsulfone, Polyaryloxide, Mischungen und Copolymere daraus, unter Hochvakuum- oder Ultrahochvakuumbedingungen, insbesondere zur Herstellung einer Schicht für eine Gleitlagerung.
42. Verwendung nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des Polymers am Gleitlack ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 30 Gew.-% und einer oberen Grenze von 95 Gew.-%.
43. Verwendung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des Polymers am Gleitlack ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 50 Gew.-% und einer oberen Grenze von 85 Gew.-%.
44. Verwendung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des Polymers am Gleitlack ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 70 Gew.-% und einer oberen Grenze von 75 Gew.-%.
45. Verwendung nach einem der Ansprüche 41 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack zumindest einen zum Polymer unterschiedlichen Zusatzstoff enthält, ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Gleitmittel, wie z.B. MoS2, h-BN, WS2, Graphit, Polytetrafluorethy- len, Pb, Pb-Sn-Legierungen, CF2, PbF2, Hartstoffe, wie z.B. CrO3. Fe3O4, PbO, ZnO, CdO, Al2O3, SiC, Si3N4, SiO25Si3N4, Ton, Talk, TiO2, Mullit, CaC2, Zn, AlN, Fe3P, Fe2B, Ni2B, FeB, Metallsulfide, wie z.B. ZnS, Ag2S, CuS, FeS, FeS2, Sb2S3, PbS, Bi2S3, CdS, Fasern, insbesondere anorganische, wie z.B. Glas, Kohlenstoff, Kaliumtitanat, Whisker, beispielsweise SiC, Metallfasern, beispielsweise aus Cu oder Stahl, sowie Mischungen daraus.
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