WO2016127992A1

WO2016127992A1 - Beschichtung für lager, lager und verfahren

Info

Publication number: WO2016127992A1
Application number: PCT/DE2016/200070
Authority: WO
Inventors: Serge Kursawe; Bertram Haag; Helmut Schillinger; Sven Claus
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2016-08-18
Also published as: DE102015202631A1; DE102015202631B4

Abstract

Eine Beschichtung (10) für einen ersten Reibpartner (20) eines Lagers (1) umfasst eine galvanische metallische Schicht (11), in der Partikel (13) eines Trockenschmierstoffs dispergiert sind. Ein Lager (1) mit mindestens einem ersten Reibpartner (20) ist vorgesehen, wobei zumindest bereichsweise auf einer Kontaktfläche (22) des ersten Reibpartners (20), die einer Kontaktfläche (23) eines zweiten Reibpartners (21) gegenüber liegt, solch eine Beschichtung (10) ist. Es ist ferner ein Verfahren zum Ausbilden solch einer Beschichtung (10) auf einer Kontaktfläche (22) eines ersten Reibpartners (20) eines Lagers (1) vorgesehen. Dabei wird eine Maskierung (53) auf den ersten Reibpartner (20) angebracht und der erste Reibpartners (20) als Kathode (51) angeordnet, so dass nur die durch die Maskierung (53) nicht abgedeckte zu beschichtende Kontaktfläche (22) des ersten Reibpartners (20) dem Galvanisierungsbad (12) zugänglich ist.

Description

Beschichtung für Lager, Lager und Verfahren

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtung für einen ersten Reibpartner eines Lagers. Ferner betrifft die Erfindung ein Lager mit mindestens einem ersten Reibpartner sowie ein Verfahren zum Ausbilden einer Beschichtung auf einer

Kontaktfläche eines ersten Reibpartners eines Lagers.

Hintergrund der Erfindung

Aus dem Stand der Technik sind Lager bekannt. Bekanntlich lassen sich Lager nach Art der Reibung in Wälzlager und Gleitlager unterscheiden. Im Folgenden wird allgemein der Begriff„Lager" verwendet, wenn sowohl Wälzlager als auch Gleitlager gemeint sind. Andernfalls wird der spezifische Begriff„Gleitlager" oder„Wälzlager" verwendet.

Ein Wälzlager umfasst eine Vielzahl von Wälzkörpern, die in einem Käfig zwischen einem Innenring und einem Außenring gehaltert sind. Durch den Käfig werden die Wälzkörper beabstandet gehaltert, so dass die Wälzkörper nicht gegeneinander stoßen können.

Bei Gleitlagern bewegen sich Achse und Lager auf einer Gleitfläche gegeneinander. Diese Gleitfläche kann eine feste Beschichtung sein, die auf das Lager aufgebracht wird, zum Beispiel aus Kunststoff oder Bronze. Sonst erfolgt die Trennung der zueinander bewegten Oberflächen beispielsweise durch einen Schmierfilm, der mindestens einen Schmierstoff umfasst.

Gemäß dem Stand der Technik wird ein Schmiermittel bei Lagern eingesetzt, um beispielsweise die Reibung der Wälzkörper mit den Laufbahnen zu mindern. Das verwendete Schmiermittel kann ein Stoff mit einer relativ großen Fluidität,

beispielsweise Fett oder Öl, sein. Das Lager wird mit Schmiermittel geschmiert, um die Funktionalität und Lebensdauer des Lagers zu erhöhen. Mittels einer Dichtung des Lagers bleibt das Schmiermittel im Lager, so dass Schmutz und Feuchtigkeit von außen nicht in das Lager eindringen können. Bei vielen Anwendungen

beziehungsweise Einsatzbereichen von Lagern ist der Einsatz von mehr oder minder fluiden Schmiermitteln jedoch technisch nicht möglich, beispielsweise bei hohen Temperaturen oder im Vakuum. Zudem kann der Einsatz von Schmiermitteln für Lager verboten sein, da Öle und Fette ein Kontaminationsrisiko darstellen,

beispielsweise in der Lebensmittelverarbeitung, Textilherstellung oder bei Einsatz unter Wasser. In bekannten Anwendungen von Lagern im Trockenlauf und Medienschmierung werden überwiegend Sonderwerkstoffe, wie beispielsweise Keramiken und/oder Kunststoffe verwendet. Allerdings sind Kunststoffe nicht temperaturstabil, so dass deren Einsatz bei hohen Temperaturen nicht möglich ist. Keramiken sind als

Trockenschmierstoff auch für hohe Temperaturen geeignet. Weiterhin werden in Anwendungen von Lagern im Hochvakuum, Vakuum und/oder Hochtemperaturbereich, mittels PVD-Verfahren („physical vapour deposition", „physikalische Gasphasenabscheidung") beispielsweise mit Silber beschichtete Wälzkörper verwendet. Ebenso werden auf diese Art und Weise auch andere

Bestandteile von Lagern beschichtet. In Zusammenhang mit dem Forschungsprojekt "Verbesserung von Funktionalität und Lebensdauer der Kugellager in medizinischen Röntgenröhren wird die Entwicklung von PVD-gesputterten

Festschmierstoffschichten", Homepage der FAU Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Konstruktionstechnik (KTmfk),

<http://univis.fau.de/formbot/dsc_3Danew_2Fresrep_view_26rprojs_3Dtech_2FFT_2F FT-KLMEFK_2Fverbes_26dir_3Dtech_2FFT_2FFT-KLMEFK_26ref_3Dresrep>, zuletzt abgerufen am 08.01 .2015, beschrieben. Unter derartigen Temperatur- und Vakuumbedingungen ist der Einsatz herkömmlicher nichtfester Schmierstoffe, wie beispielsweise Öl und/oder Fett, nicht möglich, da die Lager mit erhöhten

Laufgeräuschen, starken Vibrationen "reagieren" würden und von begrenzter

Lebensdauer wären. Daher werden beispielsweise Wälzkörper mit einem Metall- Werkstoff als Feststoff, beispielsweise Silber, mittels PVD beschichtet. Stand der Technik ist auch der Einsatz galvanischer Weichmetallbeschichtungen der

Lagerkäfige in Verbindung mit einem Einlaufvorgang der Lager mit

Festschmierstoffpulver an Atmosphäre. Eine (zusätzlich) aufgebrachte

Sputterbeschichtung der Lagerringe mit Silber reduziert das Laufgeräusch. Weiterhin befinden sich derzeit mittels PVD abgeschiedene Metall-/Kohlenstoff-Beschichtungen in der Erprobung bezüglich ihrer Eignung für Lageranwendungen, insbesondere für Wälzlageranwendungen. Kupfer- und Silber-Beschichtungen auf Wälzlagerkäfigen sind bereits bekannt und etabliert. PVD-Beschichtungsverfahren sind jedoch aufwändig und teuer. Die wirtschaftlichere aber technologisch wesentlich

anspruchsvollere Möglichkeit stellt die Beschichtung der Wälzkörper dar im Vergleich zum Sputtern von anderen Lagerbestandteilen wie Laufscheiben, Laufringe und/oder Käfig.

Nachteilig bei den oben beschriebenen Beschichtungen, Lagern und Verfahren ist, dass diese kostenintensiv und/oder die Lager eingeschränkt leistungsfähig im

Vergleich zu konventionell geschmierten Lagern gleicher Baugröße sind. Generell ist die Auswahl geeigneter Werkstoffe für die Schmierung eines Lagers und/oder die Auswahl geeigneter Werkstoffe für die Reibpartner (Reibbauteile) des Lagers äußerst komplex und abhängig von der Art des Lagers, Gleit- oder Wälzlager, und den diversen Betriebsbedingungen der jeweiligen Anwendung des Lagers.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Beschichtung für einen ersten Reibpartner eines Lagers bereitzustellen, wobei die Beschichtung

kostengünstig in der Herstellung und im Lagerbetrieb ist, und ferner bei hohen

Temperaturen und/oder im Vakuum und/oder in der Lebensmittelindustrie einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Beschichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Lager mit mindestens einem ersten

Reibpartner bereitzustellen, wobei das Lager kostengünstig in der Herstellung und im Betrieb und geeignet für hohe Temperaturen, Vakuum und die Lebensmittelindustrie ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Lager gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 5 umfasst.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein kostengünstiges Verfahren zum Ausbilden einer Beschichtung auf einer Kontaktfläche eines ersten Reibpartners eines Lagers bereitzustellen, das für hohe Temperaturen und/oder Vakuum und/oder die

Lebensmittelindustrie geeignet ist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 7 umfasst. Die erfindungsgemäße Beschichtung für einen ersten Reibpartner eines Lagers ist eine galvanische metallische Schicht, in der Partikel eines Trockenschmierstoffs (Festschmierstoff) dispergiert sind. Dabei ist die Beschichtung eine metallische Matrix, in der die Partikel des Trockenschmierstoffs dispergiert und gebunden sind. Das Metall der Beschichtung leitet die bei Trockenlauf des Lagers entstehende Wärme ab. Die galvanische metallische Schicht weist eine geringere Härte bezüglich des

Materials des ersten Reibpartners auf.

Im Vergleich zu einer Beschichtung mit höherer Fluidität wie beispielsweise aus Fett oder Öl ist die erfindungsgemäße Beschichtung somit trocken, kontaminationssicher, temperaturbeständig, insbesondere bei hohen Temperaturen, verschleißarm, korrosionsbeständig und hat eine längere Lebensdauer.

Die erfindungsgemäße Beschichtung ist aufgrund der Dispersion und Bindung der Partikel des Trockenschmierstoffs in der metallischen Schicht stoßfest, insbesondere auch bei hohen Belastungen wie Stößen und häufigem Anlaufen und Herunterfahren des Lagers.

Die erfindungsgemäße Beschichtung ist zudem durch Anwendung eines

Galvanisierungsprozesses und der damit verbundenen Dispersion der Partikel des Trockenschmierstoffs kostengünstiger herzustellen als eine Beschichtung mit ähnlichen Eigenschaften, die mittels PVD hergestellt wird. Ohne Einschränkung der Erfindung eignet sich somit ein Lager mit solch einer Beschichtung für den Einsatz bei hohen Temperaturen, im Vakuum, unter Wasser und in Technologiebereichen mit strengen Anforderungen bezüglich Kontaminationsvermeidung. Insbesondere ist ein Lager mit solch einer Beschichtung beispielsweise für den Einsatz in der

Lebensmittelindustrie, Stahlwerken, Textilindustrie, Medizin, insbesondere

DentalmedizinAtechnik, und Textilherstellung geeignet.

In einer Ausführungsform der Beschichtung ist die galvanische metallische Schicht sortenrein, beispielsweise aus Silber, Kupfer, Zink, Zinn, Cadmium, Blei oder Gold. In einer anderen Ausführungsform ist die galvanische metallische Schicht eine Legierung der vorgenannten Metalle oder eine Legierung mindestens eines der vorgenannten Metalle mit mindestens einem weiteren Element.

Der Trockenschmierstoff ist aus einem nichtmetallischen Material. In einer

Ausführungsform bestehen die Partikel des Trockenschmierstoffs aus einem Minera Istoff und/oder Kunststoff, beispielsweise aus Keramik, Metall, Graphit, Molybdän(IV)-sulfid, Wolfram(IV)-sulfid, hexagonalem Bornitrid oder einem

Fluorpolymer wie Polytetraflourethylen oder aus einem Gemisch dieser Substanzen.

Dabei hat sich insbesondere die Materialkombination Kupfer für die galvanische metallische Schicht und Graphit für den Trockenschmierstoff als besonders vorteilhaft im Sinne der oben genannten Aufgabe erwiesen.

In einer Ausführungsform ist die Dicke der galvanischen metallischen Schicht zwischen 0,5 und 100 μιτι, insbesondere ist die Dicke bei Gleitlagern vergleichsweise hoch, beispielsweise bis zu 100 μιτι, und bei Wälzlagern vergleichsweise niedrig, beispielsweise bis zu 20 μιτι oder sogar nur bis zu 10 μιτι. Die Partikel des

Trockenschmierstoffs weisen einen mittleren Durchmesser kleiner der Schichtdicke der galvanischen Schicht auf.

Das erfindungsgemäße Lager weist mindestens einen ersten Reibpartner auf, wobei zumindest bereichsweise auf einer Kontaktfläche des ersten Reibpartners eine Beschichtung gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen aufgebracht ist. Die Kontaktfläche des ersten Reibpartners liegt gegenüber einer Kontaktfläche eines zweiten Reibpartners. Der erste Reibpartner steht in Reibschluss mit dem zweiten Reibpartner. Für einen Fachmann ist offensichtlich, dass eine oder mehrere Kontaktflächen eines oder mehrerer Reibpartner eine erfindungsgemäße

Beschichtung aufweisen können. Das Lager ist in einer Ausführungsform ein

Wälzlager, wobei der erste Reibpartner der Außenring, der Innenring, der Käfig und/oder die Wälzkörper des Wälzlagers sind, die erfindungsgemäß beschichtet sind. Das Lager ist in einer anderen Ausführungsform ein Gleitlager. Der Gleitring des Gleitlagers ist der erste Reibpartner. Die Kontaktfläche des Gleitrings ist eine

Gleitfläche mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung. Es ist auch vorstellbar, dass die Oberfläche einer Welle, die mit dem Gleitlager in Gleitwirkung ist, zumindest bereichsweise eine erfindungsgemäße Beschichtung aufweist.

In einer Ausführungsform ist die Härte der Beschichtung geringer als die Härte des Materials des ersten Reibpartners an dessen Kontaktfläche. Die Härte der

Beschichtung ist auch geringer als die Härte des Materials des zweiten Reibpartners an dessen Kontaktfläche. Die Härten sind so gewählt, dass bei Betrieb des Lagers ein Teil der metallischen Schicht zusammen mit den darin eingelagerten Partikeln des Trockenschmierstoffs einen Transferfilm auf der Kontaktfläche des zweiten

Reibpartners ausbildet. Die Beschichtung stellt somit einen selbstschmierenden galvanischen Überzug dar, so dass keine weiteren Schmierstoffe für das Lager erforderlich sind, insbesondere keine Schmierstoffe mit einer relativ großen Fluidität, beispielsweise Fett oder Öl.

Die Metall Schicht bildet die Metallmatrix für die Partikel des Trockenschmierstoffs. Bei Betrieb des Lagers werden somit keine einzelnen Partikel des Trockenschmierstoffs aus der Metallmatrix herausgelöst. Der Vorteil der erfinderischen Beschichtung ist, dass Partikel des Trockenschmierstoffs zusammen mit Teilen der galvanischen metallischen Schicht (Metallmatrix) bei Lagerbetrieb herausgelöst werden und den Transferfilm bilden. Hierzu muss das Metall für die galvanische metallische Schicht bestimmte Eigenschaften haben. Insbesondere muss das Metall eine entsprechend geringe Härte aufweisen bzw. ein derart weiches Metall sein, so dass das Metall zusammen mit den Partikeln den Transferfilm ausbilden kann. Dazu eignet sich beispielsweise Silber, Kupfer, Zink Zinn, Cadmium, Blei oder Gold oder eine

Legierung der vorgenannten Metalle oder eine Legierung mindestens eines der vorgenannten Metalle mit mindestens einem weiteren Element. Der Transferfilm aus Metall und darin dispergierten Trockenschmierstoffpartikeln lagert sich dann an Bauteilen des Lagers als Schmierstoff an, so dass keine weiteren Schmierstoffe für das Lager erforderlich sind, wie bereits oben beschrieben. Dabei hat sich

insbesondere die Materialkombination Kupfer für die galvanische metallische Schicht und Graphit für den Trockenschmierstoff als besonders vorteilhaft im Sinne der oben genannten Aufgabe erwiesen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausbilden einer Beschichtung auf einer Kontaktfläche eines ersten Reibpartners eines Lagers umfasst mehrere Schritte, die nachfolgend beschrieben werden. Zunächst werden Partikel eines

Trockenschmierstoffs in einem Galvanisierungsbad dispergiert. Eine Anode mit einem metallischen Werkstoff, der den metallischen Teil der zu bildenden Beschichtung der Kontaktfläche des ersten Reibpartners des Lagers bildet, wird angeordnet. Die Anode kann unterschiedlich ausgestaltet werden, wie in der Beschreibung zu Figur 6 erläutert. Eine Maskierung wird auf den ersten Reibpartner angebracht und der erste Reibpartner wird als Kathode angeordnet, so dass nur die zu beschichtende

Kontaktfläche des ersten Reibpartners dem Galvanisierungsbad zugänglich ist. Anschließend wird eine Spannung zwischen Anode und Kathode angelegt.

Während des Galvanisierungsprozesses wird eine galvanische metallische Schicht aus dem Metall der Anode auf der Kontaktfläche des ersten Reibpartners des Lagers abgeschieden, so dass die im Galvanisierungsbad dispergierten Partikel des

Trockenschmierstoffs in der sich ausbildenden galvanischen metallischen Schicht dispergiert sind. Die galvanische metallische Schicht samt den darin dispergierten Partikeln des Trockenschmierstoffs bildet die Beschichtung der Kontaktfläche des ersten Reibpartners. Wie oben bereits beschrieben, ist für einen Fachmann

offensichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren bezüglich einer oder mehrerer Kontaktflächen eines oder mehrerer Reibpartner angewendet werden kann.

In einer Ausführungsform des Verfahrens besteht die Anode aus sortenreinem Metall, beispielsweise aus Silber, Kupfer, Zink, Zinn, Cadmium, Blei oder Gold oder einer Legierung der vorgenannten Metalle oder eine Legierung mindestens eines der vorgenannten Metalle mit mindestens einem weiteren Element und/oder die Partikel des Trockenschmierstoffs bestehen aus Graphit, Molybdän(IV)-sulfid, Wolfram(IV)- sulfid, hexagonalem Bornitrid oder einem Fluorpolymer wie Polytetraflourethylen oder einem Gemisch der vorgenannten Substanzen.

Ein oder mehrere der erfindungsgemäßen Lager können in eine Vorrichtung eingebaut werden, beispielsweise in Türen, Pumpen, Förderbänder, Vorrichtungen für ein Stahlwerk, für die Lebensmittelindustrie, Textilindustrie, Medizin und für

Unterwasseranwendungen.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Wälzlagers im

Neuzustand, wobei auf den Kontaktflächen des ersten Reibpartners (Innenring und/oder Außenring) eine erfindungsgemäße Beschichtung aufgebracht ist; Fig. 2 eine Schnittansicht des Wälzlagers nach Fig. 1 nach Inbetriebnahme, wobei ein Transferfilm auf den zweiten Reibpartner (Wälzkörper) ausgebildet ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Gleitlagers nach

Inbetriebnahme, wobei auf die innere Kontaktfläche des Gleitrings eine erfindungsgemäße Beschichtung aufgebracht ist;

Fig. 4 eine Detailansicht des in Fig. 3 mit K gekennzeichneten Bereichs, wobei nach Inbetriebnahme ein Transferfilm auf einer mit dem Gleitring in Reibschluss stehenden Kontaktfläche des zweiten Reibpartners (Welle) ausgebildet ist;

Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht im Querschnitt der erfindungsgemäßen

Beschichtung auf einer Kontaktfläche eines ersten Reibpartners eines Lagers und dem ausgebildeten Transferfilm auf dem zweiten Reibpartner; und Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Galvanisierungsbads zum Aufbringen der erfindungsgemäßen Beschichtung auf eine Kontaktfläche eines ersten Reibpartners.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische

Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die

erfindungsgemäße Beschichtung in Lagern eingesetzt werden kann.

Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Lagers 1 , das ein Wälzlager ist, beispielsweise, wie hier dargestellt, ein Rillenkugellager oder eine Art von Wälzlager. Das Wälzlager 1 befindet sich noch im Neuzustand, also vor seiner Inbetriebnahme. Ein Innenring 31 und ein Außenring 30 stehen in Wälzkontakt mit mehreren Wälzkörpern 32. Der Innenring 31 (erster Reibpartner 20) und die

Wälzkörper 32 (zweiter Reibpartner 21 ) sind Reibpartner. Der Außenring 30 (erster Reibpartner 20) und die Wälzkörper 32 (zweiter Reibpartner 21 ) sind ebenfalls

Reibpartner. Die Wälzkörper 32 sind üblicherweise äquidistant in einem zwischen Innenring 31 und Außenring 30 angeordneten Käfig (nicht dargestellt) angeordnet. Auf einer Kontaktfläche 22 des Innenrings 31 und auf einer Kontaktfläche 22 des Außenrings 30 ist jeweils eine erfindungsgemäße Beschichtung 10 aufgebracht. Die Beschichtung 10 umfasst eine galvanische metallische Schicht 1 1 , in der Partikel 13 eines Trockenschmierstoffs dispergiert sind (siehe Figuren 4 und 5). Figur 2 zeigt eine Schnittansicht des Wälzlagers 1 nach Figur 1 nach erfolgter

Inbetriebnahme. Die Oberfläche des Wälzkörpers 32 stellt eine Kontaktfläche 23 dar. Die Beschichtungen 10 der Ringe 30, 31 (erste Reibpartner 20) stehen jeweils in Reibschluss mit den Kontaktflächen 23 der Wälzkörper 32 (zweite Reibpartner 21 ). In einer Ausführungsform ist die Härte der Beschichtungen 10 geringer als die Härte der Kontaktflächen 22 der ersten Reibpartner 20, 30, 31 und auch geringer als die Härte der Kontaktflächen 23 der Wälzkörper 32, so dass sich während des Betriebs des Wälzlagers 1 ein Teil der metallischen Beschichtung 10 und die dispergierten Partikel 13 (siehe Figuren 4 und 5) des Trockenschmierstoffs zumindest bereichsweise einen Transferfilm 14 auf der Kontaktfläche 23 des zweiten Reibpartners 21 (Wälzkörper 32) beim Einlaufen des Lagers ausbilden.

Figur 3 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Lagers 1 , das ein Gleitlager ist. Das Gleitlager 1 wurde noch nicht in Betrieb genommen. Die Innenseite eines Gleitrings 40 (erster Reibpartner 20) des Gleitlagers 1 und eine Welle 41 (zweiter Reibpartner 21 ) stehen in Gleitkontakt und sind somit Reibpartner. Auf einer Kontaktfläche 22 des Gleitrings 40 ist eine erfindungsgemäße Beschichtung 10 aufgebracht. Die Beschichtung 10 umfasst eine galvanische metallische Schicht 1 1 , in der Partikel 13 eines Trockenschmierstoffs dispergiert sind (siehe Figuren 4 und 5).

Figur 4 zeigt eine Detailansicht des in Figur 3 mit K gekennzeichneten Bereichs, wobei nach Inbetriebnahme ein Transferfilm 14 auf einer mit dem Gleitring 40 in Reibschluss stehenden Kontaktfläche 23 des zweiten Reibpartners 21 (Welle 41 ) ausgebildet ist. Die Oberfläche der Welle 41 stellt eine Kontaktfläche 23 dar. Die Beschichtung 10 des Gleitrings 40 (erster Reibpartner 20) steht im Betreib in

Reibschluss mit der Kontaktfläche 23 der Welle 41 (zweite Reibpartner 21 ). In einer Ausführungsform ist die Härte der Beschichtung 10 geringer als die Härte der

Kontaktfläche 22 des ersten Reibpartners 20, 40 und auch geringer als die Härte der Kontaktflächen 23 der Welle 41 , so dass sich während des Betriebs des Gleitlagers 1 ein Transferfilnn 14 (Partikel 13 und metallische Schicht 1 1 auf der Kontaktfläche 23 des zweiten Reibpartners 21 (Welle 41 )) ausbildet.

Figur 5 zeigt eine vergrößerte Teilansicht im Querschnitt der erfindungsgemäßen Beschichtung 10 auf einer Kontaktfläche 22 eines ersten Reibpartners 20 eines Lagers 1 und den ausgebildeten Transferfilm 14 auf dem zweiten Reibpartner 21 . Der Transferfilm 14 besteht aus der metallischen Schicht 1 1 , in der die Partikel 13 des Trockenschmierstoffs dispergiert und gebunden sind, Die metallische Schicht 1 1 ist die Matrix für die Partikel 13 des Trockenschmierstoffs.

Figur 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Galvanisierungsbads 12 zum

Aufbringen der erfindungsgemäßen Beschichtung 10 auf eine Kontaktfläche 22 eines ersten Reibpartners 20. Wie oben bereits beschrieben, umfasst das

erfindungsgemäße Verfahren zum Ausbilden der Beschichtung 10 auf der

Kontaktfläche 22 des ersten Reibpartners 20 des Lagers 1 mehrere Schritte. Partikel 13 eines Trockenschmierstoffs werden im Galvanisierungsbad 12 dispergiert. Eine Maskierung 53 wird auf den ersten Reibpartner 20 angebracht und der erste

Reibpartner 20 wird als Kathode 51 angeordnet, so dass nur die zu beschichtende Kontaktfläche 22 des ersten Reibpartners 20 dem Galvanisierungsbad 12 zugänglich ist. Der nicht für die Beschichtung 10 vorgesehene Bereich des ersten Reibpartners 20 ist von der Maskierung 53 abgedeckt. Dann wird eine Spannung zwischen Anode 52 und Kathode 51 angelegt.

Während des Galvanisierungsprozesses werden durch den elektrischen Strom Metallionen von der Anode 52 abgelöst. In einer Ausführungsform besteht die Anode 52 aus einem elektrochemisch reaktiven Metall, beispielsweise Silber, Kupfer, Zink Zinn, Cadmium, Blei oder Gold, oder eine Legierung der vorgenannten Metalle oder eine Legierung mindestens eines der vorgenannten Metalle mit mindestens einem weiteren Element. In einer anderen Ausführungsform ist die Anode 52 als Inertanode unter Zugabe von Metallionen in gelöster Form ausgestaltet, wobei dazu mindestens eines der vorgenannten elektrochemisch reaktiven Metalle verwendet wird.

Eine galvanische metallische Schicht 1 1 aus dem Metall der Anode 52 wird auf der Kontaktfläche 22 des ersten Reibpartners 20 des Lagers 1 abgeschieden, so dass die im Galvanisierungsbad 12 dispergierten Partikel 13 des Trockenschmierstoffs in der sich ausbildenden galvanischen metallischen Schicht 1 1 dispergiert sind. In einer Ausführungsform wird dafür das Prinzip der außenstromlosen Metallabscheidung angewendet.

Die galvanische metallische Schicht 1 1 samt den darin dispergierten Partikeln 13 des Trockenschmierstoffs bildet die Beschichtung 10. Nach Beendigung des galvanischen Prozesses stellt die metallische Schicht 1 1 der Beschichtung 10 eine metallische Matrix dar, in der die Partikel 13 fest verteilt angeordnet sind. Die metallische Matrix wird also derart ausgebildet, dass sie die Partikel 13 des Trockenschmierstoffs bindet. Die metallische Matrix dient der Wärmeableitung bei Trockenlauf des Lagers 1 .

Bezuqszeichenliste

Lager

Beschichtung

galvanische metallische Schicht

Partikel eines Trockenschmierstoffs

Transferfilm

erster Reibpartner (erstes Reibbauteil) zweiter Reibpartner (zweites Reibbauteil)

Kontaktfläche

Außenring

Innenring

Wälzkörper

Gleitring

Welle

Galvanisierungsbad

Kathode

Anode (Metall)

Maskierung

Claims

Patentansprüche

1 . Besch ichtung (10) für einen ersten Reibpartner (20) eines Lagers (1 )

gekennzeichnet durch eine galvanische metallische Schicht (1 1 ), in der Partikel (13) eines Trockenschmierstoffs dispergiert sind.

2. Beschichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei die galvanische metallische Schicht (1 1 ) sortenrein ist, beispielsweise aus Silber, Kupfer, Zink Zinn, Cadmium, Blei oder Gold, oder die galvanische metallische Schicht (1 1 ) eine Legierung der vorgenannten Metalle oder eine Legierung mindestens eines der vorgenannten Metalle mit mindestens einem weiteren Element ist.

3. Beschichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Partikel (13) des Trockenschmierstoffs aus Graphit, Molybdän(IV)-sulfid, Wolfram(IV)- sulfid, hexagonalem Bornitrid oder einem Fluorpolymer wie beispielsweise

Polytetraflourethylen oder einem Gemisch dieser Substanzen bestehen.

4. Beschichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Dicke der galvanischen metallischen Schicht (1 1 ) zwischen 0,5 und 100 μιτι ist und die Partikel (13) des Trockenschmierstoffs einen mittleren Durchmesser kleiner der Schichtdicke der galvanischen Schicht aufweisen.

5. Lager (1 ) mit mindestens einem ersten Reibpartner (20), wobei zumindest bereichsweise auf einer Kontaktfläche (22) des ersten Reibpartners (20), die einer Kontaktfläche (23) eines zweiten Reibpartners (21 ) gegenüber liegt, eine

Beschichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche aufgebracht ist, wobei der erste Reibpartner (20) in Reibschluss mit dem zweiten Reibpartner (21 ) steht.

6. Lager (1 ) nach Anspruch 5, wobei die Härte der Beschichtung (10) geringer als die Härte des Materials des ersten Reibpartners (20) an dessen Kontaktfläche (22) ist und geringer als die Härte des Materials des zweiten Reibpartners (21 ) an dessen Kontaktfläche (23) ist, so dass bei Betrieb des Lagers (1 ) ein Teil der metallischen Schicht (1 1 ) zusammen mit den Partikeln (13) des Trockenschmierstoffs zumindest bereichsweise einen Transferfilm (14) auf der Kontaktfläche (23) des zweiten

Reibpartners (21 ) ausbildet.

7. Verfahren zum Ausbilden einer Beschichtung (10) auf einer Kontaktfläche (22) eines ersten Reibpartners (20) eines Lagers (1 ) mit den folgenden Schritten:

• Dispergieren von Partikeln (13) eines Trockenschmierstoffs in einem

Galvanisierungsbad (12);

• Anordnen einer Anode (52) mit einem metallischen Werkstoff, der den metallischen Teil der zu bildenden Beschichtung (10) der Kontaktfläche (22) des ersten Reibpartners (20) des Lagers (1 ) bildet;

• Anbringen einer Maskierung (53) auf den ersten Reibpartner (20) und Anordnen des ersten Reibpartners (20) als Kathode (51 ), so dass nur die durch die Maskierung (53) nicht abgedeckte zu beschichtende Kontaktfläche (22) des ersten Reibpartners (20) dem Galvanisierungsbad (12) zugänglich ist;

• Anlegen einer Spannung zwischen Anode (52) und Kathode (51 ); und

• Abscheiden einer galvanischen metallischen Schicht (1 1 ) aus dem Metall der Anode (52) auf der Kontaktfläche (22) des ersten Reibpartners (20) des Lagers (1 ), so dass die im Galvanisierungsbad (12) dispergierten Partikel (13) des Trockenschmierstoffs in der sich ausbildenden galvanischen metallischen Schicht (1 1 ) dispergiert sind, wobei die galvanische metallische Schicht (1 1 ) samt den darin dispergierten Partikeln (13) des Trockenschmierstoffs die Beschichtung (10) bildet.