CZ20003618A3

CZ20003618A3 - Stannous sulphide-carbon solid lubricant, process for its production and use of lubricant

Info

Publication number: CZ20003618A3
Application number: CZ20003618A
Authority: CZ
Inventors: Ronald Huener; Bernhard Melcher; Roman Milczarek; Herbert Kienleitner
Original assignee: Chemetall Gmbh
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2001-05-16

Abstract

Práškový kovový cín je smíchán s nejméně stechiometrickým množstvím síry za tvorby sulfidu cíničitého. Reakční násada pak s práškovým uhlíkem v množství 0,5 až 20 % hmotn. vztaženo na celkovou hmotnost reakční násady reaguje pod inertním plynem nebo vzdušnou atmosférou při teplotách 200 až 1500 °C po dobu 0,1 až 6 hodin, přičemž reakční produkt je ochlazen a rozemlet. Získané tuhé mazivo lze použít jako aditiva pro směsi třecích obložení.Powdered tin metal is mixed with at least a stoichiometric amount of sulfur to form tin sulfide. The reaction batch is then reacted with powdered carbon in an amount of 0.5 to 20 wt. % based on the total weight of the reaction batch under an inert gas or air atmosphere at temperatures of 200 to 1500 °C for 0.1 to 6 hours, and the reaction product is cooled and ground. The solid lubricant obtained can be used as an additive for friction lining mixtures.

Description

Oblast technikyTechnical field

Předkládaný vynález se týká tuhých maziv a kombinací tuhých maziv na bázi sulfidu cínatého a uhlíku, způsobu jejich výroby a jejich použití ve směsích třecího obložení a ve třecích obložení jako je brzdové obložení nebo obložení spojky.The present invention relates to solid lubricants and combinations of stannous sulfide and carbon based solid lubricants, to a process for their manufacture and to their use in friction lining mixtures and friction lining such as brake lining or clutch lining.

Dosavadní stav techniky způsob jejírchThe prior art method of its

Kromě klasického použití jako tuhé mazivo, kdy má být vytvořena jemná vrstvička maziva mezi dvěma povrchy, které mají klouzat relativně k sobě, se sloučeniny jako sulfid molybdenu používají ještě v jiné tribologické oblasti, a sice při výrobě třecích prvků jako jsou brzdové zdviže, brzdové čelisti anebo brzdová obložení a obložení spojky. Účelem těchto třecích prvků není však zabránit tření, nýbrž naopak ho vytvořit. Při použití tuhých maziv v takovýchto třecích prvcích proto není cílem tření snížit, ale stabilizovat jeho průběh. Díky této stabilizaci dochází k úbytku abrazivních procesů, což má pozitivní vliv na otěrové a vibrační chování.In addition to the classical use as a solid lubricant, when a fine lubricant layer is to be formed between two surfaces to be slid relative to each other, compounds such as molybdenum sulphide are used in another tribological field, namely in the production of friction elements such as brake lifts, brake shoes or brake and clutch linings. However, the purpose of these friction elements is not to prevent friction but to create it. When using solid lubricants in such friction elements, therefore, the aim is not to reduce friction, but to stabilize its course. Due to this stabilization, abrasive processes decrease, which has a positive effect on the abrasion and vibration behavior.

Kromě již uvedeného sulfidu molybdenu je zřejmě nej známějším speciálním tuhým mazacím prostředkem grafit, který se používá ve třecích obloženích.In addition to the aforementioned molybdenum sulfide, the best-known special solid lubricant is probably graphite, which is used in friction linings.

Již delší dobu jsou ovšem známé také další tuhé mazací prostředky pro třecí obložení na bázi grafitů, sulfidů a rovněž kombinací těchto sloučenin s fluoridy a fosfáty. Známý a široce rozšířený tuhý mazací prostředek je kupříkladu sulfid olovnatý. Na základě rostoucí ekologické citlivosti vůči • · • · · · · « • · · · 4 ···· · · ··However, other solid lubricants for graphite, sulphide-based friction linings and combinations of these compounds with fluorides and phosphates have also been known for some time. A known and widely used solid lubricant is, for example, lead sulphide. Based on growing environmental sensitivity to 4 ··· · · ··

- 2 těžkým kovům a s tím spojeným úsilím redukovat jejich používání je lze i sulfid olovnatý používat pouze v omezené míře. Dalším zástupcem ze skupiny sulfidů kovů, který nalezl široké užití ve třecích obloženích, je sulfid antimonitý.- 2 heavy metals and the associated efforts to reduce their use, lead sulphide can only be used to a limited extent. Another representative of the metal sulfide group, which has found widespread use in friction linings, is antimony sulfide.

V US-PS 39 65 016 je popsáno použití komplexních sulfidů antimonitých obzvláště na bázi olejů a tuků jako přídavku k mazivům, díky němuž mají být významně zlepšeny vysokotlaké vlastnosti a otěrové chování těchto materiálů. Dále je například z DE 35 13 031 známa kombinace tuhých maziv, sestávající z grafitu, sulfidu zinečnatého, sulfidu antimonitého a zemitoalkalického fosfátu kovu anebo jiného anorganického fosfátu kovu používaného jako tuhé mazivo. Podle DE 35 13 031 vykazují třecí obložení, vyráběné za použití této kombinace tuhých maziv, relativně nízkou otěrovou hodnotu a třecí hodnotu, která kolísá pouze v úzké oblasti. Dále by měly zabránit přenášení síly z obkladového materiálu na brzdový kotouč. Z ekologického a toxikologického hlediska je však třeba přísně zvážit i používání tuhých maziv na bázi sulfidu antimonitého ve třecích obloženích. Nezávisle na stupni oxidace kovu reaguje sulfid antimonitý v důsledku tepla, vzniklého při třecím procesu, se vzdušným kyslíkem a vytváří oxid antimonitý. Tento je ovšem teprve krátkou dobou podezřelý z karcinogenního účinku, a z tohoto důvodu je rovněž lepší sulfid antimonitý ve třecích obloženích nepoužívat.US-PS 39 65 016 discloses the use of complex antimony sulfides, in particular based on oils and fats, as an additive to lubricants, with the aim of significantly improving the high-pressure properties and the abrasion behavior of these materials. Furthermore, for example, DE 35 13 031 discloses a combination of solid lubricants consisting of graphite, zinc sulphide, antimony sulphide and earth-alkaline metal phosphate or other inorganic metal phosphate used as a solid lubricant. According to DE 35 13 031, friction linings produced using this combination of solid lubricants have a relatively low wear value and a friction value which varies only in a narrow range. Furthermore, they should prevent the transmission of force from the lining material to the brake disc. However, the use of antimony sulphide solid lubricants in friction linings should also be strictly considered from an ecological and toxicological point of view. Irrespective of the degree of metal oxidation, antimony sulphide reacts with air oxygen to form antimony trioxide as a result of the heat generated by the friction process. This is, however, only a short time suspected of having a carcinogenic effect, and therefore it is also better not to use antimony sulphide in friction linings.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Úkolem předkládaného vynálezu je tedy poskytnout tuhý mazací prostředek a kombinaci tuhých mazacích prostředků, vykazující srovnatelné nebo dokonce lepší tribologické vlastnostiIt is therefore an object of the present invention to provide a solid lubricant and a combination of solid lubricants having comparable or even better tribological properties

- 3 než jaké mají tuhé mazací prostředky, známé z dosavadního stavu techniky a z nich odvozené kombinace, ovšem bez ekologicky nebo toxikologicky podezřelých sloučenin.3 than the prior art solid lubricants and combinations derived therefrom, but without ecologically or toxicologically suspected compounds.

Vynálezci ke svému překvapení zjistili, že takovéto tuhé mazací prostředky lze získat pomocí reakce kovového cínu v jemně rozdělené formě se sírou a uhlíkem pod inertním plynem nebo vzdušnou atmosférou při teplotách 200°C-1500°C, přednostně 800-1200°C, po dobu 0,1 až 6 hodin, přednostně 40 až 80 minut, přičemž síra je v reakční dávce nasazena v minimálně stechiometrickém množství, vypočítáno na výhradní tvoření SnS₂, a uhlík v množství 0,5 až 20 hmotnostních procent, vztaženo na celkovou hmotnost reakčního dávky.Surprisingly, the inventors have found that such solid lubricants can be obtained by reacting metal tin in finely divided form with sulfur and carbon under an inert gas or air atmosphere at temperatures of 200 ° C-1500 ° C, preferably 800-1200 ° C, for a period of time 0.1 to 6 hours, preferably 40 to 80 minutes, wherein the sulfur is employed in the reaction batch in at least a stoichiometric amount calculated on the exclusive formation of SnS ₂ , and the carbon in an amount of 0.5 to 20% by weight based on the total reaction batch weight .

Nalezený postup překvapivě otevírá dosud neznámou alternativu k výrobě sulfidů cínu, obsahujících převážně sulfid cíničitý.Surprisingly, the process found opens an as yet unknown alternative to the production of tin sulphides containing predominantly tin sulphide.

Při postupu v souladu s vynálezem má uhlík očividně účinek srovnatelný s účinkem chloridu amonného nebo jiných známých kyselých katalyzátorů, což se dokumentuje tvorbou velkých množství SnS₂ v získávaném tuhém mazivu. Uhlík zůstává v matriční mřížce sulfidů cínu, vzniklé coby produkt reakce, a podle výzkumů vynálezců se v ní nachází statisticky rozdělený.In the process according to the invention, carbon obviously has an effect comparable to that of ammonium chloride or other known acid catalysts, as evidenced by the formation of large amounts of SnS ₂ in the solid lubricant obtained. The carbon remains in the matrix of tin sulphides formed as a product of the reaction, and according to the inventors' research, it is statistically distributed.

Sulfidy cínu, tvořící matriční mřížku sulfidů cínu, se čistě matematicky dají představit coby navenek nenabitá sloučenina vzorceTin sulphides, forming the matrix of tin sulphides, can be imagined purely mathematically as an uncharged compound of formula

Sn_xS_y jako směs sulfidů cínu o vzorcích SnS, Sn₂S₃ a SnS₂, přičemž indexy ve vzorci mohou nabývat hodnot mezi x=l-5 a y=510.Sn _x S _y as a mixture of tin sulphides of the formulas SnS, Sn ₂ S ₃ and SnS ₂ , where the indices in the formula can take values between x = 1-5 and y = 510.

Výzkumy, provedené vynálezci, dále prokázaly, že tvorba jednotlivých sulfidů závisí na přesných reakčních podmínkách.Investigations carried out by the inventors have further shown that the formation of individual sulfides depends on precise reaction conditions.

Zpravidla obsahuje tuhé mazivo, získatelné podle způsobu v souladu s vynálezem, cca 50-90 hmotnostních procent sulfidu cíničitého a 10-50 hmotnostních procent jiných sulfidů cínu, obzvláště sulfidu cínatého, vztaženo na celkové množství látky v něm obsažených sulfidů cínu. Podíl uhlíku činí přitom cca 0,5-20 hmotnostních procent, vztaženo na celkovou hmotnost tuhého maziva.Typically, the solid lubricant obtainable according to the process of the invention comprises about 50-90 weight percent of tin sulphide and 10-50 weight percent of other tin sulphides, especially tin sulphide, based on the total amount of tin sulphide contained therein. The carbon content is about 0.5-20 weight percent, based on the total weight of the solid lubricant.

Při způsobu v souladu s vynálezem k výrobě tuhého maziva se nejprve kovový cín smíchá v jemně rozdělené formě se sírou a uhlíkem. Přitom se nasadí síra v minimálně stechiometrickém množství, které se vypočítává pro úplnou přeměnu cínu na SnS₂. Upřednostňuje se použití nepatrného stechiometrického přebytku síry až 5%, vypočítáno na tvorbu SnS₂. Uhlík se používá v množství 0,5 až 20 hmotnostních procent, vztaženo na celkovou hmotnost reakční dávky. Po míchání reakční směs reaguje pod inertním plynem nebo vzduchovou atmosférou při teplotách 200 až 1500°C na 0,1 až 6 hodin. Po skončení reakce se nechá získaný produkt vychladnout. Posléze je produkt ještě semlet.In the process according to the invention for producing a solid lubricant, the metal tin is first mixed in finely divided form with sulfur and carbon. Sulfur is used in a minimum stoichiometric amount, which is calculated for the complete conversion of tin to SnS ₂ . It is preferred to use a slight stoichiometric excess of sulfur of up to 5% calculated for SnS ₂ formation. The carbon is used in an amount of 0.5 to 20 weight percent based on the total weight of the reaction batch. After stirring, the reaction mixture is reacted under inert gas or air atmosphere at temperatures of 200 to 1500 ° C for 0.1 to 6 hours. After completion of the reaction, the product obtained is allowed to cool. The product is then ground.

Podle přednostní formy provedení v souladu s vynálezem se uhlík používá v množství 2-8 hmotnostních procent a obzvláště v množství 5 hmotnostních procent, vztaženo na hmotnost hotové reakční směsi.According to a preferred embodiment of the invention, carbon is used in an amount of 2-8% by weight and in particular in an amount of 5% by weight, based on the weight of the finished reaction mixture.

Podle další přednostní formy provedení předkládaného vynálezu se uhlík používá v reakční dávce ve formě grafitu. Grafit může být jak přírodního tak syntetického původu. Je ovšem rovněž možné použít jiné modifikace uhlíku, například saze.According to another preferred embodiment of the present invention, the carbon is used in the reaction batch in the form of graphite. Graphite can be of both natural and synthetic origin. However, it is also possible to use other carbon modifications, such as carbon black.

Produkt reakce, získatelný podle způsobu v souladu s vynálezem, může být používán jako tuhé mazivo všeobecně stejně jako speciálně coby doplněk směsí třecích obložení. Při použití jako aditivum do směsí třecích obložení se tuhé mazivo, obsahující sulfid cínatý a grafit, používá v množství 0,5 až 15 hmotnostních procent, přednostně v množství 5 hmotnost• ·The reaction product obtainable by the process according to the invention can be used as a solid lubricant in general as well as specifically as a supplement to friction lining mixtures. When used as an additive in friction lining mixtures, the solid lubricant containing stannous sulphide and graphite is used in an amount of 0.5 to 15% by weight, preferably in an amount of 5% by weight.

nich procent. Tyto směsi na třecí obložení se používají především v pryskyřičné vázaných třecích obloženích a obzvláště v třecích obloženích jako jsou brzdová obložení nebo obložení spojky.Pozitivní vliv na otěrové chování takovýchto třecích obložený, docílený díky tuhému mazivu podle vynálezu, je srovnatelný s efektem oxidu antimonitého nebo dokonce lepší. Toto dobré otěrové chování dále doprovází nižší vývoj hluku a stejnoměrně vysoká třecí hodnota.percent. These friction lining compositions are used primarily in resin-bonded friction linings, and in particular in friction linings such as brake linings or clutch linings. better. This good abrasion behavior is further accompanied by lower noise development and a uniformly high friction value.

Tuhé mazivo, vyrobené podle zde popsaného způsobu, však nepoužívá výhradně jako příměs ke směsím na třecí obložení, nýbrž se v souladu s další formou provedení předkládaného vynálezu používá také k výrobě kombinace tuhých maziv. Třecí obložení, zhotovená za použití této kombinace tuhých maziv, mají rovněž přinejmenším rovnocenné otěrové chování jako třecí obložení, která se vyrábějí za pomoci kombinací tuhých maziv, obsahujících sulfid antimonitý.However, the solid lubricant produced according to the method described herein is not only used as an additive to friction lining compositions, but is also used to produce a combination of solid lubricants in accordance with another embodiment of the present invention. Friction linings made using this combination of solid lubricants also have at least equivalent abrasion behavior to friction linings produced using combinations of solid lubricants containing antimony sulphide.

Kombinace tuhých maziv předkládaného vynálezu se vyrábí tak, že se smísí 2 až 50 hmotnostních procent výše popsaného tuhého mazacího prostředku na bázi sulfidu cínatého? smísí s 2 až 40 hmotnostními procenty grafitu, 2 až 40 procenty sulfidu zinku?, 2 až 30 hmotnostními procenty sulfidu cínatého, 1 až 5 hmotnostními procenty volné síry a 2 až 40 hmotnostními procenty fosfátů zemitoalkalických kovů nebo fosfátů kovů v intenzivním mixéru, například v mixéru se šikmou osou otáčení, vždy v jemně rozdělené formě, a komponenty se následně spolu smíchají. Po míchacím procesu se kombinace tuhých maziv ještě semele, aby bylo dosaženo relativně jednotné velikosti částeček. Velikost částeček by se po semletí měla pohybovat v oblasti cca 5 až 45 gm, aby byla při použití jako aditivum v mísícím procesu s ostatními součástmi zaručena dostatečná mísitelnost.The solid lubricant combination of the present invention is produced by mixing 2 to 50 weight percent of the stannous sulfide solid lubricant described above. mixed with 2 to 40 weight percent graphite, 2 to 40 weight percent zinc sulfide, 2 to 30 weight percent stannous sulfide, 1 to 5 weight percent free sulfur, and 2 to 40 weight percent phosphate of earth-alkaline metals or metal phosphates in an intensive mixer, e.g. of the mixer with an inclined axis of rotation, always in finely divided form, and the components are then mixed together. After the mixing process, the combination of solid lubricants is still ground to achieve a relatively uniform particle size. The particle size should be in the range of about 5 to 45 gm after milling to ensure sufficient miscibility when used as an additive in the mixing process with other components.

φ · · · ·φ · · · ·

Κ výrobě kombinací tuhých maziv mohou být principiálně použity všechny zemitoalkalické kovy fosfátů? a kovy fosfátů použitelné jako tuhá maziva. Přednostně se používá fosforečnan vápenatý, fosforečnan hlinitý, fosforečnan hořečnatý, fosforečnan železitý nebo fosforečnan zinečnatý. Dále mohou být rovněž použity směsi alespoň dvou těchto fosfátů kovů nebo fosfátů zemitoalkalických kovů.Κ In principle, all earth-alkali metal phosphates can be used in the production of solid lubricant combinations? and phosphate metals useful as solid lubricants. Preferably, calcium phosphate, aluminum phosphate, magnesium phosphate, ferric phosphate or zinc phosphate are used. Furthermore, mixtures of at least two of these metal phosphates or earth alkali metal phosphates can also be used.

Takovéto kombinace tuhých maziv nacházejí použití, jak už bylo uvedeno výše, rovněž při výrobě směsí třecího obložení. Kombinace tuhých maziv se pak používá v množství 0,5 až 15,0 hmotnostních procent, vztaženo na celkovou hmotnost směsi na třecí obložení. Rovněž tyto směsi mohou být opětovně zpracovány na třecí obložení, zvláště na obložení spojky nebo brzdové obložení.Such solid lubricant combinations find use, as mentioned above, also in the production of friction lining mixtures. The solid lubricant combination is then used in an amount of 0.5 to 15.0 weight percent based on the total weight of the friction lining composition. Also, these mixtures can be reprocessed into friction linings, in particular clutch linings or brake linings.

Na základě následujících neomezujících příkladů bude vynález dále podrobněji přiblížen.The invention will be described in more detail below with reference to the following non-limiting examples.

Příklad 1: Příklad výrobyExample 1: Production Example

119 g cínového prášku bylo smícháno se 71 g síry, odpovídající stechiometrickému přebytku 10%, vztaženo na tvorbu SnS₂, a s 9 g grafitu (odpovídá 5 hmotnostním procentům hotové reakční směsi). Reakční dávka byla následně podrobena reakci v běžné muflové peci při 200-800°C pod ochrannou atmosférou na 6 hodin. Po ochlazení byl reakční produkt semlet a bylo zkoumáno jeho chemické složení.119 g of tin powder were mixed with 71 g of sulfur corresponding to the stoechiometric excess of 10%, based on the formation of SnS _2, and 9 g of graphite (equivalent to 5 weight percent of the final reaction mixture). The reaction batch was then reacted in a conventional muffle furnace at 200-800 ° C under a protective atmosphere for 6 hours. After cooling, the reaction product was ground and its chemical composition examined.

Analýza získaného materiálu ukázala, že molární podíl sulfidu cíničitého ve vzniklé mřížce sulfidů cínu činil cca 70% a zbývajících 30% siřičitého podílu tvořil především sulfid cínatý.Analysis of the obtained material showed that the molar fraction of tin sulphide in the resulting tin sulphide grid was about 70% and the remaining 30% of the sulfur fraction was mainly stannous sulphide.

Následně byl tímto způsobem v souladu s vynálezem získaný sulfid cínatý obsahující uhlík, jak je popsáno v příkladu 2, ** φSubsequently, a carbon-containing stannous sulphide was obtained in accordance with the invention, as described in Example 2, ** φ

Φ 4 · • · · · • · · · · » • · w > · zapracován do směsí třecího třecí obložení a byly zkoumány jejich tribologické vlastnosti.Incorporated into the friction lining mixtures and their tribological properties were investigated.

Příklad 2: Použití tuhého maziva v souladu s vynálezemExample 2: Use of a solid lubricant in accordance with the invention

Ke srovnání tuhého maziva s obsahem grafitu na bázi sulfidu cínu, získaného podle výše uvedeného způsobu, se známými tuhými mazivy byly použity typické receptury na obložení kotoučových brzd. Receptury bez tuhých maziv, které byly v sérii testů rovněž zkoumány jako reference, byly nejprve rozmixovány v radlicovém mixéru s nožovou hlavicí. Následně byly stlačeny v tlakově a teplotně regulovaném laboratorním lisu do formy obložení kotoučových brzd, typických pro automobily.Typical disc brake pad formulations were used to compare the tin sulphide-based graphite solid lubricant obtained according to the above process with known solid lubricants. Formulations without solid lubricants, which were also examined as a reference in a series of tests, were first mixed in a blade mixer with a knife head. Subsequently, they were compressed in a pressure and temperature controlled laboratory press to form disc brakes typical of cars.

K vytvoření zkušebního vzorku s obsahem tuhých maziv byla mezi těmito dvěma kroky srovnávaná tuhá maziva ve stejných podílech vmíchána do příslušných předsměsí. Takto zhotovená zkušební obložení byla následně testována na zkušebním stanovišti Krauss.To form a solid lubricant test sample, the compared solid lubricants were mixed in equal proportions into the respective masterbatches between the two steps. The test linings thus produced were subsequently tested at the Krauss test site.

•9 ·· ·· * 9 · 9 9 • 9 · « · « · · 4 9 4 » 9 » ·• 9 ·· ··· 9 · 9 9 · 9 · «·« · 4 9 4 »9» ·

Tabulka 1: Složení testovacích receptur pro brzdová obložení, obsahujících tuhá maziva:Table 1: Composition of test formulas for brake linings containing solid lubricants:

Součást, složka Component, folder Receptura A (hmotnostní %) Recipe A (% by weight) Receptura B (hmotnostní %) Recipe B (% by weight) ocelová vlna steel wool 10 10 10 10 kovový prášek metal powder 15 15 Dec 15 15 Dec Vlákna Threads 8,7 8.7 9 9 Organické podíly Organic shares 11 11 11 11 Třecí materiály Friction materials 9 9 9 9 Plniva Fillers 20 20 May 20 20 May Grafit Graphite 20, 3 20, 3 20 20 May Tuhé mazivo Solid lubricant 6 6 6 6

V následujícím testovacím programu byla zvláštní pozornost věnována otěrovém vlastnostem při vysokém zatížení, neboť za těchto podmínek jsou výhodné vlastnosti sulfidu cínu s obsahem uhlíku zvláště dobře patrné. Testovací program zahrnoval konkrétněIn the following test program, particular attention was paid to the abrasion properties under high load, since under these conditions the advantageous properties of the carbon-containing tin sulphide are particularly evident. The testing program included specifically

1) počáteční fáze se 100 zastaveními ke kondiciování povrchu1) initial phase with 100 stops to condition the surface

2) test k určení vlivu teploty sestávající se 6 cyklů se vždy 10 zastaveními v každé sérii, při teplotě brzdového obložení 100, 200 nebo 400°C, při rychlosti odpovídající 140 km/h a tlaku 20 barů.(2) A temperature test consisting of 6 cycles with 10 stops in each series, at a brake lining temperature of 100, 200 or 400 ° C, at a speed corresponding to 140 km / h and a pressure of 20 bar.

K posouzení otěrových vlastností byla stanoven úbytek hmotnosti v gramech na obložení. Pro lepší srovnání jsou údaje v tabulkách 2 a 3 vztaženy k úbytku hmotnosti při 100°C odpovídajícího referenčního obložení (obložení 0), který vykazoval až na chybějící tuhé mazivo vždy stejné složení.The weight loss in grams per lining was determined to assess wear properties. For better comparison, the data in Tables 2 and 3 are related to the weight loss at 100 ° C of the corresponding reference lining (lining 0), which always showed the same composition except for the missing solid lubricant.

V první testovací řadě byl zkoumán efekt sulfidu cínu v souladu s vynálezem ve srovnání s běžným sulfidem cínatým.In the first test series, the effect of tin sulphide in accordance with the invention was investigated in comparison with conventional stannous sulphide.

K tomu byl v příkladu výroby získaný sulfid cínu s obsahem grafitu resp. běžný sulfid cínatý zapracován do výše uvedené receptury A a následně bylo zkoumáno otěrové chování brzdových obložení a, vyrobených s recepturami. Aby bylo zabráněno zfalšování výsledků testů prostřednictvím různého obsahu grafitu v obloženích (množství grafitu v obložení la bylo na základě přítomnosti grafitu v tuhém mazivu, které bylo získáno ve výše uvedeném příkladu výroby, při jinak stejném složení o 0,3 hmotnostních % zvýšeno), bylo ke směsi 1, obsahující sulfid cínatý, ještě přidáno odpovídající množství grafitu.For this purpose, tin sulphide containing graphite or tin was obtained in the production example. conventional stannous sulphide incorporated into the above recipe A and the abrasion behavior of the brake linings a produced with the formulas was then investigated. In order to avoid falsification of the test results by varying the graphite content of the linings (the amount of graphite in the linings 1a was increased by 0.3% by weight by the presence of graphite in the solid lubricant obtained in the above-mentioned production example) a corresponding amount of graphite was added to the mixture 1 containing stannous sulphide.

Při výše popsaných testech byly získány následující otěrové hodnoty (tabulka 2):The following wear values were obtained in the tests described above (Table 2):

Tabulka 2Table 2

Otěr Abrasion 100°C Mp 100 ° C 200°C 200 ° C 400°C 400 ° C Obložení 0 Trim 0 1 1 2,2 2.2 4,5 4,5 Obložení 1 Lining 1 0, 67 0, 67 1,3 1.3 3, 5 3, 5 Obložení 2 Lining 2 0, 43 0, 43 0, 68 0, 68 2,4 2.4

Na základě těchto hodnot je zjevné, že přidání tuhého maziva podle vynálezu významně snižuje otěr třecích obložení ve srovnání s třecími obloženími, vyrobenými za použití běžného sulfidu cínatého.Based on these values, it is apparent that the addition of a solid lubricant according to the invention significantly reduces the wear of the friction linings compared to the friction linings made using conventional stannous sulphide.

Ve druhé řadě testů byl srovnáván vliv sulfidu cínu s obsahem grafitu na otěrové chování třecích obložení s účinkem sulfidu antimonitého. K tomu byla receptura B, která obsahovala vždy 6 hmotnostních % čistého Sb₂S₃ resp. materiálu syntetizovaného v příkladu výroby 1, zpracována • · · · · k odpovídajícím zkušebním obložením 1 a 2. Při jejich zkoumání byly získány hodnoty, obsažené v tabulce 3.In the second series of tests, the effect of tin sulphide containing graphite on the wear behavior of antimony tritium friction linings was compared. For this, recipe B, which always contained 6% by weight of pure Sb ₂ S ₃ resp. of the material synthesized in Production Example 1, processed to the corresponding test linings 1 and 2. The values obtained in Table 3 were obtained by examining them.

Tabulka 3Table 3

Otěr Abrasion 100°C Mp 100 ° C 200°C 200 ° C 400°C 400 ° C Obložení 0 Trim 0 1 1 1,4 1.4 5,9 5.9 Obložení 1 Lining 1 0, 60 0, 60 1,3 1.3 2,4 2.4 Obložení 2 Lining 2 0, 63 0, 63 1,0 1.0 1,9 1.9

Toto srovnání ukazuje, že díky přídavku tuhého maziva v souladu s vynálezem (obložení 2) je výsledkem při nižších teplotách téměř identické otěrové chování jako při použití Sb₂S₃ (obložení 1). Při vyšších teplotách však sulfid cínu s obsahem grafitu způsobuje dokonce zřetelně lepší otěrové vlastnosti. Podle zde získaných vlastností stejně jako s ohledem na až dosud neznámý toxikologický potenciál by měl tuhý mazací prostředek v souladu s vynálezem na bázi sulfidu cínu nalézt široké použití jako tribologická náhradní látka za sulfid antimonitý.This comparison shows that due to the addition of a solid lubricant in accordance with the invention (lining 2), the result at lower temperatures is almost the same abrasion behavior as when using Sb ₂ S ₃ (lining 1). At higher temperatures, however, the graphite-containing tin sulphide produces even markedly better abrasion properties. According to the properties obtained here, as well as in view of the previously unknown toxicological potential, a solid lubricant according to the invention based on tin sulphide should find wide use as a tribological substitute for antimony sulphide.

Claims

PATENT CLAIMS

1. A tin sulphide solid lubricant obtainable by reacting metallic tin in finely divided form with sulfur and carbon under an inert gas or air atmosphere at temperatures of 200 to 1500 ° C for 0.1 to 6 hours, with sulfur being used in the reaction batch. in a minimum stoichiometric amount, calculated for the exclusive formation of SnS ₂ , and carbon in an amount of 0.5 to 20 weight percent, based on the total weight of the reaction dose.

2. The solid lubricant of claim 1 wherein the sulfur in the reaction batch is used in a stoichiometric excess of up to 5%, calculated for exclusive SnS ₂ formation.

A solid lubricant according to claim 1 or 2, wherein the carbon in the reaction dose is used in an amount of 2-8 weight percent, in particular 5 weight percent, based on the total weight of the reaction dose.

Solid lubricant according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the carbon is added to the reaction batch in the form of graphite.

5. A method for producing a stannous sulphide-based solid lubricant according to any one of claims 1 to 4, wherein the metallic tin with sulfur and carbon, each in finely divided form, is mixed into a reaction batch, the sulfur being in the reaction batch. used in a minimum stoichiometric amount, calculated for the exclusive formation of SnS ₂ , and the carbon in an amount of 0.5 to 20 percent by weight, based on the total weight of the reaction batch, is then reacted under an inert gas or air atmosphere. At 200 to 1500 ° C for 0.1 to 6 hours, and upon completion of the reaction, the reaction product obtained is cooled and ground.

6. The method according to claim 5, characterized in that the sulfur in the reaction batch is deployed in a stoichiometric excess of up to 5%, calculated to the sole formation of SnS _second

Use of a solid lubricant according to any one of claims 1 to 4 as an additive for friction lining mixtures, in particular friction lining compositions of resin bonded friction linings, preferably brake linings and clutch linings.

8. A method for producing a stannous sulphide-based solid lubricant using a solid lubricant according to any one of claims 1 to 4, wherein from 2 to 50 weight percent of the tin sulphide obtainable by any one of claims 1 to 4, with 2 to 40 weight percent graphite, 2 to 40 weight percent zinc sulfide, 2 to 30 weight percent stannous sulfide, 1 to 5 weight percent free sulfur, and 2 to 40 weight percent earth alkali metal phosphate or inorganic metal phosphate or a mixture of such phosphates in powder form, and the mixture is subsequently ground.

Process according to the preceding claim, characterized in that at least one compound of the group consisting of calcium phosphate, aluminum phosphate, magnesium phosphate, ferric phosphate or zinc phosphate or mixtures thereof is used as the earth metal phosphate or metal phosphate. .

Use of a combination of solid lubricants obtainable by a method according to claim 8 or 9 as additives for friction lining mixtures, in particular resin bonded friction linings, preferably brake linings and clutch linings.