DE1433299A1

DE1433299A1 - Schmiermittel

Info

Publication number: DE1433299A1
Application number: DE19641433299
Authority: DE
Inventors: Rene Santt
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 1963-12-18
Filing date: 1964-03-02
Publication date: 1969-03-20
Also published as: FR1389512A; GB1057278A; US3549531A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein durch feste Teilchen gebildetes Schmiermittel.

Die erfindungsgemässen Schmiermittel sind dadurch gekennzeichnet, dass diese Teilchen Kügelchen sind, welche so kalibriert sind, dass sie möglichst alle den gleichen Durchmesser haben, welcher unter 40 Mikron und vorzugsweise unter 8 Mikron liegt, wobei diese Kügelchen vorzugsweise im wesentlichen durch eines der Metalle der Gruppe Eisen, Nickel, Kobalt, Wolfram, Aluminium oder durch eine Legierung nach Art der Bronze gebildet werden.

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Diese Kügelchen sind im Handel erhältlich., jedoch in unkalibriertem Zustand.

Diese Kalibrierung kann entweder durch ein

Absetzen in gasförmiger Phase, z.Bo durch Durchleitung durch einen ¥indsicher der Bauart Walther oder Bahco ohne Sekundärluft, oder auch durch ein Absetzen in flüssiger Phase erfolgen.

G-gfs. können die aus gewissen der erwähnten

Metalle bestehenden Kügelchen dadurch hergestellt werden, dass das entsprechende Metallkarbonyl zersetzt wird, wenn ein solches existiert.

So können z.B· Eisenkügelchen dadurch hergestellt werden, dass man Pentakarbonyleisen bei einer temperatur von über 180° 0 von einem Strom von ionisiertem Wasserstoff mitnehmen lässt, welcher für das Pentakarbonyleisen indifferent ist. Auf die Zersetzung des Pentakarbonyleisens folgt dann die Kondensation der legierung an den durch die Wasserstoffionen gebildeten Kondensationskeimen. Die unter diesen Bedingungen erhaltenen Kügelchen werden durch ubereinanderliegende konzentrische Legierungsschichten gebildet» Die Kügelchen haben alle ungefähr den gleichen Durchmesser, wodurch eine erste Kalibrierung der Kügelchen unmittelbar bei ihrer Herstellung erzielt ^ wird* ·

. Zweckmässig wird diese er"ste Kalibrierung durch eine der obigen Kalibriermethoden verbessert».

Beiapielshalber sei angegeben, dass auf diese Weise ein Pulver aus Eisenkügelchen erhalten werden konnte, welche um zwei Mikron herum kalibriert waren und folgende Zusammensetzung hatten*

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Kohlenstoff : 0,6 fa

Sauerstoff: 1,0 $>

Stickstoff: 0,5 $>

Eisen: 97,9^

Die in D.P.H.-Einheiten ausgedrückte Harte

dieser Kügelchen lag in der Nähe von 850, d.h. erheblich höher als die der härtesten Stähle.

^ie Erfahrung hat gezeigt, dass die so hergestellten Kügelchen eine bemerkenswerte Korrosionsfestigkeit haben.

Infolge der mikroskopischen Abmessungen der

Kügelchen erfordert die Einbringung des Schmiermittels zwischen die zu schmierenden Reibungsflächen häufig besondere Maßnahmen. Erfindungsgemäss kann für diese Einbringung eine Aufschlämmung der Kügelehen in einer flüchtigen Flüssigkeit benutzt'werden, ζ·Β· Alkohol, welcher sehr Bchnell nach der Einbringung verdampft, so dass nur die Kügelchen zwischen den zu schmierenden Flächen verbleiben.

Die zwischen die einander reibenden !lachen

einzuführende Schmiermittelmenge ist vorzugsweise so bemessen, dass die Kügelchen eine einzige Schicht bilden können, in welcher sie unter gegenseitiger Berührung rollen·

In den vorstehenden Ausführungen wurde das

erfindungsgemässe Schmiermittel nur durch die definierten Kügelchen gebildet.

Die Erfindung hat jedoch auch Schmiermittel zum Gegenstand, welche dadurch erhalten werden, dass diese Kügelchen in ein bindemittel eingearbeitet werden, welches durch einen vorzugsweise flüssigen oder viskosen Stoff gebildet

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wird, welcher keine ätzenden Eigenschaften für die Kügelchen und die aneinander reibenden Flächen besitzt.

Die Anteile an Kügelchen und Bindemittel werden dann vorzugsweise so gewäüt, dass nach Einführung des Schmiermittels zwischen die zu schmierenden Flächen die Kügelchen immer noch eine Schicht bilden, wie oben beschrieben.

Als Bindemittel können Stoffe gewählt werden,

welche ihrerseits Schmiereigenschaften haben. Diese Bindemittel,, welche ohne Veränderung die Temperatur- und Druckschwankungen aushalten müssen, können pflanzliche, mineralische oder synthetische Fette oder Öle sein.

Das Bindemittel kann auch aus Stoffen ausgewählt werden, welche nicht unbedingt selbst Schmiereigensehaften haben, aber durch andere Eigenschaften bemerkenswert sind, z.B. durch ihre Widerstandsfähigkeit gegen Temperatur- und/oder Druckschwankungen, oder auch durch ihre Unempfindlichkeit gegen eine angreifende Umgebung, z.B. eine ionisierend· Umgebung»

In dieser Hinsicht können z.B. Flüssigkeiten

angefühirt werden, welche bis zu Temperaturen in der Grössenordnung von 400° stabil sind und ausserdem unentzüutUich sind· Die- j se Flüssigkeiten können im allgemeinen aus der Gruppe der chlo- ' rierten Mono-,Di- und Polyphenylabkömmlinge gewählt werden, sowie hexachloriertea Butadien end ander··

Von den für ionisierende Umgebungen unempfindlichen Bindemitteln kann z.B. Diphenylether angeführt werden.

Ander· mögliche Bindemittel werden durch die Silikone und das Petroleum gebildet.

Zur Erläuterung der obigen Aueführungen kann angeführt werden, dass auf diese Weise aneinander reibende Flä-

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geschmiert werden kSnnen cfaen z.B. durch Petroleum, welchem Kügelchen zugesetzt sind,/ wobei die Zusammensetzung aus Petroleum und Kügelchen "bemerkenswerte Sehmiereigensehaften hat.

Die Schmiereigenschaften der Zusammensetzung aus Petroleum und Kügelchen werden durch das Schaubild der Pig·

1 verdeutlicht, welche die Werte der Stromstärken zeigt, welche beim Anlassen eines MikroUntersetzungsgetriebes der Fabrikmarke SAGEM, $yρ 1070, registriert wurden, welches durch einen Elektromotor mit 7750 ü/m angetrieben und auf verschiedene Weise geschmiert wurde.

Ohne Schmiermittel ( Punkt A) läuft das Mikrountersetzuhgsgetriebe bei 10 mA an. Bei Schmierung mit Petroleum (Punkt B) läuft es ebenfalls mit 10 mA an, woraus geschlossen werden kann, dass das Petroleum die harten Punkte nicht beseitigt. Bei Schmierung mit Spezialöl (Punkt C) läuft der Apparat mit 5 mA an.

Bei Schmierung mit einem erfindungsgemässen Schmiermittel, welches einzig und allein aus Kügelchen (auf

2 Mikron kalibriertesKarbonyleisen der obigen Zusammensetzung) gebildet wird, erhalt man eine Anlaufstromstärke von 11 mA (Punkt D), und man findet den gleichen Wert für eine Aufschlämmung von Eisenpulver in Alkohol wieder, sobald der Alkohol verdampft ist (Punkt E₁). Dieser hohe Wertiuhrt wahrscheinlich von einer Verstopfung der Zahnlücken der Zahnräder des Mikrountersetzungsgetriebes durch die Kügelchen her. Die Kurve 4ι welche bei 1 (2 mA) anläuft, zeigt die Entwicklung der Anlaufstromstärke in Punktion der Zeit, d.h· in Punktion der Verdampfung des Alkohols.

Der Punkt P zeigt schliesslich die Anlaufstrom-909812/0854

stärke, wenn de Schmierung mit einer Aufschlämmung von !Carbonyleisenpulver in Petroleum erfolgt, wie oben angegeben* Diese Stromstärke beträgt 1 mA_f d.h." ein fünftel der mit einem üblichen Schmieröl erhaltenen« Diese Ergebnisse beweisen, dass das Vorhandensein von !Carbonyleisenpulver in dem Petroleum dem Gemisch bemerkenswerte Schmiereigenschaften erteilt, welche das Petroleum allein nicht hat. ■-■■-..- _v

Infolge des Vorhandenseins der Kügelehen verhindert die Einbringung der erfindungsgemässen Schmiermittel zwischen aneinander reibende Flächen jede Gefahr eines Abschleifens und eines Ausreissens von Metall, wobei die Kügelehen die Wirkung von kleinen Kugeln haben, welche unter gegenseitiger Berührung zwischen den zu schmierenden Flächen rollen und nicht nur jedes Festfressen verhindern, sondern auch festgefressene Teile wieder voneinander lösen können.

Ferner hat die Erfahrung gezeigt, dass bei

den erfindungsgemässen Schmiermitteln ein ständiges Feinpolieren der aneinander reibenden Flächen stattfindet, d.h· eine ständige Verbesserung derselben, was eine Verringerung sowohl der Reibungstemperatur als auch der Abnutzung zur Folge hat, wobei die Bildung von tiefen Rissen während des Betriebes.unter der Einwirkung der Beanspruchungen vermieden wird, wobei ferner die Qualität der mit den erfindungsgemässen Schmiermitteln erzielten Schmierung zeitlich konstant ist»

Für den Nachweis dieses letzteren Punkts wurde eine gewisse Zahl von Messungen der Reibungsmomente vorgenommen, welche bei einem Kugellager ,auftreten, welches mit üblichen Schmiermitteln bzw.* mit erfindungsgemässen Schmiermitteln geschmiert ist«

Die Ergebnisse dieser Messungen sind in dem 90 98 1 2 / 0 §54

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Schaubild der Pig. 2 zusammengestellt, welche den Verlauf des Reibungsmoments £ in Funktion der Zeit i; darstellt. Die Kurven I und II des Schaubilds zeigen das bekannte Verhalten eines sich ohne Schmierung drehenden Teils, wobei die Kurve I ein ohne jedes Schmiermittel laufendes Kugellager und die Kurve II ein mit einigen Tropfen Petroleum laufendes Kugellager geägt. Das Reibungsmoment steigt nach kurzer Dauer (eine Stunde bei dem betrachteten Versuch) schnell an, worauf alsbald das Pestfressen erfolgt. In dem Pail der Kurve III wird das Kugellager mit einem flussigen Uhrmacheröl geschmiert· Nach dem Anlaufen mit einem hohen Wert stabilisiert sich das Moment schnell auf einen Wert von etwa 0, 25 g.cm, was etwa dem Doppelten des ohne Schmierung gemessenen Moments entspricht· Dieses Moment bleibt jedoch wahrend der ganzen Dauer des Versuchs, nämlich 96 Stunden, unverändert. Die Kurve IV zeigt schliesslich den Verlauf des Reibungsmoments des Kugellagers bei Schmierung desselben mit einem erfindungsgemassen Schmiermittel, welches durch Alkohol gebildet wird, in welchem die Kügelchen aufgeschlämmt sind· Das Anlaufsreibungsmoment betragt dann 0,08 g.cm. Nach Maßgabe der Verdampfung des Alkohols und der gleichmassigen Verteilung der Kügelchen auf den Arbeitsflachen nimmt das Moment schnell ab, und nach vollständiger Verdampfung des Alkohols stabilisiert eich der Wert des Moments auf 0,05 g.cm und bleibt während der ganzen Dauer des Versuchs unverändert· Der Vergleich dieser Ergebnisse zeigt, dass einerseits das Reibungsmoment bei Schmierung mit dem erfindungsgemassen Schmiermittel ein Fünftel des

bei Schmierung mit einem flussigen Spezialuhrmacherol erhaltenen beträgt, und dass es andererseits keine Neigung zeigt, zuzunehmen»

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Es ist zu bemerken, dass der Benutzung der

erfindungsgemassen Schmiermittel zweckmassig eine Behandlung der aneinander reibenden Flächen vorausgeht, welche diesen eine

umso weiter getriebene Politur gibt, je kleiner der Durchmesser der Kügelehen ist. Die maximale Queramplitude der Unregelmassigkeiten der aneinander reibenden !lachen muss kleiner als ein · Drittel des Durchmessers der Kugelchen sein· Je nach dem Durchmesser der Kügelehen kann eine mechanische oder eine elektrolytische Polierbehandlung benutzt werden. Die Erfahrung hat ge^ zeigt, dass bei einer mechanischen Polierbehandlung die durch diese erzeugten Riefen sich kreuzen und unregelmassige "Formen haben müssen·

Die Benutzung der erfindungsgemassen Schmiermittel hat die lösung einer gewissen Zahl von Schmieraufgaben ermöglicht, welche bisher keine befriedigenden Lösungen finden konnten·

Hierzu gehört z.B. die "Verwendung der erfindungsgemassen Schmiermittel, insbesondere der Kügelehen allein» zur Schmierung von aneinander reibenden Flachen, welche sich an Teilen befinden, welche bei sehr hohen oder sehr niedrigen Temperaturen und/oder Drücken ,arbeiten sollen und durch für Yerande-

unrungen dieser Bedingungen/empfindliche Werkstoffe gebildet werden· Zur Bildung derartiger Teile werden häufig keramische Gläser benutzt·

Bekanntlich ersetzen derartige Werkstoffe,

wie keramische Gläser, infolge ihrer bemerkenswerten physikalischen Eigenschaften die üblichen Metalle unter ungewöhnlichen Temperatur- und Druckbedingungen, sie besitzen jedoch den Kachteil, dass sie nicht aneinander reiben können, ohne dass ein

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sehr schnelles Pestfressen mit ZerstSrungswirkung auftritt.

Durch die erfindungsgemässen Schmiermittel

wird nicht nur die Aufgabe der Schmierung der aneinander reibenden Flächen der durch die obigen Werkstoffe gebildeten Teile gelöst, sondern es wird auch möglich, die Technologie und die Form der Oberflachen von keramischem Glas zu vereinfachen und die Einpassungstoleranzen bis auf etwa 1 Mikron herabzusetzen.

Es wird ferner möglich, Traglager, Drucklager und Drehzapfen mit Kurbelzapfen und zylindrischen oder kegelst umpfförmigen oder auch sphärischen Zapfen herzustellen, welche in entsprechenden Bohrungen laufen, welche ihrerseits aus keramischem Glas bestehen, wobei die Einpassung mit einem sehr geringen Spiel von z.B. grossenordnungsmassig 1 Mikron erfolgt.

Durch die so möglich gewordene geringe Einpassungstoleranz wird gleichzeitig ein wirksamer Schutz der zu schmierenden Teile gegen die Verschmutzung durch die Umgebung erzielt, insbesondere gegen Staub, und man erhält eine tadellose Abdichtung gegen Flüssigkeiten und Gase unter Druck.

Auf einem anderen Gebiet, nämlich dem der

Textilindustrie, der Kunststoffindustrie und der Papierindustrie, hat die Benutzung der durch KÜgelchen gebildeten Schmiermittel die lösung der Aufgabe ermöglicht, welche durch die ständige Gefahr des Vorhandenseins von elektrostatischen Ladungen gestellt wird.

Die Erfahrung hat nämlich gezeigt, dass zwar

der durch Metallkügelchen, z.B. aus Eisen oder Wolfram, gebildete Schmiermittelfilm bei Fehlen jeder Beanspruchung dielektrische Eigenschaften besitzt, welche denen des Glimmers gleichwertig sind, aber elektrisch leitend wird, sobald ein selbst sehr

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geringer Druck auftritt (welcher sogar erheblich kleiner sein kann, als der, welcher zwischen den aneinander reibenden Teilen auftritt), was die Ableitung der elektrostatischen Ladungen ermöglicht*

Me gleichen einzig und allein durch die erwähnten Kügelchen gebildeten Schmiermittel können ausserdem mit Erfolg für die Schmierung von Teilen verwendet werden, welche im Weltraum arbeiten sollen, und sie gestatten die lösung der Aufgaben, welche durch die dort herrschenden Temperatur- und Druckbedingungen gestellt werden.

Sie gestatten ferner die lösung der schwierigen Aufgabe des Wiedereintritts dieser Teile in die Atmosphäre infolge ihrer Unempfindlichkeit gegen die hierbei auftretenden Temperaturerhöhungen·

Ferner kann noch als interessante Aufgabe

die Schmierung von Teilen angeführt werden, welche in ionisie-

ümgebungen
renden M-fr-fc-irgVir arbeiten, insbesondere in der Kernindustrie, wobei diese Aufgabe in einfacher Weise durch Schmierung mittels eines durch erfindungsgemäsee Kügelchen gebildeten Schmiermittels gelöst wird«

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Claims

- 11 Patentansprüche

t -

1·) Durch feste Teilchen gebildetes Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, dass diese Teilchen auf einen möglichst gleichmässigen Durchmesser kalibrierte Kügelehen sind, deren Durchmesser kleiner als 40 Mikron und vorzugsweise kleiner als 8 Mikron ist, und welche vorzugsweise im wesentlichen entweder durch eines der Metalle der Gruppe Eisen, Nickel, Kobalt, Wolfram, Aluminium oder durch eine Legierung nach Art der Bronze gebildet werden,

2 ») Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Kügelehen durch eine aus der Zersetzung eines MetallkarbonyIs entstehende legierung gebildet werden.

3·) Schmiermittel nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass die Kügelehen durch Zersetzung von Pentakarbonyleisen hergestellt sind.

4·) Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kügelehen in ein Bindemittel eingearbeitet werden, welches durch einen vorzugsweise flüssigen . oder viskosen Stoff gebildet wird, welcher keine korrosiven Eigenschaften für die Kügelehen und die aneinander reibenden Flächen hat.

5·) Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Kügelehen in ein Bindemittel eingearbeitet sind, welches Schmiereigenschaften besitzt, und ein tierisches, pflanzliches, mineralisches oder synthetisches Fett oder öl ist.

6«) Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kügelehen in ein Bindemittel eingearbeitet sind', welches nicht unbedingt Schmiereigenschaften hat,aber

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durch seine anderen Eigenschaften bemerkenswert ist, nämlich seine Widerstandsfähigkeit gegen temperatur- und/oder Druckschwankungen oder seine Unempfindlichkeit gegen gewisse angreifende Mittel, z.B· ionisierende Mittel.

7·) Schmiermittel nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kügelehen in ein Bindemittel eingearbeitet sind, welches unter den chlorierten Mono-, Di-* und Polyphenylabkommlingen, dem hexachlorierten Butadien, dem Diphenyläther, den Silikonen, dem Petroleum und anderen ausgewählt ist.

8.) Verfahren zur Einbringung eines Schmiermittels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen die aneinander reibenden Flächen in Form einer Aufschlämmung der Kügelchen in einer flüchtigen Flüssigkeit eingebracht wird.

9·) Verfahren zur Herstellung eines Schmiermittels nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zersetzung des Pentakarbpnyleisens in einem Strom von ionisiertem Wasserstoff erfolgt.

10.) Anwendung eines Schmiermittels nach Anspruch 1 auf die Schmierung von aneinander reibenden Flächen, welche durch Werkstoffe gebildet werden, welche zum Arbeiten unter stark von der Form abweichenden Temperatur- und Druckbedingungen bestimmt sind.

11.) Anwendung eines Schmiermittels nach Anspruch 1 und 10 zur Schmierung von aneinander reibenden Flächen aus keramischem Glas·

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