DE2913745A1

DE2913745A1 - Schichtwerkstoff, insbesondere gleitlagerschichtwerkstoff, mit metallischer stuetzschicht und darauf angebrachter kunststoffschicht, sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2913745A1
Application number: DE19792913745
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Chem Dr Hodes; Horst Mann; Danilo Ing Grad Sternisa
Original assignee: GLYCO METALL WERKE; Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
Current assignee: GLYCO METALL WERKE; Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
Priority date: 1979-04-05
Filing date: 1979-04-05
Publication date: 1980-10-16
Also published as: DE2913745B2; DE2913745C3

Description

Schichtwerkstoff, insbesondere Gleitlager-
schichtwerkstoff, mit metallischer Stützschicht und darauf angebrachter Kunststoffschicht, sowie Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf einen Schichtwerkstoff, insbesondere Gleitlagerschichtwerkstoff, mit metallischer Stützschicht und darauf angebrachter, Metallteilchen enthaltender Kunststoffschicht. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen solcher Schichtwerkstoffe.
Es ist bereits ein Metall-Kunststoff-Schichtwerkstoff mit Gleitschicht aus Polyamid 11 bekannt (DE-OS 24 21 224> Die Verbindung zwischen der Stützschicht und der Polyamid ll-Gleitschicht wird durch eine Epoxydharzschicht hergestellt. Das Herstellungsverfahren dieses Schichtwerkstoffes sieht mehrere Arbeitsgänge vor, wobei auf den Stützwerkstoff zunächst eine Epoxydharzschicht in Pulver form und anschliessend das Polyamid 11 ebenso in Pulverform aufgestreut wird. In einem Ofen wird dann in einem Temperaturbereich zwischen 1000C bis 12000 das Epoxydharz so lange gehalten, bis das gesamte Pulver geschmolzen ist. Alsdann erfolgt eine Temperaturerhöhung auf etwa 1800C, damit das aufyestreute Polyamid ll-Pulver über dem geschmolzenen Epoxydharz eine geschlossene Schicht bildet. Der so hergestellte Schichtwerkstoff wird anschliessend nach dem Erkalten zwischen einem Walzenpaar kalibriert. Dabei soll die Epoxydharzschicht soweit belastet werden, dass eine platische Verformung auftritt und eine optimale Dickentoleranz des Schichtmaterials erreicht wird.
Dieses bekannte Herstellungsverfahren hat jedoch einige Nachteile. Insbesondere den durch relativ lange Haltezeiten bedingten energie- und damit kostenaufwendigen Fertigungsablauf. Trotz langer, aufwendiger Ofen-Haltezeit reicht die Dauer nicht aus, um das Epoxydharz genügend in den Resitzustand zu überführen, so dass eine anschliessende Aushärtungsoperation erforderlich ist.
Ebenso kann die pulverförmige Epoxydharzschicht nicht kontrolliert ausreichend dünn aufgebracht werden. Ein weiterer Nachteil ist erfindungsgemäss, dass durch das Epoxydharz keine optimale, über die gesamte Breite reichende Haftung mit dem Polyamid 11 entsteht. Zusatzstoffe wie MoS2 oder Graphit im Zwischenschichtsystem führen erfahrungsgemäss ebenso zu einer weiteren Verschlechterung der Haftung mit dem reibungsarmen Werkstoff.
Es ist auch üblich, die bekannten (vergl. DE-OS 23 23 895) Zwischenschichten aus Epoxydharz, Polyesterharz, Acrylharz, Phenolharz u.a. auf den Trägerwerkstoff aufzuspachteln oder aufzustreichen oder vor der endgültigen Aushärtung der Zwischenschicht eine weitere Schicht aufzubringen. Dabei ist die erforderliche zusätzliche Zeit zur vollständigen Aushärtung der Zwischenschicht unerwünscht lang und stört den Fertigungsfluss.
Aus DE-OS 23 23 895 ist ferner ein Verfahren zum Herstellen von Gleitflächen für Maschinenteile bekannt.
Dieses Verfahren bezieht sich insbesondere auf einen gesondert hergestellten bandförmigen Gleitbelag aus einem Thermoplast, beispielsweise PTFE, Polyamid oder aus einem Duroplast wie Epoxydharz, Polyesterharz, Acrylharz o.ä., mit in der Oberfläche eingeprägten Schmiertaschen, der auf ein bandförmiges Trägermaterial geklebt wird. Als Kleber wird ein nichtbenannter schnellhärtender Kunststoffkleber erwähnt. Als weitere Variante ist aus DE-OS 23 23 895 bekannt, eine Selbstklebeschicht auf den bandförmigen Stützwerkstoff aufzubringen, die durch eine vor dem Verkleben mit dem Gleitbelag abzuziehende Trennfolie abyedeckt ist.
Auch die Verfahren stellen keine befriedigende Lösungswege zur wirtschaftlichen Herstellung von Schichtwerkstoffen dar, da jeweils mehrere Durchlaufoperationen benötigt werden, um solchen Schichtwerkstoff herzustellen.
Bekannt ist auch (aus DE-OS 16 25 546) der Aufbau eines Schicht- bzw. Gleitlayerwerkstoffs aus einem Stützmetall und einer mit Schmiertaschen eingeprägten Gleitschicht, bestehend aus Kunststoffen wie Polyamiden, Polyacetalen u.a.. Als Herstellungsverfahren werden in diesem Zusammenhang angegeben: Spritzen, Tauchen, Vakuumauftrag, Walzenauftrag, Aufbürsten, Strangpressen, Laminieren und Verleimen.
Die Herstellung des Schichtwerkstoffes soll bei allen diesen vorbekannten Verfahren in Einzelstücken erfolgen.
Es ist auch bekannt, Schichtwerkstoff der eingangs beschriebenen Art in kontinuierlichem Verfahren herzustellen, wobei zunächst lösungsmittelhaltiger Haftvermittler mit Hilfe einer Sprühvorrichtung auf eine Stützschicht aus Stahl aufgebracht, das Lösungsmittel anschliessend in einem Trockenofen entfernt und der Haftvermittler vernetzt wird, damit bei dem sich anschliessenden Pulverauftrag zur Bildung der eigentlichen Kunststoffschicht infolge Klebens keine Auftragschwierig keiten entstehen (DE-OS 27 06 328). Die Praxis hat aber gezeigt, dass gerade die letztgenannte Operation des Vernetzens des Haftvermittlers ausserordentlich schwierig und kritisch ist, da infolge der sehr dünnen Schicht keine Möglichkeiten gegeben sind, den Vernetzungsgrad zu kontrollieren. Hierdurch können bei dynamischen Beanspruchungen des auf diese Weise hergestellten Schichtwerkstoffs Ablösungen an der Bindezone "Stahl/Haftvermitt-1er" mit entsprechenden Folgeschäden am Bauteil nicht mit der gewünschten Sicherheit ausgeschlossen werden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hochwertigen, druckbeständigen Schichtwerkstoff zu schaffen, bei dem auf die Zwischenschicht zwischen der metallischen Stützschicht und der Kunststoffschicht verzichtet werden kann, und der in einem wirtschaftlichen, kontinuierlichen Verfahren herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Schichtwerkstoff gelöst, der sich dadurch kennzeichnet, dass - die Kunststoffschicht eine Matrix aus thermoplastischem Kunststoff aufweist, die praktisch porenfrei verschmolzen ist, - die Kunststoffschicht direkt auf die aufgerauhte Oberfläche der Stützschicht aufgeschmolzen ist, und - die Kunststoffschicht Blei in fein disperser, prakttisch gleichmässiger Verteilung enthält.
Neben guten reibungsmindernden Eigenschaften seiner Kunststoffschicht zeichnet sich der erfindungsgemässe Schichtwerkstoff durch gute und sichere Bindung der Kunststoffschicht an der metallischen Stützschicht aus.
Bei der Verwendung des erfindungsgemässen Schichtwerkstoffes für die Herstellung von Gleitlagern bildet das in der Kunststoffschicht angelagerte Blei einen guten Gleitlagerwerkstoff. Dynamische Werkstoffprüfungen zeigen, dass diese Werkstoffkombination hervorragend zum Einsatz in Stoßdämpfern, Federbeinen und Pumpen geeignet ist.
Vor allen hat sich aber überraschenderweise herausgestell, dass durch den Zusatz an Blei zur Kunststoffschicht und die hierdurch bewirkte Erhöhung der Kohäsionskräfte eine verstärkte Flächenbildung erzielt wird, so dass auf das aufwendige Aufbringen eines üblichen Haftvermittlers verzichtet werden kann. Hierdurch wird die Herstellung des erfindungsgemässen Schichtwerkstoffes wesentlich erleichtert und verbilligt.
Eine wesentliche Verbesserung und Weiterbildung der Er--findung lässt sich dadurch erreichen, dass die Matrix aus kristallinem, thermoplastischem Kunststoff besteht, der zumindest weitgehend in kristallinen Zustand übergeführt ist. Hierdurch werden innere Spannungen in der Kunststoffschicht weitgehend vermieden oder zumindest wesentlich herabgesetzt. Ein besonders vorteilhafter kristalliner, thermoplastischer Kunststoff fir die Bildung der Matrix ist beispielsweise Polyamid 11.
Der erfindungsgemässe Schichtwerkstoff kann in der Kunststoffschicht das Blei in Pulver form in einer Menge von 5% bis 20X Volumenanteilen, bevorzugt von 10% bis 15% Volumenanteilen, enthalten. Durch diese Bleigehalte wird eine beachtliche Verbesserung der Verschleissfestigkeit der Kunststoffschicht gegenüber einer Beschichtung ohne Zusatz an Blei erreicht. Will man auch einen günstigeren Reibungskoeffizienten erreichen, so kann der Kunststoffschicht niedermolekulares PTFE in etwa 1% bis 3% Volumenanteilen beigegeben werden. Durch diese zusätzliche Zugabe von niedermolekularem PTFE, z.B. ein unter der Markenbezeichnung Hostaflon TF 9205 auf dem Markt befindliches PTFE mit Teilchengrösse zwischen 2 µm und 8 µm , bevorzugt zwischen 4 Zmund 6 Zm, erreicht man zumindest annähernd die vorteilhaften Reibwerte der herkömmlichen reibungsarmen Mischungen auf der Basis von PTFE mit Zusatz an MoS2 bzw. Pb.
Die Herstellung des erfindungsgemässen Schichtwerkstoffs kann in einem Verfahren erfolgen, bei dem das die Kunststoffschicht bildende Gemisch als Pulver auf die vorbehandelte Oberfläche der metallischen Schicht in geregelter Dicke aufgebracht und dort zusammengeschmolzen wird.
Dieses Verfahren kann erfindungsgemäss in kontinuier- lichem Durchlauf ausgeführt werden und soll die folgenden Verfahrensschritte enthalten: a) Aufrauhen und Reinigen der zu beschichtenden Oberfläche der Stützschicht, b) Aufbringen des pulverförmigen Gemisches des die Kunststoffschicht bildenden Materials direkt auf die aufgerauhte und gereinigte Oberfläche der Schutzschicht, c) kurzzeitiges Anschmelzen des pulverförmigen Gemisches durch Induktionsheizen, d) Überführen des so vorgebildeten Schichtwerkstoffes in eine Umwälzdurchlaufofenanlage und Zusammenschmelzen der Kunststoff schicht unter geregelter Ober- und Unterhitze und e) langsames,auf Erzeugung eines hohen Kristallinitätsgrades des jeweiligen Kunststoffes abgestimmtes Abkühlen des die Umwälzdurchlaufofenanlage in warmem Zustand verlassenden Schichtwerkstoffes.
Das erfindungsgemässe Verfahren bietet den Vorteil, dass in einem kontinuierlichen Verfahren ohne Zuhilfenahme einer Zwischenschicht auf den setallischen Stützwerkstoff bei optimaler Haftung ein reibungsarier Werkstoff aufgebracht wird. Ausserdem lässt sich eine extrem dünne und gleichmässige Auftragung der reibungsarmen Schicht über die gesamte Bandbreite gewährleisten.
Zusätzlich zur Lösung der gestellten technischen Aufgabe wird eine kurze Verarbeitungszeit erreicht unter Einhaltung einer ausreichenden Genauigkeit beim Aufbringen des reibungsarmen SchichtwerkstoffesEum einer wirtschaftlichen Herstellung gerecht zu werden. Die Aufbringungsweise für den die reibungsarme Schicht bildenden thermoplastischen Kunststoff ist im Rahmen der Erfindung bevorzugt elektrostatischer Art. Als die reibungsarme Schicht, im wesentlichen bildende thermoplastischen Werkstoffe1 kommt bevorzugt Polyamid 11 in Betracht.
Grundsätzlich kann das thermoplastische Beschichtungsmaterial PA 11 durch verschiedene bekannte Methoden aufgebracht werden, wie z.B. Aufstreuen in Pulverform über einen Streubalken oder elektrostatisches Pulverbeschichten. Am besten geeignet hat sich im Rahmen der Erfindung das Aufbringen des Polyamid 11 in Pulver form mit einer elektrostatischen Auftragsvorrichtung, da hier eine zuverlässige, gleichmässige Beschichtung gewährleistet ist. Wird jedoch das thermoplastische Pulver in anderer weise als elektrostatisch aufgetragen, so ist eine Schichtdickenbegrenzung des aufgestreuten Pulvermaterials unbedingt vorzunehmen,vorzugsweise mit einem Rakelbalken.
Nach dem Auftragen des thermoplastischen Pulvers wird das beschichtete, bandförmige Material zuerst in einem induktiv beheizten Ofen angeschmolzen und alsdann durch eine Ofenanlage mit regulierter Ober- und Unterhitze geführt. Die Regulierung der Temperatur in den einzelnen Ofenbereichen gewährleistet, dass bei kurzen Verarbeitungszeiten ein sicheres, vollständiges Aufschmelzen des thermoplastischen, reibungsarmen Werkstoffes ohne Zersetzung erfolgt. Nach dem Aufschmelzen des thermoplastischen Materials hat das bandförmige Schichtmaterial beim Ofenaustritt noch mindestens 2000C. Versuche haben gezeigt, dass das alleinige Schmelzen des Kunststoffes im Induktionsofen zu starker Porosität und das alleinige Aufschmelzen im Durchlaufofen immer noch zu Porosität führt. Jedoch hat sich überraschend herausgestellt, dass durch das Zusammenwirken des Anschmelzens im Induktionsofen und des anschliessenden vollständigen Aufschmelzens im Durchlaufofen die Kunststoffschicht praktisch porenfrei wird.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass nach dem Aufschmelzvorgang ein langsamer Kühlvorgang zur besseren Auskristallisierungdes Polyamid 11 vorgesehen ist, der das bandförmige Schichtmaterial soweit abkühlt, dass das Band zuoiner Rolle aufgewickelt und ohne -zusätzliche thermische und meChanische Nachbehandlung zu herkömmlichen Gleitlagerelementen weiterverarbeitet werden kann.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein Gleitlagerschichtwerkstoff kostengünstig ohne gesonderte Nachbehandlung kontinuierlich in einem einzigen Durchgang hergestellt werden kann.
Im Verfahren gemäss der Erfindung lässt sich bevorzugt Schichtwerkstoff mit einem Stützwerkstoff aus Stahl DIN 1624, Qualität St 3, bevorzugt St 4, herstellen.
Es kommen jedoch auch andere metallische Stützwerkstoffe, beispielsweise Aluminium und aluminium-plattierter Stahl in Betracht.
Die Dicke der Stützwerkstoffe kann grundsätzlich beliebig sein, soll aber bevorzugt im Bereich zwischen 0,2 mm und 2,5 mm liegen.
Als thermoplastischer, reibungsarmer Werkstoff wird bevorzugt Polyamid 11 verwendet. Der reibungsaras Werkstoff wird mit dem reibungsmindernden und te4peraturstabilisierenden Füllstoff Blei in Pulverform gemischt.
Die aufzubringende reibungsarme Schicht kann zwischen 0,05 mm und 0,6 mm dick sein, bevorzugt zwischen 0,07 a und 0,2 mm. -- Der gleitverbessernde, temperaturstabilisierende und physikalische Eigenschaften günstig beeinflussende Zusatzstoff Blei in Pulver form soll zwischen 5% und 20% Volumenanteile, bevorzugt zwischen 10% ünd 15% Volumenanteile, betragen. Zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkei werden dem Blei etwa 0,02% bis 2% Mengenanteile, bevorzugt 0,5% Mengenanteile, Zinn zulegiert. Die Teilchengrösse des Pulvers soll s 0,04 mm betragen. Eine Ausführungsform der für die Durchführuny des Verfahrens zu benutzenden Anlage wird im folgenden erläutert.
Das Aufrauhen der mit der Kunststoffschicht zu versehenden Oberfläche der metallischen Stützschicht kann durch Strahlen, Bürsten oder Schleifen, also auf mechanische Weise erfolgen. Will man besonders hohe Bindungsfestigkeit erreichen, so kann man auch auf der zu beschichtenden Oberfläche der metallischen Stützachicht ein Sintergerüst anbringen, vorzugsweise ein Sintergerüst aus Metallteilchen. Beispielsweise kann man auf der zu beschichtenden Oberfläche eine Stützschicht aus Stahl, ein Sintergerüst aus Lagerlegierung mit Notlaufeigenschaften, beispielsweise Bleibronze, aufbringen. Dieses Sintergerüstkann dabei sehr dünn ausgebildet werden, also nur in einen geringen Bruchteil der Dicke der darüber zu bildenden Kunststoffschicht eingreifen. Durch das Anschmelzen und anschliessende vollständige Verschielzen der Kunststoffschicht durchdringen die Kunststoffmatrix und die in ihr enthaltenen Bleiteilchen und evtl. PTFE-Teilchen dieses Sintergerüst vollständig bis auf die eigentliche Stahloberfläche.
Ausführungsbeispiele für den erfindungsgemässen Schichtwerkstoff werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen stark vergrösserten Schnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Schichtwerkstoffes und Fiy. 2 einen stark vergrösserten Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Schichtwerkstoffs.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist auf die zu beschichtende, mechanisch aufgerauhte Oberfläche 2 einer Stützschicht 1 aus Stahl DIN 1624, Qualität St 4, eine Kunststoffschicht 3 aufgebracht, die eine Matrix 4 aus Polyamid 11 aufweist.
In dieser Matrix 4 sind Blei teilchen 5 fein dispers und praktisch gleichmässig verteilt. Diese Bleiteilchen 5 haben maximale Durchmessergrösse von 0,04 ml. Die Dicke der Kunststoffschicht 3 beträgt etwa O,l-mm. Die Dicke der Stützschicht 1 ist beliebig. Wenn der Stützwerkstoff zur Herstellung von Gleitlagern, beispielsweise für Pumpen oder Stoßdämpfer benutzt werden soll, kann die Dicke der Stützschicht 1 zwischen 0,2 und 2,5 mm liegen.
Im Beispiel der Figur 2 unterscheidet sich der Schichtwerkstoff dadurch von demjenigen nach Figur 1, dass die Kunststoffschicht 3 ausser den Bleiteilchen 5 innerhalb der Matrix im wesentlichen gleichmässig verteilt auch PTFE-Teilchen 6 enthält, wobei dieser PTFE-Zusatz bei etwa 2% Volumenanteil der Kunststoffschicht liegt. Die aufgerauhte Oberfläche 2' ist in diesem Beispiel durch ein Sintergerüst aus Bleibronzeteilchen gebildet. Dieses Sintergerüst hat eine Dicke von etwa 10% bis 20% der Gesamtdicke der Kunststoffschicht 3.
Verfahrensbeschreibung: Auf einen fortlaufenden Trägerwerkstoff aus Stahl der Qualität St 3, DIN 1624, bzw. St 4 wird nach dem Aufrauhen durch Strahlen, Bürsten oder Schleifen und entsprechender Reinigung mit vorzugsweise organischen Lösungsmitteln ein Gemisch aus Polyamid 11 und Blei (dem zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit etwa 0,2 bis 2% Sn zulegiert sind, und das eine Teilchengrösse von 1 40 Zmym aufweist) aufgebracht. Die bislang besten Ergebniss bei dynamischer Prüfung (Hydropulser) und statischer Verschleissprüfung (Stift/Walze-Apparatur) wurden bei zeigen Volumenanteil von Blei erreicht.
Die Auftragung erfolgt über einen Streubalken (Alternative elektrostatische Beschichtung), der so eingestellt wird, dass eine über den Bandquerschnitt gleichmässige Beschichtung erfolgt, um keine weitere Nachbearbeitung erforderlich zu machen. Nach dem Aufbringen der Gleitschicht wird der Kunststoff in einem induktiv beheizten Ofen angeschmolzen. Anschliessend erfolgt das Aufschmelzen der gesamten Kunststoffschicht in einem Durchlaufofen.
Durch das Anschmelzen im Induktionsofen und dem nachfolgenden Aufschmelzen der Schicht im Durchlaufofen wird eine porenfreie Schicht geschaffen. Durch das dem Kunststoff beigemengte Blei wird die Viskosität der Kunststoffschmelze so weit heraufgesetzt, dass das Blei nicht seigert, sondern gleichmässig und feindispers in der Kunst stoffmatrix verteilt ist. Die Temperatur des beschichteten Bandes nach dem Ofen austritt muss 200°Cbetragen. Zur Erreichung eines hohen Kristallinitätsgrades des Polyamid wird langsam abgekühlt. Infolge der feindispersen Einlagerung der Bleipartikel wird eine vollkommen gleichmässige Abkühlung des Schichtwerkstoffes erreicht. Gleichzeitig wird ein hohes Mass an Kristallinität und geringen inneren Spannungen der Kunststoffschicht erzielt.
Die Schichtdicke wird bevorzugt zwischen 0,07 mm und 0,2 mm gewählt. Ein Nachkalibrieren ist nicht erforderlich.
Der Schichtwerkstoff kann zu Gleitlagerelementen weiterverarbeitet werden.
Bekanntlich wirkt sich der Abstand der Amidgruppen in Polyamiden auf die intermolekularen Kräfte aus, und ist bei Polyamid 11 doppelt so gross wie bei PA 6, so dass bei PA 11 wesentlich geringere Kohäsionskräfte wirksam werden. Dieses drückt sich auch in der Gleitverschleissrate und im Gleitreibungskoeffizienten aus.
So zeigt PA 6,6 z.B. eine Gleitverschleissrate von 0,09 rrdkm, während PA 11 unter den gleichen Bedingungen einen Wert von 0,9 pm/km aufweist. Durch den Zusatz von z.B. 15% Volumenanteile Blei sinkt die Gleitverschleissrate von PA 11 überraschenderweise auf 0,05 pm/km und gleichzeitig der Gleitreibungskoeffizient von 0,38 auf 0,12. Darüberhinaus wird durch den Bleizusatz der Schichtwerkstoff um etwa 350C höher thermisch belastbar als ohne Zusatz. -Vergleichsversuche: Vergleichende Versuche zwischen Gleitlagern, gefertigt nach der erfindungsgemässen Beschichtung PA 11 und verschiedenen Volumenanteilen Zusatz an Blei als Trockenlagerwerkstoff gegenüber einer Beschichtung ohne Zusatz an Blei, brachten eine wesentlich bessere Verschleissfestigkeit.
Bei der Versuchsdurchführung betrug: die Gleitgeschwindigkeit 100 min # 0,523 m.S die statische Belastung # 700 N die spezifische Belastung co 8,9 N/mm2 der PV-Wert 4,68 N.mm .m.S.
und Prüfplättchen 10 mm Der Gegenläufer hatte eine Walze 100 mm mit einer Härte von 60 HRc und einer Rauhigkeit von Rt 2,04:ra 0,17:Rz 1,60 a Die Verschleissrate betrug nach 30 Minuten Einschaltdauer bei Zugabe von 5X Volumenanteilen Pb (0,2% Sn) 0,017 mm 10% Volumenanteilen Pb (0,2%Sn) 0,006 mm 15% Volumenanteilen Pb (0,2% Sn) 0,003 mn 20X Volumenanteilen Pb (0,2% Sn) 0,002 mm Ohne Zugabe von Pb (0,2% Sn) 0,100 mm Durch zusätzliche Zugabe von 1% bis 3% Volumenanteile niedermolekularem PTFE verringert sich der Verschleiss um etwa 50%.

Claims

Patentansprüche 1) Schichtwerkstoff, insbesondere Gleitlagerschichtwerkstoff, mit metallischer Stützschicht und darauf angebrachter, Metallteilchen enthaltender Kunststoffschicht, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kunststoffschicht (3) eine Matrix (4) aus thermoplastischem Kunststoff aufweist, die praktisch porenfrei verschmolzen ist, - die Kunststoffschicht (3) direkt auf die aufgerauhte Oberfläche (2, 2') der Stützschicht (1) aufgeschmolzen ist, und - die Kunststoffschicht (3) Blei in fein disperser, praktisch gleichmässiger Verteilung (5) enthält.
2) Schichtwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix (4) aus kristallinem thermoplastischem Kunststoff besteht, der zumindest weitgehend in kristallinem Zustand übergeführt ist.
3) Schichtwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix (4) aus Polyamid (11) gebildet ist.
4) Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (3) das Blei in Pulverform in einer Menge von 5% bis 20% Volumenanteilen, bevorzugt von 10% bis 15% Volumenanteilen, enthält.
5) Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchengrösse des Bleis < 0,04 mm beträgt.
6) Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Blei etwa 0,02% bis 2% Mengenanteile, bevorzugt 0,5% Mengenanteile, Zinn zulegierttnd.
7) Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht etwa 1% bis 3% Volumenanteile niedermolekulares PTFE (6) enthält.
8) Schichtwerkstoff nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das PTFE (6) pulverförmig fein mit Teilchengrösse zwischen 0,002 mm und 0,008 mm, vorzugsweise zwischen 0,004 mm und 0,006 mm, und gleichmassig in der Matrix der Kunststoff schicht verteilt ist.
9) Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (3) zwischen etwa 0,05 mm und 0,6 mm, bevorzugt zwischen 0,07 mm und 0,2 mm, dick ist.
10) Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Stützschicht (1) eine Dicke zwischen etwa 0,2 mm und 2,5 mm hat.
11) Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Stützschicht (1) durch Aufbringen eines Sintergerüstes (2'), vorzugsweise eines Sintergerüstes aus Metallteilchen, angerauht ist.
12) Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Stützschicht (1) aus Stahl, bevorzugt Stahl DIN 1624, Qualität St 4 oder St 3, besteht.
13) Schichtwerkstoff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnot, dass das Sintergerüst (2') aus Lagerlegierung mit Notlaufeigenschaften, beispiplsweise Bleibronze, gebildet ist.
14) Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Stützschicht (1) aus Aluminium oder Aluminiumlegierunli besteht
15) Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Stützschicht (1) aus aluminium-plattiertem Stahl gebildet ist.
16) Verfahren zum Herstellen von Schichtwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem das die Kunststoffschicht bildende Gemisch als Pulver auf die vorbehandelte Oberfläche der metallischen Stützschicht in geregelter Dicke aufgebracht und dort zusammengeschmolzen wird, gekennzeichnet durch die in kontinuierlichem Durchlauf auszuführenden Verfahrensschritte: a) Aufrauhen und Reinigen der zu beschichtenden Oberfläche der Stützschicht, b) Aufbringen des pulverförmigen Gemisches des die Kunststoffschicht bildenden Materials direkt auf die aufgerauhte und gereinigte Oberfläche der Stützschicht, c) kurzzeitiges Anschmelzen des pulverförmigen Gemisches durch Induktionsheizen, d) Überführen des so vorgebildeten Schichtwerkstoffes in eine Umwälzdurchlaufofenanlage und Zusammenschmelzen der Kunststoffschicht unter geregelter Ober- und Unterhitze und e) langsames, auf Erzeugung eines hohen Kristallinitätsgrades des jeweiligen Kunststoffes abgestimmtes Abkühlen des die Umwälzdurchlaufofenanlage in warmem Zustand verlassenden Schichtwerkstoffs.
17) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur in der Umwälzdurchlaufofenanlage möglichst hoch, jedoch unterhalb der Zersetzungstemperatur des im Pulvergemisches enthaltenen Kunststoffs und die Ausgangstemperatur der Umwälzdurchlaufofenanlage oberhalb des Kristallitschmelzpunktes eines ggf. für die Bildung der Matrix der Kunststoffschicht benutzten kristallinen thermoplastischen Kunststoffs geregelt werden.
18) Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Polyamid 11 für die Matrix der Kunststoffschicht die Ofenaustrittstemperatur des Schichtwerkstoffs bei oder oberhalb 2000C eingestellt wird.
19) Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das die Kunststoffschicht bildende Pulvergemisch elektrostatisch unter Regelung der Auftragdicke auf die aufgerauhte und gereinigte Oberfläche der metallischen Stützschicht aufgebracht wird.
20) Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das die Kunststoffschicht bildende Pulvergemisch auf die aufgerauhte und gereinigte Oberfläche der metallischen Stützschicht gestreut und anschliessend mittels Rakel- oder Streubalken-Einrichtungen genau auf die gewünschte Schichtdicke gebracht wird.
21) Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufrauhen der zu beschichtenden Oberfläche der metallischen Stützschicht mechanisch, beispielsweise durch Strahlen, Bürsten oder Schleifen, erfolgt.
22) Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch qekenn?ichnet dass das Aufrauhen der zu beschichtenden Oberfläche der metallischen Stützschicht durch Aufbringen eines Sintergerüstes erfolgt.