AT505226B1 - Gleitlack und damit hergestelltes lagerelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt Gleitlack mit einer Matrix aus einem Kunstharz, in dem zumindest ein Festschmierstoff und zumindest ein Zusatzstoff zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit enthalten sind, wobei der Zusatzstoff eine Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C von größer 100 Jm-1s-1K-1 und eine Härte von maximal 2500 % der Härte der Matrix aufweist. Der Zusatzstoff ist in zumindest zwei verschiedenen Partikelgrößenfraktionen enthalten, wobei Partikel mit einer mittleren Partikelgröße ausgewählt sind aus einer ersten Partikelfraktion mit einer unteren Grenze von 10 µm und einer oberen Grenze von 30 µm und einer zweiten Partikelfraktion mit einer unteren Grenze von 50 µm und einer oberen Grenze von 100 µm.

Description

österreichisches Patentamt AT505 226B1 2012-04-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Gleitlack mit einer Matrix aus einem Kunstharz, in dem zumindest ein Festschmierstoff und zumindest ein Zusatzstoff zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit enthalten sind, wobei der Zusatzstoff eine Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C von größer 100 Jm' 1s'1K'1 und eine Härte von maximal 2500 % der Härte der Matrix aufweist, sowie ein Lagerelement mit einem Stützkörper und einer darüber angeordneten Gleitschicht.

[0002] Die Verwendung von Gleitlacken für Einlaufschichten bzw. Gleitschichten von Gleitlagern ist bereits seit längerem bekannt und ausreichend in der einschlägigen Literatur bekannt. Üblicherweise werden diesen Gleitlacken Hartpartikel zugesetzt, um ihnen die erforderliche Strukturfestigkeit zu verleihen.

[0003] Aufgrund der in Motoren vorherrschenden Temperaturen, welche insbesondere über das Schmieröl auf die Lagerelemente übertragen werden, unterliegenden folglich diese sowie die darauf ausgebildeten Gleitlackschichten auch einer erhöhten Temperaturbelastung. Dies ist umso bedenklicher, da die Gleitlacke kunstharzbasierend sind, sodass gegebenenfalls eine Erweichung der Matrix eintritt und in der Folge die Festigkeit des Gleitlagers darunter leidet. Zum anderen ist man aufgrund der Temperaturbelastung auch auf bestimmte Harztypen beschränkt, wodurch das Eigenschaftsspektrum von Gleitlacken für Gleitlager ebenenfalls nur beschränkt über die Matrix verändert werden kann.

[0004] Zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit beschriebt die DD 283 853 A5 ein wartungsfreies Gleitlager, bestehend aus einem Metallträger und einer unmittelbar darauf aufgebrachten, aus einem Copolymerisat aus Perfluoralkylvinylether und Tetrafluorethylen bestehenden Schicht, die entweder die Gleitschicht oder eine Zwischenschicht, auf welche eine Gleitschicht aus Kunststoff aufgebracht ist, bildet. Zur Verstärkung und/oder zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und/oder der Verschleißeigenschaften werden ein oder mehrere Füllstoffe zugegeben, unter anderem Siliziumcarbidpartikel. Als Vorteil dieser Siliziumcarbidpartikel wird genannt, dass diese während der Herstellung nicht oxidationsempfindlich und zudem säurebeständig und billig sind. Sie sind zudem auch leichter als Metallpartikel, insbesondere Bronze, wodurch einer Entmischung bei Herstellung der Schicht entgegengewirkt wird.

[0005] Die DE 101 07 129 A beschreibt eine Riemenspannungs-Einstellvorrichtung, die auch dann, wenn das Gleitlager durch die Wärme eines Automobilmotors auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, weniger dazu neigt, abgenutzt zu werden und in der die Gelenkwelle nicht festfrisst. Das Gleitlager dieser Einstellvorrichtung ist aus einer Harzzusammensetzung hergestellt, die 65 bis 85 Vol.-% eines thermoplastischen Polyimidharzes, eines aromatischen Polyetherketonharzes oder einer Mischung der Harze und 15 bis 35 Vol.-% eines Tetrafluorethylenharzes umfasst. Es handelt sich dabei um ein Gleitlager, welches im Spritzgussverfahren aus diesem Harz hergestellt wird. Zur Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit werden dieser Harzzusammensetzung Kohlenstofffasern, Metallfasern, Grafitpulver, Zinkoxid oder dgl. zugegeben.

[0006] Die DE 103 11 142 A beschreibt ein Lacksystem aus einem Lack als Matrixmaterial, der wenigstens einen Filmbildner aufweist und darin eingebettete Zusatzstoffe, wobei wenigstens ein Zusatzstoff zur Erhöhung der Verschleißbeständigkeit der Oberflächenschicht und ein weiterer Zusatzstoff zur Reduzierung des Reibwertes der Oberflächenschicht dient. Durch die Verwendung von Siliziumcarbid und Aluminiumnitrid werden die Wärmeleitfähigkeit sowie die elektrische Isolation des Lacksystems beeinflusst.

[0007] Die US 6,305,847 B beschreibt ein Gleitlager, bei dem eine Lagermetallschicht mit einer Beschichtung versehen ist, die ein Harz, in dem Weichmetallpartikel in einem Anteil von 0,1 bis 10 Vol.-% dispergiert sind, aufweist. Das Weichmetall ist dabei härter als das Harz und hat eine höhere thermische Wärmeleitfähigkeit als das Harz. Die Weichmetallpartikel können durch Kupfer, Silber, Zinn, Zink oder dgl. gebildet werden, wobei solche Partikel verwendet werden, die mit Schwefel aus dem Schmieröl reagieren, um einen dünnen Metallsulfidfilm zur Erhöhung der Gleitfähigkeit zu bilden. 1/10 österreichisches Patentamt AT505 226 B1 2012-04-15 [0008] Die JP 2005-298 767 A beschreibt ein Kunststofflager bestehend aus einem Polyimid, in dem zwischen 1 und 50 Gew.-% Kohlenstoffnanoröhren enthalten sind.

[0009] Die JP 2005-006 479 A beschreibt einen Schleifkontakt, der aus einer Mischung aus einem Bindemittel mit Kohlenstoffnanoröhren hergestellt ist.

[0010] Die DE 10 2005 009 552 A1 beschreibt ein Gleitlager, dass zur Verminderung des Verschleißes und zur Erniedrigung der Reibung eine Beschichtung aus einem Hochleistungsthermoplast, wie z.B. PEEK, PEK, LCP, PPS, aufweist. Diese Beschichtung kann feinteilige metallische Partikel, z.B. aus Aluminium, Bronze, Kupfer, oder Füllstoffe aus Kohlenstofffasern, Ara-midfasern (nano)keramischen Partikeln enthalten. Der Anteil des Thermoplasts beträgt zwischen 60 und 100 Gew.-%, jener des feinteiligen Füllstoffes zwischen 0 und 30 Gew.-%. Des Weiteren können 0 bis 10 Gew.-% eines Trockenschmierstoffes enthalten sein, wie z.B. PTFE, PFA, Graphit oder Molybdändisulfid.

[0011] Die WO 03/056176 A1 beschreibt ein selbstschmierendes Kunststoffmaterial für Dichtelemente, mit einer verschleißfesten Polymermatrix, in der Mikrokapseln eingelagert sind, die ein Schmiermittel enthalten.

[0012] Es ist die Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Gleitlack im Hinblick auf seine Verwendung in Gleitlagern zu verbessern, sodass dieses eine höhere Dauerfestigkeit aufweist.

[0013] Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der zumindest eine Zusatzstoff des Gleitlackes in zumindest zwei verschiedenen Partikelgrößenfraktionen enthalten ist, wobei Partikel mit einer mittleren Partikelgröße ausgewählt sind aus einer ersten Partikelfraktion mit einer unteren Grenze von 10 pm und einer oberen Grenze von 30 pm und einer zweiten Partikelfraktion mit einer unteren Grenze von 50 pm und einer oberen Grenze von 100 pm. Es wird durch die Gleitlackbeschichtung einerseits die in Lagerelementen auftretende Wärme rasch an darunter liegende Metallschichten des Lagerelementes abgeleitet, wodurch eine Überhitzung des Gleitlackes bzw. der Gleitschicht vermieden wird. Darüber hinaus verleiht dieser Zusatzstoff aufgrund seiner Härte dem Gleitlack und somit der dadurch gebildeten Gleitschicht eines Lagerelementes aber auch eine höhere mechanische Festigkeit durch diese Partikelverstärkung, sodass auf weitere die Festigkeit steigernde Zusätze verzichtet werden kann und somit das Gleitlacksystem an sich einfacher und damit auch kostengünstiger zusammengesetzt ist. Durch die Beschränkung der Härte von maximal 2500 % der Härte der Matrix wird eine Kerbwirkung und damit ein erhöhter abrasiver Abtrag im Lager, wie dies durch die aus dem Stand der Technik bekannten Siliziumcarbidpartikel der Fall ist, vermieden. Durch die Verwendung des Zusatzstoffes wird also die Lebensdauer des Lagerelementes verlängert. Es können durch die Verstärkung über den zumindest einen Zusatzstoff auch Ausbrüche unter Belastung vermieden werden.

[0014] Mit Partikeln die eine mittlere Partikelgröße aufweisen, die zwischen 10 pm und 30 pm beträgt, kann erreicht werden, dass diese homogen ohne Agglomeratbildung in eine Matrix verteilt werden können, sodass die verbesserte Wärmeleitfähigkeit und die verbesserte Festigkeit der durch den Gleitlack gebildeten Gleitlackschicht über den gesamten Querschnitt dieser Schicht erhalten werden kann. Partikel in der Größenordnung von 50 pm bis 100 pm weisen den Vorteil auf, dass damit zumindest annähernd ein "Netzwerk" ausgebildet werden kann, wobei die einzelnen Partikel sich bereichsweise berühren können, wodurch eine bessere Wärmeleitung über die Berührungsstellen der Metallpartikel erhalten wird.

[0015] Insbesondere werden Zusatzstoffe ausgewählt mit einer mittleren Partikelgröße, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Größe von 20 pm und einer oberen Grenze von 90 pm, vorzugsweise ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 25 pm und einer oberen Grenze von 80 pm.

[0016] Unter mittlerer Partikelgröße wird dabei das arithmetische Mittel der Durchmesser der Partikel verstanden, der durch Ermittelung der Einzelwerte von 50 Partikeln erhalten wird. Es können also auch Partikel im Gleitlack enthalten sein, die kleiner als 15 pm oder größer als 100 pm sind, jedoch sollte ihr Anteil in Summe nicht größer als 10 % sein, insbesondere 5 %, bezogen auf die Gesamtheit der Partikel. 2/10 österreichisches Patentamt AT505 226 B1 2012-04-15 [0017] Aus oben stehenden Gründen wird für die Erfindung insbesondere ein Zusatzstoff verwendet, der eine Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C von > 200 Jm'1s'1K'1, vorzugsweise von > 400 Jm'1s'1K'1, aufweist.

[0018] Des Weiteren ist von Vorteil, im Hinblick auf die verringerte Kerbwirkung dieses Zusatzstoffes, wenn seine Härte maximal 2000 % der Härte der Matrix beträgt, vorzugsweise maximal 1500 % der Härte der Matrix.

[0019] Der Zusatzstoff kann eine Mikrohärte nach Vickers aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von MHV 65 und einer oberen Grenze von MHV 500 bei einer Prüftest von 0,001 p und gemessen an einem Partikel mit einem Durchmesser der größer als 10 pm ist. Zusatzstoffe dieser Härte verleihen der Gleitlackschicht eine hohe Belastbarkeit und kann gegebenenfalls damit der Gleitlack auch für trockenlaufende Anwendungen, d.h. ohne Schmieröl, verwendet werden, ohne dass die Gefahr des Festfressens aufgrund Mikroformschlüssen mit dem zu lagernden Bauteil besteht.

[0020] Insbesondere wird ein Zusatzstoff verwendet, der eine Mikrohärte nach Vickers aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von MHV 80 und einer oberen Grenze von MHV 400, vorzugsweise ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von MHV 100 und einer oberen Grenze von MHV 250, bei einer Prüflast von 0,001 p und gemessen an einem Partikel mit einem Durchmesser der größer als 10 pm.

[0021] Zur Verbesserung der Dehnbarkeit der Gleitlackschicht kann als Matrix für den Gleitlack ein Harz verwendet werden, welches eine Mikrohärte nach Vickers aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von MHV 20 und einer oberen Grenze von MHV 45, bei einer Prüflast von 0,001 p. Es wird damit der Gleitlackschicht auch eine bessere Anpassfähigkeit an das zu lagernde Bauelement verliehen.

[0022] Insbesondere kann die Mikrohärte der Matrix ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von MHV 25 und einer oberen Grenze von MHV 37, vorzugsweise ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von MHV 30 und einer oberen Grenze von MHV 35, bei einer Prüflast von 0,001 p.

[0023] Der zumindest eine Zusatzstoff kann ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Beryllium, Wolfram, Rhodium, Silizium, Iridium, Molybdän, Ruthenium, Zink, Kobalt, sowie deren Legierungen untereinander bzw. mit anderen metallischen Elementen, die oben stehende Voraussetzungen erfüllen. Es handelt sich dabei um Metalle bzw. Legierungen, die auch für Lagermetalle verwendet werden, sodass bei einem Aufbau des Lagerelementes „Gleitlack mit darunter liegender Lagermetallschicht" keine Verschlechterung des Wärmeüberganges von der Gleitlackschicht auf die Lagermetallschicht auf-tritt.

[0024] Der Zusatzstoff kann durch Reaktionsmahlen von zumindest zwei Metallen hergestellt sein. Beim Reaktionsmalen werden zumindest zwei Metalle, z.B. Aluminium mit Gold, miteinander vermahlen, wodurch dispersions- bzw. partikelverstärkte Zusatzstoffe erhalten werden. Es können damit Zusatzstoffe mit höheren Härten zur Verfügung gestellt werde. Reaktionsmahlen ist ein Verfahren, welches aus Pulvermetallurgie bekannt ist, und nicht über die Schmelze der Metalle durchgeführt wird. Durch diese Metalle kann zudem die elektrische Leitfähigkeit des Gleitlackes entsprechend verbessert werden.

[0025] Der Zusatzstoff kann im Gleitlack in einem Anteil enthalten sein, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 50 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung des Gleitlacks. Mit einem Anteil, der aus diesem Bereich ausgewählt ist, konnte festgestellt werden, dass dieser Gleitlack bzw. die damit gebildete Gleitschicht des Lagerelementes ein besonders ausgewogenes Verhältnis zwischen thermischer Leitfähigkeit und mechanischer Festigkeit aufweist und damit auch eine entsprechende Lebensdauer der Gleitlackschicht erzielbar ist.

[0026] Das Verhältnis von Gewichtsanteil des Zusatzstoffes in Gew.-% zu Partikelgröße in pm kann ausgewählt werden aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1:0,5 und einer 3/10 österreichisches Patentamt AT505 226 B1 2012-04-15 oberen Grenze von 1:8. Durch Einhaltung dieses Verhältnisses konnte eine Verbesserung in Hinblick auf den Füllgrad des Gleitlackes mit dem Zusatzstoff beobachtet werden, wodurch der Gewichtsanteil des Harzes am Gleitlack optimiert werden kann, um damit den Gleitlack bzw. der Gleitlackschicht durch einen entsprechend hohen Gewichtsanteil bzw. Volumenanteil des Harzes eine verbesserte Elastizität und damit Anpassbarkeit an zu lagernde Bauteile zu verleihen.

[0027] Zur Verringerung der Kerbwirkung der Zusatzpartikel weisen die bevorzugt einen zumindest annähernd runden, knollenförmigen oder polygonalen, zumindest annähernd quadratischen, Habitus auf.

[0028] Es ist weiter möglich, dass die Gleitschicht aus zumindest zwei Schichten, insbesondere Harz- bzw. Gleitlackschichten aufgebaut ist, wodurch Kompromisse hinsichtlich der Eigenschaften dieser Gleitlackschicht in Bezug auf die Eigenschaft zur Verwendung für Lagerelemente vermieden werden können. Beispielsweise ist es möglich, die zweite äußere, dem zu lagernden Bauteil gegenüber liegende Oberfläche der Gleitlackschicht durch eine dünne Harzschicht (beispielsweise mit einer Schichtdicke zwischen 1 pm und 4 pm) als Einlaufschicht auszubilden, sodass in der Einlaufphase des Lagerelementes eine verbesserte Anpassfähigkeit an das zu lagernde Bauelement erhalten wird. Diese Einlaufschicht muss nicht zwingend den zumindest einen Zusatzstoff zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit enthalten, da bei geringen Schichtdicken die Wärmeleitfähigkeit kaum beeinflusst wird, wobei nach der Einlaufphase durch zumindest teilweisen Abrieb dieser Einlaufschicht die Wärmeleitfähigkeit durch den erfindungsgemäßen Gleitlack als Laufschicht sichergestellt werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, diese Schichten so auszuwählen, dass eine untere, in Richtung auf den Stützkörper weisende Kunstharzschicht als Haftvermittler für die erfindungsgemäße Gleitlackschicht, die in diesem Fall als Laufschicht verwendet werden kann, herangezogen wird um damit eine verbesserte Verbundfestigkeit des Lagerelementes zu erreichen. Die zumindest zwei Schichten können jedoch auch so ausgewählt sein, dass damit durch unterschiedliche Zusatzstoffe unterschiedliche Härten erreicht werden, beispielsweise indem in der unteren, dem Stützkörper zugewandten Schicht Partikel mit höherer Härte verwendet werden, um die Tragfähigkeit der gesamten Gleitschicht bzw. des Lagerelementes zu erhöhen. Bevorzugt werden für diese härteren Partikel (Härte in Bezug auf die Partikel, welche in der äußeren dem zu lagernden Bauelement zugewandten Schicht enthalten sind) ebenfalls Partikel verwendet, eine hohe Wärmeleitfähigkeit (größer als 100 Jm'1s'1K'1) aufweisen. Es ist in diesem Zusammenhang auch möglich, die zumindest zwei Schichten aus unterschiedlichen Kunstharzen zu bilden.

[0029] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

[0030] Ein erfindungsgemäßes Lagerelement kann die Form einer Gleitlagerhalbschale haben. Dieses besteht aus einem Stützelement, einer darauf angeordneten Lagermetallschicht und einer auf dieser angeordneten Gleitschicht.

[0031] Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Lagerelemente in Form von Dreischichtgleitlagern beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung auch Lagerelemente in Form von Lagerbüchsen, Lagervollschalen, Lagerungen von Zylindern - in Form von Beschichtungen -, etc. bzw. generell Lagerelemente, in denen weitere Elemente, wie z.B. Wellen, relativ gegen das Lagerelement bewegbar, insbesondere drehbar, gelagert sind.

[0032] Darüber hinaus ist es nicht zwingend erforderlich, dass das erfindungsgemäße Lagerelement drei Schichten umfasst. Vielmehr kann dieses auch ein so genanntes Zweischichtlagerelement, umfassend ein Stützelement und eine darauf angeordnete Gleitschicht, sein, es können z.B. auch tribologisch beanspruchte Flächen direkt mit der erfindungsgemäßen Gleitschicht beschichtet sein. Daneben können aber auch zusätzlich zu diesen bereits angesprochenen drei Schichten weitere Zwischenschichten angeordnet sein, wie z.B. eine Haftvermittlerschicht zwischen dem Stützelement und der Lagermetallschicht und/oder der Lagermetallschicht und der Gleitschicht bzw. dem Stützelement und der Gleitschicht. Ebenso können so genannte Diffusionssperrschichten zwischen einzelnen dieser Schichten bzw. zwischen allen Schichten angeordnet sein, um damit das Diffundieren einzelner Bestandteile von Schichten in 4/10 österreichisches Patentamt AT505 226 B1 2012-04-15 andere Schichten zu vermeiden.

[0033] Als Stützelement können beispielsweise Streifen oder Halbschalen aus Stahl oder dgl. verwendet werden, wie sie für diesen Anwendungszweck dem Fachmann bekannt sind.

[0034] Für die Lagermetallschicht können beispielsweise folgende Legierungen verwendet werden: [0035] Lagermetalle auf Aluminiumbasis (zum Teil nach DIN ISO 4381 bzw. 4383): AISn6CuNi, AIZn5SiCuPBMg, AISn20Cu, AISi4Cd, AICd3CuNi, AlSiUCu, AISn6Cu, AISn40, AISn25CuMn, AISillCuMgNi, AIZn4SiPb; [0036] Lagermetalle auf Kupferbasis (zum Teil nach DIN ISO 4383):

CuPb10Sn10, CuSn10, CuPb15Sn7, CuPb20Sn4, CuPb22Sn2, CuPb24Sn4, CuPb24Sn, CuSn8P, CuPb5Sn5Zn, CuSn7Pb7Zn3, CuPb10Sn10, CuPb30; [0037] Lagermetalle auf Bleibasis:

PbSb10Sn6, PbSb15Sn10, PbSb15SnAs, PbSb14Sn9CuAs, PbSn10Cu2, PbSn18Cu2, PbSn10TiO2, PbSn9Cd, PbSn10; [0038] Lagermetalle auf Zinnbasis:

SnSb8Cu4, SnSb12Cu6Pb.

[0039] Selbstverständlich können auch andere als die genannten Lagermetalle auf Aluminium-, Kupfer-, Blei- oder Zinnbasis verwendet werden.

[0040] Vorzugsweise werden jedoch bleifreie Lagermetalle verwendet.

[0041] Als Haftmittelschichten können z.B. Schichten aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wie z.B. AISc3, etc. verwendet werden.

[0042] Als Diffusionssperrschichten können ebenfalls Aluminium bzw. Aluminiumlegierungsschichten oder Nickelschichten, etc. verwendet werden.

[0043] Für den Gleitlack können Polymere als Matrix verwendet werden ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Polytetrafluorethylen, fluorhältige Harze, wie z.B. Perfluoralkoxy-Copolyme-re, Polyfluoralkoxy-Polytetrafluorethylen-Copolymere, Ethylentetrafluorethylen, Polychlortrifluo-rethylen, fluorierte Ethylen-Propylen Copolymere, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, alternierende Copolymere, statistische Copolymere, wie z.B. Perfluorethylenpropylen, Polyesterimide, Bismaleimide, Polyimidharze, wie z.B. Carboranimide, aromatische Polyimidharze, wasserstofffreie Polyimidharze, Poly-triazo-Pyromellithimide, Polyamidimide, insbesondere aromatische, Polyaryletherimide, gegebenenfalls modifiziert mit Isocyanaten, Polyetherimide, gegebenenfalls modifiziert mit Isocyanaten, Epoxyharze, Epoxyharzester, Phenolharze, Polyamid 6, Polyamid 66, Polyoxymethylen, Silikone, Polyarylether, Polyarylketone, Polyaryletherketone, Polyaryletheretherketone, Polyetheretherketone, Polyetherketone, Polyvinylidendiflouride, Polyethylensulfide, Allylensulfid, Poly-triazo-Pyromellithimide, Polyesterimide, Polyarylsulfide, Polyvinylen-sulfide, Polyphenylensulfide, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyarylsulfone, Polyaryloxide, Polyarylsulfide, Nitrilgummi, Fluorkautschuke, Mischungen und Copolymere daraus. Der Anteil des Polymers am Gleitlack kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 25 Gew.-% und einer oberen Grenze von 98 Gew.-% bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 50 Gew.-% und einer oberen Grenze von 85 Gew.-% bzw. aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 70 Gew.-% und einer oberen Grenze von 75 Gew.-%.

[0044] In dem Gleitlack kann zumindest ein Hilfsstoff enthalten sein, ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Gleitmittel, wie z.B. MoS2, h-BN, WS2, Graphit, Polytetrafluorethylen, Pb, Pb-Sn-Legierungen, CF2, PbF2, Hartstoffe, wie z.B. Cr03, Fe304, PbO, ZnO, CdO, Al203, SiC, Si3N4, Si02,Si3N4, Ton, Talk, Ti02, Mullit, CaC2, Zn, AIN, Fe3P, Fe2B, Ni2B, FeB, Metallsulfide, wie z.B. ZnS, Ag2S, CuS, FeS, FeS2, Sb2S3, PbS, Bi2S3, CdS, Fasern, insbesondere anorganische, wie z.B. Glas, Kohlenstoff, Kaliumtitanat, Whisker, Metallfasern, beispielsweise aus Cu oder Stahl, sowie Mischungen daraus, um das Gleitverhalten zu verbessern.

[0045] Als Lösungsmittel für den Gleitlack kommen sämtliche aus dem Stand der Technik 5/10 österreichisches Patentamt AT505 226B1 2012-04-15 hierfür bekannten Lösungsmitteln in Frage, insbesondere organische, wie z.B. Xylol, Alkohole, wie z.B. Ethanol, etc.

[0046] Von Vorteil ist es, wenn ein Gleitlack verwendet wird, der als polymere Matrix ein Polyimid, insbesondere ein Polyamidimid, sowie Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit als Festschmierstoffe umfasst. Der Anteil des Polyimids an dem Gleitlack kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 80 %, der Anteil an Molybdändisulfid aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 50 % und der Anteil von Graphit ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 % und einer oberen Grenze von 30 %.

[0047] Der Anteil an Polyimid kann auch ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 30 % und einer oberen Grenze von 70 % bzw. mit einer unteren Grenze von 40 % und einer oberen Grenze von 50 % bzw. kann der Anteil an Molybdändisulfid ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 45 % bzw. mit einer unteren Grenze von 35 % und einer oberen Grenze von 40 % bzw. kann der Anteil des Graphits ausgewählt werden aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 % und einer oberen Grenze von 25 % oder aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 20 %.

[0048] Das Verhältnis von Molybdändisulfid zu Graphit kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,5:1 und einer oberen Grenze von 4,5:1. Es kann damit das selbstschmierende Verhalten der Gleitlackschicht variiert werden, sodass gegebenenfalls unter Berücksichtigung der jeweiligen Anteile an Molybdändisulfid bzw. Graphit, d.h. bei Variierung der Anteilsverhältnisse dieser Zusatzstoffe zum Polyimid, wiederum zumindest eine der Eigenschaften der Gleitlackschicht dem jeweiligen Anwendungsfall besonders angepasst werden.

[0049] Das Molybdändisulfid ist vorzugsweise in Form von Plättchen im Gleitlack enthalten, wobei diese Plättchen eine mittlere Länge aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 pm und einer oberen Grenze von 40 pm und/oder eine mittlere Breite, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 pm und einer oberen Grenze von 40 pm und/oder eine mittlere Höhe, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 nm und einer oberen Grenze von 20 nm. Es kann damit eine deutliche Richtungsabhängigkeit der selbstschmierenden Eigenschaften erreicht werden, wobei sich die Molybdändisulfid-Plättchen bevorzugt parallel zur mit dem Gleitlack beschichteten Fläche ausrichten, sodass diese Plättchen bei Belastung gegeneinander verschiebbar sind und damit die Schmiereigenschaft des Gleitlackes verbessert wird.

[0050] Um diese Eigenschaften weiter zu verbessern bzw. zu optimieren, ist es möglich, dass die Molybdändisulfid-Plättchen eine mittlere Länge, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 pm und einer oberen Grenze von 35 pm und/oder eine mittlere Breite ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 pm und einer oberen Grenze von 35 pm und/oder eine mittlere Höhe ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 nm und einer oberen Grenze von 15 nm aufweisen bzw. können gemäß diese Plättchen eine mittlere Länge ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 18 pm und einer oberen Grenze von 25 pm und/oder eine mittlere Breite ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 18 pm und einer oberen Grenze von 25 pm und/oder einer mittleren Höhe, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 nm und einer oberen Grenze von 8 nm aufweisen.

[0051] Erklärend sei hierzu angeführt, dass diese Plättchen nicht Zwingenderweise eine quadratische Fläche aufweisen müssen, sondern vielmehr diese Plättchen einen unregelmäßigen Habitus aufweisen können, sodass also die mittlere Länge bzw. Höhe bzw. Breite auch Einzelwerte einschließen kann, welche außerhalb der angegebenen Bereiche liegen, jedoch die gemittelten Einzelwerte innerhalb der Bereiche.

[0052] Der Graphit wird vorzugsweise mit einer Korngröße eingesetzt, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 pm und einer oberen Grenze von 8 pm. 6/10 österreichisches Patentamt AT505 226B1 2012-04-15 [0053] Der Gleitlack kann als Antifriktionspaste bzw. Antifriktionsdispersion verarbeitet werden, je nachdem wie hoch der Anteil an dem Lösungsmittel ist.

[0054] Die Antifriktionspaste kann dabei zumindest annähernd obige Zusammensetzung aufweisen. Die Antifriktionsdispersion kann einen Polyimidanteil ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 40 %, einen Anteil an Molybdän-disulfid ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 25 % und einen Anteil an Graphit ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 % und einer oberen Grenze von 15 % aufweisen, wobei den Rest das Dispersions- bzw. Emulsionsmittel bildet.

[0055] Des Weiteren kann der Gleitlack ansonsten dem Stand der Technik entsprechend ausgebildet sein, beispielsweise auch Zusätze enthalten, welche die Verarbeitbarkeit verbessern, wie z.B. Entschäumer oder Verlaufshilfsmittel.

[0056] Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass in diesem Gleitlack bzw. der Gleitschicht zumindest ein Zusatzstoff verteilt ist.

[0057] Wie aus Voranstehendem hervorgeht, werden bevorzugt Metalle bzw. deren Legierungen als Zusatzstoffe im Sinne der Erfindung eingesetzt. Es können aber auch keramische Zusatzstoffe verwendet werden, so lange sie obige Bedingungen bzgl. Härte und Wärmeleitfähigkeit erfüllen.

[0058] Der Gleitlack kann in bekannter Weise verarbeitet werden, beispielsweise durch auf-sprühen, streichen, tauchen, Siebdruck, Offsetdruck etc. Es können somit direkt beschichtete Lagerelemente hergestellt werden.

[0059] In Hinblick auf die Herstellung des Lagerelementes selbst sei der Fachmann an die einschlägige Literatur verwiesen. Beispielsweise kann zuerst ein Streifen aus Stahl als Stützelement durch Walzen oder galvanisch oder Abscheidung über ein PVD-Verfahren, z.B. Sputtern, mit einer Lagermetallschicht versehen werden. Auf letztere kann dann die Gleitschicht aus dem erfindungsgemäßen Gleitlack aufgetragen werden.

[0060] Selbstverständlich sind Zwischenschritte in Form von Wärmebehandlungen möglich, und sind diese dem Fachmann aus der einschlägigen Literatur bekannt.

[0061] Es sind auch unterschiedliche Mischungen verschiedener Zusatzstoffe möglich, beispielsweise Silber mit Kupfer, Silber mit Gold, zumindest Metall mit Fasern, wobei die Fasern die Minoritätskomponente und das zumindest eine Metall die Majoritätskomponente die bilden können. Insbesondere kann ein Verhältnis von dem zumindest einem Metall: Fasern von 4:6 bis 1:9 - jeweils in Vol.-% - eingehalten werden, wodurch die Fasern besser einmischbar sind.

[0062] Des Weiteren besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, innerhalb der Gleitlackschicht den zumindest einen Zusatzstoff in Form eines Konzentrationsgradienten anzuordnen, mit einer höheren Konzentration im Bereich der Lagermetallschicht bzw. im Bereich des Stützkörpers und damit eine hohe Wärmeleitfähigkeit zu erhalten und einer relativ geringen Konzentration im Bereich einer Oberfläche, welche auf das zu lagernde Bauelement weist, um diese Oberfläche eine höhere Elastizität und damit eine höhere Anpassbarkeit zu geben. Der Konzentrationsgradient kann stufenförmig oder stetig zunehmend ausgebildet sein, wobei diese Zunahme je nach Bedarf linear oder in Form einer Kurve mit stärker oder mit weniger starker Zunahme - im Vergleich zum linearen Verlauf - ausgebildet sein kann.

[0063] Von dem erfindungsgemäßen Gleitlack wurden folgende Grundzusammensetzungen -die Angaben sind ohne Lösungsmittel zu verstehen - hergestellt. 7/10 österreichisches Patentamt AT505 226 B1 2012-04-15

Nr. PA I (%) MoS2 (%) Graphit (%) 1 27 50 23 2 37 40 23 3 32 45 23 4 30 50 20 5 35 40 25 6 34 42 24 7 29 47 24 8 30 46 24 9 27 49 24 10 31 41 28 [0064] In diesen Gleitlack wurden in der Folge oben genannte Metalle in folgenden Volumenanteilen eingemischt. Die Anteile sind in Vol.-% angegeben und bildet den Rest die Grundzusammensetzung des Gleitlackes aus oben stehender Tabelle.

Nr. Ag Cu Si Co W Ir 1 40 2 65 3 50 80 4 45 20 5 60 6 10 45 7 55 8 80 9 30 20 10 55 10 [0065] Aus den oben genannten anderen Harzen wurden beispielhaft folgende Zusammensetzungen hergestellt, wobei die Angaben wieder in Vol.-% zu verstehen sind. 8/10

Claims (6)

1. österreichisches Patentamt AT505 226 B1 2012-04-15 Nr. Phenolharz Polyesterharz Ag Zn Cu 15 60 40 16 35 65 17 50 50 18 35 45 20 19 40 60 20 45 55 [0066] Diese Gleitlackproben 1 bis 20 wurden in der Folge auf ein Lagerelement bestehend aus einer Stahlstützschale und einer Lagermetallschicht aus AISn40 aufgetragen. Es konnte bei allen eine bessere Dauerfestigkeit festgestellt werden. [0067] Insbesondere eignet sich als Gleitlack ein Lack, der eine Kunstharzschicht erzeugt, die zwischen 27 % und 37 %, insbesondere 32 %, Polyamidimid, zwischen 40 % und 50 %, insbesondere 45 %, MoS2 und zwischen 18 % und 28 %, insbesondere 23 %, Graphit enthält. [0068] Anstelle der Metalle, die bevorzugt in einem Reinheitsgrad von 99,9 % eingesetzt werden, können auch deren Legierungen verwendet werden. Es können auch Metalle verwendet werden, die keine Sulfide mit dem Schmieröl bilden bzw. die mit Schmieröl nicht durch Reaktion verarmt werden. Patentansprüche 1. Gleitlack mit einer Matrix aus einem Kunstharz, in dem zumindest ein Festschmierstoff und zumindest ein Zusatzstoff zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit enthalten sind, wobei der Zusatzstoff eine Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C von größer 100 Jm'1s'1K'1 und eine Härte von maximal 2500 % der Härte der Matrix aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff in zumindest zwei verschiedenen Partikelgrößenfraktionen enthalten ist, wobei Partikel mit einer mittleren Partikelgröße ausgewählt sind, aus einer ersten Partikelfraktion mit einer unteren Grenze von 10 pm und einer oberen Grenze von 30 pm und einer zweiten Partikelfraktion mit einer unteren Grenze von 50 pm und einer oberen Grenze von 100 pm.
2. 2. Gleitlack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff eine Mikrohärte nach Vickers aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 65 MHV und einer oberen Grenze von 500 MHV, bei einer Prüflast von 0,001 p.
3. 3. Gleitlack nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix eine Mikrohärte nach Vickers aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 MHV und einer oberen Grenze von 45 MHV bei einer Prüflast von 0,001 p.
4. 4. Gleitlack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Beryllium, Wolfram, Rhodium, Silizium, Iridium, Molybdän, Ruthenium, Zink, Kobalt, sowie deren Legierungen.
5. 5. Gleitlack nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff durch Reaktionsmahlen von zumindest zwei Metallen hergestellt ist.
6. 6. Gleitlack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff in einem Anteil enthalten ist, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 Gew.-% und einer oberen Grenze von 50 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Gleitlack. 9/10