DE1088644B - Waessriges oelfreies Schmiermittel mit einem Gehalt an festen Schmierstoffen - Google Patents

Description

• Wäßriges ölfreies Schmiermittel mit einem Gehalt an festen Schmierstoffen Die vorliegende Erfindung betrifft Schmiermittel, welche Wasser, schmierwirksame Feststoffe, insbesondere solche mit Schichtgitter, wie MoS2, WS., Graphit, ferner auf die Gleitflächen auflockernd wirkende Verbindungen und Dispersionsstabilisatoren enthalten.
• Solche Schmiermittel sind bekannt. Zum -Beispiel sind schmierwirksame oder zur Herstellung schmierwirksamer Überzüge verwendbare wäßrige Dispersionen beschrieben, die, z. B. Molybdändisulfid, Phosphor-, Salpeter-, Fluß- oder Oxalsäure, gegebenenfalls Schwermetallphosphate, Dispergiermittel und Dispersionsstabilisatoren, wie Methylcellulose bzw. Methyläthyleelluloseäther, enthalten. Es hat sich indessen gezeigt, daß derartige Schmiermittel aus verschiedenen Gründen den in sie gesetzten Erwartungen nicht genügen.
• Zunächst weisen diese bekannten Dispersionen eine nur unbefriedigende Stabilität auf. So setzt sich z. B. eine derartige Suspension in einem Glaszylinder vom Durchmesser 25 mm und einer Höhe von 160 mm innerhalb 30 Minuten so stark ab, daß sich am Boden des Glaszylinders eine Schicht von 15 mm Molybdändisulfid anreichert. Nach 24 Stunden hat sich diese Molvbdändisulfidschicht noch weiter bis auf 5 mm abgesetzt.
• Außerdem zeigt sich bei derartigen Zubereitungen z. B. nach Tagen, daß -die Dispersionsstabilisatoren, wie z. B. Methyläthylcelluloseäther, durch die Anwesenheit von freien Säuren, wie z. B. Phosphorsäure, Salpetersäure und Flußsäure, durch Hydrolyse zerstört werden, infolgedessen ausflocken und damit unwirksam werden.
• Eine andere bekannte Suspension setzt unter den gleichen Umständen innerhalb 24 Stunden auf 12 mm Molybdänsulfid ab. Darüber steht eine vollkommen klare, grüne Lösung.
• Darüber hinaus zeigen, wie auch erneute Versuche bestätigen, diese bekannten Zubereitungen, wenn sie, auf die Gleitflächen aufgetragen, als fester Film vorliegen, den Nachteil, daß die auch in festen Film noch enthaltenen Cellulosederivate und organischen Netzmittel bei Temperaturen oberhalb 180° C verkoken.
• Diese Verkokungsprodukte in dem aufgebrachten Film stören die Schmierwirkung von Molybdändisulfid, da sie die Ausbildung genügend vieler, freier Molybdändisulfidoberflächen verhindern, indem die Mo S2 Teilchen mit einem harten Film aus den Verkokungsprodukten überzogen werden. Ein weiterer Nachteil dieser Verkokungsreaktion ist die Verminderung der Haftfestigkeit des aufgebrachten Filmes, da durch die Verkokungsvorgänge Volumenänderungen auftreten, die den innigen Verband des Filmes wieder zerreißen.
• Weiter zeigen die bekannten, insbesondere unter Verwendung salpetersäurehaltiger Zubereitungen hergestellten schmierwirksamen Schichten auch an trockener Luft eine starke Korrosionsanfälligkeit. Wie Versuche ergeben haben, treten die Korrosionserscheinungen bereits innerhalb der ersten Stunde auf.
• Bei anderen derartigen Zubereitungen bilden die dort verwendeten Dispersionsstabilisatoren, wie z. B. Methyläthylcelluloseäther, eine in sich geschlossene; lackartige, allerdings nicht sichtbare Schicht, welche die Kappillarwirkung auf Schmieröle erheblich zurücksetzt.
• Es ist auch bekannt, zur Herstellung von Bohremulsionen Wasserglas und Graphit gegebenenfalls mit Ölen oder Fetten zu vermischen. Derartige Zubereitungen haben den Nachteil, daß sie infolge der mangelnden Haltbarkeit des Wasserglases an der Luft, d. h. unter der Einwirkung der Kohlensäure, unter Bildung kolloidaler Kieselsäure zerfallen. Abgesehen davon würde die Verwendung des stark alkalischen Wasserglases im vorliegenden Fall eine völlige Inaktivierung aller sauer wirkenden, die Gleitflächen auflockernden Verbindungen zur Folge haben.
• Durch die vorliegende Erfindung ist es nunmehr gelungen, alle diese Nachteile zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß Schmiermittel, welche in wäßriger Dispersion schmierwirksame Feststoffe, insbesondere solche mit Schichtgitter, wie Mo S2, W S2 Graphit, auf die Gleitfläche auflockernd wirkende Verbindungen und Dispersationsstabilisatoren enthalten, als Stabilisatoren einen Gehalt an anorganischen, zur Thixotropie befähigten, insbesondere mit Wasser quellbaren Stoffen aufweisen.
• Mit besonderem Vorteil werden als Stabilisatoren zur Bildung viskoser Gele befähigte Magnesium-Aluminium -Silikate eingesetzt.y Hierzu gehören beispielsweise Verbindungen wie Bentonit, Montmorillonit, Attapulgit.
• j)erärtige wäßrige Dispersionen zeigen eine benerkenswerte Stabilität. Während, wie eingangs schon dargelegt- wurde, die bekannten Dispersionen schon nach 30 Minuten, spätestens nach mehreren Stunden ,deutliche Zerfall$grscheinungexv-zeigen, sind die erfindungsgemäßen Zubereitungen,. insbesondere wenn lediglich Wasser als Dispersionsinediüm enthalten ist, über Wochen völlig stabil: Solche Zubereitungen lassen sich beispielsweise mit-.Spritzpistolen auf Oberflächen völlig homogen auftragen. Auch bei Verwendung von Wasser-Alkohof-Gemischen als Dispersiönsmedium- -werden.. durchaus_.befriedigende Ergebnisse erzielt.
• ` Es ist bekannt, Emulsionen z. B. von Erdnußöl. in. Wasser dadurch herzustellen, daß der zu emulgierende Stoff mit einer großen Menge eines Adsorptionsmittels wie kolloidale Kieselsäure, Aluminiumoxyd oder Eisenoxyd innig gemischt und diese Mischung dann -in Wasser eingetragen -wird (deutsche Patentschriften 495 934 und 502 237). Für die vorliegenden Zwecke sind derartige --Zubereitungen aber ebensowenig geeignet wie die, aus . der deutschen Patentschrift 837 243 bekannten, -aus Kieselsäure und Aluminumsalzen==hergestellten kolloidalen Produkte,- da sie, in. für Schmierzwecke:-noch- einigermaßen erträglichen Konzentration eingesetzt, nicht imstande sind, Teilchen- mit einer so hohen Dichte, wie z. B. Molybdändisulfid mit einer -Dichte von @4,8, in -der Schwebe zu halten. Schließlich sind aus der deutschen Auslegeschrift 1024 658 Schmierfette bekannt, welche mineralische Stoffe und schmierwirksame, schichtgitterkristalline Feststoffe enthülten können. Hier handelt -es sich un-r fettige- Zubereitungen sehr hoher -Kon= .sstenz:- Es konnte- daraus in keiner Weise ent--iommen werden, welche- bemerkenswerte Effekte -die -Verwendung von -zur Thixotropie befähigten Stoffen .in wäßrigen Systemen, d. h. in Systemen, .die - hinsichtlich ihrer Viskosität mit den vorerwähnten Schmierfetten k11_ um vergleichbar sind, zur Folge hat.-Weiter zeigen die erfindungsgemäßen Schmiermittel .selbst bei Temperaturen von 300° C noch keine Verkokungs- bzw. Zersetzungserscheinungen. So entstehen keine die freie Oberflächenbildung von Molyb-Adändisulfidkristallen störenden Produkte. Da die .mikrokristallin aufgebauten, anorganischen. Disper-.sionsstabilisatoren keinen -zusammenhängenden festen .Film bilden, sind die Mo S2 Kristalle in der Lage; .sich- während der Gleitbeanspruchung in -die günstigsten schmierwirksamen Positionen auszurichten.
• Da keine Verkokung auftritt, kann auch die Struktur -der schmierwirksamen Schicht durch hohe Tem-. peraturen nicht zerstört werden.-Auch zeigt sich, daß die anorganischen Stabilisa-_toren, welche in der mit -den erfindungsgemäßen Schmiermitteln hergestellten Schicht vorhanden sind, sowohl Feuchtigkeit als auch freie Säuren,- wie z. B. .Kohlensäure- oder schweflige Säure, zu absorbieren .vermögen. Hierdurch ist.. eine Korrosion in -gewöhnlicher Luft, wie Versuchetgezeigt-haben, selbst bei .monatelangem Lagern -ausgeschlossen.
• _ - Als Gleitflächen auflockernde = Verbindungen sind ,mit Vorteil sauer wirkende- -Phosphor-Sauerstoff-Verbindungen, insbesondere-ortho-Phosphorsäure und./ ioder -deren Verbindungen °:enthaiten. Bevorzugt sind .hierbei Gemische. _@ aus ortho-Phosphors.äure und 4Schwermetallphosphaten,insbesondere Zinkphosphat. Wenn auch die Schmiermittel unmittelbar als solche, d. h. in Form ihrer wäßrigen Dispersion Verwendung- finden können, werden jedoch mit besonderem Vorteil die: damit behandelten Teile bzw. Gleitflächen einer Trocknung entweder bei Raumtemperatur oder erhöhten Temperatur unterworfen. Auch in Form einer solchen trockenen Schmierschicht sind die erfindungsgemäßen Schmiermittel den bekannten Schmiermitteln überlegen, da die erfindungsgemäß verwendeten Stabilisatoren, welche die Stabilität der Dispersion und damit die Bildung einheitlicher schmierwirksamer Schichten bewirken, im Gegensatz zu den bislang benutzten Stabilisatoren, die Schmierwirkung der trockenen Schicht nicht nachteilig beeinflussen. Diese trockenen Schmierschichten erlauben auch--. die. zusätzliche Verwendung. von, Schmierölen bzw: I wäßrigen Schmierölemulsionen. Die . hohe Kapillaraktivität der trockenen Schmierschichten.läßt sich z.-B.. -an der gegenüber den bekannten Schmierschichten. doppelt so hohen Steighöhe eines Spindel= Öles nachweisen. Beispiel Eine Mischung von 1211/o Molybdünsulfidpulver mit ,6,8l)/11 ortho-Phosphorsäure, 1.11/o Zinkphosphat, 40,2°/o Wasser, 38"/o Äthanol -und 211/a eines. quellbaren Bentonits wird auf mehrere Laufringe der Alpha Lubricant Testing Mashine LEW 1 (Prinzip Timken) gespritzt und während 20 Minuten bei 150° C getempert. Die auf den Ringen entstehende feste Schmierschicht von wenigen [. Stärke wird auf der .obenerwähnten Maschine geprüft: Ein Metallklotz wird - mechanisch .mit einer Kraft von 285 kg gegen den umlaufenden Ring (78 UpM) gedrückt. Der Reibungskoeffizient liegt bei 0,03. Sobald die Schicht keine Schmiereigenschaften mehr aufweist und der Reibungskoeffizient auf 0,1 ansteigt, .ist der Versuch beendet. Die Zahl der Umdrehungen des Ringes bis zu diesem Punkt ist ein Kriterium für die Güte des Schmiermittels. Vier so präparierte .Ringe -zeigen Reibwege von 50 000 bzw. 57 000 bzw. 57 000 und 64 000 Umdrehungen, also im Durch-Schnitt 6,3 km. Vergleichsweise köpnen solche Ringe, die z. B.- mit handelsüblichem Molybdändisülfidpulver eingerieben oder mit einer ölhaltigen Paste - von Molybdändisulfid wie üblich behandelt sind, nur Umdrehungszahlen von 350 bzw. 2500 erreichen. ,Die Reibwege sind hierbei- nur 38,5 bzw. 275 m.
• Die Prüfung der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen- Schmiermittels kann auch auf der Almen-Wieland-Maschine (AWM) erfolgen: Reibt man Welle und Lagerschalen mit einem handelsüblichen Molybdändisulfidpulver ein und entfernt den lose anhaftenden Überschuß, so kann man ein so behandeltes -Lager his zu einer Belastung von 400 kg (in einem zweiten Fall bis 450 kg)-- fahren. Dann tritt Verschweißen des Lagers ein.
• Spritzt man mit der nach dem Beispiel angegebenen Mischung Welle und Lagerschalen, trocknet 24 Stunden bei Raumtemperatur, so= kann ein so vorbehandeltes Lager auf der AWM nicht mehr zum Verschweißen gebracht werden. Bei einer -Belastung von 2000 kg tritt Wellenlängung ein. -

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: - 1. Wäßriges -ölfreies Schmiermittel mit einem Gehalt an festen Schmierstoffen auf der Grundlage einer wäßrigen Dispersion aus festen Schmierstoffen, insbesondere solchen .reit Schichtgitter, wie Mo S2, W S2, Graphit, auf die Gleitfläche auflockernd wirkende Verbindungen sowie Dispersionsstabilisatoren, dadurch gekennzeichnet; daß die Stabilisatoren anorganische, zur Thixotropie befähigte, insbesondere mit Wasser quellbare Stoffe sind.
2. 2. Wäßriges ölfreies Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatoren viskose Gele bildende Magnesium-Aluminium-Silikate sind.
3. 3. Wäßriges ölfreies Schmiermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen auflockernde Verbindungen, saure Phosphor-Sauerstoff-Verbindungen, insbesondere ortho-Phosphorsäure und/oder deren Verbindungen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 495 934, 502 237, 837 243; deutsche Auslegeschrift Nr. 1024 658; Auszüge deutscher Patentanmeldungen, Vol. 6 (1948), S. 810.