DE1278057B

DE1278057B - Verfahren zur Verbesserung bzw. Erneuerung von als Schmiermittel bekannten Molybdaen- oder Wolframdisulfid

Info

Publication number: DE1278057B
Application number: DEG43501A
Authority: DE
Inventors: Curtis Stanley Oliver
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1964-05-05
Filing date: 1965-05-04
Publication date: 1968-09-19
Also published as: GB1074864A; US3301780A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ^f^ PATENTAMT Int. CL:

ClOm

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 23 c-1/05

Nummer: 1278 057

Aktenzeichen: P 12 78 057.3-43 (G 43501)

Anmeldetag: 4. Mai 1965

Auslegetag: 19. September 1968

Gewisse anorganische Verbindungen, wie Sulfide, Disulfide, Selenide und Telluride, von Metallen, wie Molybdän, Wolfram, Titan und Uran, zeichnen sich durch eine lamellare oder plättchenähnliche Kristallstruktur aus, innerhalb welcher die Metallatome miteinander nur innerhalb einer einzigen Ebene verbunden sind, während die nichtmetallischen Atome mit den Metallatomen derart verbunden sind, daß sie auf beiden Seiten dieser Ebene Schichten bilden. Die nichtmetallischen Atome in jedem der einzelnen Kri- ίο stalle ziehen sich daher gegenseitig nur sehr schwach an, so daß solche Kristalle bei gegenseitiger Einwirkung unter dem Einfluß von geringen Scherkräften sehr leicht gleiten. Weiterhin haben die nichtmetallischen Atome ausgesprochene Affinität zu benachbarten Metalloberflächen, so daß die auf solchen Oberflächen haftenden Kristalle einen großen Widerstand gegenüber normal zu den Scherkräften gerichteten Kräften aufweisen. Folglich haben diese Verbindungen ausgezeichnete Schmierfähigkeit und fres- ao sen sich nur schwer fest.

Am vielversprechendsten von diesen festen. Schmiermitteln oder den »lamellaren, metallischen Schmiermitteln« sind Molybdändisulfid und WoIframdisulfid. Es wurde jedoch festgestellt, daß alle die as obengenannten Schmiermittel sich sehr schnell abnutzen und ziemlich schnell verbraucht sind, da sie ihre Schmierfunktion unter Vernachlässigung einer kontinuierlichen Erneuerung ausüben. Ein weiterer Nachteil, der wahrscheinlich auch auf der schnellen Abnutzung beruht, ist der, daß sich große Mengen des verbrauchten Materials zwischen den sich bewegenden Oberflächen ansammeln und zum Festfressen dieser geschmierten, sich bewegenden Teile beitragen können.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, nach dem man auf der einen Seite die Abnutzungseigenschaften des als Schmiermittel bekannten Molybdän- und Wolframdisulfids verbessern kann, ohne auf der anderen Seite die Schmierfähigkeit zu beeinträchtigen. Man kann dies erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß man auf MoS₂ oder WS₂ längere Zeit eine Gasmischung aus Schwefelwasserstoff und einem indifferenten Gas, ζ. Β. Stickstoff, einwirken läßt.

Obwohl es bekannt ist, die Abnutzung von lamellaren, metallischen Schmiermitteln durch Hinzufügen besonderer Zusätze zu verbessern, hat sich experimentell zeigen lassen, daß durch das Verfahren gemäß der Erfindung noch kleinere Abnutzungen als durch solche Zusätze zu erreichen sind. Insbesondere haben die Versuche auch gezeigt, daß erfindungs-Verfahren zur Verbesserung bzw. Erneuerung
von als Schmiermittel bekannten Molybdän- oder Wolframdisulfid

Anmelder:

General Electric Company, Schenectady, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

6000 Frankfurt 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

Curtis Stanley Oliver, Schenectady, N. Y.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 5. Mai 1964 (365182) --

gemäß behandeltes Molybdän- oder Wolframdisulfid Reibungskoeffizienten hat, die mit denen des gemäß der USA.-Patentschrift 3 127 346 mit Zusätzen versehenen MoS₂ oder WS₂ vergleichbar sind.

Bei dem Verfahren der Erfindung werden Schwefelwasserstoffgas, das mit einem indifferenten Gas verdünnt ist, und Molybdän- oder Wolframdisulfidkristalle oder -partikeln miteinander in Berührung gebracht, und es hat sich gezeigt, daß die Kristalle nach einer solchen Behandlung einen größeren Widerstand gegenüber der Abnutzung haben.

Die Erfindung ist besonders in Verbindung mit den vielfach gelagerten umlaufenden Wellen, die im USA.-Patent 3 051 535 beschrieben sind, von großer Bedeutung. Beispielsweise könnte man zylindrisch geformte, aus diesem lamellaren, metallischen Schmiermittel hergestellte Körper nehmen und sie an Stelle der von einem Lagergehäuse radial nach innen weisenden Vorsprünge setzen, die in einer gemeinsamen Ebene und auf einem Kreis im Abstand von 120° derart angebracht sind, daß sie die umlaufende Welle tragen, ohne daß diese das Lagergehäuse berührt. Zur Prüfung der Eigenschaften von gemäß der Erfindung hergestellten Pillen wurden mikroskopisch kleine Molybdän- oder Wolframdisulfidteilchen unter einem Druck von etwa 140 bis 2100 kg/cm² zu einem zylindrischen Körper von

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0,8 cm Durchmesser zusammengepreßt. Die Versuche fanden unter Auflegen einer Last von etwa 2 kg auf die Pille statt, während diese mit einer Geschwindigkeit von etwa 40 m/Sek. gegen eine Anzahl von Metalloberflächen rieb. Der Ausdruck »mikroskopisch klein« bedeutet dabei, daß die meisten Teilchen eine Größe zwischen 1 und 2 Mikron haben. Die Versuche wurden bei Zimmertemperatur (23 bis 25° C) und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 55 % (entsprechend der Zimmerluft) ausgeführt.

Bei dem Verfahren der Erfindung kann das Molybdän- oder Wolframdisulfid als Pille oder in Form mikroskopisch kleiner Partikeln, die später in Pillenform gebracht werden, für etwa 2 Stunden einer Mischung von H₂S und N₂ unter einem Druck von einer Atmosphäre bei Zimmertemperatur ausgesetzt werden. An Stelle von Stickstoffgas, das primär das Schwefelwasserstoffgas verdünnen und tragen soll, können auch andere indifferente Gase, wie Kohlendioxyd oder Helium, verwendet werden. Wenn das indifferente Gas jedoch ganz weggelassen wird, dann steigt, wie völlig unerwartet gefunden wurde, die Abnutzung noch über den Wert, den das Schmiermittel vor der Behandlung hat.

Obwohl hier der Druck mit einer Atmosphäre angegeben wurde, können auch größere oder kleinere Drucke gewählt werden. Die angegebene Temperatur ist ebenfalls nicht kritisch.

Da Feuchtigkeit sich in besonderer Weise auf das Verhalten von Molybdän- und Wolframdisulfid auswirkt, sollten sowohl der Schwefelwasserstoff als auch das indifferente Gas zum Verdünnen so trocken wie möglich sein. Die Strömungsgeschwindigkeit ist nicht

ίο kritisch; bei Verwendung einer Mischung besteht letztere vorzugsweise aus gleichen Mengen Schwefelwasserstoff und verdünnendem Gas. Je nach Wunsch können auch Pillen aus vorbehandelten Partikeln beider Stoffe, nämlich Molybdän- und WoIframdisulfid, hergestellt werden.

Die Tabelle gibt Beispiele für die Abnutzung von vorbehandelten Molybdändisulfidpillen an. Die Beispiele 2, 3, 4, 6 und 8 zeigen die Qualität der mit H₂S und N₂ oder mit H₂S allein vorbehandelten PiI-

Ien. Das Molybdändisulfid wurde in Form mikroskopisch kleiner Partikeln präpariert und anschließend in Pillenform gepreßt. Die Beispiele 1, 5 und 7 sind zum Vergleich da. Die Versuche dauerten zwischen 15 und 54 Stunden.

Tabelle

Versuchsbedingungen	.. etwa	Abnutzung
1. Nichtvorbehandelte Pille auf blankem Kupfer		0,028 mg pro Stunde
2. Mit H₂S/N₂ vorbehandelte Pille auf blankem Kupfer	.. etwa	0,0006 mg pro Stunde
3. Mit H₂S vorbehandelte Pille auf blankem Kupfer	Stahl ..	0,0303 mg pro Stunde
4. Mit H₂S vorbehandelte Pille auf blankem Kupfer	0,0437 mg pro Stunde
5. Nicht vorbehandelte Pille auf glattem Chrom	0,030 mg pro Stunde oder weniger
6. Mit H₂S/N₂ vorbehandelte Pille auf glattem Chrom	0,00048 mg pro Stunde
7. Nicht vorbehandelte Pille auf verchromtem, weichem Stahl	0,0035 mg pro Stunde
8. Mit H₂S/N₂ vorbehandelte Pille auf verchromtem, weichem	0,0091 mg pro Stunde

Mikroskopisch kleine Wolframdisulfidpartikeln wurden ebenfalls, wie oben geschildert, für etwa 2 Stunden mit H₂S und N₂ vorbehandelt, in Pillenform gebracht und etwa 20 Minuten lang auf blankem Kupfer geprüft. Obgleich die Versuchsergebnisse nicht so günstig wie beim Molybdändisulfid sind, ist doch eine Verminderung der Abnutzung um mehr als 40% festzustellen.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Verbesserung bzw. Erneuerung von als Schmiermittel bekanntem Molybdän- oder Wolframdisulfid, dadurch gekennzeichnet, daß man auf MoS₂ oder WS₂ längere Zeit eine Gasmischung aus Schwefelwasserstoff und einem indifferenten Gas einwirken läßt.

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