DE1621791C3 - Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Metallgegenstandes durch elektrolytisches Anodisieren der Metalloberfläche und Einbetten von festen Schmiermittelpartikeln in die Oxidschicht und Verwendung des Metallgegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Metallgegenstandes durch elektrolytisches Anodisieren der Metalloberfläche und Einbetten von festen Schmiermittelpartikeln in die Oxidschicht.

Aus der GB-PS 7 35 854 sind überzogene Metallgegenstände bekannt, deren Herstellung so erfolgen kann, daß durch Anodisieren eines Metalls eine poröse Oxidschicht erzeugt und anschließend Polytetrafluoräthylen durch Erhitzen auf 300 bis 400⁰C unter Druck auf diese Oxidschicht aufgeschmolzen wird.

Dieses Verfahren ist umständlich, da zunächst durch Anodisieren die poröse Oxidschicht erzeugt und anschließend das Polytetrafluoräthylen in komplizierten weiteren Verfahrensschritten auf die Oberfläche aufgebracht und unter Druck durch Erhitzen aufgeschmolzen werden muß. Ferner kann auf diese Weise naturgemäß keine homogene Oxid-Polytetrafluoräthylen-Schicht hergestellt werden, sondern die unteren Schichtteile werden überwiegend aus Metalloxid und die oberen Schichtteile überwiegend aus Polytetrafluoräthylen bestehen.

Aus der GB-PS 7 97 001 ist es bekannt, zur Herstellung rissefreier Polytetrafluoräthylen-Überzüge in größerer Dicke eine Codispersion von Polytetrafluoräthylen und eines filmbildenden Polymerisats mit einem Schmelz- oder Zersetzungspunkt unterhalb des Sinterpunkts des Polytetrafluoräthylens auf einer Metallanode galvanisch niederzuschlagen. Anschließend wird der Überzug hohen Temperaturen ausgesetzt und dabei getrocknet und dann gesintert. Bei dieser Behandlung wird das filmbildende Polymerisat ganz oder zu einem wesentlichen Teil entfernt, und es bleibt ein kontinuierlicher Polytetrafluoräthylenüberzug zurück. Wenn nach diesem Verfahren Aluminium überzogen wird, kann das anodische Aluminium Sauerstoff aus dem umgebenden Elektrolyten freisetzen. Der auf dem Aluminium niedergeschlagene Polytetrafluoräthylen-Überzug kann daher manchmal freigesetzten Sauerstoff enthalten, was zu Lücken bzw. Poren im Überzug führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rasch durchführbares, einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Metallgegenstandes der eingangs genannten Art zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der

to eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß gleichzeitig mit der Anodisierung der Metalloberfläche negativ geladene feste Schmiermittelpartikel elektrophoretisch niedergeschlagen werden.

Das einfach und rasch durchführbare erfindungsge-

iS mäße Verfahren erlaubt die Herstellung beschichteter Metallgegenstände mit einer hohen Haftung des aufgebrachten trockenen Schmiermittelbelags, der weit bessere Schmiereigenschaften als eine in üblicher Weise lediglich anodisierte Oberfläche aufweist.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird das gleichzeitige elektrolytische Wachsen des Oxides und des elektrophoretischen Niederschlags eines Schmiermittels auf der Metalloberfläche dadurch bewirkt, daß in den für die Anodisierung verwendeten Elektrolyten negativ geladene Partikeln eines festen Schmiermittels eingebracht werden. Wenn das zu überziehende Metall als Anode geschaltet wird und die Oxidation durch Elektrolyse an der Anode stattfindet, wandern die negativ geladenen Partikel des festen Schmiermittels aufgrund des in dem Elektrolyten fließenden elektrischen Stromes zu der Anode und vermischen sich mit dem sich bildenden Oxid. Die Schmiermittel-Partikeln werden dabei im wesentlichen gleichmäßig über die Dicke der Oxidschicht verteilt. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr gut haftender Überzug mit niedrigem Reibungskoeffizienten, der als Lagerfläche und für andere Anwendungszwecke für trockene Schmiermittel verwendbar ist. Die Dicke des Überzugs hängt von der Behandlungszeit ab. Geeignete Überzüge sind mit einer Dicke von 0,0254 mm und bis 0,127 mm hergestellt worden, jedoch können auch kleinere oder größere Dicken erhalten werden.

Bevorzugte Metalle, die durch die erfindungsgemäße Anodisierung und das gleichzeitige elektrophoretische Niederschlagen der festen Schmiermittel-Partikel beschichtet werden, sind Aluminium, Magnesium und Legierungen, die einen größeren Teil dieser Metalle enthalten. Die erzeugte Oxidschicht ist für das Vermischen mit festen Schmiermitteln, z. B. Fluor-Kohlenstoff-Polymerisaten, besser geeignet und gibt einen besseren Schmiermittelüberzug als dieser durch Anodisieren von Zinn erzeugt wird.

Im erfindungsgemäßen Verfahren können alle Arten von festen Schmiermittelpartikeln, die normalerweise eine negative Ladung haben oder die mit einer negativen Ladung versehen werden können, wie Molybdändisulfid, Aluminium-Wolfram-Disulfid, Polyäthylen und Fluor-Kohlenstoff-Polymerisate verwendet werden. Für Schmierzwecke werden Molybdändisulfid und Fluor-Kohlenstoff-Polymerisate bevorzugt.

Spezielle Beispiele geeigneter Fluor-Kohlenstoff-Polymerisate sind Polytetrafluoräthylen, Polyhexafluorpropylen, Polychlortrifluoräthylen, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylfluorid, Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Copolymerisate, Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymerisate, Poly-1,1,1-trifluorpropylmethyldichlorsilan, Fluorsilikon-Elastomere, Polyfluoranilin und Copolymerisate von Tetrafluoräthylen und Trifluornitroso-

methan. Besonders bevorzugt sind die vollständig fluorierten Fluor-Kohlenstoff-Polymerisate, insbesondere Polytetrafluoräthylen, da unter Verwendung dieser Verbindungen hergestellte Überzüge besonders vorteilhafte Reibungskoeffizienten und ähnliche Werte aufweisen. Polytetrafluoräthylen ist in Form negativ geladener kolloidaler Partikeln in wäßriger Suspension im Handel erhältlich.

Das Beispiel erläutert die Erfindung.

Ein Aluminiumblech wird als Anode verwendet. Die Kathode ist Blei oder nichtrostender Stahl. Der Elektrolyt besteht aus Schwefelsäure (0,0296 Liter pro 3,785 Liter), Oxalsäure (0,0592 Liter pro 3,785 Liter) und einer wäßrigen 0,5 gewichtsprozentigen Suspension von negativ geladenen kolloidalen Polytetrafluoräthylen-Partikeln, die mit 5% Schwefelsäure angesäuert ist, wobei die Bestandteile in Wasser bis auf ein Volumen von 7,57 Liter gemischt werden. Der Elektrolyt war in einem Glasgefäß enthalten und wurde während des Betriebs bei einer Temperatur von —4° bis 35°C gehalten. Die verwendete Stromdichte betrug 10 bis 36 A pro 9,25 dm-'. Die Spannung betrug 10 bis 75 V. Im Elektrolyten wurde eine kräftige Bewegung aufrechterhalten. Die Betriebszeit betrug 15 bis 60 Minuten. Nach dieser Behandlung war auf das Aluminiumblech ein 0,0051 bis 0,064 mm dicker Überzug aus gemischtem Aluminiumoxid und Polytetrafluoräthylen-Partikeln aufgebracht.

Bei Durchführung des im vorstehenden Beispiel beschriebenen Verfahrens unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen wurden unter Verwendung der in der Beschreibung aufgeführten anderen Fluor-Kohlenstoff-Polymerisate im wesentlichen dieselben Ergebnisse erzielt.

Durch Ersetzen der Polytetrafluoräthylen-Suspension durch eine wäßrige Molybdänsulfid-Suspension oder eine Suspension anderer Metallsulfide wurden unter den Bedingungen des vorstehenden Beispiels ebenfalls gut haftende Schmiermittelüberzüge erhalten. Eine weitere Verbesserung des anodischen Niederschlagens von Molybdändisulfid kann, ohne die gleichzeitige Anodisierung zu stören, gemäß bekannten Verfahren erfolgen.

Polyäthylen kann zwar unter den Bedingungen des vorstehenden Beispiels ebenfalls während des Anodisierens elektrophoretisch niedergeschlagen werden; dieser Überzug weist jedoch keine zufriedenstellenden Schmiermitteleigenschaften auf wie z. B. die Fluor-Kohlenstoff-Polymerisate.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Metallgegenstandes durch elektrolytisches Anodisieren der Metalloberfläche und Einbetten von festen Schmiermittelpartikeln in die Oxidschicht, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Anodisierung der Metalloberfläche negativ geladene feste Schmiermittelpartikeln elektrophoretisch niedergeschlagen werden.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß als Metall Aluminium eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als feste Schmiermittelpartikel Partikel eines Fluor-Kohlenstoff-Polymerisats eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als feste Schmiermittelpartikel Polytetrafluoräthylen-Partikel eingesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als feste Sch.miermittelpartikel Molybdänsulfid-Partikel eingesetzt werden.

6. Verwendung des nach einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 hergestellten beschichteten Metallgegenstandes als trockengeschmierter Körper.