AT519436B1 - Chalkogenhaltige Aminosäuren als Reagens zur In-situ-Erzeugung tribotechnisch vorteilhafter Oberflächen(schichten) von Gleitpartnern - Google Patents
Chalkogenhaltige Aminosäuren als Reagens zur In-situ-Erzeugung tribotechnisch vorteilhafter Oberflächen(schichten) von Gleitpartnern Download PDFInfo
- Publication number
- AT519436B1 AT519436B1 ATA519/2016A AT5192016A AT519436B1 AT 519436 B1 AT519436 B1 AT 519436B1 AT 5192016 A AT5192016 A AT 5192016A AT 519436 B1 AT519436 B1 AT 519436B1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- chalcogen
- containing amino
- amino acid
- lubrication method
- tungsten
- Prior art date
Links
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 title claims abstract description 34
- 150000001787 chalcogens Chemical class 0.000 title claims abstract description 33
- 229910052798 chalcogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims abstract description 23
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 17
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 9
- FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N L-methionine Chemical compound CSCC[C@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 claims abstract description 7
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 4
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 claims description 30
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 8
- 150000003862 amino acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000002199 base oil Substances 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 claims description 3
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- FDKWRPBBCBCIGA-UWTATZPHSA-N D-Selenocysteine Natural products [Se]C[C@@H](N)C(O)=O FDKWRPBBCBCIGA-UWTATZPHSA-N 0.000 claims description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 2
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 2
- ZKZBPNGNEQAJSX-UHFFFAOYSA-N selenocysteine Natural products [SeH]CC(N)C(O)=O ZKZBPNGNEQAJSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000016491 selenocysteine Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940055619 selenocysteine Drugs 0.000 claims description 2
- 229960002718 selenomethionine Drugs 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FDKWRPBBCBCIGA-REOHCLBHSA-N (2r)-2-azaniumyl-3-$l^{1}-selanylpropanoate Chemical compound [Se]C[C@H](N)C(O)=O FDKWRPBBCBCIGA-REOHCLBHSA-N 0.000 claims 1
- RJFAYQIBOAGBLC-BYPYZUCNSA-N Selenium-L-methionine Chemical compound C[Se]CC[C@H](N)C(O)=O RJFAYQIBOAGBLC-BYPYZUCNSA-N 0.000 claims 1
- RJFAYQIBOAGBLC-UHFFFAOYSA-N Selenomethionine Natural products C[Se]CCC(N)C(O)=O RJFAYQIBOAGBLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 11
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 8
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- -1 methionine Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 19
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 8
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 229960004452 methionine Drugs 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 5
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000003879 lubricant additive Substances 0.000 description 3
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N Carbamic acid Chemical class NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001944 cysteine derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 150000003958 selenols Chemical class 0.000 description 2
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 2
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- FFEARJCKVFRZRR-UHFFFAOYSA-N L-Methionine Natural products CSCCC(N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195722 L-methionine Natural products 0.000 description 1
- 125000000393 L-methionino group Chemical group [H]OC(=O)[C@@]([H])(N([H])[*])C([H])([H])C(SC([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000659 L-selenomethionine group Chemical group [H]N([H])[C@]([H])(C(=O)[*])C([H])([H])C([H])([H])[Se]C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910016001 MoSe Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000012445 acidic reagent Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001786 chalcogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 150000002741 methionine derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- KHYKFSXXGRUKRE-UHFFFAOYSA-J molybdenum(4+) tetracarbamodithioate Chemical class C(N)([S-])=S.[Mo+4].C(N)([S-])=S.C(N)([S-])=S.C(N)([S-])=S KHYKFSXXGRUKRE-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229910052699 polonium Inorganic materials 0.000 description 1
- HZEBHPIOVYHPMT-UHFFFAOYSA-N polonium atom Chemical compound [Po] HZEBHPIOVYHPMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 125000001554 selenocysteine group Chemical group [H][Se]C([H])([H])C(N([H])[H])C(=O)O* 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- JTCWXISSLCZBQV-UHFFFAOYSA-N tribol Natural products CC(CO)CCC1OC2(O)CC3C4CC=C5CC(CCC5(C)C4CCC3(C)C2C1C)OC6OC(CO)C(OC7OC(C)C(O)C(O)C7O)C(O)C6OC8OC(C)C(O)C(O)C8O JTCWXISSLCZBQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M135/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing sulfur, selenium or tellurium
- C10M135/20—Thiols; Sulfides; Polysulfides
- C10M135/22—Thiols; Sulfides; Polysulfides containing sulfur atoms bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms
- C10M135/26—Thiols; Sulfides; Polysulfides containing sulfur atoms bound to acyclic or cycloaliphatic carbon atoms containing carboxyl groups; Derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2219/00—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions
- C10M2219/04—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions containing sulfur-to-oxygen bonds, i.e. sulfones, sulfoxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2219/00—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions
- C10M2219/04—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions containing sulfur-to-oxygen bonds, i.e. sulfones, sulfoxides
- C10M2219/044—Sulfonic acids, Derivatives thereof, e.g. neutral salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2219/00—Organic non-macromolecular compounds containing sulfur, selenium or tellurium as ingredients in lubricant compositions
- C10M2219/08—Thiols; Sulfides; Polysulfides; Mercaptals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/02—Bearings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/04—Oil-bath; Gear-boxes; Automatic transmissions; Traction drives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
- C10N2050/01—Emulsions, colloids, or micelles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
- C10N2050/10—Semi-solids; greasy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2080/00—Special pretreatment of the material to be lubricated, e.g. phosphatising or chromatising of a metal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Lubricants (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Schmierverfahren unter gleichzeitigem Einsatz mindestens einer chalkogenhaltigen Aminosäure, z.B. Methionin, als Reagens (5) in einem fließfähigen Zwischenstoff (4), vorzugsweise in einem flüssigen Schmierstoff, der sich zwischen zwei unter gegenseitiger Krafteinwirkung relativ zueinander gleitend, wälzend oder rollend bewegten festen Körpern (1, 2) befindet, und den in zumindest der oberflächennahe Zone (7) eines der beiden Körper (1, 2) vorliegenden Bestandteilen von wenigstens Wolfram oder Molybdän (3), wobei im Zuge der tribologischen Beanspruchung durch Interaktion zwischen der chalkogenhaltigen Aminosäure bzw. den chalkogenhaltigen Aminosäuren und mindestens einem der Nichteisen-Übergangselemente Wolfram oder Molybdän insitu eine reibungssenkende und verschleißmindernde Schicht (6) auf wenigstens einem dieser Körper (1, 2) entsteht.
Description
SCHMIERVERFAHREN UNTER EINSATZ CHALKOGENHALTIGER AMINOSÄUREN ALS REAGENS ZUR IN-SITU-ERZEUGUNG REIBUNGSSENKENDER UND VERSCHLEIßSMINDERNDER OBERFLACHEN(SCHICHTEN) VON GLEITPARTNERN
[0001] In der Tribotechnik strebt man die Realisierung reibungs- und verschleißtechnisch vorteilhafter Betriebszustände im mechanischen Kontakt von Gleitpartnern an, oftmals die Senkung von Reibung und die Verminderung des Verschleißangriffes. Dies wird üblicherweise durch Einsatz von Schmierstoffen, speziellen Schmierstoffzusätzen, durch Verwendung speziell geeignet erscheinender Gleitwerkstoffe, u. U. in Form von Beschichtungen, bewerkstelligt. So ist z. B. der Einsatz von metallbasierten und/oder schwefelbasierten Additiven in (Motor-)Olen zur Senkung des Betriebsreibzahlen von Gleitpaarungen seit Längerem weit verbreitet (z. B. MoDTC, ZDDP usw.). Spezielle Olformulierungen oder Beschichtungsverfahren stellen jedoch einen zusätzlichen kostenmäßigen und/oder zeitlichen Aufwand dar, sodass derartige Konzepte oft keine wirtschaftliche Lösung darstellen. Des Weiteren ergeben sich für den Einsatz bestimmter Chemikalien (z. B. für Schmierstoffadditive) aus ökologischen Gesichtspunkten (wie z. B. Abbaubarkeit, Non-Toxizität) Einschränkungen, was zunehmend eine Anforderung für moderne Maschinen bzw. Maschinenelemente darstellt.
[0002] Im Sinne eines systemorientierten Lösungsansatzes unter den genannten Randbedingungen stehen für bestimmte Einsatzbedingungen auch Schmierkonzepte zur Verfügung, mit denen durch Verwendung abgestimmter stofflicher Kompositionen (Stoffe von Grund- und/oder Gegenkörper, Zwischenstoff im betreffenden Tribosystem) tribotechnische Vorteile im oben erwähnten Sinne erzielt werden. In dieser Kategorie sieht das erfindungsgemäße Schmierverfahren die Verwendung von chalkogenhaltigen Aminosäuren (z. B. Methionin) als Reagens, vorzugsweise in einem flüssigen Zwischenstoff vor, der sich zwischen zwei unter gegenseitiger Krafteinwirkung relativ zueinander gleitend, wälzend oder rollend bewegten festen Körpern befindet, im Zusammenwirken mit einer Wolfram oder Molybdän enthaltenden oberflächennahe Zone zumindest eines der beiden Körper, wobei im Zuge der tribologischen Beanspruchung in-situ ohne Weiteres eine reibungs- und verschleißtechnisch vorteilhafte Schicht (auf wenigstens diesem Körper) entsteht.
[0003] In der folgenden näheren Beschreibung der Aufgabenstellung und deren erfindungsgemäßen Lösung wird insbesondere auf die Terminologie der im Folgenden genannten österreichischen Normen Bezug genommen: ÖNORM M 8120-1:1985 12 01 - „Tribologie; Tribotechnik, Tribosysteme; allgemeine Grundlagen, Begriffsbestimmungen", ONORM M 8120-2:1985 11 01 „Tribologie; Reibung; Begriffsbestimmungen und Einteilung" sowie ÖNORM M 8120-3:1987 12 01 - „Tribologie; Verschleiß; Begriffsbestimmungen und Einteilung" ÖNORM M 8120-4:2015-0301 - „Tribologie; Schmierung; Benennungen und Definitionen sowie Einteilung.
[0004] Bei dem erfindungsgemäßen Schmierverfahren unter Verwendung von unter anderem chalkogenhaltigen Aminosäuren entsteht - wie in Fig. 1 verdeutlicht - unter den Gegebenheiten des betreffenden Tribosystems unmittelbar während des anwendungsspezifischen Einsatzes der beiden Körper - Grundkörper 1 und Gegenkörper 2 - unter Anwesenheit der genannten Aminosäuren in Wechselwirkung mit Wolfram oder Molybdän, eine tribotechnisch vorteilhafte, reibungssenkende und verschleißmindernde Schicht 6, wodurch sich alternative oder ergänzende tribotechnische Maßnahmen, etwa ein eigener vorgeschalteter Herstellbrozess bzw. Schichtherstellungsprozess, in vielen Fällen als nicht erforderlich erweisen.
[0005] Das erfindungsgemäße Schmierverfahren, das wesentlich auf der Bildung einer tribotechnisch wirksamen Schicht 6 beruht, die - im Vergleich zu Systemen ohne Einsatz von chalkogenhaltigen Aminosäuren als Schmierstoffreagens - deutlich reibungssenkende und verschleißreduzierende Eigenschaften aufweist, kann wie folgt näher skizziert werden (Fig. 1):
[0006] Ein fester Körper - Grundkörper 1 - wird unter gegenseitiger unmittelbarer (mechanischer) Krafteinwirkung zu einem zweiten festen Körper - Gegenkörper 2 - relativ zu diesem, insbeson-
dere gleitend, rollend oder wälzend, bewegt, wobei zumindest einer der Körper mindestens Wolfram oder Molybdän 3, z. B. als Legierungselement, an der oberflächennahen Zone enthält. Als fließfähiger Zwischenstoff 4 wird beispielsweise ein flüssiger Schmierstoff verwendet, der zumindest eine chalkogenhaltige Aminosäure, z. B. Methionin, als Reagens 5 enthält. Durch die insbesondere gleitende, rollende oder wälzende Relativbewegung unter gegenseitiger Krafteinwirkung erfolgt eine chemische Reaktion zwischen dem Nichteisen-Ubergangsmetall Wolfram oder MoIlyodän 3 und dem Chalkogen bzw. den Chalkogenen 5 im Zwischenstoff 4, die zur Bildung einer Schicht 6 führt.
[0007] Chalkogenverbindungen sind chemische Verbindungen, die wenigstens ein Element der Gruppe VI des Periodensystems (derzeit: Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur, Polonium, Livermorium) enthalten.
[0008] Aminosäuren sind organische Verbindungen, die wenigstens eine Säure und wenigstens eine Aminogruppe (-NH2) oder substituierte Aminogruppe (-NR), wobei R ein organischer Rest ist, enthalten. Bestimmte Aminosäuren, die typischerweise wenigstens eine Carboxygruppe (COOH) enthalten, werden auch als Aminocarbonsäuren benannt. Deswegen gehören Aminocarbonsäuren sowohl zur Gruppe der Carbonsäuren als auch zu jener der Amine.
[0009] Chalkogenhaltige Aminosäuren sind Aminosäuren, die wenigsten ein Chalkogenelement beinhalten.
[0010] Methionin, in der natürlichen L-Methionin-Form, ist eine essentielle proteinogene, chalkogenhaltige Aminosäure und gehört zu den Thioether-Verbindungen mit der allgemeinen Struktur R1-S-R2, wobei R1 und R2 organische Reste sind. Das Selen-haltige Analogon der Aminosäure L-Methionin ist L-Selenomethionin und gehört als Methioninderivat zu der Gruppe der Selenether mit der allgemeinen Struktur R1-Se-R2, wobei R1 und R2 organische Reste sind.
[0011] Eine zweite essentielle chalkogenhaltige Aminosäure ist Cystein, die zu den Thiol-Verbindungen gehört, mit der allgemeinen Struktur R-SH, wobei R ein organischer Rest ist. Das Selenhaltige Analogon der Aminosäure Cystein ist Selenocystein und gehört als Cysteinderivat zu den Selenolen. Die Selenole haben eine allgemeine Struktur R-SeH, wobei R ein organischer Rest ist.
[0012] Einige Aminosäuren sind in Mineralölen und Polyolefinen, die typischerweise als Trägerflüssigkeiten bzw. Zwischenstoffe in technologisch relevanten Schmierstoffen verwendet werden, nicht lösbar. Daher werden Aminosäure-Derivate künstlich synthetisiert.
[0013] Einige Cystein-Derivate werden beispielsweise als chalkogenhaltige Aminosäuren-Derivate in der Publikation von I. Minami, S. Mori, Y. Isogai, S. Hiyoshi, T. Inayama und S. Nakayama, Tribology Transactions 2010, behandelt. Eine Verwendung der betreffenden Substanzen wie im erfindungsgemäßen Schmierverfahren wird darin allerdings nicht angesprochen.
[0014] Die technologische Verwendung von Aminosäuren in Schmierstoffen und Bearbeitungsflüssigkeiten ist beispielsweise gemäß WO 2015116233 A1 (2015-08-06), JP 2000169870 A (2000-06-20) oder EP 0391653 A2 (1990-10- 10) bekannt. Allerdings ist die Anwendung von MoIlyodän- oder Wolfram-haltigen Oberflächen, um im Sinne eines Schmierverfahrens eine gezielte chemische Reaktion zur Senkung von Reibung und die Verminderung des Verschleißangriffes mit der Aminosäure zu erreichen, nicht vorgesehen.
[0015] Übergangsmetall-Dichalkogenide sind chemische Verbindungen zwischen einem Übergangsmetall (M) und zwei Chalkogen-Atomen (X) mit der allgemeine Form MX.
[0016] Einige Übergangsmetall-Dichalkogenide zeigen aufgrund ihrer lamellaren Struktur reibungssenkende Eigenschaften. Als Beispiele dienen die Verbindungen von Molybdän oder Wolfram mit Chalkogen-Atomen, wie Schwefel (MoS» und WS»), Selen (WSe» und MoSe») und Tellur (WTe» und MoTes>).
[0017] Reibungssenkende Übergangsmetall-Dichalkogenide können z. B. als Nanopartikel (siehe WO 97044278 A1 oder US 20040062708 A1) hergestellt werden. Diese hergestellten Nanopartikel werden danach in einen Schmierstoff (als Öladditiv) eingemischt, um die Eigenschaften
des Schmierstoffes zu verändern (siehe WO 2015128444 A1).
[0018] Reibungssenkende Übergangsmetall-Dichalkogenide können durch unterschiedliche Beschichtungsverfahren auf eine Oberfläche aufgetragen werden. Einige von diesen Verfahren sind Festwalzen (engl. Burnishing), Physikalische Gasphasenabscheidung (engl. physical vapour deposition, PVD) und Chemische Gasphasenabscheidung (engl. Chemical vapour deposition, CVD).
[0019] In anderen Verfahren (z. B. gemäß US 20100272931 A1 und US 20130104357 A1) werden durch einen modifizierten Festwalz-Prozess Ubergangsmetall-Dichalkogenide auf einer Oberfläche eines festen Körpers erzeugt. Diese festen Körper mit Oberflächenschichten, hergestellt nach den oben genannten Verfahren, enthalten Ubergangsmetall-Dichalkogenide und werden in unterschiedlichen Anwendungen, z. B. in Vakuum und trockener Luft (Umgebung), eingesetzt, wobei insbesondere unter diesen Bedingungen die reibungsreduzierende Eigenschaft von UÜbergangsmetall-Dichalkogeniden zur Wirkung kommt. Oberflächen, hergestellt z. B. mit Hilfe eines Festwalz-Prozesses, eignen sie sich auch als Funktionsschichten für Teile von Verbrennungsmotoren. Die Gemeinsamkeit dieser Teile ist, dass Funktionsschichten mit Übergangsmetall-Dichalkogeniden vor der eigentlichen bestimmungsgemäßen Anwendung (diesfalls im Verbrennungsmotor) im Verlauf eines gesonderten Herstellbrozesses erzeugt werden.
[0020] Im Gegensatz dazu entstehen Schichten 6, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Schmierverfahren, unter Einsatz von chalkogenhaltigen Aminosäuren als Reagens 5, gebildet werden, bedingt durch die (tribo-)chemischen Reaktionen im Tribokontakt in-situ während der funktionsspezifischen Anwendung als reibungssenkende und verschleißmindernde Schicht 6 auf mindestens einem der interagierenden festen Körper, beispielsweise auf dem Grundkörper 1 (Fig. 1).
[0021] Fig. 2 zeigt als Beispiel die aus dem tribologischen Prozess resultierende, in-situ gebildete erfindungsgemäße Schicht 6 auf einem Grundkörper 1, der zumindest Wolfram oder Molybdän 3, in der beispielhaften Form als Partikel enthält, mittels einer Lösung von 1 Masse-% Methionin als Reagens 5 in Glycerin als flüssigen Zwischenstoff 4. Die in Fig. 2 beispielhaft dargestellte Schicht 6 entsteht in-situ in einem Reibkontakt z. B. während einer oszillatorischen Gleitbewegung bei 100 °C Zwischenstoff-Temperatur. Im Zusammenhang mit der Bildung und somit Präsenz der Schicht 6 resultiert eine Absenkung der Reibzahl, wie in Fig. 3 beispielhaft gezeigt wird, bis zu Reibzahlwerten von z. B. lediglich ca. 0,05 (im Falle der Bildung einer Schicht 6).
[0022] Es ist bekannt, dass reibungssenkende Übergangsmetall- Dichalkogenid-Schichten während einer Anwendung durch die chemische Reaktion von Öladditiven, wie typischerweise bei Verwendung von MoDTC (Molybdän-Dithiocarbamate), erzeugt werden (siehe z. B. A. Morina, A. Neville, M. Priest, J.H. Green, Tribol. Int. 2006). Im Unterschied zu den in-situ generierten reibungs- und verschleißtechnisch vorteilhaften Schichten 6, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Schmierverfahren unter Verwendung von chalkogenhaltigen Aminosäuren als Reagens 5 entstehen, erfolgt hierbei die chemische Reaktion zwischen unterschiedlichen Schmierstoffadditiven und nicht - wie im erfindungsgemäßen Fall - zwischen dem chalkogenhaltigen Aminosäure-Reagens 5 und zumindest einem bestimmten, in mindestens einem der beteiligten Körper (Grundkörper 1 bzw. Gegenkörper 2) oder in dessen oberflächennahen Zonen vorhandenen chemischen Element, nämlich dem Nichteisen-Ubergangsmetall Wolfram oder Molybdän 3.
[0023] Es ist bekannt, dass reibungssenkende Übergangsmetall- Dichalkogenid-Schichten während einer Anwendung durch die chemische Reaktion von schwefelhaltigen Oladditiven und UÜbergangsmetall-haltigen Oberflächen entstehen (siehe z. B. bei W-dotierten DLC-Schichten gemäß B. Podgornik, D. Hren, J. Vizintin, S. Jacobson, N. Stavlid, S. Hogmark, Wear 261, 32 - 40, 2006).
[0024] Eine Zusammenfassung des betreffenden aktuellen Standes der Technik wird bei F. Gustavsson und S. Jacobson, Tribology International 101, 340-347, 2016, gegeben. In dieser Publikation wird auch der oben erwähnte Ansatz von Podgornik et al. beschrieben. Alle anderen in dieser Publikation beschriebenen Verfahren erzielen reibungssenkende ÜbergangsmetallDichalkogenid- Schichten aus der Interaktion von Wolfram und Schwefel, die beide im Werkstoff
eines Festkörpers oder an dessen Oberfläche (z. B. als vorbereitete Schicht) anwesend sind und nicht in Form von z. B. Oladditiven zur Verfügung stehen.
[0025] Die Verwendung von chalkogenhaltigen Aminosäuren als umweltfreundliches Reagens 5, um in-situ die Bildung reibungssenkender und verschleißmindernder Wolfram- oder Molybdänhaltiger Schichten 6 zu erreichen, ist bisher in der Literatur nicht belegt, auch nicht in der oben erwähnten Veröffentlichung von B. Podgornik et al., und stellt somit eine neuartige Verwendung derartiger Substanzen im Sinne eines Schmierverfahrens dar.
[0026] Im Sinne des erfindungsgemäßen Schmierverfahrens wird das Nichteisen-Übergangsmetall Wolfram oder Molybdän 3 als Legierungsbestandteile oder als Beimengungen in metallischer Form oder als chemische Verbindung in Form eines Karbids, Oxyds, Sulfids oder Nitrids in den jeweiligen Werkstoff, insbesondere Metalllegierung, Keramik, Polymer oder Polymerkomposit, des Grundkörpers 1 bzw. des Gegenkörpers 2 - gegebenenfalls als in der jeweils tribologisch relevanten Oberfläche eingebettete Partikel - eingebracht.
[0027] Der fließfähige, vorzugsweise flüssige oder halbflüssige, eine chalkogenhaltigen Aminosäure, vorzugsweise Methionin, oder wenigstens ein chalkogenhaltige Aminosäure-Derivat enthaltende Zwischenstoff (4) kann hierbei insbesondere ein voll formulierter Schmierstoff, eine voll formulierte wasserhaltige Emulsion, eine synthetische Trägerflüssigkeit, beispielsweise ein voll formuliertes Polyol, oder ein voll formuliertes Fett sein. (Anmerkung: Ein voll formulierter Schmierstoff enthält ein Basisöl, also ein Grundöl ohne Zumischungen - typisch gibt es für Grundöle 5 Substanz-Gruppen gemäß American Petroleum Institute (AP]) --, aus Kostengründen oftmals mineralölbasiert, und eine Reihe von funktionalen applikationsorientierten Zusätzen.)
Claims (11)
1. Schmierverfahren basierend auf der Verwendung wenigstens einer chalkogenhaltigen Aminosäure oder von wenigstens einem chalkogenhaltigen Aminosäure-Derivat als Reagens (5) in einem fließfähigen, insbesondere flüssigen oder halbflüssigen, vorzugsweise flüssigen Zwischenstoff (4), dadurch gekennzeichnet, dass diese chalkogenhaltige Aminosäure oder das chalkogenhaltige Aminosäure-Derivat (5) als Zusatz zu einem zwischen zwei unter gegenseitiger Krafteinwirkung relativ zueinander gleitend, rollend oder wälzend bewegten festen Körpern (1,2) befindlichen Zwischenstoff (4) verwendet wird und zumindest einer der Körper (1, 2) wenigstens eines der Nichteisen-Ubergangsmetalle Wolfram oder Molybdän (3) als Bestandteil seines Werkstoffes aufweist, sodass diese chalkogenhaltige Aminosäure (5) durch die Wechselwirkung mit Wolfram oder Molybdän (3) aus dem betreffenden Körper (1, 2) ohne Weiteres eine Schicht (6) ausbildet und dergestalt den tribologischen Kontakt reibungssenkend und verschleißmindernd beeinflusst.
2. Schmierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als chalkogenhaltige Aminosäure (5) zumindest Methionin verwendet wird.
3. Schmierverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als chalkogenhaltige Aminosäure (5) zumindest Selenomethionin verwendet wird.
4. Schmierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als chalkogenhaltige Aminosäure (5) zumindest Cystein verwendet wird.
5. Schmierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als chalkogenhaltige Aminosäure (5) zumindest Selenocystein verwendet wird.
6. Schmierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Element der Gruppe Wolfram in zumindest einem der Körper (1, 2) in metallischer Form oder zumindest in einer der chemischen Verbindungen als Karbid, Oxyd, Sulfid oder Nitrid, vorzugsweise jeweils als Partikel (3) und vorzugsweise in der tribologisch relevanten Oberflächenzone (7) eingesetzt wird.
7. Schmierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als gegebenenfalls Wolfram- oder Molybdän enthaltender Körper (1, 2) eine Matrix aus Metall, einer Metalllegierung, einer Keramik oder einem Polymer oder einem Polymerkomposit eingesetzt wird.
8. Schmierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als fließfähiger Zwischenstoff (4) ein Basisöl verwendet wird, das neben der erfindungsgemäßen chalkogenhaltigen Aminosäure (5) gegebenenfalls noch weitere Zusätze enthält.
9. Schmierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als fließfähiger Zwischenstoff (4) ein Polyol, vorzugsweise Glycerin, verwendet wird.
10. Schmierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als fließfähiger Zwischenstoff (4) eine wasserhaltige Emulsion verwendet wird.
11. Schmierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als fließfähiger Zwischenstoff (4) ein Fett verwendet wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ATA519/2016A AT519436B1 (de) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Chalkogenhaltige Aminosäuren als Reagens zur In-situ-Erzeugung tribotechnisch vorteilhafter Oberflächen(schichten) von Gleitpartnern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ATA519/2016A AT519436B1 (de) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Chalkogenhaltige Aminosäuren als Reagens zur In-situ-Erzeugung tribotechnisch vorteilhafter Oberflächen(schichten) von Gleitpartnern |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
AT519436A1 AT519436A1 (de) | 2018-06-15 |
AT519436B1 true AT519436B1 (de) | 2021-10-15 |
Family
ID=62528983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ATA519/2016A AT519436B1 (de) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Chalkogenhaltige Aminosäuren als Reagens zur In-situ-Erzeugung tribotechnisch vorteilhafter Oberflächen(schichten) von Gleitpartnern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT519436B1 (de) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0391653A2 (de) * | 1989-04-03 | 1990-10-10 | Ethyl Petroleum Additives Limited | Schmiermittelzusammensetzungen |
JP2000169870A (ja) * | 1998-12-11 | 2000-06-20 | Asahi Denka Kogyo Kk | アミノ酸誘導体型潤滑剤 |
EP2479247A1 (de) * | 2009-09-15 | 2012-07-25 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Schmiermittelzusammensetzung und gleitmechanismus mit der schmiermittelzusammensetzung |
US20140087986A1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-03-27 | Exxonmobil Research And Engineering Company | High viscosity, functionalized metallocene polyalphaolefin base stocks and processes for preparing same |
WO2015116233A1 (en) * | 2014-02-03 | 2015-08-06 | Fuchs Petrolub Se | Additive compositions and industrial process fluids |
-
2016
- 2016-11-15 AT ATA519/2016A patent/AT519436B1/de not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0391653A2 (de) * | 1989-04-03 | 1990-10-10 | Ethyl Petroleum Additives Limited | Schmiermittelzusammensetzungen |
JP2000169870A (ja) * | 1998-12-11 | 2000-06-20 | Asahi Denka Kogyo Kk | アミノ酸誘導体型潤滑剤 |
EP2479247A1 (de) * | 2009-09-15 | 2012-07-25 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Schmiermittelzusammensetzung und gleitmechanismus mit der schmiermittelzusammensetzung |
US20140087986A1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-03-27 | Exxonmobil Research And Engineering Company | High viscosity, functionalized metallocene polyalphaolefin base stocks and processes for preparing same |
WO2015116233A1 (en) * | 2014-02-03 | 2015-08-06 | Fuchs Petrolub Se | Additive compositions and industrial process fluids |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Gustavsson, F. et al. Diverse mechanisms of friction induced self-organisation into a low-friction material – An overview of WS2 tribofilm formation. Tribology International, September 2016, 101, 340-347. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2016.04.029 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AT519436A1 (de) | 2018-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69707714T2 (de) | Organische molybdänkomplexe enthaltende schmierölzusammensetzungen | |
DE69609873T2 (de) | Schmierölzusammensetzung für Brennkraftmaschinen | |
DE2108780C2 (de) | Schmiermittel bzw. Schmiermittelkonzentrat | |
DE69802148T2 (de) | Verbessertes Antioxidantsystem für Schmierstoff-Grundöle | |
DE602004000464T2 (de) | Kolben mit einem niedrige reibungszahl aufweisenden kolbenschaft | |
DE102008016864B3 (de) | Kolbenring | |
AT509459B1 (de) | Antifrettingschicht | |
DE69613304T2 (de) | Schmierölzusammensetzung | |
EP0087836A1 (de) | Kohlenstoff enthaltende Gleitschicht | |
DE2547793A1 (de) | Mineraloelgemisch | |
EP2250244A1 (de) | Niedrigviskos bis hochviskos eingestellte wasserbasierte schmierstoffzusammensetzung | |
WO2004050808A2 (de) | Schmierstoffbeschichtetes metallblech mit verbesserten umformeigenschaften | |
AT519436B1 (de) | Chalkogenhaltige Aminosäuren als Reagens zur In-situ-Erzeugung tribotechnisch vorteilhafter Oberflächen(schichten) von Gleitpartnern | |
DE102016119815B4 (de) | Gleitsystem | |
DE102015113547A1 (de) | Gleitsystem | |
DE102018123557A1 (de) | Gleitsystem | |
DE102008046817B4 (de) | Beschichtetes Gleitelement mit einer Nanopartikel-Reaktionsschicht und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE2138569B2 (de) | Verwendung von Harnstoffderivaten als Zusatzstoffe für Schmieröle und Treibstoffe | |
US8367592B2 (en) | Lubricant for metallic material working and a method of press working a metallic material | |
DE3151973C2 (de) | Schmiermittel | |
US20090239774A1 (en) | Lubricants for use in processing of metallic material and methods for processing the metallic material using the lubricants | |
JP5148224B2 (ja) | プレス加工用の潤滑油とそれを用いた金属材料のプレス加工方法 | |
DE102012217028A1 (de) | Kettenelement | |
DE2840425C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von auf Reibung beanspruchten Werkstücken, wie Gleitlager, mit für Beanspruchung mit relativ hohem Flächendruck und bzw. oder Reibung bzw. Verschleiß und bzw. oder hoher Temperatur geeigneter Anpassungsschicht | |
AT241661B (de) | Schmiermittelmischung und Verfahren zur Herstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20231115 |