DE3490054T1

DE3490054T1 - Wärme- und abriebbeständiges Beschichtungsmaterial

Info

Publication number: DE3490054T1
Application number: DE19843490054
Authority: DE
Inventors: Yukio Kazo Saitama Horikoshi; Hiroshi Utsunomiya Tochigi Sakamaki; Kikuji Yono Saitama Yanagihashi
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1984-02-21
Publication date: 1985-04-18
Also published as: GB2144761B; WO1984003291A1; GB8426018D0; GB2144761A; DE3490054C2; US4605695A; JPS59155471A

Description

24. 10. 1984

Nippon Piston Ring Co. Ltd. Bd/IV/he

2-6, Kudan-kita 4-chome
Chiyoda-ku, Tokyo 102/Japan K 5809

Beschreibung

Wärme- und abriebbeständiges Beschichtungsmaterial

Die Erfindung betrifft ein wärme- und abriebbeständiges Beschichtungsmaterial zum Schutz von Schmieröl frei arbeitenden Gl eitelementen.

Ölfreie Flügelzellenpumpen werden als Auflader für K f ζ-Motoren sowie als Kühlkompressoren in Fahrzeugen verwendet. Sie weisen Gleite1emente auf, die aus selbstschmierenden Werkstoffen gefertigt oder mit solchen beschichtet sind. Die bekannten selbstschmierenden Harze sind jedoch unter schweren Einsatzbedingungen nicht langlebig genug. Es besteht dringender Bedarf an einem verbesserten Harz-Beschichtungsmaterial.

Um diesen Bedarf zu erfüllen, ist es ein Gegenstand der Erfindung, ein Harzmaterial anzugeben, das unter go schweren Einsatzbedingungen überlegene Wärme- und Abriebbeständigkeit aufweist.

Ein erfindungsgemäßes Material ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulvergemisch zubereitet wird, indem eine gt- feinteilige bzw. Pul ver-Harzmischung aus 70 bis 90 Gew.-?i

-. feinteiligem Tetrafluoräthylen-Hexafluorprop γ len- Mischpolymerisatharz und 10 bis 30 Gew.-?; feinteiligem Polyimidharz mit 5 bis 15 Gew.-?;, bezogen auf das Gesamtgewicht, einer oder mehrerer oder Substanzen Zirkondioxid

c (ZrO_?), Siliziumcarbid (SiC), Siliziumnitrid (Si,N.), Aluminiumoxid (Al Oj, Kohlenstoff (C) und Tetrafluoräthylenharz in einer Teilchengröße von 0,2 bis 1,0 Mikrometer gemischt wird, als Suspension auf die Gleitelemente aufgetragen und dort zu einer Beschichtung gebrannt wird. Zur Herstellung der Suspension dienen wäßrige und organische Lösungsmittel wie Toluol und Methanol. Man trägt sie auf die Gleitelemente beispielsweise durch Aufspritzen o.dgl. auf und brennt sie dann bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 39O⁰C etwa 13 Minuten zu einer

Schicht bzw. einem Film.
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Die Bestandteile und die Gründe für die getroffene Bereichswahl sind nachfolgend erläutert.

das feinteilige Tetrafluorathylen-HexafJuorpropylen-Mischpolymerisatharζ ist die Grundlage des erfindungsgemäßen Materials und erforderlich, um die angestrebte Verbesserung der Wärme- und Abriebbeständigkeit und auch der Haftfestigkeit zu erzielen. Die Menge dieses Mischpolymerisatharzes steht in engem Zusammenhang mit der des Pol y imidharzes. Beträgt erstere weniger als 70 Gew.-?o, zeigt das Beschichtungsmaterial eine unzureichende Haftfestigkeit und Abriebbeständigkeit und kann daher leicht abblättern. Bei mehr als 90 Gew.-?£ erhält man eine min-

OQ derwertige Zusammensetzung mit den anderen Bestandteilen. Es ist daher der Anteil auf den Bereich von 70 bis 90 Gew.-Si eingeschränkt.

Das feinteilige Polyimidharz ist als Bindemittel zugegeben. Bei weniger als 10 Gew.-?£ ist eine einwandfreie Bindung und Haftung nicht gewährleistet. Bei mehr als

30 Gew.-?o zeigt das gebrannte Material infolge des zu geringen Anteils an T etrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Mischpolymeris at harz eine unzureichende Abrieb festigkeit. Es werden daher 10 bis 30 Gew.-% des Polyimidharzes eingesetzt.

Eine oder mehrere Substanzen aus der Gruppe gepulvertes Zr0„, SiC, Si .,N,, Al„0,, C, Tetrafluoräthylenharz werden in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-5J, bezogen auf die Mischung des Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Mischpolymerisatharz mit dem Polyimidharz zugegeben. Bei weniger als 5 Gßw.-?i ist die Abriebbeständigkeit unzureichend. Bei mehr als 15 Gew. -?ό verteilen sich die Pulver ungleichmäßig, fallen leicht aus der Mischung aus und

I^ führen zu Schaden an dem gegenüberliegenden Gleitglied. Der Anteil ist daher auf 5 bis 15 G e w. - ?ό begrenzt. Der Teilchengrößenbereich ist auf 0,2 bis 1,0 Mikrometer beschränkt, da man bei weniger als 0,2 Mikrometer eine unzureichende Abriebbeständigkeit, bei mehr als 1,0

2Q Mikrometer einen zu hohen Abrieb an dem anliegenden Gleitglied erhält.

Das erfindungsgemäße Material setzt sich aus Tetrafluoräthylen-Hexafiuorpropylen-Mischpolymerisatharz als Grundstoff sowie den Zuschlagen aus Polyimidharz und einer oder mehreren Substanzen aus der Gruppe ZrO , SiC, Si,N. , Al-O-,, C und Tetrafluoräthylenharz zusammen. Der Grundstoff ergibt eine überlegene Wärme- und Abriebbeständigkeit, während das Polyimidharz dem Material gute Haftungseigenschaften verleiht. Die Abriebbeständigkeit verbessernde Pulver wie ZrO u.dgl. sind in geeigneten Anteilen im Material verteilt, um die Abriebbeständigkeit weiter zu verbessern.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Materials ist, daß die mit ihm beschichteten Gleit elemente in Flügelkompresso-

ren bzw. Rotationsverdichtern bei der Verwendung als Aufladekompressoren in Verbrennungskraftmaschinen unter schweren Einsatzbedingungen eine sehr gute Leistung aufweisen. Das erfindungsgemäße Beschichtungsmaterial ist im Einsatz nicht auf Flügelkompressoren beschränkt, sondern für alle Vorrichtungen geeignet, in denen ein wärme- und abriebbeständiges Beschichtungsmaterial erforderlich ist .

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführunqsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Flügelkompressor, dessen Gleit elemente mit dem

erfindungsgemäßen Material beschichtet si nd;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie H-Il ^{in Fi}9- 1·

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist der Kompressor einen Rotor 10 auf, der einteilig mit einer Welle 12 ausgeführt ist. die drehbar in Lagern 1;, 19 im vorderen bzw. hinteren Gehäuse 21, 23 läuft und auf deren vorderes Ende eine von einem nicht gezeigten Motor angetriebene Riemenscheibe 14 aufgesetzt ist. Zwischen dem hinteren Gehäuse 23 und dem hinteren Gehäusedeckel 24, in denen die Austrittskammer 41 und die Ansaugkammer 51 ausge-

OQ bildet sind, ist eine Dichtung vorgesehen. Die Austrittskammer 41 ist intern über ein Austrittsventil 60 an eine Austrittsöffnung 42 gelegt, die zu einem Druckarbeitsraum 43 (Fig. 2) führt. Die Ansaugkammer 51 ist intern an eine Saugöffnung 52 gelegt, die zu einem Saugarbeits-

oj- raum 53 (Fig. 2) führt. Das vordere und das hintere Gehäuse 21, 23 weisen an den Innenflächen Ringnuten 26

auf, in welche selbstschmierende Lagerelemente 25 eingelegt sind, die für einen reibungsarmen Kontakt mit den Stirnflächen der Drehhülse 30 sorgen.

wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist eine Vielzahl von Flügeln 16 gleitend verschiebbar in die Schlitze bzw. Ausnehmungen 15 im Rotor 10 eingesetzt und liegen mit ihren Außenkanten an der Drehhülse 30 an, die unter Belassung eines Luf11 a gerspalts 40 einer radialen Tiefe von 0,02 TLQ bis 0,15 mm in das Mittelgehäuse 22 eingesetzt ist.

Nach Fig. 1 erstrecken sich Bolzen 27 durch die dicken Wandteile 2R des Mittelgehäuses 22 und legen das vordere, mittlere und hintere Gehäuse 21, 22 bzw. 23 mit dem hinteren Gehäusedeckel 24 in Axial riehtung fest.

Bei dem Flügelkompressor gleiten der Außenumfang der Drehhülse 30 und der Innenumfang des Mittelgehäuses 22 ohne einen Schmierö1fiIm aufeinander. Die Außenwandfla ehe der Drehhülse und/oder die Innenwandfläche des Mitteige-

häuses muß also mit einem wärme- und abriebbeständigen A U

Be schichtungsmaterial geschützt werden:

Ein Pulvergemisch, das zubereitet wird, indem man eine feinteilige Harzmischung aus 70 bis 90 Gew.-4 feinteiligem Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Mischpoiymerisatharz und 10 bis 30 Gew.-4 Polyimidharz mit 5 bis 15 Gew.-?i, bezogen auf das Gesamtgewicht, einer oder mehrerer der Substanzen Zirkondioxid (ZrO₇), SiIiziumcarbid (SiC), Siliziumnitrid (Si,l\!.), Aluminiumoxid (Al„0,), Kohlenstoff (C), Tetrafluoräthylenharζ in einer Teilchengröße von 0,2 bis 1,0 Mikrometer mischt, wird als Suspension auf die Gleitelemente aufgetragen und dort zu einer Beschichtung gebrannt. Zur Herstellung der Suspension dienen übliche wäßrige oder organische Lösungsmittel wie Toluol und Methanol. Die Suspension wird auf die Gleitt1emente auf übliche Weise - beispielsweise Auf-

spritzen - aufgetragen und dann bei einer Temperatur im Bereich von Schicht gebacken

im Bereich von 300 bis 39O⁰C für 15 Minuten zu einer

Das Beschichtungsmaterial kann beispielsweise auf den Innenumfang des Mittel gehäuses und/oder den Außenumfang der Drehhülse von ölfreien Flügelkompressoreη, -pumpen und -motoren aufgebracht werden.

Claims

Patentanspruch

Wärme- und abriebbeständiges Beschichtungsmaterial, gekennzeichn et durch ein Pulvergemisch, welches durch Mischen einer feinteiligen Harzmischung aus 70 bis 90 Gew.-?i feinteiliges Tetra f 1 uorät hy 1 en- Hexa f 1 uorpropylen-Mischpolymerisatharz und 10 bis 30 Gew.-K feinteiliges Polyimidharz mit 5 bis 15 G e w. - % , bezogen auf das Gesamtgewicht, einer oder mehrerer der Substanzen ZrO , SiC,

Si,N.,

Al 0,, C und Tetrafluoräthylenharz in einer Teilchengröße von 0,2 bis 1,0 Mikrometer zubereitet ist, als Suspen-10 sion auf Gleitelemente aufgetragen und auf ihnen zu einer Beschichtung gebrannt ist.

ZULASSUNG: * LG MÜNCHEN I UND II, * 'ZUSÄTZLICH OLG MÜNCHEN UND BAYER. OBERSTES LANDESGERICHT