Beschichtete Lager

Durch, auf die Anwendung angepasste, Beschichtungen kann das Leistungsvermögen von rotatorischen Baueinheiten im Einsatz verbessert werden: Korrosionsschutz, Verschleißschutz, Reduzierung von Friktionskräften und elektrische Isolation. Beschichtungen sind im Gegensatz zur Verwendung von speziellen Werkstoffen für Lagerteile (z.B. rostbeständige Wälzlagerstähle) oftmals günstiger – insbesondere galvanotechnisch erzeugte metallische Überzüge.

Der überwiegend bei Wälzlagern verwendete Chromstahl 100Cr6 korrodiert unter Kontakt mit Wasser oder Luftfeuchtigkeit. Bei mittlerer Korrosionsbelastung ist eine Kombination mit einer Korrosionsschutzschicht eine wirtschaftliche Lösung. Je nach Legierungsbestandteilen der Schicht und Schichtdicke erhalten die beschichteten Teile einen Korrosionsschutz, gem. Salzsprühtest nach DIN EN ISO 9227 zw. 24 und 720 Std. gegen Rotrostbildung.

Eingeschränkte oder schlechte Schmierbedingungen können zur erhöhtem adhäsiven und abrasiven Verschleiß bis hin zur Tribooxidation führen. Mittels einer geeigneten Beschichtung kann dieser Gefahr entgegengewirkt bzw. das Risiko reduziert werden.

Adhäsiver Verschleiß tritt vor allem bei berührenden Bauteilen mit gleichen Bindungseigenschaften, z.B. Metall/Metall, unter hoher Flächenpressung auf. Die Kontaktflächen haften aneinander, so dass beim Gleiten Randschichtteilchen abgetragen werden. Aus diesem Grund wird adhäsiver Verschleiß auch als Haftverschleiß bezeichnet. Um diesen Vorgang zu vermeiden, reicht es oftmals, die Eigenschaft eines Bauteils an der Oberfläche zu verändern.

Abrasiver Verschleiß tritt auf, wenn die Rauheitsspitzen eines Kontaktpartners in die Randschicht des anderen Bauteils eindringen bzw. aneinanderreiben. Es kommt zu Ritzung , Mikrozerspanung und Abrieb. Deshalb bezeichnet man abrasiven Verschleiß auch als Erosionsverschleiß. Grundsätzlich kann bei tribologischen Systemen abrasivem Verschleiß vorgebeugt werden, in dem die Kontaktpartner mit Schutzschichten überzogen werden, deren Härte über der Härte des Grundwerkstoffs liegt.

Tribooxidation oder Reaktionsschichtverschleiß entsteht bei tribologischer Beanspruchung aufgrund von chemischen Reaktionen. Es entstehen Reaktionsprodukte auf den Randschichten der Kontaktpartner, die sich als Zwischenschichten, z.B. Oxidschichten, ablagern und durch Relativbewegungen der Gleitpartner zueinander mechanisch zerstört werden. Ein Beispiel dafür ist der Passungsrost. Abhilfe können neben konstruktiven Änderungen auch geeignete Beschichtungslösungen bieten, die aufgrund ihrer Bindungseigenschaft der chemischen Reaktion vorbeugen.

Bei Stromdurchgang besteht die Gefahr, dass die Laufbahnen bzw. die Wälzkörper beschädigt werden und der Schmierstoff frühzeitig altert. Die Folge ist der frühzeitige, unkontrollierte Ausfall des Lagers. Um diesem Risiko entgegenzuwirken, werden sogenannte stromisolierte Lager in Motoren, Generatoren etc. eingesetzt. Durch nichtleitende Komponenten aus Keramik (z.B. Wälzkörper aus Siliciumnitrid) oder keramischer Beschichtung des Außenringmantels oder der Innenringbohrung wird der Stromdurchfluss zwischen Gehäuse und Welle unterbrochen.

Je nach elektrischer und mechanischer Beanspruchung wird die Isolationsschicht festgelegt.