Lagers worden meestal gesmeerd met olie. Delen van deze oliën komen helaas echter in het milieu terecht. Het Fraunhofer Instituut voor Materiaalmechanica IWM heeft een methode ontwikkeld voor het smeren van glijlagers op waterbasis. Dit is veel milieuvriendelijker en tegelijkertijd veel wrijvingsarmer.

In Duitsland wordt jaarlijks ongeveer een miljoen ton smeermiddelen op basis van minerale oliën verbruikt. Hun productie, werking en afvoer zijn niet bijzonder milieuvriendelijk.
Het zou milieuvriendelijker zijn om smeermiddelen op waterbasis te produceren. Helaas tasten veel metalen materialen echter bij contact met water aan. Een werkgroep bij het Fraunhofer IWM in Freiburg is erin geslaagd om met behulp van additieven water als smeermiddel te gebruiken. Deze corrosievrije watersmering verbetert zelfs de smering, omdat water minder viskeus is dan olie.

 
Glijlagers met watersmering en galvanische koppeling voorkomen tribocorrosie. Foto: Fraunhofer IWM.
Het watergesmeerde glijlager bestaat uit meerdere lagen (van buiten naar binnen): een elektrisch isolerende mantel rond het eigenlijke lager, een laag aluminium en een laag gesinterd metaal rond de as. De gesinterde binnenste laag wordt doorkruist door een klein kanaal. Dit betekent dat het water niet alleen in contact is met de roterende as, maar ook met de buitenste aluminiumlaag. Dit is cruciaal voor een elektrochemisch proces als een opofferingsanode. Tussen basismetaal zoals aluminium en relatief meer edele metalen zoals ijzer wordt een elektrisch potentiaal gecreëerd, waardoor corrosie van het ijzer chemisch wordt voorkomen.

Smeermiddel op waterbasis

Corrosiebescherming is niet alles: er worden zogenaamde ionische vloeistoffen aan het water toegevoegd. Hun ionen liggen op één lijn in het elektrische veld en hopen zich op aan de binnenkant van de gesinterde metalen ring. Dit gebeurt op een zodanige wijze dat hun uiteinden naar de draaiende as toe uitsteken. De as glijdt op deze galvanisch gevormde beschermlaag.

 
Ionische vloeistoffen op het metalen oppervlak verbeteren de wrijving en slijtage. Foto: Fraunhofer IWM.

De functie kon in de tussentijd worden aangetoond. Momenteel wordt gezocht naar industriële partners met wie de ionische vloeistoffen kunnen worden geoptimaliseerd. Een uitdaging is dat door de beweging van de as een zodanige temperatuur kan ontstaan die het water doet verdampen. De onderzoekers zijn daarom op zoek naar mengsels met ionische vloeistoffen die verdamping tegengaan.

De watersmering is niet alleen milieuvriendelijk, maar maakt ook de glijlagers gladder. Dankzij de lagere viscositeit in vergelijking met olie glijdt een as met minder wrijving. Elektromotoren die op deze manier zijn uitgerust, kunnen dus in principe een beter rendement bereiken.