AT135990B - Verfahren zum Zementieren von Eisen, Stahl und deren Legierungen. - Google Patents

Description

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  Verfahren zum Zementieren von Eisen, Stahl und deren Legierungen. 



   Es ist bekannt, Gegenstände aus Eisen, Stahl und deren Legierungen durch Eintauchen in schmelz- flüssige Bäder, welche Cyanide enthalten, zu zementieren. Hiebei findet eine Einwanderung von Kohlen- stoff bzw. Stickstoff in die Oberfläche des eingetauchten Gegenstandes statt, welche abhängig ist von der Zersetzung des Cyanides. 



   Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die bei Zersetzung von z. B. Natriumcyanid oder   Bariumcyanid   entstehenden alkalisch wirkenden Stoffe, wie z. B. Natriumkarbonat, Natriumhydroxyd, Bariumoxyd u. dgl., stabilisierend auf das noch vorhandene Cyanid einwirken, indem der für die Zementation erforderliche Zersetzungsvorgang der Cyanide durch Anwesenheit von Alkalien bzw. von Stoffen mit alkalischer Wirkung in mehr oder weniger weitgehendem Masse gebremst oder praktisch völlig hintangehalten wird, u. zw. ist die stabilisierende Wirkung dieser Stoffe um so grösser, je   stärker   alkalisch sie reagieren und je mehr sie dissoziiert sind. 



   Auf Grund dieser Erkenntnis hat es sich als möglich erwiesen, den Zersetzungsvorgang der Cyanide in gewünschtem Ausmasse zu regeln, u. zw. dadurch, dass man für   Unwirksam- bzw. Unschädlichmachung   störender alkalischer Stabilisierungsmittel Sorge trägt, z. B. indem man sie in solehen Grenzen hält, in welchen dieselben den   gewünschten   Zersetzungsgrad der Cyanide nicht behindern. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass man in dem   Masse, wie sich allmählich   in dem   Sehmelzbad   stabilisierende Substanzen bilden, solche Stoffe in das Schmelzbad einführt, die befähigt sind, die sich bildenden alkalischen oder alkalisch wirkenden Stabilisierungsmittel in weniger alkalisch wirkende Verbindungen überzuführen.

   Als derartige Zusatzstoffe kommen in Betracht Verbindungen von Elementen, deren Cyanide bei den gegebenen Arbeitsbedingungen sieh leichter zersetzen als das im Bade vorhandene Cyanid. 



  Vorteilhaft verwendet man zu diesem Zwecke Salze von Basen der in der Reihenfolge : Natrium/Kalium, Barium, Strontium, Kalzium, Magnesium, Beryllium, Cer, jeweils nachgeordneten Glieder. Zur   Zurück-   drängung der Dissoziation der stabilisierend wirkenden Substanzen kann man auch nicht oder geringer basisch wirkende schmelzbare Verbindungen vom Kation des im Bade vorhandenen Cyanides zugeben. 



   Der Zusatz derartiger Stoffe erfolgt zweckmässig in Form ihrer Salze, vorteilhaft solcher mit niedrigen Schmelzpunkten, wie Chloride. Je schwächer alkalisch die Basen dieser Salze sind, desto stärker verringern sie die stabilisierende Wirkung der Basen, die sich aus den als Zementationsmittel dienenden Cyaniden, z. B. Natriumcyanid, bilden. So kann man z. B. durch den Zusatz von Verbindungen des Magnesiums oder Kalziums die stabilisierende Wirkung der z. B. aus Natriumcyanid oder Bariumcyanid sich bildenden basischen Stoffe fast ganz oder in   sehr weitgehendem Masse   aufheben. Hiedurch kann man bewirken, dass die Zersetzung der Cyanide so schnell   verläuft,   dass während gewisser Zeitintervalle verhältnismässig hohe Konzentrationen der Zerfallsprodukte zur Einwirkung auf die zu zementierenden Gegenstände kommen. 



   Bei Anwendung von Natriumcyanid als Zementierungsmittel und von strontium-oder Bariumverbindungen als Zusatzstoffe findet ebenfalls eine Beschleunigung des Zersetzungsvorganges statt, aber in erheblich geringerem Masse als bei Verwendung von Magnesium-oder Kalziumverbindungen. 



  Man ist infolgedessen in der Lage, durch Verwendung von z. B. Natriumcyanid als Zementierungsmittel 

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 und durch Zugabe von z. B. Bariumehlorid die Zementierung mit verhältnismässig geringen   Cyanidmengen     durchzuführen,   und trotzdem den Zementierungsvorgang längere Zeit hindurch in gewünschter Weise aufrechtzuerhalten. Durch geeignete Kombination der zuzusetzenden Verbindungen, z. B. von   Strontium-oder Bariumsalzen,   gelingt es, die Zersetzung des Cyanides völlig nach Wunsch zu regeln und hiedurch die Einwanderung des Stickstoffes und Kohlenstoffes in gewünschter Weise zu be- einflussen. 



   Anderseits kann man die Dissoziation der sich allmählich bildenden stabilisierend wirkenden alkalischen Substanzen durch die Erhöhung des Gehaltes an Salzen der betreffenden Basen   zurückdrängen.   



   Z. B. kann man bei Verwendung von Bariumcyanid als Zementationsmittel das sich bei seiner Zersetzung bildende Bariumoxyd bzw. Bariumkarbonat ganz oder teilweise an seiner stabilisierenden Wirkung hindern, indem man dessen Dissoziation durch den Zusatz von schmelzbaren Salzen der gleichen Basen, z. B.   Bariumchlorid,   zurückdrängt. 



   Da der Zusatz der die Stabilisierungswirkung der alkalischen Substanzen beeinflussenden Stoffe nach der Erfindung etwa in dem Masse erfolgt, wie sich die alkalischen Substanzen im Schmelzbad bilden, fügt man sie dem Schmelzbad allmählich gleichmässig oder in ganz kleinen Mengen oder auch stufenweise zu. Zweckmässig nimmt man den Zusatz dieser Stoffe in Verbindung mit dem Zusatz des zu erneuernden
Zementationsmittels vor, wodurch man gleichzeitig vorteilhaft das Bad damit auffüllt und so auch
Anhafteverluste ersetzt. 



   Nach einer Abänderung des erfindungsgemässen Verfahrens kann man dem Schmelzbad zur
Vermeidung einer zu schnell verlaufenden Zersetzung der Cyanide auch von vornherein alkalisehe Stoffe als Stabilisierungsmittel zufügen und durch allmählichen Zusatz der obengenannten Verbindungen, welche die alkalischen Substanzen dadurch unschädlich machen, dass sie diese in nicht alkaliseh oder weniger alkalisch wirkende Verbindungen überführen, es verhindern, dass die Stabilisierung unerwünschte oder schädliche Ausmasse annimmt. Beispielsweise kann man durch absichtlichen Zusatz einer alkalisch wirkenden Verbindung, z. B. Bariumoxyd, eine Verlangsamung der Cyanidzersetzung erzielen und diese während der Durchführung der Zementation durch allmählichen Zusatz von z. B.   Strontiumchlorid   auf der gleichen Stufe halten. 



   Beispiele :
1. Ein Schmelzbad, das aus 50 Teilen   Bariumchlorid,   25 Teilen Natriumchlorid und 25 Teilen
Kaliumchlorid besteht und dem 5-10 Teile Natriumeyanid zugesetzt worden sind, lässt in seiner zementierenden Wirkung infolge der Bildung von Bariumoxyd und Bariumkarbonat bald nach. Setzt man dem Schmelzbad weitere Mengen Natriumeyanid zu, so wird dadurch die Wirksamkeit der Schmelze nur wenig erhöht, jedenfalls aber nicht auf den früheren Wirkungsgrad gebracht. Durch den Zusatz von   Strontiumchlorid   allein kann bei Anwesenheit von genügenden unzersetzten Cyanidmengen, z. B. von 5% und darüber, die Zementationswirkung wieder auf die ursprüngliche Höhe gebracht werden. 



   Ist der Cyanidgehalt während des Gebrauches wesentlich unter   5%   gesunken, so fügt man vorteilhaft mit dem   Strontiumchlorid   neue   Mengen von Natriumeyanid   zu. Um die Schmelze obiger Zusammensetzung zu regenerieren, werden täglich 3-5% des Tiegelinhaltes mit einer Mischung von 1 Teil   Strontiumcl1lorid,   ungefähr 7 Teilen Bariumchlorid und gegebenenfalls geringen Mengen Alkaliehlorid versetzt. 



   2. Eine Schmelze aus 70 Teilen Bariumchlorid, 10 Teilen Strontiumchlorid, 10 Teilen Alkali- chlorid und 10 Teilen Natriumeyanid zersetzt sich bei den bei Zementierungen üblichen Temperaturen verhältnismässig rasch. Zur Verlangsamung der Zersetzung werden zu Beginn etwa 3-5 Teile Barium- oxyd oder 5-10 Teile Bariumkarbonat   zugefügt. Um   das Schmelzbad dauernd wirksam zu erhalten. setzt man in Abständen, z. B.   täglich,   eine Mischung, wie im Beispiel 1 angegeben, zu. 



   3. Einer Schmelze nach Beispiel 1 kann man zur Erhaltung der Wirksamkeit statt des Stron-   tiumchlorides   nur   Bariumchlorid   zur   Zurückdrängung   der Dissoziation der sich bildenden alkalischen
Substanzen zufügen. In diesem Falle ist es erforderlich, grössere Mengen Bariumchlorid zuzugeben, als der Summe der Barium-und Strontiumsalze im Beispiel 1 entspricht. Das Cyanid wird auch hier in dem   Masse   ergänzt, wie es verbraucht ist. 



   Die   Durchführung   des Zementierverfahrens nach der Erfindung bietet Vorteile mehrfacher Art. 



   Einmal gelingt es, durch die   Zurückdrängung   oder Aufhebung der stabilisierenden Wirkung der bei dem
Zementierprozess durch Zersetzung sich bildenden alkalisch wirkenden Verbindungen das Zementier- schmelzbad während langer Zeit wirksam zu erhalten, diese Wirksamkeit auch in gewünschtem Sinne zu regeln und Verluste von kostspieligen Zementationsmitteln zu vermeiden. So war es z. B.   möglich,   ein
Schmelzbad mehrere Wochen lang dadurch in Betrieb zu halten, ohne dass seine Wirksamkeit   nachliess,   dass man z. B.   alltäglich   einmal die die sich bildenden alkalischen Stabilisierungsmittel unschädlich machenden Salze in Gemeinschaft mit Cyaniden nachschoss und so das Schmelzbad wieder auffüllte. 



   Dann aber erzielt man mit Hilfe des Verfahrens   Zementiersehichten,   wie sie bisher bis zu solchen Tiefen mit der gleichen Dicke der glasharten Schichte, bei völliger Abwesenheit   von Überkohlungen,   mit der gleichen   Allmäblichkeit   und   Gleichmässigkeit   des Überganges und mit derselben Zuverlässigkeit in be- kannten Schmelzbädern nicht erhalten worden sind.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Zementieren von Eisen, Stahl und deren Legierungen in Cyanide enthaltenden Schmelzbädern, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Zersetzung der Cyanide sich bildenden, den Zementierungsvorgang behindernden alkalisch wirkenden Verbindungen in dem Masse, wie sie sich bilden, durch Zusatzstoffe in nicht alkalisch oder weniger alkalisch wirkende übergeführt werden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schmelzbad Verbindungen von Elementen zugesetzt werden, deren Cyanide bei den Arbeitsbedingungen sich leichter zersetzen als das im Bade vorhandene Cyanid, vorteilhaft Verbindungen der in der Reihenfolge : Natrium/Kalium, Barium, Strontium, Kalzium, Magnesium, Beryllium, Cer jeweils nachgeordneten Glieder.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nicht oder geringer basisch wirkende schmelzbare Verbindungen vom Kation des im Bade vorhandenen Cyanides zugesetzt werden.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz in Gemeinschaft mit dem Zementierungsmittel erfolgt, um gleichzeitig den Gehalt an Zementierungsmitteln zu ergänzen und eine Erhöhung des Gehaltes an stabilisierend wirkenden Substanzen zu verhindern.

   5. Abänderung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Schmelzbad zur Regelung der Cyanidzersetzung von vornherein stabilisierend wirkende Substanzen einverleibt.