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Einsatzschutzmasse für den stellenweise Schutz, insbesondere bei der Gas- oder Pulveraufkohlung von Stahl
Die Erfindung betrifft eine Einsatzschutzmasse für den stellenweisen Schutz insbesondere bei der Gas-oder Pulveraufkohlung von Stahl.
Um Bauteilen eine erhöhte Widerstandsfähigkeit unter gleichzeitiger Beibehaltung der erforderlichen Kemfestigkeit zu verleihen, werden die entsprechenden Bauteile einer Oberflächenhärtung unterworfen.
In vielen Fällen ist es erforderlich, bestimmte Partien der zu behandelnden Bauteile von der Härtung auszuschliessen, was durch Abdecken der entsprechenden Partien zur Verhinderung des Eindiffundierens von Kohlenstoff aus aufkohlenden Mitteln, wie Einsatzpulver oder einer geeigneten Gasatmosphäre, erfolgt.
Es sind eine Reihevon Schutzmassen bekanntgeworden, die jedoch sehr teuer und in ihrer Schutzwirkung, insbesondere bei Gasaufkohlung, noch unvollkommen sind. Die bekannten Abdeckungsmittel bestehen vorwiegend aus Silikaten und Ton oder werden durch Aufbringen eines galvanischen Überzuges oder auch mittels einer zusätzlichen, nach der Aufkohlung abzutragenden Werkstoffschicht gebildet. Es sind auf Wasserglasbasis aufgebaute Aufkohlungs- bzw. Aufstickungsschutzmassen bekannt, bei welchen Borax oder andere Alkali- oder Erdalkaliborate als Flussmittel für Ton u. dgl. dienen.
Derartige Schutzmassen sind jedoch wegen ihres hohen Wasseranteiles insbesondere für die Anwendung bei Gasaufkohlung nicht geeignet.
Zweck vorliegender Erfindung ist, eine Einsatzschutzmasse zu schaffen, die sowohl eine sichere Schutzwirkung gewährleistet, als auch gegenüber den bekannten Schutzmassen mit geringem Zeitaufwand herstellbar ist und gleichzeitig einen äusserst rationellen Auftrag auf die zu schützenden Partien ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass eine Schutzmasse aus Borsäure und/oder Borsäureanhydrid verwendet wird.
Eine so gebildete Einsatzschutzmasse ist mit gleich guter Wirkung sowohl bei Pulver- als auch bei Gasaufkohlung anwendbar, wobei die Schutzwirkung nicht auf einer glasurartigen, gasdichten Abdeckung, sondern auf Passivierung der zu schützenden Partien von Bauteiloberflächen durch Borsäure und/oder Bor- säure anhydrid beruht.
Die Verwendung von Borsäure (H BÖ) als Einsatzschutzmittel erfolgt beispielsweise durch Tauchen der zu schützenden Partien der Werkstücke, wobei sich die Borsäure durch Auskristallisation aus einer gesättigten wässerigen Lösung bei zirka 800 C als kristalliner Niederschlag an den entsprechenden Stellen absetzt. Das Aufbringen der Borsäure ist jedoch auch mittels einer Spritzpistole, welche mit Vorwärmung arbeitet, möglich.
Borsäureanhydrid (B OJ wird bei der genannten Anwendung über seinen Schmelzpunkt von zirka 5800 C hinaus erhitzt, wobei die zu schützenden Partien der Werkstücke durch Tauchen in die Schmelze mit einem Überzug versehen werden.
Nach erfolgtem Einsetzen lässt sich der aus Borsäure bzw. Borsäureanhydrid bestehende Einsatzschutz durch Spülen in heissem Wasser oder durch Sandstrahlen mühelos entfernen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Einsatzschutzmasse aus einem Gemisch von Borsäure und/oder Borsäureanhydrid und wasserfreien Binde-, und Füllmitteln, wie Kunstharzlack bzw.
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Tonerde, besteht.
Eine so beschaffene Einsatzschutzmasse erlaubt eine scharfe Abgrenzung der zu schützenden Partien der Bauteile und erhöht die Widerstandsfähigkeit der Schutzschicht gegen Beschädigung.
Die erfindungsgemässe Schutzmasse ist je nach Konsistenz tauch-, streich-oder spritzfähig und bei allen legierten und unlegierten Stählen anwendbar. Weitere Vorteile ergeben sich aus der Unempfindlichkeit der Einsatzschutzmasse in bezug auf die Einsatztemperatur-und-zeit.
Der prozentuale Anteil von Borsäure bzw. Borsäureanhydrid an der gebrauchsfertigen Einsatzschutzmasse richtet sich nach dem erforderlichen Verhältnis Borsäure bzw. Borsäureanhydrid zur Trockensubstanz des verwendeten Kunstharzlackes und kann je nach Zusammensetzung des Kunstharzlackes etwa zwischen 1 : 1 und 1 : 4 ohne Beeinträchtigung der Schutzwirkung der Einsatzschutzmasse variieren.
Da die Schutzmasse durch Spritzen, Streichen oder Tauchen auf die zu schützenden Partien aufgebracht wird und daher stark wechselnde Mengen an Verdünnungsmittel zugesetzt werden müssen, kann der Anteil von Borsäure und/oder Borsäureanhydrid in Grenzfällen zwischen 10 11/0 und 90 lu der Einsatzschatzmasse betragen.
Eine beispielsweise Zusammensetzung der Masse kann wie folgt sein :
50% organische Bindemittel, beispielsweise Kunstharzlack, bei einer Viskosität von 63 sec Durchlauf bei 200 C im Fordbecher und bei einem Düsenquerschnitt von 2 mm,
40 Ja Borsäureanhydrid, Korngrösse kleiner als 0, 1 mm, 7 % Borsäure, Korngrösse kleiner als 0, 1 mm,
3 % Tonerde, Korngrösse kleiner als 0. 1 mm.
Die Einsatzschutzmasse lässt sich in gebrauchsfertigem Zustand unbegrenzt lange Zeit lagern.
Nach Einfahren der entsprechend abgedeckten Bauteile in den Aufkohlungsofen dient die Borsäure bzw. das Borsäureanhydrid anfänglich als Füllmittel. Beim Aufheizen im Ofen wird nunmehr das organische Bin- demittel zerstört und die dabei entstehenden Verkokungsrückstände desselben, beispielsweise eines Kunstharzlackes, lagern sich als Füllmittel in die schmelzende Borsäure bzw. Borsäureanhydrid ein. Ein Zusatz' von Substanzen, die bei Einsatztemperatur nicht schmelzen, wie Tonerde, kann dann vorteilhaft sein, wenn nicht genügend Verkokungsrückstände des organischen Bindemittels anfallen.
Die Einsatzschutzmasse lässt sich nach dem Aufkohlungsvorgang durch Abspülen in heissem Wasser oder durch Sandstrahlen mühelos entfernen, ohne Rückstände zu hinterlassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verwendung von Borsäure und/oder Borsäureanhydrid als Einsatzschutzmasse für den stellenweise Schutz, insbesondere bei der Gas- und Pulveraufkohlung von Stahl.