DD160821A3

DD160821A3 - PARTS OF IRON MATERIAL

Info

Publication number: DD160821A3
Application number: DD23002581A
Authority: DD
Inventors: Lothar Schmidt; Guenter Marx; Gerd Treffer; Hermann Plaenitz; Wolfgang Vogel; Hartmut Koenig; Ingolf Keller; Jochen Harzer
Original assignee: Lothar Schmidt; Guenter Marx; Gerd Treffer; Hermann Plaenitz; Wolfgang Vogel; Hartmut Koenig; Ingolf Keller; Jochen Harzer
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1981-05-18
Publication date: 1984-04-04
Also published as: DE3211491A1; CS237995B1

Abstract

Die Erfindung betrifft Teile aus Eisenwerkstoff, insbesondere fadenfuehrende Teile an Textilmaschinen mit zweifach beschichteter Oberflaeche. Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Lebensdauer stark verschleissbeanspruchter Metallteile bei Einsparung von Hartchrom und Erhalt der vorhandenen guten Eigenschaften zu erhoehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Teile aus Eisenwerkstoff mit zweifach beschichteter Oberflaeche zu schaffen, welche hart und verschleissfest sind und bei laengerem Gebrauch keine Risse und Einkerbungen bekommen. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass die erste Schicht eine fest mit dem Grundwerkstoff verbundene Eisen-Bor-Schicht und die zweite eine galvanisch aufgebrachte 2 bis 5 Mikrometer dicke Hartchromschicht ist.The invention relates to parts of ferrous material, in particular thread-guiding parts on textile machines with a double-coated surface. The aim of the invention is to increase the life of heavily wear-stressed metal parts while saving hard chrome and maintaining the existing good properties. The invention has for its object to provide parts of ferrous material with a double-coated surface, which are hard and resistant to wear and get no cracks and indentations for long periods of use. According to the invention, this object is achieved in that the first layer is an iron-boron layer fixedly connected to the base material and the second is a galvanically applied hard chromium layer 2 to 5 micrometers thick.

Description

230025 5230025 5

Titel der Erfindung: Teile aus Eisenwerkstoff Title of the Invention: Parts of ferrous material

Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft Teile aus Eisenwerkstoff, insbesondere fadenführende Teile an Textilmaschinen mit zweifach beschichteter Oberfläche. Das sind neben den eigentlichen Fadenführern aus Metall vor allem Nadeln an Wirk- und Strickmaschinen. Die Erfindung bezieht sich aber auch auf Werkzeuge und Werkzeugteile, z. B. Schnittstempel·The invention relates to parts made of iron material, especially thread-guiding parts on textile machines with a double-coated surface. In addition to the actual yarn guides made of metal, these are above all needles on knitting and knitting machines. The invention also relates to tools and tool parts, z. B. Cutting punches ·

Characteristic of the known technical solutions:

Bekannte Teile aus Eisenwerkstoff, insbesondere Textilmaschinenteile, bestehen in der Hauptsache aus einem Eisenwerkstoff, der relativ wenig verschleißfest ist, und einem darauf aufgebrachten zweiten Werkstoff mit besseren Verschleißmerkmalen. Durch Aufdampfen, Tauchen oder auch elektrolytische Abscheidung wird die Oberfläche der Eisenteile mit einer Nickel-, Messing-, Phosphat- oder Hartchromschicht versehen, wobei die Hartverchromung die bewährteste Oberflächenbehandlung ist.Known parts made of ferrous material, in particular textile machine parts, consist mainly of an iron material which is relatively little wear-resistant, and a second material applied thereto having better wear characteristics. By vapor deposition, immersion or electrolytic deposition, the surface of the iron parts is provided with a nickel, brass, phosphate or hard chrome layer, wherein the hard chrome plating is the most proven surface treatment.

Die Oberfläche der Kleinteile aus Eisenwerkstoff, z. B. von Nadeln, wird auf übliche Weise mit einer Hartchromschicht überzogen. Diese Schicht besitzt bei Härtewerten von 900 bis 1000 HV eine Dicke zwischen 5 und 8 Mikrometer.The surface of the small parts made of iron material, eg. B. of needles, is coated in the usual way with a hard chrome layer. With hardness values of 900 to 1000 HV, this layer has a thickness between 5 and 8 micrometers.

fis·fis ·

230 02 5 5230 02 5 5

Diese Behandlung weist eine Vielzahl von Nachteilen auf. Die aufgebrachte Hartchromschicht ist gegenüber dem Grundwerkstoff als separate Schicht anzusehen. Sie besitzt einen anderen Temperaturausdehnungskoeffizienten als der Ei senwerkstoff. Das hat zur Folge, daß bei nachfolgenden Arbeitsgängen, die zur Bearbeitung der Teile erforderlich sind oder im Gebrauch derselben, ein Verzug eintreten kann, es kann sogar bis zum Ablösen der Chromschicht führen. Als solche Belastungen wirken Temperaturbehandlung oder mechanische Einwirkungen.This treatment has a number of disadvantages. The applied hard chrome layer is to be regarded as a separate layer compared to the base material. It has a different coefficient of thermal expansion than the egg senmaterial. This has the consequence that in subsequent operations that are required for processing the parts or in the use thereof, a delay may occur, it may even lead to the detachment of the chromium layer. As such loads act temperature treatment or mechanical effects.

Außerdem besteht ein entscheidender Nachteil darin, daß die Härte des Chroms wesentlich größer ist als die des Grundwerkstoffs. Dadurch arbeitet sich das Chrom bei starker ständiger Belastung in den Grundwerkstoff ein, und die Oberfläche der Teile bekommt Unebenheiten, deren Form und Tiefe von der Art der Belastung abhängen. Zum Beispiel bilden sich bei fadenführenden Teilen an Textilmaschinen, wie Nadeln oder Fadenführern, Rillen durch den laufenden Faden. Bei Wirk- oder Strickmaschinen kann der Arbeitsprozeß nicht mehr exakt erfolgen, es kommt nicht immer zum Abschlagen des alten Maschenstäbchens, und das Warenbild wird gestört. Die Folge sind auch Fallmaschen und Fehler, die das hergestellte textile Erzeugnis unbrauchbar machen.In addition, a significant disadvantage is that the hardness of the chromium is much greater than that of the base material. As a result, the chromium works its way into the base material under heavy load, and the surface of the parts gets uneven, whose shape and depth depend on the type of load. For example, in thread-guiding parts on textile machines, such as needles or thread guides, grooves form through the running thread. In knitting or knitting machines, the work process can not be done exactly, it is not always for knocking off the old wale, and the appearance of goods is disturbed. The result is also case meshes and defects that make the manufactured textile unusable.

Als wesentlich ist weiterhin der Einfluß der Preisentwicklung für Hartchrom auf dem Weltmarkt anzusehen. Bei den beschriebenen Verfahren ist der Einsatz des Werkstoffs Chrom zu hoch.The influence of the price trend for hard chrome on the world market remains significant. In the described method, the use of the material chromium is too high.

Aus diesen Gründen wurde ein Verfahren entwickelt, mit Hilfe dessen Verschleißbereiche der genannten Metallteile für Textilmaschinen besonders gehärtet werden. Diese Verschleißbereiche werden mit einer Schutzschicht, die durch Eindiffundieren von vorzugsweise Bor in das Grundmaterial entsteht, versehen. Es bildet sich eine ein- oder zweiphasige Eisenboridschicht, die wesentlich härter ist als der Grundwerkstoff. Diese Schicht istFor these reasons, a method has been developed by means of which wear areas of said metal parts for textile machines are specially hardened. These wear areas are provided with a protective layer, which is formed by diffusing preferably boron into the base material. It forms a one- or two-phase Eisenboridschicht, which is much harder than the base material. This layer is

230025 5230025 5

zwar sehr verschleißfest, aber auch relativ rauh. Der Aufwand, der notwendig ist, um die in dieser Weise beschichtete Oberfläche der Verschleißbereiche einigermaßen zu glätten, ist unvertretbar hoch. Das Oberflächenprofil einer Chromschicht wird trotzdem nicht erreicht. Zum Beispiel für Textilmaschinennadeln ist eine glatte Oberfläche besonders wichtig, damit der zu verarbeitende Faden nicht aufgerauht wird.Although very wear-resistant, but also relatively rough. The effort that is necessary to smooth the thus coated surface of the wear areas reasonably unacceptably high. Nevertheless, the surface profile of a chrome layer is not reached. For example, for textile machine needles, a smooth surface is particularly important so that the thread to be processed is not roughened.

Das beschriebene Verfahren läßt außerdem kein kontinuierliches Arbeiten zu, da nur Verschleißbereiche behandelt werden und die anderen Bereiche abgedeckt werden müssen.Moreover, the method described does not permit continuous work, since only areas of wear are treated and the other areas have to be covered.

Durch den SU-Urheberschein 72 048 ist es auch bekannt, auf einen Eisenwerkstoff eine Nitridschicht aufzubringen, bevor die Verchromung erfolgt. Da die Aufgabenstellung dieser Erfindung darin besteht, den Schäden vorzubeugen, die durch das elektrolytische Verchromen am Eisenwerkstoff entstehen, ist die aufgebrachte Nitridschicht äußerst dünn. Sie ist zu dünn, um einer Langzeitbeanspruchung standzuhalten. Die Härte der entsprechenden Teile muß noch immer durch die Chromschicht gebracht werden.It is also known from the SU copyright 72 048 to apply a nitride layer to an iron material before the chromium plating takes place. Since the object of this invention is to prevent the damage caused by electrolytic chrome plating on the ferrous material, the nitride coating applied is extremely thin. It is too thin to withstand long-term stress. The hardness of the corresponding parts must still be brought through the chromium layer.

Object of the invention:

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Lebensdauer stark verschleißbeanspruchter Metallteile bei Einsparung von Hartchrom und Erhalt der vorhandenen guten Eigenschaften zu erhöhen.The aim of the invention is to increase the life of heavily wear-stressed metal parts while saving hard chrome and maintaining the existing good properties.

Explanation of the essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Teile aus Eisenwerkstoff mit zweifach beschichteter Oberfläche zu schaffen, welche hart und verschleißfest sind und bei längerem Gebrauch keine Risse und Einkerbungen bekommen.The invention has for its object to provide parts of ferrous material with double-coated surface, which are hard and wear-resistant and get no cracks and indentations with prolonged use.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die erste Schicht eine fest mit dem Grundwerkstoff verbundene Eisen-Bor-According to the invention, this object is achieved in that the first layer has an iron-boron compound firmly bonded to the base material.

230025 5230025 5

Schicht und die zweite eine galvanisch aufgebrachte, 2 bis 5 Mikrometer dicke Hartchromschicht ist.Layer and the second is a galvanically applied, 2 to 5 micrometers thick hard chrome layer.

Embodiment:

Die erfindungsgemäßen Teile, bei welchen es sich in der Regel um fadenführende Teile an Textilmaschinen handelt, werden hauptsächlich aus einem Eisenwerkstoff hergestellt. Die Teile bestehen im wesentlichen aus drei Schichten, dem Grundwerkstoff, dessen Randzone, die eine einphasige Eisenboridschicht ist, und der dünnen Hartchromschicht. Die Eisenboridschicht bringt den Teilen, beispielsweise Nadeln, die erforderliche Härte. Diese harte Schicht wächst zahnförmig in das Grundmaterial, den Eisenwerkstoff, ein und bedingt in erster Linie das günstige Verschleißverhalten. Temperatureinwirkungen können diese Schicht nicht nachteilig beeinflussen, da die einphasige Eisenboridschicht nahezu den gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten wie das Eisen hat. Sie bietet aber gleichzeitig eine ideale Haft- und Trageschicht für das nachfolgend aufgebrachte Hartchrom. Die Eisenboridschicht hat einen gewissen Rauheitsgrad an der Oberfläche, der zwar zu groß ist, um mit textlien Materialien in Reibverbindung gebracht zu werden, der aber als Untergrund für das Hartchrom die richtige Rauheit besitzt. Da die Eisenboridschicht härter ist als das Hartchrom, ist ein Einwalken der Chromschicht nicht mehr möglich. Es können sich in der glatten Chromoberfläche auch bei Langzeiteinwirkung von textilen Fäden keine Rinnen bilden. Gleichzeitig wird die dünne Chromschicht, die entsprechend der Rauheit der aufgebrachten einphasigen Eisenboridschicht nur noch 2 bis 5 Mikrometer betragen muß (überlicherweise notwendig sind 10 bis 15 Mikrometer), auf dieser Boridschicht besser gehalten als auf der Stahloberfläche. Es kommt nicht zum Abplatzen und Wandern der Schicht. Die Vorzüge einer verchromten und damit sehr glatten Oberfläche bleiben erhalten und sind länger wirksam.The parts according to the invention, which are usually thread-guiding parts on textile machines, are mainly made of a ferrous material. The parts consist essentially of three layers, the base material whose edge zone, which is a single-phase iron boride layer, and the thin hard chrome layer. The Eisenboridschicht brings the parts, such as needles, the required hardness. This hard layer grows tooth-shaped into the base material, the iron material, and primarily causes the favorable wear behavior. Temperature effects can not adversely affect this layer, since the single-phase iron boride layer has almost the same coefficient of thermal expansion as the iron. At the same time it offers an ideal adhesive and carrier layer for the subsequently applied hard chrome. The iron boride layer has a certain roughness on the surface which, although too large to be frictionally bonded to textiles, has the right roughness as a base for the hard chrome. Since the iron boride layer is harder than the hard chrome, rolling in the chromium layer is no longer possible. Even in the long-term action of textile threads, no grooves can form in the smooth chrome surface. At the same time, the thin chromium layer, which according to the roughness of the deposited single-phase iron boride layer has to be only 2 to 5 micrometers (usually 10 to 15 micrometers are necessary), is better kept on this boride layer than on the steel surface. There is no chipping and hiking of the shift. The advantages of a chrome-plated and thus very smooth surface are retained and are more effective.

— 5 —- 5 -

230025 5230025 5

Die verformten Metallteile werden einer Gasphasenborierung bei Normaldruck unterzogen. Dazu wird ein Trägergas, beispielsweise Wasserstoff, in ein Verdampfungsgefäß über das flüssige Borierungsgemisch, bestehend aus einem Borhalogenid und einem Aktivator, geleitet. Dort reichert es sich dem Partialdruck entsprechend mit dem Borierungsmittel an und wird in den Reaktionsraum überführt. Der Reaktionsraum wird vorher auf etwa 800 bis 1100 K erwärmt und mit ihm die darin befindlichen Metallteile. Die einsetzende Borierung dauert für sehr kleine Teile, z. B. Lochnadeln, etwa 5 bis 10 min, wobei Eisenboridschichtendicken von 2 bis 10 Mikrometer erreicht werden.The deformed metal parts are subjected to gas phase boration at atmospheric pressure. For this purpose, a carrier gas, for example hydrogen, is passed into an evaporation vessel via the liquid boriding mixture, consisting of a boron halide and an activator. There it accumulates according to the partial pressure with the borating agent and is transferred into the reaction space. The reaction space is previously heated to about 800 to 1100 K and with it the metal parts contained therein. The onset of boron lasts for very small parts, eg. B. perforated needles, about 5 to 10 minutes, wherein Eisenboridschichtendicken be achieved from 2 to 10 microns.

Nach dem Borieren werden die Teile geglättet. Das Polieren kann durch das übliche Trommeln vorgenommen werden. Um den Zeitaufwand für die Nachbehandlung herabzusetzen, wird das Verfahren des elektrochemischen Polierens angewendet. Die danach noch verbleibenden Unebenheiten werden überraschenderweise durch Aufbringen einer Hartchromschicht, deren Dicke mit 2 bis 5 Mikrometer wesentlich geringer als bisher üblich ist, ausgeglichen. Die aufgebrachte Hartchromschicht garantiert die für die technische Anwendung der behandelten Teile erforderliche Oberflächenglätte und bildet mit der darunter befindlichen einphasigen Eisenboridschicht einen gut haftenden Verbund.After boriding, the parts are smoothed. The polishing can be done by the usual tumbling. In order to reduce the time required for the aftertreatment, the method of electrochemical polishing is used. Surprisingly, the unevenness remaining thereafter is compensated for by applying a hard chrome layer, the thickness of which is much less than usual with 2 to 5 micrometers. The applied hard chromium layer guarantees the surface smoothness required for the technical application of the treated parts and forms a well-adherent bond with the underlying single-phase iron boride layer.

Claims

2300 2 5 5

Erf i η dun C) S to claim:

Parts of ferrous material, in particular thread-guiding parts
Textile machines with a double-coated surface / characterized in that the first layer is an iron-boron layer fixedly connected to the base material and the second is a galvanically applied hard chrome layer 2 to 5 micrometers thick.