DD296967B5 - Process for the pretreatment of ferrous material surfaces for nitriding in gaseous ammonia-containing gas mixtures - Google Patents
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Description
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von Eisenwerkstoffoberflächen für das Nitrieren in gasförmigen ammoniakhaltigen Gasmischungen zur Erzeugung von nitridhaltigen Randschichten.The invention relates to a process for the pretreatment of ferrous material surfaces for nitriding in gaseous ammonia-containing gas mixtures for producing nitride-containing surface layers.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Bei der thermisch-chemischen Oberflächenbehandlung von Eisenwerkstoffen durch Nitrieren in gasförmigen ammoniakhaltigen Gasmischungen treten insbesondere bei mittleren und höheren Legierungsanteilen von Chrom oder Chrom und Nickel infolge von hemmend wirkenden Oberflächenzuständen Probleme bei der Erzeugung nitridhaltiger Randschichten in der Art auf, daß sich diese Werkstoffe nicht oder nur nach langer Behandlungsdauer und dann meist auch nur sehr ungleichmäßig nitrieren lassen. Für die Beseitigung dieser die Nitrierung in gasförmigen ammoniakhaltigen Gasmischungen hemmenden Oberflächenzustände wurde bisher eine Vielzahl von Lösungen vorgeschlagen. Sie betreffen mechanische oder chemische Vorbehandlungen (Sidan, H.: Nitrieren von rost-und säurebeständigen Stählen, Technische Rundschau [1966] Nr. 24, S.9-13; Nr.28 S.3-7; Nr.42 S.33-37 und 45; DE-AS 1275336; Gerscha, A., und H.G.Weidinger: Metalloberfläche 22 [1968], Heft 11, S.336-341), die Zugabe von Halogenverbindungen (DE 882097) bzw. Schwefelwasserstoff (DE-AS 1229814) zum Reaktionsgas, das Aktivieren der Reaktionsatmosphären durch Berührung des Nitriergases mit einer speziellen Paste (DE-OS 1521162), das Einbringen von Verbindungen in den Reaktionsraum (DE-OS 1521139-Trägermaterialien mit Aminosäuren bzw. Aminosalzen) und das Aufbringen von Überzügen aus Kupfer (Jones, B.: Stahl u. Eisen 58 [1938] S.40) bzw. Überzügen zum Freisetzen schichtzerstörender Verbindungen (DD 156 718-dichlormethan-aceton-haltige Polyvinylchloridlösung) oder zur Schichtumwandlung (DD 152 947- Konversionsschicht aus beispielsweise Ferrooxalat). Die Ergebnisse all dieser Verfahren zur Beseitigung der das Nitrieren in gasförmigen ammoniakhaltigen Gasmischungen hemmenden Oberflächenzustände sind unbefriedigend, da durch das jeweilige Verfahren keine generelle Wirkung bei allen Werkstoffen erreicht wird und die einzelnenIn the thermal-chemical surface treatment of iron materials by nitriding in gaseous ammonia-containing gas mixtures, in particular at medium and higher alloy contents of chromium or chromium and nickel as a result of inhibiting surface states problems in the production of nitride-containing surface layers in the way that these materials are not or only nitrate after a long period of treatment and then usually very unevenly. For the removal of these nitriding in gaseous ammonia-containing gas mixtures inhibiting surface conditions has been proposed a variety of solutions. They concern mechanical or chemical pretreatments (Sidan, H .: Nitriding of stainless and acid-resistant steels, Technische Rundschau [1966] No. 24, pp. 9-13, no. 28 pp.37, no. 42 p.33) Gerscha, A., and HG Weidinger: Metalloberfläche 22 [1968], Issue 11, p.336-341), the addition of halogen compounds (DE 882097) or hydrogen sulfide (DE-AS 1229814) to the reaction gas, activating the reaction atmospheres by touching the nitriding gas with a special paste (DE-OS 1521162), the introduction of compounds into the reaction space (DE-OS 1521139-carrier materials with amino acids or amino salts) and the application of coatings Copper (Jones, B .: Stahl and Eisen 58 [1938] p.40) or coatings for releasing layer-destroying compounds (DD 156 718 dichloromethane-acetone-containing polyvinyl chloride solution) or for layer conversion (DD 152 947 conversion layer of, for example, ferrooxalate ). The results of all these methods for the elimination of the nitriding in gaseous ammonia-containing gas mixtures inhibiting surface conditions are unsatisfactory because no general effect on all materials is achieved by the respective method and the individual
Methoden nicht reproduzierbar sind. Darüber hinaus erlauben beispielsweise Zusätze zum Reaktionsgas keine kontrollierte Prozeßführung oder sind Vorbehandlungen wie das kombinierte Bad/Gasnitrieren zu aufwendig.Methods are not reproducible. In addition, for example, additives to the reaction gas do not allow controlled process control or pretreatments such as the combined bath / gas nitriding too expensive.
Hemmende Oberftächenzustände infolge von fertigungsbedingten Rückständen auf zu nitrierenden Oberflächen bewirken ebenfalls die Ausbildung einer ungleichmäßigen nitridhaltigen Randschicht (Chatterjee-Fischer, R.: „Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen, Nitrieren und Nitrocarburieren", expert-Verlag, Sindelfingen, 1986, S. 267-276; Schreiner, A.: Härterei-Techn.-Mitt. 41 [1986] H.6, S.399-410). Die oftmals vorgeschlagene Maßnahme zur Beseitigung dieser Art von hemmenden Oberflächenzuständen durch eine dem Nitrieren in gasförmigen ammoniakhaltigen Gasmischungen vorangehende Oxidation der zu behandelnden Oberflächen oberhalb 3000C ist auch nur bedingt wirksam. Sie erfordert zudem einen zusätzlichen Arbeitsgang und verlängert bei einer Integration in den Prozeßablauf die Behandlungsdauer.Inhibiting surface states due to production-related residues on surfaces to be nitrided also cause the formation of an uneven nitride-containing surface layer (Chatterjee-Fischer, R .: "Heat treatment of iron materials, nitriding and nitrocarburizing", expert-Verlag, Sindelfingen, 1986, pp. 267-276; Schreiner, A .: Härterei-Techn.-Mitt. 41 [1986] H.6, pp.399-410) The often proposed measure for the elimination of this type of inhibiting surface states by an oxidation preceding the nitriding in gaseous ammonia-containing gas mixtures Treating surfaces above 300 0 C is also only partially effective.It also requires an additional operation and extends the treatment time when integrated into the process flow.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, durch Nitrieren in einer ammoniakhaltigen Gasmischung nitridhaltige Randschichten auch auf schwer nitrierbaren Eisenwerkstoffen zu erzeugen.The aim of the invention is to produce by nitriding in an ammonia-containing gas mixture nitride-containing surface layers also on difficult nitrorizable iron materials.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, unterschiedlich verursachte, die thermisch-chemische Behandlung in gasförmigen ammoniakhaltigen Gasmischungen hemmende Oberflächenschichten einfach und umfassend zu beseitigen.The invention is based on the technical object of different causes, the thermal-chemical treatment in gaseous ammonia-containing gas mixtures inhibiting surface layers easily and comprehensively.
Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß vor dem Nitrieren in gasförmigen ammoniakhaltigen Gasmischungen die zu nitrierenden Eisenwerkstoffoberflächen im entfetteten Zustand mit einer Mischung aus 0,1-0,9 Masseanteilen an Derivaten des Melamins (2,4,6-Triamino-1,3,5-triazin) und/oder organischen Verbindungen, die im Temperaturbereich von 100-6000C Derivate des Melamins bilden, und 0,9-0,1 Masseanteilen Carbonaten und/oder Hydrogencarbonaten beschichtet werden. Dabei wird pro cm2 Eisenwerkstoffoberfläche >0,1 mg Beschichtungsmischung aufgetragen.According to the invention the technical object is achieved in that prior to nitriding in gaseous ammonia-containing gas mixtures to be nitrided iron material surfaces in the degreased state with a mixture of 0.1-0.9 parts by weight of derivatives of melamine (2,4,6-triamino-1, 3,5-triazine) and / or organic compounds which form in the temperature range of 100-600 0 C derivatives of melamine, and 0.9 to 0.1 parts by mass of carbonates and / or bicarbonates are coated. In this case, per cm 2 iron material surface> 0.1 mg coating mixture is applied.
Als Derivate des Melamins werden Melamin selbst bzw. thermische Umwandlungsprodukte des Melamins, insbesondere Melam, Meiern und Melon, eingesetzt. Verbindungen, die im Temperaturbereich von 100-6000C Derivate des Melamins bilden, sind insbesondere Dicyandiamid und/oder Cyanamid. Als Carbonate werden Alkalicarbonate bzw. Erdalkalicarbonate, insbesondere Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat bzw. Magnesiumcarbonat und Calciumcarbonat, und als Hydrogencarbonate Alkalihydrogencarbonate, insbesondere Natriumhydogencarbonat und Kaliumhydrogencarbonat, eingesetzt.As derivatives of melamine melamine itself or thermal conversion products of melamine, in particular melam, Meiern and melon, are used. Compounds which form in the temperature range of 100-600 0 C derivatives of melamine are particularly dicyandiamide and / or cyanamide. The carbonates used are alkali metal carbonates or alkaline earth metal carbonates, in particular sodium carbonate and potassium carbonate or magnesium carbonate and calcium carbonate, and bicarbonates used are alkali metal bicarbonates, in particular sodium hydrogen carbonate and potassium bicarbonate.
Das Beschichten der zu nitrierenden Oberfläche erfolgt beim Einsatz von wasserlöslichen Carbonaten und/oder Hydrogencarbonaten, insbesondere beim Einsatz von Natrium- und/oder Kaliumcarbonat und/oder Natrium- und/oder Kaliumhydrogencarbonat, und Melamin mit einer wäßrigen Lösung mit einer Temperatur von 20-1000C, die 0,005-0,06 Masseanteile Melamin und 0,005-0,01 Masseanteile Carbonate und/oder Hydrogencarbonate enthält, durch Tauchen, Spritzen oder Bestreichen. In diesem Falle ist es vorteilhaft, die beschichteten Oberflächen in eine niedrig siedende, mit Wasser mischbare organische Flüssigkeit, insbesondere in Ethanol, Methanol bzw. Aceton zu tauchen, um dadurch die Trocknung der Werkstoffoberfläche zu beschleunigen.The coating of the surface to be nitrided is carried out using water-soluble carbonates and / or bicarbonates, in particular when using sodium and / or potassium carbonate and / or sodium and / or potassium bicarbonate, and melamine with an aqueous solution having a temperature of 20-100 0 C containing 0.005-0.06 parts by weight of melamine and 0.005-0.01 parts by weight of carbonates and / or bicarbonates by dipping, spraying or brushing. In this case, it is advantageous to dip the coated surfaces in a low-boiling, water-miscible organic liquid, in particular in ethanol, methanol or acetone, thereby accelerating the drying of the material surface.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß hemmende und die Gasnitrierung behindernde Oberflächenschichten durch eine einfache Beschichtung für das Gasnitrieren aktiviert werden. Dadurch ist es möglich, ansonsten schwer oder überhaupt nicht nitrierbare Eisenwerkstoffe, wie Chrom- und Chrom-Nickel-Stähle reproduzierbar mit einer nitridhaltigen Randschicht unter normalen Nitrierbedingungen zu versehen.The advantage of the method according to the invention is that inhibiting and gas nitriding obstructing surface layers are activated by a simple coating for gas nitriding. This makes it possible to provide otherwise difficult or non-nitridable iron materials such as chromium and chromium-nickel steels reproducibly with a nitride-containing surface layer under normal nitriding conditions.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll anhand der folgenden 3 Beispiele näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail with reference to the following 3 examples:
Die geschliffenen Oberflächen von 2 Proben aus dem Stahl X45CrNiW 18.9 wurden nach dem Entfetten wie folgt vorbereitet:The polished surfaces of two samples from the steel X45CrNiW 18.9 were prepared after degreasing as follows:
Probe 1 — ohne BeschichtungSample 1 - without coating
Probe 2 - durch zweimaliges Tauchen in einer wäßrigen Lösung, die 0,03 Masseanteile Melamin und 0,015 Masseanteile Natriumcarbonat und 0,015 Masseanteile Kaliumcarbonat enthält, bei einer Temperatur von 95°C und bei einer Tauchdauer von je 30 Sekunden wurde die Probe mit 1 mg Feststoff/cm2 beschichtet. Nach jeder Tauchung wurde die Probe in Ethanol getaucht um damit die Trocknung zu beschleunigen.Sample 2 - by dipping twice in an aqueous solution containing 0.03 parts by weight of melamine and 0.015 parts by weight of sodium carbonate and 0.015 parts by weight of potassium carbonate at a temperature of 95 ° C and with a dipping time of 30 seconds, the sample was mixed with 1 mg solid / cm 2 coated. After each dipping, the sample was dipped in ethanol to accelerate the drying.
Beide Proben wurden dann gemeinsam 18 Stunden lang bei einer Temperatur von 5700C bei einer Zusammensetzung der Nitriergasatmosphäre entsprechend der Nitrierkennzahl von 3 gasoxynitriert. Folgendes Nitrierergebnis wurde erreicht:Both samples were then gasoxynitriert together for 18 hours at a temperature of 570 0 C at a composition of the nitriding gas atmosphere according to the nitriding of the third The following nitration result has been achieved:
Probe 1 Probe 2Sample 1 Sample 2
Nitrierhärtetiefenitriding
h(kH + 50HV0,1)inmm - 0,1h (kH + 50HV0.1) in mm - 0.1
Zwei Proben aus dem Stahl 38CrMoV21,14 im gehärteten und angelassenen Werkstoffzustand wurden unter Verwendung des Fertigungshilfsmittels KC20 beiderseitig geschliffen. Nach dem Entfetten in Perchlorethylen wurde sie wie folgt vorbereitet:Two samples of steel 38CrMoV21,14 in the hardened and tempered material condition were ground on both sides using the production aid KC20. After degreasing in perchlorethylene, it was prepared as follows:
Probe 1 - ohne BeschichtungSample 1 - without coating
Probe 2- durch dreimaliges Tauchen in einer wäßrigen Suspension von 0,045 Masseanteilen Melamin, 0,005 Masseanteilen Melon, 0,045 Masäeanteilen Natriumcarbonat und 0,005 Masseanteilen Kaliumhydrogencarbonat bei einer Temperatur der Suspension von 9O0C während einer Tauchdauer von je 20 Sekunden wurde die Probe mit 0,8 mg Feststoff/cm2 beschichtet. Probe 1 und Probe 2 sind dann gemeinsam bei einer Temperatur von 5500C während 24 Stunden bei einer Zusammensetzung der Nitrieratmosphäre entsprechend der Nitrierkennzahl von 6 gasoxynitriert worden. Folgendes Nitrierergebnis wurde erreicht:Sample 2 three times to immersion in an aqueous suspension of 0.045 parts by mass of melamine, 0.005 parts by mass of melon, 0.045 Masäeanteilen sodium carbonate and 0.005 parts by mass of potassium hydrogen carbonate at a temperature of the suspension of 9O 0 C for an immersion duration of 20 seconds, the sample with 0.8 mg Solid / cm 2 coated. Sample 1 and Sample 2 were then gasoxynitriert together at a temperature of 550 0 C for 24 hours at a composition of the nitriding atmosphere in accordance with the nitriding of the sixth The following nitration result has been achieved:
Probe 1 ProbeSample 1 sample
Oberflächenhärte HV10 621 855Surface hardness HV10 621 855
Dicke der VerbindungsschichtThickness of the bonding layer
(VS) in цт 0-1 4(VS) in цт 0-1 4
Nitrierhärtetiefenitriding
h(kH + 50HV0,1)inmm 0,12 0,3h (kH + 50HV0.1) in mm 0.12 0.3
Die geschliffenen Oberflächen von 2 Proben aus dem Stahl X40Cr 13 wurden nach dem Entfetten wie folgt vorbereitet:The ground surfaces of 2 samples of steel X40Cr 13 were prepared after degreasing as follows:
Probe 1 -ohne BeschichtungSample 1 -without coating
Probe 2 - Durch das Spritzen einer heißen wäßrigen Lösung mit einem Gehalt an 0,03 Masseanteilen Dicyandiamid und 0,03 Masseanteilen Natriumkaliumcarbonat in der Zeit von 1 Minute und nachfolgendem Trocknen im 8O0C heißen Luftstrom wurden die Oberflächen mit 0,8 mg Feststoff/cm2 beschichtet.Sample 2 - By spraying a hot aqueous solution containing 0.03 parts by weight of dicyandiamide and 0.03 parts by weight of sodium potassium carbonate over a period of 1 minute and then drying in 8O 0 C hot air flow, the surfaces were treated with 0.8 mg solid / cm 2 coated.
Beide Proben wurden dann gemeinsam 8 Stunden lang bei einer Temperatur von 59O0C bei einer Zusammensetzung der Nitriergasatmosphäre entsprechend der Nitrierkennzahl von 3 gasoxynitriert. Folgendes Nitrierergebnis wurde erreicht:Both samples were then gas oxynitrided together for 8 hours at a temperature of 59O 0 C with a composition of the nitriding gas atmosphere corresponding to the nitriding number of 3. The following nitration result has been achieved:
Probe 1 ProbeSample 1 sample
Nitrierhärtetiefenitriding
h(kH + 50HV0,1)inmm 0,05 0,1h (kH + 50HV0.1) in mm 0.05 0.1
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD32635589A DD296967B5 (en) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | Process for the pretreatment of ferrous material surfaces for nitriding in gaseous ammonia-containing gas mixtures |
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Publications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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DD (1) | DD296967B5 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005075705A1 (en) | 2004-02-04 | 2005-08-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Method for surface treatment of metal material |
CN101238236B (en) * | 2005-08-05 | 2010-11-10 | 本田技研工业株式会社 | Ion nitriding method |
-
1989
- 1989-03-08 DD DD32635589A patent/DD296967B5/en active IP Right Maintenance
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1712658A1 (en) * | 2004-02-04 | 2006-10-18 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Method for surface treatment of metal material |
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