DE102012213317B4

DE102012213317B4 - Bearing component and method for bluing a bearing component

Info

Publication number: DE102012213317B4
Application number: DE102012213317.8A
Authority: DE
Inventors: Thilo von Schleinitz
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: DE102012213317A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lagerbauteil mit einer im Bereich seiner Oberfläche ausgebildeten polaren Konversionsschicht aus Eisenoxid, welche in einer Richtung parallel zur Oberfläche des Lagerbauteils eine größere Homogenität aufweist als in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche.The invention relates to a bearing component with a polar conversion layer made of iron oxide formed in the region of its surface, which has a greater homogeneity in a direction parallel to the surface of the bearing component than in a direction perpendicular to the surface.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lagerbauteil und ein Verfahren zum Brünieren eines Lagerbauteils.The invention relates to a bearing component and a method for bluing a bearing component.

Bei Lagern zur beweglichen Lagerung von Maschinenteilen wird in der Regel eine hohe Lebensdauer angestrebt. Aus diesem Grund werden Lager häufig mit einem Schmiermittel versehen, welches den Verschleiß erheblich reduziert. Alternativ oder zusätzlich können Lager ein oder mehrere Lagerbauteile aufweisen, die durch Beschichtungen vor mechanischen oder chemischen Einwirkungen geschützt sind.Bearings for the flexible storage of machine parts are generally aimed for a long service life. For this reason, bearings are often provided with a lubricant, which significantly reduces wear. Alternatively or additionally, bearings can have one or more bearing components which are protected from mechanical or chemical effects by coatings.

So ist aus der DE 10 2007 061 193 A1 ein wälzbeanspruchtes Bauteil bekannt, das eine Oberfläche aufweist, die wenigstens bereichsweise eine Eisenoxidschicht einer definierten Zusammensetzung aufweist. Diese Eisenoxidschicht besitzt eine sehr feine gleichmäßige Struktur, ist sehr dicht und verfügt über eine hohe Resistenz gegen mechanische und chemische Einwirkungen. Demgemäß weist das Bauteil im Bereich der Eisenoxidschicht gute mechanische und chemische Eigenschaften auf. Außerdem weist das Bauteil im Bereich der Eisenoxidschicht eine niedrige Oberflächenenergie und gute Benetzungseigenschaften gegenüber Schmiermitteln auf. Weitere Eisenoxidbeschichtungsweisen sind beispielsweise aus der AT 189471 A oder der DE 704 400 B bekannt.So is from the DE 10 2007 061 193 A1 a rolling-stressed component is known which has a surface which has an iron oxide layer of a defined composition at least in regions. This iron oxide layer has a very fine, uniform structure, is very dense and has a high resistance to mechanical and chemical influences. Accordingly, the component has good mechanical and chemical properties in the area of the iron oxide layer. In addition, the component has a low surface energy and good wetting properties compared to lubricants in the area of the iron oxide layer. Other iron oxide coating methods are, for example, from the AT 189471 A or the DE 704 400 B known.

Die Eisenoxidschicht aus DE102007061193A1 ist so aufgebaut, dass sich Öladditive, beispielsweise EP-Additive, nicht an der Oberfläche anlagern und nicht an der Oberfläche reagieren. Dies beruht auf einer Konzeption für Lagereinbaustellen, in denen das Schmieröl nicht für Wälzlager optimiert ist und für Wälzlager schädliche Additive enthält. Ein solcher Anwendungsfall kann ein Getriebe sein, in dem das Schmieröl vorwiegend auf die Verzahnungen ausgelegt ist, jedoch die enthaltenen Wälzlager mitschmiert.The iron oxide layer DE102007061193A1 is constructed in such a way that oil additives, e.g. EP additives, do not attach to the surface and do not react on the surface. This is based on a concept for bearing installation sites where the lubricating oil is not optimized for rolling bearings and contains additives that are harmful for rolling bearings. Such an application can be a gearbox in which the lubricating oil is predominantly designed for the toothing, but also lubricates the roller bearings it contains.

Es gibt jedoch andere Anwendungen, in denen günstigere Öladditive vorkommen. In diesen Fällen ist es nicht sinnvoll, die Anlagerung und Wirkung solcher Additive am Lagerbauteil zu unterbinden.However, there are other applications in which cheaper oil additives are used. In these cases, it does not make sense to prevent the addition and effect of such additives on the bearing component.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brünierung auf einem Lagerbauteil zu erzeugen, die abhängig von verstellbaren Prozessparametern bestimmte vorhersehbare Anlagerungseigenschaften für Additive aufweist.Accordingly, the object of the invention is to produce a browning on a bearing component which, depending on adjustable process parameters, has certain predictable addition properties for additives.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen der nebengeordneten Ansprüche gelöst.This task is solved by the combinations of features of the subordinate claims.

Das erfindungsgemäße Lagerbauteil weist eine im Bereich seiner Oberfläche ausgebildete polare Konversionsschicht aus Eisenoxid auf, welche in einer Richtung parallel zur Oberfläche des Lagerbauteils eine größere Homogenität aufweist als in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche. Dabei sind die Polarität und die Inhomogenität dadurch ausgebildet, dass die Konversionsschicht wenigstens zwei verschiedene Konversionsbereiche aufweist, die in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Lagerbauteils aufeinander folgen, wobei in einem der Konversionsbereiche eine gezielte gestörte Kristallstruktur ausgebildet ist.The bearing component according to the invention has a polar conversion layer made of iron oxide in the region of its surface, which has a greater homogeneity in a direction parallel to the surface of the bearing component than in a direction perpendicular to the surface. The polarity and the inhomogeneity are formed by the fact that the conversion layer has at least two different conversion areas, which follow one another in a direction perpendicular to the surface of the bearing component, a targeted, disturbed crystal structure being formed in one of the conversion areas.

Die polare Konversionsschicht erleichtert die Anlagerung von Inhaltsstoffen eines beim Betrieb des Lagerbauteils verwendeten Schmiermittels, insbesondere die Anlagerung von Verschleißschutzadditiven und von Korrosionsschutzadditiven, an das Lagerbauteil. Diese Additive schützen das Lagerbauteil vor schädlichen Einwirkungen. Eine maximale Schutzwirkung tritt dann auf, wenn die Additive an der Oberfläche des Lagerbauteils angelagert sind. Demgemäß weist das Lagerbauteil insbesondere in Kombination mit einem Schmiermittel, das derartige Additive enthält, eine lange Lebensdauer auf.The polar conversion layer facilitates the accumulation of ingredients of a lubricant used in the operation of the bearing component, in particular the accumulation of wear protection additives and corrosion protection additives, on the bearing component. These additives protect the bearing component from harmful effects. A maximum protective effect occurs when the additives are attached to the surface of the bearing component. Accordingly, the bearing component has a long service life, in particular in combination with a lubricant which contains such additives.

Die Polarität kann im gesamten Bereich der Oberfläche, in dem die Konversionsschicht ausgebildet ist, den gleichen Wert aufweisen. Dabei kann beispielsweise eine Abweichung der Polarität um bis zu ± 10 % noch als gleicher Wert angesehen werden.The polarity can have the same value in the entire area of the surface in which the conversion layer is formed. For example, a deviation in polarity of up to ± 10% can still be regarded as the same value.

Die Konversionsschicht weist wenigstens zwei verschiedene Konversionsbereiche auf, die in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Lagerbauteils aufeinander folgen. Insbesondere weist die Konversionsschicht wenigstens drei verschiedene Konversionsbereiche auf, die in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Lagerbauteils aufeinander folgen. Die verschiedenen Konversionsbereiche unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Struktur, insbesondere ihrer Kristallstruktur, voneinander. In einem der Konversionsbereiche kann eine stark gestörte Kristallstruktur ausgebildet sein.The conversion layer has at least two different conversion areas, which follow one another in a direction perpendicular to the surface of the bearing component. In particular, the conversion layer has at least three different conversion regions, which follow one another in a direction perpendicular to the surface of the bearing component. The different conversion areas differ in terms of their structure, in particular their crystal structure. A strongly disturbed crystal structure can be formed in one of the conversion areas.

Die Konversionsschicht kann im Bereich einer Funktionsfläche des Lagerbauteils ausgebildet sein, die beim Betrieb des Lagerbauteils einer Wälz- und/oder einer Gleitbeanspruchung ausgesetzt ist.The conversion layer can be formed in the region of a functional surface of the bearing component, which is exposed to rolling and / or sliding stress during operation of the bearing component.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Brünieren eines Lagerbauteils durch Eintauchen des Lagerbauteils in wenigstens drei temperierte Behandlungsbäder mit flüssigen Reagenzien als Badmedien. Dabei wird das Lagerbauteil in ein erstes Behandlungsbad eingetaucht, das Nitrit aufweist und verbleibt für eine erste Zeitspanne t1 im ersten Behandlungsbad. Während dieser ersten Zeitspanne t1 werden Kristallisationskeime auf der Oberfläche des Lagerbauteils ausgebildet und es wird an diesen Kristallisationskeimen ein Schichtwachstum eines ersten Konversionsbereichs einer Konversionsschicht gestartet, so dass im ersten Behandlungsbad ein erster Konversionsbereich einer Konversionsschicht auf der Oberfläche des Lagerbauteils ausgebildet wird. Danach wird das Lagerbauteil in ein zweites Behandlungsbad eingetaucht, das Nitrat aufweist und verbleibt für eine zweite Zeitspanne t2 im zweiten Behandlungsbad. Während der zweiten Zeitspanne t2 wird ein zweiter Konversionsbereich der Konversionsschicht ausgebildet, wobei der zweite Konversionsbereich insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Lagerbauteils in den ersten Konversionsbereich verzahnt. Schließlich wird das Lagerbauteil in ein drittes Behandlungsbad eingetaucht, das Nitrit aufweist und verbleibt für eine dritte Zeitspanne t3 im dritten Behandlungsbad. Während der dritten Zeitspanne t3 wird ein dritter Konversionsbereich der Konversionsschicht ausgebildet, wobei der dritte Konversionsbereich insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Lagerbauteils in den ersten und den zweiten Konversionsbereich verzahnt,The invention further relates to a method for browning a bearing component by immersing the bearing component in at least three tempered treatment baths with liquid reagents as bath media. The bearing component is immersed in a first treatment bath which has nitrite and remains in the first treatment bath for a first time t1. During this first period of time t1, nuclei are formed on the surface of the bearing component and one becomes on these nuclei Layer growth of a first conversion area of a conversion layer started, so that a first conversion area of a conversion layer is formed on the surface of the bearing component in the first treatment bath. The bearing component is then immersed in a second treatment bath which contains nitrate and remains in the second treatment bath for a second period t2. During the second period t2, a second conversion area of the conversion layer is formed, the second conversion area interlocking in particular in a direction perpendicular to the surface of the bearing component in the first conversion area. Finally, the bearing component is immersed in a third treatment bath which has nitrite and remains in the third treatment bath for a third period of time t3. During the third period t3, a third conversion area of the conversion layer is formed, the third conversion area interlocking in particular in a direction perpendicular to the surface of the bearing component in the first and the second conversion area,

Dadurch wird auf der Oberfläche des Lagerbauteils eine polare Konversionsschicht ausbildet, die in einer Richtung parallel zur Oberfläche des Lagerbauteils eine größere Homogenität aufweist als in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche.As a result, a polar conversion layer is formed on the surface of the bearing component, which has a greater homogeneity in a direction parallel to the surface of the bearing component than in a direction perpendicular to the surface.

Im Rahmen der Erfindung kann bei vorbekanntem Anwendungsfall und Schmiermedium eine optimal auf das vorgegebene Schmiermedium abgestimmte Brünierung erzeugt werden, welche über ein optimales Verhältnis zwischen Nutzung und Abweisung von Additiven das Verschleißverhalten des Lagerbauteils im konkreten Fall weiter verbessert.Within the scope of the invention, in the case of a known application and lubricating medium, a browning that is optimally matched to the specified lubricating medium can be produced, which further improves the wear behavior of the bearing component in the specific case via an optimal relationship between the use and the rejection of additives.

Dieser Effekt kann auf einem Lagerprüfstand nachgewiesen werden, welcher derart aufgebaut ist, dass beispielsweise ein unter Last rotierendes Wälzlager, welches das Lagerbauteil enthält, und seine Antriebs- und Aufnahmevorrichtung mit einer Anzahl von Messdatenaufnehmern für Betriebsparameter versehen sind und eine Ölschmierung durchgeführt wird, in welche nachträglich Additive zudosiert werden. Es kann gezeigt werden, dass je nach Gestaltung der Brünierung die Zudosierung bestimmter Additive eine unterschiedliche Messdatenantwort auslöst, von fehlender Messdatenveränderung bis zu starker Messdatenreaktion je nach Brünierungsvariante.This effect can be demonstrated on a bearing test bench, which is constructed in such a way that, for example, a roller bearing rotating under load, which contains the bearing component, and its drive and receiving device are provided with a number of measurement data recorders for operating parameters and oil lubrication is carried out, into which additives can be added subsequently. It can be shown that, depending on the design of the browning, the addition of certain additives triggers a different measurement data response, from a lack of measurement data change to a strong measurement data reaction depending on the browning variant.

Das Lagerbauteil kann im ersten Behandlungsbad verbleiben, bis die Konversionsschicht bereits durch dunkle Farbe teilweise Geschlossenheit zeigt.The bearing component can remain in the first treatment bath until the conversion layer is already partially closed due to the dark color.

Das Lagerbauteil kann für eine erste Zeitspanne t1 von 7 bis 15 Minuten im ersten Behandlungsbad verbleiben. Das Lagerbauteil kann für eine zweite Zeitspanne t2 von 3 bis 10 Minuten im zweiten Behandlungsbad verbleiben. Das Lagerbauteil kann für eine dritte Zeitspanne von 4 bis 15 Minuten im dritten Behandlungsbad verbleiben.The bearing component can remain in the first treatment bath for a first time period t1 of 7 to 15 minutes. The bearing component can remain in the second treatment bath for a second time period t2 of 3 to 10 minutes. The bearing component can remain in the third treatment bath for a third period of 4 to 15 minutes.

Das erste Behandlungsbad kann für den überwiegenden Teil der ersten Zeitspanne t1 auf einer ersten Temperatur T1 gehalten werden, die von 136 °C bis 142 °C beträgt. Das zweite Behandlungsbad kann für den überwiegenden Teil der zweiten Zeitspanne t2 auf einer zweiten Temperatur T2 gehalten werden, die von 138 °C bis 144 °C beträgt. Das dritte Behandlungsbad kann für den überwiegenden Teil der dritten Zeitspanne t3 auf einer dritten Temperatur T3 gehalten werden, die von 142 °C bis 148 °C beträgt.The first treatment bath can be kept at a first temperature T1 for the majority of the first time period t1, which is from 136 ° C. to 142 ° C. The second treatment bath can be kept at a second temperature T2, which is from 138 ° C. to 144 ° C., for the majority of the second time period t2. The third treatment bath can be kept at a third temperature T3, which is from 142 ° C. to 148 ° C., for the majority of the third time period t3.

Die Temperatur T2 des zweiten Behandlungsbads kann wenigstens 2 K höher sein als die Temperatur T1 des ersten Behandlungsbads.The temperature T2 of the second treatment bath can be at least 2 K higher than the temperature T1 of the first treatment bath.

Das zweite Behandlungsbad nitritfrei angesetzt werden.The second treatment bath should be made nitrite-free.

Das dritte Behandlungsbad kann einen höheren Nitritgehalt aufweisen als das erste Behandlungsbad.The third treatment bath can have a higher nitrite content than the first treatment bath.

Das Lagerbauteil kann vor dem Eintauchen in eines der Behandlungsbäder auf eine Anwärmtemperatur T0 von wenigstens 80 °C angewärmt werden.The bearing component can be heated to a heating temperature T0 of at least 80 ° C. before immersing it in one of the treatment baths.

Im Rahmen der Erfindung kann ein kontinuierlicher Übergang zwischen dem ersten Konversionsbereich und dem zweiten Konversionsbereich und/oder zwischen dem zweiten Konversionsbereich und dem dritten Konversionsbereich ausgebildet werden.Within the scope of the invention, a continuous transition between the first conversion area and the second conversion area and / or between the second conversion area and the third conversion area can be formed.

Die Erfindung wird im Folgenden näher erläutert.The invention is explained in more detail below.

Das erfindungsgemäße Lagerbauteil ist aus Stahl, insbesondere aus einem Wälzlagerstahl wie beispielsweise 100Cr6. 100CrMnSi6-4, 100CrMo7-3, 100CrMo7-4, 100CrMoSi8-4-6, 100CrMo7 oder einem Einsatzstahl wie beispielsweise 18NiCrMo14-6. 17MnCr5, 19MnCr5, 18NiCrMo14-6 hergestellt.The bearing component according to the invention is made of steel, in particular from a roller bearing steel such as 100Cr6. 100CrMnSi6-4, 100CrMo7-3, 100CrMo7-4, 100CrMoSi8-4-6, 100CrMo7 or a case hardening steel such as 18NiCrMo14-6. 17MnCr5, 19MnCr5, 18NiCrMo14-6.

Unter einem Lagerbauteil ist eine Komponente eines Lagers zu verstehen, das bei seinem bestimmungsgemäßen Gebrauch zwei oder mehr Maschinenelemente relativ zueinander drehbeweglich oder linearbeweglich lagert. Insbesondere handelt es sich bei dem Lagerbauteil um ein Wälzlagerbauteil, das einer Wälzbeanspruchung ausgesetzt ist. Eine Wälzbeanspruchung tritt auf, wenn zwischen den Oberflächen zweier Bauteile ein berührender Kontakt ausgebildet ist und das eine Bauteil auf dem anderen Bauteil abrollt. Ein wälzbeanspruchtes Lagerbauteil kann beispielsweise ein Lagerring oder ein Wälzkörper sein. Es kann sich bei dem Lagerbauteil aber auch um ein Gleitlagerbauteil handeln, das einer Gleitbeanspruchung ausgesetzt ist. Eine Gleitbeanspruchung tritt auf, wenn zwischen den Oberflächen zweier Bauteile ein berührender Kontakt ausgebildet ist und das eine Bauteil auf dem anderen Bauteil gleitet.A bearing component is to be understood as a component of a bearing that, when used as intended, supports two or more machine elements that can be rotated or moved linearly relative to one another. In particular, the bearing component is a roller bearing component that is exposed to rolling stress. Rolling stress occurs when a contact is formed between the surfaces of two components and one component rolls on the other component. A bearing component subject to rolling stress can be, for example, a bearing ring or a rolling element. However, the bearing component can also be a slide bearing component which is exposed to sliding stress. Sliding stress occurs when a contact is formed between the surfaces of two components and one component slides on the other component.

Das erfindungsgemäße Lagerbauteil weist im Bereich seiner Oberfläche eine Eisenoxidschicht auf. Die Eisenoxidschicht kann vollflächig ausgebildet sein oder sich lediglich über einen Teilbereich der Oberfläche des Lagerbauteils erstrecken und eine Dicke bis 2 µm aufweisen. Insbesondere werden jedoch dünnere Eisenoxidschichten unterhalb von 1,5 µm oder sogar unterhalb von 1 µm ausgebildet. Die Mindestdicke der Eisenoxidschicht beträgt ca. 0,7 µm.The bearing component according to the invention has an iron oxide layer in the area of its surface. The iron oxide layer can be formed over the entire surface or can only extend over a partial area of the surface of the bearing component and have a thickness of up to 2 μm. In particular, however, thinner iron oxide layers are formed below 1.5 µm or even below 1 µm. The minimum thickness of the iron oxide layer is approximately 0.7 µm.

Da es sich bei der Eisenoxidschicht nicht um eine auf die Oberfläche des Lagerbauteils aufgebrachte zusätzliche Schicht handelt, sondern um eine Schicht, die durch Oxidation des Eisens in der Nähe der Oberfläche entsteht, wird diese im Folgenden als Konversionsschicht bezeichnet.Since the iron oxide layer is not an additional layer applied to the surface of the bearing component, but rather a layer which is formed by oxidation of the iron in the vicinity of the surface, this is referred to below as a conversion layer.

Die erfindungsgemäße Konversionsschicht zeichnet sich dadurch aus, dass sie als eine polare Schicht ausgebildet ist, d. h. dass kein amorpher Aufbau vorliegt, sondern dass während der Schichtbildung unter Störeinfluss ein Kristallwachstum mit unter 5000facher REM-Aufnahme deutlich erkennbarer Korngrenzenbildung angestrebt wird, wobei die Größe und Regelmäßigkeit der Kristalle sowie die Intensität der sichtbaren Korngrenzen steuerbar ist. Dieser Störeinfluss wird gebildet durch aufeinanderfolgende Brünierbäder von stark unterschiedlicher Rezeptur und unterschiedlichem Angriffs- und Sauerstoffspendeverhalten. Hierdurch wird unter Veränderung der Bedingungen ein unregelmäßiges Wachstum mit nichtamorphem Ergebnis erzeugt. Die Polarität wird durch einen insbesondere senkrecht zur Oberfläche des Lagerbauteils inhomogenen Schichtaufbau hervorgerufen. Parallel zur Oberfläche des Lagerbauteils ist die Konversionsschicht weitgehend homogen ausgebildet, so dass die Polarität der Konversionsschicht lateral, d. h. parallel zur Oberfläche des Lagerbauteils, konstant ist. Wie im Folgenden noch detailliert beschrieben wird, kann eine derart ausgebildete Konversionsschicht durch gezielt hervorgerufene Störungen des vertikalen Kristallwachstums während der Oxidation, d. h. des Kristallwachstums senkrecht zur Oberfläche des Lagerbauteils, erzeugt werden.The conversion layer according to the invention is characterized in that it is designed as a polar layer, i. H. that there is no amorphous structure, but that crystal growth is sought during the layer formation under the influence of interference, with grain boundary formation clearly recognizable under 5000 times SEM image, the size and regularity of the crystals and the intensity of the visible grain boundaries being controllable. This interference is formed by successive bronzing baths with very different recipes and different attack and oxygen donation behavior. As a result, irregular growth with a non-amorphous result is produced under changing conditions. The polarity is caused by a layer structure which is inhomogeneous, in particular perpendicular to the surface of the bearing component. Parallel to the surface of the bearing component, the conversion layer is largely homogeneous, so that the polarity of the conversion layer laterally, i. H. parallel to the surface of the bearing component is constant. As will be described in detail below, a conversion layer formed in this way can be caused by deliberately induced disturbances in the vertical crystal growth during the oxidation, i. H. of crystal growth perpendicular to the surface of the bearing component.

Wird das Lagerbauteil mit einem Schmiermittel benetzt, das polare oder polarisierbare Additive enthält, so lagern sich diese Additive an der Konversionsschicht des Lagerbauteils an. Bei einer geeigneten Wahl der Additive führt diese Anlagerung zu einem Schutz des Lagerbauteils und dadurch zu einer Verlängerung der Lebensdauer. Dies trifft insbesondere für Additive zu, die nicht über Metallseifenbildung Notlaufeigenschaften erzeugen. Die bereits erwähnte lateral konstante Polarität der Konversionsschicht hat zur Folge, dass eine flächendeckende und homogene Anlagerung der Additive an die Oberfläche bzw. an einen Oberflächenbereich des Lagerbauteils und damit ein gleichmäßiger Schutz erreicht werden.If the bearing component is wetted with a lubricant that contains polar or polarizable additives, these additives will accumulate on the conversion layer of the bearing component. With a suitable choice of additives, this addition leads to protection of the bearing component and thus to an extension of the service life. This is especially true for additives that do not produce emergency running properties through metal soap formation. The already mentioned laterally constant polarity of the conversion layer has the result that an area-wide and homogeneous deposition of the additives on the surface or on a surface area of the bearing component and thus a uniform protection are achieved.

Die Ausbildung der Konversionsschicht erfolgt durch Eintauchen des Lagerbauteils in mehrere Brünierbäder. Zur Erzeugung einer auf eine definierte Weise vertikal inhomogenen Konversionsschicht wird das Lagerbauteil nacheinander in verschiedene Brünierbäder eingetaucht, in denen unterschiedliche Reaktionsbedingungen vorherrschen. Demgemäß werden Konversionsbereiche mit unterschiedlicher Struktur und somit auch unterschiedlichen Eigenschaften ausgebildet, die in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Lagerbauteils aufeinander folgen. Da es sich insgesamt um eine Konversionsschicht handelt und keine Bildung aufliegender Schichten, liegen diese nicht in getrennten Lagen übereinander, sondern verwachsen miteinander, d. h. bei der Konversionsschicht ist kein Schichtaufbau vergleichbar mit drei übereinanderliegenden Lackschichten vorhanden. Vielmehr wird der Grundwerkstoff Eisen oxidiert, wobei sich eine Schichtdicke aus dem Eindringen der Oxidation in den Grundwerkstoff wie auch dem Quellen und dem Oxidieren angelösten Eisens ergibt. In der Folge darf man sich das verwendete Gedankenmodell der lagenweisen vertikalen Störung nicht als tatsächlich gebildete sauber aufeinanderliegende Lagenstruktur vorstellen. Die unterschiedlich ausgeführten Teiloxidationen der drei Behandlungsbäder verzahnen sich ineinandergreifend und sind nicht lagenweise analytisch zugänglich. Die Vorgehensweise bei der Brünierung wird im Folgenden noch detailliert beschrieben.The conversion layer is formed by immersing the bearing component in several black plating baths. In order to produce a conversion layer that is vertically inhomogeneous in a defined manner, the bearing component is immersed in succession in different bronzing baths in which different reaction conditions prevail. Accordingly, conversion regions with different structures and thus also different properties are formed, which follow one another in a direction perpendicular to the surface of the bearing component. Since it is a conversion layer as a whole and no formation of overlying layers, these are not in separate layers one above the other, but grow together with each other. H. In the conversion layer, there is no layer structure comparable to three lacquer layers lying one above the other. Rather, the base material iron is oxidized, a layer thickness resulting from the penetration of the oxidation into the base material as well as the swelling and oxidation of dissolved iron. As a result, the thought model of the layer-by-layer vertical disturbance used should not be imagined as an actually formed layer structure lying on top of one another. The different partial oxidations of the three treatment baths interlock and are not analytically accessible in layers. The procedure for bluing is described in detail below.

Vor der Durchführung der Brünierung wird das Lagerbauteil in seinen Endabmessungen hergestellt, d. h. durch die Brünierung wird die Maßhaltigkeit des Lagerbauteils nicht nennenswert beeinflusst. Die geringe Volumenzunahme bei der Oxidation des Eisens im Rahmen der Brünierung steht bei sehr dünnen Schichten nahezu im Gleichgewicht mit einer leichten Anlösung der Oberfläche, so dass höchstens submikrometrische Maßunterschiede auftreten können. Weiterhin wird vor der Durchführung der Brünierung bei dem Lagerbauteil eine gewünschte Oberflächentopographie ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch Schleifen oder Honen erfolgen. Die Oberflächentopographie des Lagerbauteils wird durch die Brünierung lediglich in einem geringen Ausmaß verändert. Bei der vorausgehenden Oberflächenbehandlung erzeugte Bearbeitungsspuren, beispielsweise in Form von Kratzern, sind wenigsten zum überwiegenden Teil auch noch im Anschluss an die Brünierung des Lagerbauteils vorhanden. Dies bedeutet, dass nach der Durchführung der Brünierung quer zur Hauptbearbeitungsrichtung der vorausgehenden Oberflächenbehandlung typischer Weise noch wenigstens ein durch spanende Bearbeitung mit Abrasivkorn erzeugter Kratzer pro 5 µm sichtbar ist. Die Kratzerdichte kann durch Betrachtung der Oberfläche mit einem Rasterelektronenmikroskop ermittelt werden, wobei die unmittelbar durch die Brünierung erzeugte Konversionsschicht beobachtet wird, die zuvor nicht durch Abwischen von etwaigen Belägen befreit wird. Die durch die Brünierung hergestellte Konversionsschicht zeigt bei unverschmutztem Behandlungsbad keinen Abrieb, wenn das behandelte Lagerbauteil mit einem Lappen abgewischt wird.Before the browning is carried out, the final dimensions of the bearing component are produced, ie the dimensioning of the bearing component is not significantly influenced by the browning. The slight increase in volume during the oxidation of iron in the course of browning is almost in equilibrium with very thin layers with a slight dissolution of the surface, so that at most submicrometric differences in dimensions can occur. Furthermore, a desired surface topography is formed in the bearing component before the browning is carried out. This can be done, for example, by grinding or honing. The surface topography of the bearing component is only changed to a small extent by the browning. Generated in the previous surface treatment Processing traces, for example in the form of scratches, are at least mostly still present after the browning of the bearing component. This means that after the browning has been carried out transversely to the main processing direction of the preceding surface treatment, at least one scratch per 5 μm produced by machining with abrasive grain is typically still visible. The scratch density can be determined by observing the surface with a scanning electron microscope, the conversion layer produced directly by the browning being observed, which is not previously freed of any deposits by wiping. The conversion layer produced by the browning shows no abrasion when the treatment bath is not contaminated if the treated bearing component is wiped off with a rag.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Brünierungsverfahrens kann beispielsweise folgendermaßen vorgegangen werden:

Zunächst wird das Lagerbauteil wenigstens in einem Bereich seiner Oberfläche, in dem die Konversionsschicht ausgebildet werden soll, entfettet. Dies kann beispielsweise durch Eintauchen in ein heißes, alkalisches Entfettungsbad erfolgen. Die Zusammensetzung des Entfettungsbads wird so gewählt, dass es nicht zu einem Angriff der Oberfläche des Lagerbauteils und einer Mikroaufrauhung kommt. Aus diesem Grund wird insbesondere ein hydroxidfreies oder hydroxidarmes, d. h. der absolute Hydroxidgehalt liegt unter 8 %, Entfettungsbad eingesetzt. Auch auf eine Beize sollte verzichtet werden. Typischerweise verweilt das Lagerbauteil für ca. 10 bis 15 Minuten im Entfettungsbad, wobei die Temperatur des Entfettungsbads zwischen 80°C und 90 °C beträgt. Insbesondere kann auch eine Entfettung mittels mehrerer hintereinander geschalteter Entfettungsbäder aufsteigender Temperatur durchgeführt werden, wobei bevorzugt zunächst ein demulgierendes Entfettungsbad und danach ein emulgierendes Entfettungsbad durchlaufen wird. Dabei beträgt die Temperatur des ersten Entfettungsbads beispielsweise wenigstens 60 °C und die Temperatur des zweiten Entfettungsbads zwischen 80 °C und 90 °C. Bei zwei Entfettungsbädern beträgt die gesamte Verweildauer ca. 20 bis 25 Minuten. Durch den Einsatz von Mikrofiltration, Ölabscheidung, Koaleszenzabscheidung und Oberflächenflutung sowie Warenträgerbewegung und Richtdüsen, einzeln oder in Kombination, lässt sich eine sehr hohe Reinheit der Entfettungsbäder erzielen und damit die Rückfettung des Lagerbauteils auf sehr geringe Werte reduzieren. Eine gründliche Entfettung ist erforderlich, da die nachfolgende Behandlung des Lagerbauteils bereits durch geringe Öl- oder Fettrückstände gestört würde. Ein Beizen des Lagerbauteils wird jedoch nicht durchgeführt, da dies zu einer unerwünschten Oberflächenveränderung führen würde.

Within the scope of the blackening process according to the invention, the following procedure can be used, for example:

First, the bearing component is degreased at least in a region of its surface in which the conversion layer is to be formed. This can be done, for example, by immersing it in a hot, alkaline degreasing bath. The composition of the degreasing bath is selected so that there is no attack on the surface of the bearing component and micro-roughening. For this reason, a hydroxide-free or low-hydroxide degreasing bath is used, ie the absolute hydroxide content is below 8%. Pickling should also be avoided. The bearing component typically remains in the degreasing bath for about 10 to 15 minutes, the temperature of the degreasing bath being between 80 ° C. and 90 ° C. In particular, degreasing can also be carried out by means of a plurality of degreasing baths connected in series at an ascending temperature, preferably first passing through a demulsifying degreasing bath and then an emulsifying degreasing bath. The temperature of the first degreasing bath is, for example, at least 60 ° C. and the temperature of the second degreasing bath is between 80 ° C. and 90 ° C. With two degreasing baths, the total dwell time is approx. 20 to 25 minutes. The use of microfiltration, oil separation, coalescence separation and surface flooding, as well as movement of the carrier and straightening nozzles, individually or in combination, enables the degreasing baths to be cleaned to a very high degree, thereby reducing the regreasing of the bearing component to very low values. Thorough degreasing is necessary, since the subsequent treatment of the bearing component would already be disturbed by small oil or grease residues. However, pickling of the bearing component is not carried out, since this would lead to an undesirable change in the surface.

Nach dem Entfetten wird das Lagerbauteil ca. 30 Sekunden mit Wasser bei Raumtemperatur gespült. Hierzu wird das Lagerbauteil nacheinander in mehrere Spülbäder eingetaucht. Die Spüldauer wird vergleichsweise kurz gewählt, um die Kerntemperatur aus der Entfettung möglichst wenig zu senken.After degreasing, the bearing component is rinsed with water at room temperature for about 30 seconds. For this purpose, the bearing component is immersed in several rinsing baths one after the other. The rinsing time is selected to be comparatively short in order to reduce the core temperature from the degreasing as little as possible.

Anschließend erfolgt ein erster Brünierungschritt, bei dem das Lagerbauteil in ein erstes Behandlungsbad eingetaucht wird und dort eine erste Zeitspanne t1 von ca. 10 Minuten, verweilt.This is followed by a first bluing step, in which the bearing component is immersed in a first treatment bath and there a first time span t1 of approximately 10 minutes remains.

Bei dem ersten Behandlungsbad handelt es sich um eine wässrige Lösung, die als Inhaltsstoffe idealerweise 548 g/l Natriumhydroxid (NaOH) und 146 g/l Natriumnitrat (NaNO2) enthält. Daneben können weitere Inhaltsstoffe wie z. B. Phosphatpuffer vorgesehen sein. Bei den Mengenangaben der Badzusammensetzung handelt es sich jeweils um Werte zum Zeitpunkt des Ansetzens des Behandlungsbads, welches durch Auflösen der entsprechenden Salze in demineralisiertem Wasser erfolgt. Im Laufe der Zeit kann sich die Badzusammensetzung ändern, insbesondere kann es zu einer Umwandlung zwischen Nitrat und Nitrit und Verbrauch dieser Oxidationsmittel kommen. Eine Schwankung der Konzentration in einem Bereich, der eine Siedepunktsschwankung zwischen 137 °C und 139 °C zur Folge hat, ist zulässig. The first treatment bath is an aqueous solution that ideally contains 548 g / l sodium hydroxide (NaOH) and 146 g / l sodium nitrate (NaNO2) as ingredients. In addition, other ingredients such. B. phosphate buffer may be provided. The quantities of the bath composition are in each case values at the time of the preparation of the treatment bath, which takes place by dissolving the corresponding salts in demineralized water. The bath composition can change over time, in particular there can be a conversion between nitrate and nitrite and consumption of these oxidizing agents. A fluctuation in the concentration in a range that results in a boiling point fluctuation between 137 ° C and 139 ° C is permissible.

Um keine unzulässig hohe Abweichung von der idealen Badzusammensetzung zu erhalten, können die jeweils verbrauchten Inhaltsstoffe fortwährend oder in Intervallen wieder zugesetzt werden. Anstelle der Natriumverbindungen können jeweils andere Alkali-Verbindungen zum Einsatz kommen.In order not to get an impermissibly high deviation from the ideal bath composition, the ingredients used in each case can be added continuously or at intervals. Instead of the sodium compounds, other alkali compounds can be used.

Das erste Behandlungsbad wird bevorzugt im Siedepunkt betrieben und weist eine erste Temperatur T1 = 139 °C auf. Prinzipiell sind für die erste Temperatur T1 Werte von 136 °C bis 142 °C möglich. Da der Siedepunkt einer wässrigen Lösung konzentrationsabhängig ist, wird über eine Variation der Konzentration der jeweils gewünschte Siedepunkt eingestellt.The first treatment bath is preferably operated at the boiling point and has a first temperature T1 = 139 ° C. In principle, values of 136 ° C to 142 ° C are possible for the first temperature T1. Since the boiling point of an aqueous solution depends on the concentration, the desired boiling point is adjusted by varying the concentration.

Unmittelbar nach dem Eintauchen des Lagerbauteils kann die erste Temperatur T1 des ersten Behandlungsbads vorübergehend unter den vorstehend genannten Wert absinken, da das Lagerbauteil vor dem Eintauchen in das erste Behandlungsbad die Anwärmtemperatur T0 aufweist, die in der Regel niedriger ist als die erste Temperatur T1 des ersten Behandlungsbads. Durch eine besonders schnell ansprechende Beheizung des ersten Behandlungsbads wird jedoch erreicht, dass der Temperatureinbruch im ersten Behandlungsbad nur von kurzer Dauer ist und für den überwiegenden Teil, insbesondere für mehr als 90 %, der ersten Zeitspanne t1 das vorstehend genannte Intervall für die erste Temperatur T1 eingehalten wird. Abhängig von den Möglichkeiten der Beheizung kann auch die Chargengröße und damit die Gesamtmasse der eingetauchten Lagerbauteile angepasst werden.Immediately after immersing the bearing component, the first temperature T1 of the first treatment bath can temporarily drop below the above-mentioned value, since the bearing component has a heating temperature T0 before immersion in the first treatment bath, which is generally lower than the first temperature T1 of the first treatment bath. However, heating the first treatment bath in a particularly responsive manner ensures that the temperature drop in the the first treatment bath is only of short duration and for the majority, in particular for more than 90%, of the first time period t1 the above-mentioned interval for the first temperature T1 is observed. Depending on the heating options, the batch size and thus the total mass of the immersed bearing components can also be adjusted.

Die Erläuterungen zum ersten Behandlungsbad gelten sinngemäß auch für die weiteren im Folgenden noch näher beschriebenen Behandlungsbäder.The explanations for the first treatment bath also apply mutatis mutandis to the other treatment baths described in more detail below.

Im ersten Behandlungsbad erfolgt ein „Primärangriff“ der Oberfläche des Lagerbauteils durch das Badmedium. Dabei werden in kurzer Zeit extrem viele Oxidationskeime ausgebildet. Die Temperatur und die Aggressivität des ersten Behandlungsbads sind höher als bei der Herstellung amorpher Oxidschichten. Außerdem beginnt ein Schichtwachstum und demgemäß die Ausbildung eines ersten Konversionsbereichs der Konversionsschicht. Eine dichte Belegung der Oberfläche des Lagerbauteils mit Oxidationskeimen ist Voraussetzung dafür, dass sehr viele Oxidationszellen entstehen, die relativ schnell miteinander in Berührung treten, so dass der erste Konversionsbereich der Konversionsschicht aus sehr feinkristallinem Eisenoxid ausgebildet wird. Da die Bildung von Oxidationskeimen durch eine hohe Oxidationsmittelkonzentration begünstigt wird, empfiehlt sich für das erste Behandlungsbad eine hohe Oxidationsmittelkonzentration. Allerdings sinkt mit steigender Oxidationsmittelkonzentration zwangsweise die Hydroxidkonzentration, so dass das erste Behandlungsbad immer milder wird und schließlich die Oberfläche nicht mehr ausreichend angreift. Um eine hohe Oxidationskeimdichte zu erzeugen ist somit eine hohe, allerdings auch nicht zu hohe, Oxidationsmittelkonzentration erforderlich, so dass noch eine ausreichend hohe Hydroxidkonzentration möglich ist.In the first treatment bath there is a "primary attack" on the surface of the bearing component by the bath medium. An extremely large number of oxidation nuclei are formed in a short time. The temperature and aggressiveness of the first treatment bath are higher than in the production of amorphous oxide layers. In addition, layer growth begins and accordingly the formation of a first conversion region of the conversion layer. A dense covering of the surface of the bearing component with oxidation nuclei is a prerequisite for creating a large number of oxidation cells that come into contact with one another relatively quickly, so that the first conversion area of the conversion layer is formed from very fine-crystalline iron oxide. Since the formation of oxidation nuclei is favored by a high concentration of oxidizing agent, a high concentration of oxidizing agent is recommended for the first treatment bath. However, the hydroxide concentration inevitably decreases with increasing oxidizing agent concentration, so that the first treatment bath becomes ever milder and ultimately no longer sufficiently attacks the surface. In order to generate a high density of oxidation nuclei, a high, but not too high, concentration of oxidizing agent is therefore necessary, so that a sufficiently high hydroxide concentration is still possible.

Unmittelbar nach Ablauf der ersten Zeitspanne t1 wird das Lagerbauteil aus dem ersten Behandlungsbad entnommen und für 10 Sekunden mit Wasser bei Raumtemperatur oder zumindest unter 50 °C gespült, um die Reaktion zu stoppen. Das Lagerbauteil weist nach dem ersten Behandlungsbad bereits eine Schwarzfärbung auf.Immediately after the first time period t1, the bearing component is removed from the first treatment bath and rinsed for 10 seconds with water at room temperature or at least below 50 ° C. in order to stop the reaction. The bearing component already turns black after the first treatment bath.

Nach dem Spülen wird das Lagerbauteil in ein zweites Behandlungsbad eingetaucht und verweilt dort für eine zweite Zeitspanne t2 von ca. 8 Minuten.After rinsing, the bearing component is immersed in a second treatment bath and remains there for a second time t2 of approximately 8 minutes.

Das zweite Behandlungsbad ist eine wässrige Lösung, die als Inhaltsstoffe idealerweise 580 g/l Natriumhydroxid und 150 ± 20 g/l Natriumnitrat (NaNO3) enthält. Analog zum ersten Behandlungsbad können wiederum auch andere Alkaliverbindungen zum Einsatz kommen. Im Gegensatz zu dem Salz, das beim ersten Behandlungsbad verwendet wird, enthält das Salz zum Ansetzen des zweiten Behandlungsbades kein Natriumnitrit, d. h. das zweite Behandlungsbad wird nitritfrei angesetzt. Aus dem Unterschied des Angriffs zwischen dem nitrithaltigen ersten Behandlungsbad und dem nitrathaltigen zweiten Behandlungsbad ergibt sich eine Wachstumsstörung in der Konversionsschicht.The second treatment bath is an aqueous solution which ideally contains 580 g / l sodium hydroxide and 150 ± 20 g / l sodium nitrate (NaNO3). Analogous to the first treatment bath, other alkali compounds can also be used. In contrast to the salt used in the first treatment bath, the salt for the preparation of the second treatment bath contains no sodium nitrite, i. H. the second treatment bath is made free of nitrite. The difference in the attack between the nitrite-containing first treatment bath and the nitrate-containing second treatment bath results in a growth disturbance in the conversion layer.

Ebenso wie das erste Behandlungsbad wird auch das zweite Behandlungsbad bevorzugt im Siedepunkt betrieben. Dabei weist das zweite Behandlungsbad eine zweite Temperatur T2 auf, die höher als die erste Temperatur T1 des ersten Behandlungsbads ist. Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die zweite Temperatur T2 mindestens 2 °C höher ist als die erste Temperatur T1 und somit ca. 141 °C beträgt. Der jeweils gewünschte Siedepunkt wird über die Konzentration im zweiten Behandlungsbad eingestellt. Neben den genannten Inhaltsstoffen können wiederum Phosphatpuffer und sonstige Inhaltsstoffe in geringen Konzentrationen in der wässrigen Lösung vorhanden sein.Like the first treatment bath, the second treatment bath is preferably operated at the boiling point. The second treatment bath has a second temperature T2 that is higher than the first temperature T1 of the first treatment bath. Good results are achieved if the second temperature T2 is at least 2 ° C higher than the first temperature T1 and is therefore approximately 141 ° C. The desired boiling point is set via the concentration in the second treatment bath. In addition to the ingredients mentioned, low concentrations of phosphate buffer and other ingredients may also be present in the aqueous solution.

Aufgrund der unterschiedlichen Reaktionsbedingungen wird im zweiten Behandlungsbad die im ersten Behandlungsbad initiierte Ausbildung der Konversionsschicht in einem zweiten Konversionsbereich mit einer anderen Wachstumsstruktur fortgesetzt und dadurch in vertikaler Richtung der Konversionsschicht eine Inhomogenität oder Störung ausgebildet. Lateral ist die Konversionsschicht zwar kristallin, aber weitgehend homogen.Due to the different reaction conditions in the second treatment bath, the formation of the conversion layer initiated in the first treatment bath is continued in a second conversion area with a different growth structure and an inhomogeneity or disturbance is thereby formed in the vertical direction of the conversion layer. Laterally, the conversion layer is crystalline, but largely homogeneous.

Unmittelbar nach Ablauf der zweiten Zeitspanne t2 wird das Lagerbauteil aus dem zweiten Behandlungsbad entnommen und für 10 Sekunden mit Wasser bei Raumtemperatur gespült, um die Reaktion zu stoppen.Immediately after the second time period t2, the bearing component is removed from the second treatment bath and rinsed for 10 seconds with water at room temperature in order to stop the reaction.

Danach wird das Lagerbauteil in ein drittes Behandlungsbad eingetaucht und verweilt dort für eine dritte Zeitspanne t3 von ca. 8 Minuten. Die Gesamtverweildauer im ersten, zweiten und dritten Behandlungsbad beträgt somit ca. 26 Minuten. Das dritte Behandlungsbad ist eine wässrige Lösung, die als Inhaltsstoffe idealerweise 585 g/l Natriumhydroxid und 266 g/l Natriumnitrit enthält. Analog zum ersten und zweiten Behandlungsbad können wiederum auch andere Alkaliverbindungen zum Einsatz kommen. Wie beim Salz, das beim ersten Behandlungsbad verwendet wird, enthält das Salz zum Ansetzen des dritten Behandlungsbades Natriumnitrit, allerdings in wesentlich höherer Konzentration. Während zwischen dem ersten und dem zweiten Behandlungsbad ein erheblicher Unterschied in der Verfügbarkeit und Abgabegeschwindigkeit des Sauerstoffes durch Wechsel zwischen den Oxidationsmitteln Nitrit und Nitrat besteht, wird im dritten Behandlungsbad wieder von Nitrat auf Nitrit zurückgewechselt, jedoch die Nitritkonzentration drastisch angehoben. Das dabei auftretende besonders intensive Sauerstoffangebot begünstigt die Fertigstellung (Durchoxidation) aller Bereiche der mit kontrollierter Störung gebildeten Konversionsschicht.The bearing component is then immersed in a third treatment bath and remains there for a third time t3 of approximately 8 minutes. The total dwell time in the first, second and third treatment bath is therefore approx. 26 minutes. The third treatment bath is an aqueous solution which ideally contains 585 g / l sodium hydroxide and 266 g / l sodium nitrite. Analogous to the first and second treatment baths, other alkali compounds can also be used. As with the salt used in the first treatment bath, the salt for the preparation of the third treatment bath contains sodium nitrite, but in a much higher concentration. While there is a considerable difference in the availability and rate of release of oxygen between the first and the second treatment bath due to the change between the oxidizing agents nitrite and nitrate, the third treatment bath switched back from nitrate to nitrite, but the nitrite concentration increased drastically. The particularly intensive supply of oxygen that occurs promotes the completion (through-oxidation) of all areas of the conversion layer formed with controlled disturbance.

Ebenso wie das erste und zweite Behandlungsbad wird auch das dritte Behandlungsbad bevorzugt im Siedepunkt betrieben. Das dritte Behandlungsbad weist eine dritte Temperatur T3 auf, die höher als die zweite Temperatur T2 des zweiten Behandlungsbads ist. Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die dritte Temperatur T3 ca. 4 °C höher ist als die zweite Temperatur T2 und somit ca. 145 °C beträgt. Der jeweils gewünschte Siedepunkt wird über die Konzentration im zweiten Behandlungsbad eingestellt. Neben den genannten Inhaltsstoffen können wiederum Phosphatpuffer und sonstige Inhaltsstoffe in geringen Konzentrationen in der wässrigen Lösung vorhanden sein.Like the first and second treatment baths, the third treatment bath is preferably operated at the boiling point. The third treatment bath has a third temperature T3, which is higher than the second temperature T2 of the second treatment bath. Good results are achieved if the third temperature T3 is approx. 4 ° C higher than the second temperature T2 and thus approx. 145 ° C. The desired boiling point is set via the concentration in the second treatment bath. In addition to the ingredients mentioned, low concentrations of phosphate buffer and other ingredients may also be present in the aqueous solution.

Aufgrund der wiederum unterschiedlichen Reaktionsbedingungen wird im dritten Behandlungsbad die Bildung der Konversionsschicht in einem dritten Konversionsbereich mit einer anderen Wachstumsstruktur fortgesetzt als im zweiten Behandlungsbad, so dass die Konversionsschicht als eine polare Schicht ausgebildet wird. Lateral ist die Konversionsschicht auch nach dem dritten Behandlungsbad kristallin, aber weitgehend homogen ausgebildet.Because of the again different reaction conditions, the formation of the conversion layer in a third conversion area with a different growth structure is continued in the third treatment bath than in the second treatment bath, so that the conversion layer is formed as a polar layer. Laterally, the conversion layer is crystalline but largely homogeneous even after the third treatment bath.

Unmittelbar nach Ablauf der dritten Zeitspanne t3 wird das Lagerbauteil aus dem dritten Behandlungsbad entnommen und für 10 Sekunden mit Wasser bei Raumtemperatur gespült, um die Reaktion zu stoppen.Immediately after the third period t3, the bearing component is removed from the third treatment bath and rinsed for 10 seconds with water at room temperature in order to stop the reaction.

Dann wird das Lagerbauteil nochmals zunächst bei Raumtemperatur und danach heiß gespült, beispielsweise bei einer Temperatur von wenigstens 80 °C. Als Spülmedium kann jeweils demineralisiertes Wasser verwendet werden. Nach dem Spülen weist die Oberfläche des Lagerbauteils eine tiefschwarze Konversionsschicht auf.Then the bearing component is rinsed again first at room temperature and then hot, for example at a temperature of at least 80 ° C. Demineralized water can be used as the rinsing medium. After rinsing, the surface of the bearing component has a deep black conversion layer.

Als ein letzter Behandlungsschritt erfolgt jetzt noch eine Konservierung des Lagerbauteils, beispielsweise durch Eintauchen in ein Konservierungsbad. Das Konservierungsbad kann insbesondere ein Dewatering Fluid aufweisen. Mit der Konservierung ist die Behandlung des Lagerbauteils abgeschlossen.As a last treatment step, the bearing component is now preserved, for example by immersing it in a preservation bath. The preservation bath can in particular have a dewatering fluid. The treatment of the bearing component is completed with the preservation.

Auf die vorstehend beschriebene Weise wird auf dem Lagerbauteil eine polare Konversionsschicht ausgebildet, die so dicht ist, dass sie von Flüssigkeiten nicht durchdrungen werden kann und somit eine Flüssigkeit, welche die Konversionsschicht benetzt, den unterhalb der Konversionsschicht vorhandenen Stahl nicht angreifen kann. Demgemäß liefert ein Test, bei dem das Lagerbauteil für 60 Sekunden in eine 5 % Kupfersulfatlösung eingetaucht werden, keine bei einer 10-fachen Vergrößerung erkennbaren roten Stellen, welche auf Lücken in der Konversionsschicht hindeuten. Auch bei einer Einwirkzeit von fünf Minuten sind in der Regel keine roten Stellen erkennbarIn the manner described above, a polar conversion layer is formed on the bearing component, which is so dense that it cannot be penetrated by liquids and thus a liquid which wets the conversion layer cannot attack the steel underneath the conversion layer. Accordingly, a test in which the bearing component is immersed in a 5% copper sulfate solution for 60 seconds does not provide any red spots which can be seen at a 10-fold magnification, which indicate gaps in the conversion layer. Even with an exposure time of five minutes, there are usually no red spots

Außerdem bleibt ein Essigsäuretest gemäß DIN 50938 über den gesamten dort angegeben Zeitraum und sogar ein Vielfaches darüber hinaus ohne Angriff.In addition, an acetic acid test according to DIN 50938 remains without an attack over the entire period specified there and even many times beyond.

Das Ausmaß der Polarität der Konversionsschicht kann über die Reaktionsbedingungen in den Behandlungsbädern beeinflusst werden. Dabei variiert die Polarität der Konversionsschicht in lateraler Richtung, d. h. in einer Richtung parallel zur Oberfläche des Lagerbauteils nur geringfügig.The extent of the polarity of the conversion layer can be influenced via the reaction conditions in the treatment baths. The polarity of the conversion layer varies in the lateral direction, i. H. only slightly in a direction parallel to the surface of the bearing component.

Die Additivanlagerungsfähigkeit der Konversionsschicht wird begünstigt durch hohe Prozesstemperaturen und -konzentrationen und durch den Wechsel zwischen Nitrit und Nitrat sowie die Variation des Nitritgehaltes. Dementsprechend erfolgt die Einstellung der gewünschten Additivanlagerungsfähigkeit über Variation dieser Parameter und deren Einwirkzeiten. Die angegebenen Idealwerte beziehen sich auf eine Konversionsschicht, welche für eine Vielzahl von Anwendungen ein günstiges Additivansprechverhalten hat. Die Temperaturen können jedoch bedarfsweise zur Veränderung der Schichteinstellung gegenüber den angegebenen Idealwerten um bis zu 3°C abgesenkt oder um bis zu 3° C angehoben werden (max. 148°C). Die Konzentrationen ändern sich siedepunktentsprechend. Für das erste Behandlungsbad ist eine Zeitspanne von 7 bis 15 Minuten möglich. Kürzere Zeiten als 7 Minuten reichen nicht zur Bildung einer bereits hinreichend strukturierten Grundschicht, die nachfolgend gestört werden könnte. Für das dritte Brünierbad sind Zeiten von 4 bis 15 Minuten möglich. Das zweite Behandlungsbad mit seiner Eigenschaft als Störung zwischen dem ersten und dritten Behandlungsbad kann je nach Intensität der Störung zwischen 3 und 10 Minuten eingesetzt werden. Geringere Zeitdauern oder das Weglassen führen zur Annäherung an konventionelle Zweibad-Brünierungen. Höhere Zeiten im ersten und im zweiten Behandlungsbad können ebenfalls zu einem Verlust der angestrebten Wirkung führen. Es ist erforderlich, dass jedes der drei Behandlungsbäder noch einen Anteil an Eisenoxidation durchführen kann. Bei einer vollständigen Durchoxidation der Oberfläche bereits im vorhergehenden Behandlungsbad wäre die Wirkung eines Folgebades nicht mehr wunschgemäß.The ability of the conversion layer to additive is favored by high process temperatures and concentrations and by the change between nitrite and nitrate and the variation in the nitrite content. Accordingly, the desired additive attachment ability is set by varying these parameters and their exposure times. The ideal values given relate to a conversion layer which has a favorable additive response behavior for a large number of applications. However, if necessary, the temperatures can be lowered by up to 3 ° C or increased by up to 3 ° C (max. 148 ° C) to change the layer setting compared to the specified ideal values. The concentrations change accordingly. A period of 7 to 15 minutes is possible for the first treatment bath. Shorter times than 7 minutes are not sufficient to form an already sufficiently structured base layer, which could subsequently be disturbed. Times of 4 to 15 minutes are possible for the third bronzing bath. The second treatment bath with its property as a disturbance between the first and third treatment baths can be used for between 3 and 10 minutes, depending on the intensity of the disturbance. Shorter periods of time or the omission lead to the approximation to conventional two-bath bluing. Longer times in the first and second treatment baths can also lead to a loss of the desired effect. It is necessary that each of the three treatment baths can still carry out some iron oxidation. If the surface were completely oxidized already in the previous treatment bath, the effect of a subsequent bath would no longer be as desired.

Claims

Bearing component with a conversion layer made of iron oxide in the area of its surface, characterized in that the conversion layer is polar, with greater homogeneity in a direction parallel to the surface of the bearing component than in a direction perpendicular to the surface, the polarity and inhomogeneity being formed thereby, that the conversion layer has at least two different conversion areas, which follow one another in a direction perpendicular to the surface of the bearing component, a targeted, disturbed crystal structure being formed in one of the conversion areas.

Bearing component according to one of the preceding claims, characterized in that the conversion layer is formed in the region of a functional surface of the bearing component, which is exposed to rolling and / or sliding stress during operation of the bearing component.

Method for browning a bearing component by immersing the bearing component in at least three tempered treatment baths with liquid reagents as bath media, wherein the bearing component is immersed in a first treatment bath which has nitrite and remains in the first treatment bath for a first period of time (t1), a first conversion region of a conversion layer is formed on the surface of the bearing component in the first treatment bath, the bearing component is immersed in a second treatment bath which contains nitrate and remains in the second treatment bath for a second period of time (t2), a second conversion region of the conversion layer is formed in the second treatment bath, the bearing component is immersed in a third treatment bath which has nitrite and remains in the third treatment bath for a third period of time (t3), - A third conversion area of the conversion layer is formed in the third treatment bath.

Procedure according to Claim 3 , The method forming a polar conversion layer on the surface of the bearing component, which has a greater homogeneity in a direction parallel to the surface of the bearing component than in a direction perpendicular to the surface.

Procedure according to one of the Claims 3 or 4 , characterized in that - the bearing component remains in the first treatment bath for a first time period (t1) of 7 to 15 minutes and / or remains in the second treatment bath for a second time period (t2) and / or for a third time period remains in the third treatment bath for 4 to 15 minutes.

Procedure according to one of the Claims 3 to 5 , characterized in that the first treatment bath for the majority of the first period (t1) is maintained at a first temperature (T1), which is from 136 ° C to 142 ° C and / or the second treatment bath for the majority of the second Period (t2) is maintained at a second temperature (T2), which is from 138 ° C to 144 ° C and / or the third treatment bath is maintained at a third temperature (T3) for the majority of the third period, which is from 142 ° C to 148 ° C.

Procedure according to one of the Claims 3 to 6 , characterized in that the temperature (T2) of the second treatment bath is at least 2 K higher than the temperature (T1) of the first treatment bath.

Procedure according to one of the Claims 3 to 7 , characterized in that the second treatment bath is made nitrite-free.

Procedure according to one of the Claims 3 to 8th , characterized in that the third treatment bath has a higher nitrite content than the first treatment bath.