DE1149035B

DE1149035B - Verfahren und Vorrichtung zum Nitrieren von Metallen, insbesondere Eisenlegierungen, in alkalicyanid- und alkalicyanathaltigen Salzbaedern

Info

Publication number: DE1149035B
Application number: DED30396A
Authority: DE
Inventors: Carl Albrecht; Dipl-Ing Dr Johannes Mueller
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1959-04-10
Filing date: 1959-04-10
Publication date: 1963-05-22
Also published as: AT222157B; ES256564A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Nitrieren von Metallen, insbesondere Eisenlegierungen, in alkalicyanid- und alkalicyanathaltigen Salzbädern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nitrieren von Metallen, insbesondere Eisenlegierungen, in alkalicyanid- und alkalicyanathaltigen Salzbädern.
Es ist bekannt, Werkstücke aus Stahl dadurch zu nitrieren, daß man sie bei Temperaturen zwischen etwa 500 und 600° C in ein Salzbad taucht, das aus Cyanid und Cyanat besteht. Solche Bäder weisen in der Praxis Cyanatgehalte zwischen 20 und 40 %, berechnet als KCNO, und Cyanidgehalte zwischen 30 und 60 %, berechnet als NaCN, auf. Der Rest besteht aus Alkalicarbonat, das von selbst durch Oxydation beim Betrieb der Bäder entsteht. Derartige Bäder können auch noch Chlorid enthalten, um an wertvollem Cyanid und Cyanat zu sparen oder den Schmelzpunkt herabzusetzen.
Ferner ist bekannt, daß beim Nitrieren in Salzbädern aus Cyanverbindungen die Nitrierwirkung vom Sauerstoff der umgebenden Luft beeinflußt wird und außerdem die Nitrierwirkung auch von der Tiefe der Salzbäder abhängt, weil am Boden der Salzbäder der Einiluß des Sauerstoffs geringer ist. Die bekannten Bäder aus reinen Cyaniden werden im allgemeinen gealtert, so daß an der Oberfläche ein Teil des Cyanids in Cyanat umgesetzt wird. Diese Bäder haben jedoch eine außerordentlich schwankende Nitrierwirkung, so daß sie in der Praxis, insbesondere bei der Behandlung einer großen Zahl von Werkstücken in kontinuierlichen Verfahren völlig unbrauchbar sind. Man ist deshalb in der Praxis schon seit langem zu Bädern übergegangen, bei denen das Cyanat bereits in dem Salzgemisch enthalten ist. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß derartige Bäder mit einem Gehalt von 20 bis 40 % Cyanat, berechnet als KNCO, und Cyanidgehalten zwischen 30 und 60%, berechnet als NaCN, die beste Nitrierwirkung ergeben.
Es stellte sich nun heraus, daß auch die Nitrierwirkung solcher Bäder von der Tiefe der Badbehälter abhängig ist. Je tiefer die Bäder sind, desto schlechter nitrieren sie.
Beispielsweise wurde in einem Ofen von 40 cm Tiefe in 90 Minuten auf dem behandelten Stahl eine aus Nitriden und Karbiden bestehende sogeannte Verbindungszone von 6 bis 10 [, Dicke je nach Alter des Bades erzielt. Bei Öfen von etwa 1 m Tiefe kann man dagegen erfahrungsgemäß auf die Dauer so dicke Schichten nicht erzielen. Auch Bewegen des Bades durch elektrische oder mechanische Mittel führt nicht zu einem technisch ins Gewicht fallenden Erfolg.
Die Erfindung geht von diesen an sich bekannten Salzbädern aus und beruht auf der Erkenntnis, daß sich eine wesentliche Steigerung der Nitrierwirkung dieser Salzbäder dadurch erreichen läßt, daß durch das Bad Luft oder andere oxydierend wirkende Gase in feiner Verteilung hindurchgeleitet werden. Eine Abhängigkeit der Nitrierwirkung solcher Bäder von der Tiefe der Badbehälter ist nicht mehr vorhanden.
Überraschenderweise zeigte sich hierbei, daß auch bei Bädern mit einem relativ hohen Cyanatgehalt durch Belüften der Bäder noch eine wesentliche Verbesserung der Eigenschaften der behandelten Werkstücke eintritt. So stellte sich heraus, daß unabhängig vom Cyanatgehalt durch die Belüftung eine wesentliche Erhöhung der Lastwechselzahl, d. h. der Dauerfestigkeit der behandelten Werkstücke, eintritt. Diese Erhöhung der Dauerfestigkeit ergibt sich selbst dann, wenn die Verbindungszone eine gleiche Dicke wie bei dem unbelüfteten Bad besitzt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Nitrierwirkung durch die Belüftung wesentlich gleichmäßiger wird, so daß die behandelten Werkstücke auch wesentlich gleichmäßigere Eigenschaften besitzen, eine Forderung, die insbesondere bei der Massenverarbeitung von Teilen z. B. für Fahrzeuge unbedingt erfüllt werden muß.
Die Vorteile der Erfindung werden im folgenden an Hand eines Beispiels erläutert: Beispielsweise werden in einem Ofen von 60 cm Durchmesser und 1 m Tiefe mit einem Bad von 35 % KCNO und 40% NaCN, Rest Alkalikarbonat, Verbindungszonen von 2 bis 3 #L Dicke erzielt. Wurde durch ein ins Bad Rohr, das auf dem Grund des Bades eine Schleife bildet, die mit vielen kleinen Löchern versehen war, Luft in das Bad eingeleitet, so stieg die Nitrierwirkung sofort und auf die Dauer derart an,, daß Verbindungszonen von $ bis 1- [. Dicke erzielt wurden.
Dürzh Dosierung ckr Luftmenge kann in gewissem Umfange die Nitrierwirkung geregelt werden. Im allgemeinen wird man aus wirtschaftlichen Gründen die Nitrierwirkung auf das höchstmögliche Maß steigern. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß. man auf den Kubikmeter Badinhalt mindestens 1 m3 Luft pro Stunde in feiner Verteilung hindureNeitet. Die feine Verteilung der Luft in kleine Bläschen wird dadurch erzielt, daß man sie in bekannter Weise aus einem mit vielen feinen Bohrungen versehenen Rohr ausströmen 1"äßt, das auf dem Grund des Badbehälters liegt. An Stelle eines solchen mit Löchern versehenen Rohres können - wie ebenfalls bekannt ist - auch poröse Körper aus Metall oder Keramik verwendet werden. Man kann in der Praxis so verfahren, daß man die Menge der hindurchgeleiteten Luft so dosiert, daß die jeweils günstigste Nitrierwirkung erreicht wird.
Das beschriebene Verfahren hat noch den Vorteil, daß das Cyanid des Bades zu Cyanat oxydiert wird. Beim Nachfüllen des Bades gibt man daher im wesentlichen Cyanid nach, während man bisher ein Gemisch von 4 Teilen Cyanat und 6 Teilen Cyanid nachgeben mußte, um ein: wenigstens in nicht zu tiefen Öfen wirksames Bad zu erzielen. Es wird somit eine Ersparnis an Alkalicyanat erzielt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Nitrieren von Metallen, insbesondere Eisenlegierungen, in alkalicyanid- und alkalicyanathaltigen Salzbädern, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Bad Luft oder andere oxydierende Gase in feiner Verteilung hindurchgeleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Dosieren der hindurchgeleiteten Luft- bzw. Gasmenge die Stärke der Nitrierwirkung geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß cyanatarme Salzmischungen verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nachfüllen des Bades Cyanidsalze verwendet werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein am Boden des BadbehälteTs angeordnetes, mit einer Vielzahl von kleinen Löchern, versehenes Rohr.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch am Boden des Badbehälters angeordnete poröse Körper aus Metall oder keramischem Material. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 1 &51861; W. Machu, »Nichtmetallische anorganische Überzüge«, 1952, S. 142.