DE1280018B

DE1280018B - Salzbad und Verfahren zum Nitrieren von Stahl und Gusseisen

Info

Publication number: DE1280018B
Application number: DE1964D0044137
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Johannes Mueller
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1964-04-11
Filing date: 1964-04-11
Publication date: 1968-10-10
Also published as: SE319951B; AT261657B; GB1105031A; NL143623B; CH455439A; NL6504550A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C23c

Deutsch© Kl.: 48 b-9/14

Nummer: 1280 018

Aktenzeichen: P 12 80 018.9-45 (D 44137)

Anmeldetag: 11. April 1964

Auslegetag: 10. Oktober 1968

Es ist bekannt, für das Nitrieren von Stählen im Salzbad Bäder zu verwenden, die im wesentlichen aus Kalium- und Natriumcyaniden bzw. -cyanaten zusammengesetzt sind. Die ältesten bekannten Nitrierbäder wurden z. B. aus einem Gemisch von etwa 50 Gewichtsprozent KCN und 50 Gewichtsprozent NaCN hergestellt, und zwar ausschließlich aus Gründen des Schmelzpunktes, der zwischen 500 und 600⁰C liegen soll.

Bekannt sind auch Nitriersalze aus 40 Gewichtsprozent KCNO und 60 Gewichtsprozent NaCN oder Salze, die in der Hauptsache zum Nachfüllen von belüfteten Nitrierbädern benutzt werden mit der Zusammensetzung 70 Gewichtsprozent NaCN und 30 Gewichtsprozent KCN. Nitrierbäder, die nur aus Kaliumverbindungen aufgebaut sind, werden technisch kaum verwendet, da die Nitrierwirkung derartiger Bäder gering ist. Dagegen sind in der Technik Nitrierbäder gebräuchlich, die nur aus Natriumverbindungen bestehen. Derartige Nitrierbäder ergeben jedoch Verbindungszonen, die sehr porös sind.

Wesentlich für den Erfolg einer Nitrierung im Salzbad ist die Bildung einer möglichst porenfreien und dicken Verbindungszone, da diese für die gewünschten verschleißhemmenden Eigenschaften von großer Bedeutung ist.

Nitriert man z. B. eine Stahlprobe aus einem Stahl C 15 in einem Salzbad der Zusammensetzung 55 Gewichtsprozent NaCN, 35 Gewichtsprozent NaCNO, Rest Natriumkarbonat, dann entsteht bei 570⁰C in 90 Minuten eine Verbindungsschicht, deren Dicke bei etwa 15 μ liegt, die aber durch und durch porös und — wie die Praxis lehrt — unter Umständen leicht abschiebbar ist.

Eine gleiche Nitrierbehandlung in einem Bad der Zusammensetzung 35 Gewichtsprozent KCNO, 50 Gewichtsprozent NaCN, Rest Natriumkarbonat ergibt eine Verbindungsschichtdicke von etwa 10 bis 12 μ. Die Verbindungsschicht ist jedoch ebenfalls porös und unter Umständen abschiebbar.

Es ist bekannt, daß durch die Anwendung eisenfreier Tiegel, z. B. solcher mit Titanauskleidung, diese Übelstände vermieden werden können. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß unter gewissen Betriebsbedingungen, z. B. bei der Behandlung von Gußteilen mit einer starken Gußhaut oder, falls aus irgend welchen Gründen, z. B. nach dem Einhängen schwerer Chargen ohne Vorwärmung, die Temperatur des Bades längere Zeit erheblich unter 57O⁰C liegt, trotzdem poröse Verbindungszonen entstehen können.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß der Gehalt des Nitrierbades an Kalium und Natrium Salzbad und Verfahren zum Nitrieren von Stahl und Gußeisen

Anmelder:

Deutsche Gold' und Silber-Scheideanstalt

vormals Roessler,

6000 Frankfurt, Weißfrauenstr. 9

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Dr. Johannes Müller,
6078 Neu-Isenburg

auf die Ausbildung der Verbindungszone von ausschlaggebender Bedeutung ist. Erfindungsgemäß wird eine Salzschmelze verwendet, bei der der Kalium-

ao gehalt, bezogen auf das reine Metall, bei 50 bis 65 Gewichtsprozent und der Natriumgehalt, ebenfalls bezogen auf das reine Metall, bei entsprechend 50 bis 35 Gewichtsprozent liegt. Bei einer solchen Badzusammensetzung kann selbst bei Behandlung von

as Gußeisen oder bei länger andauerndem nicht vermeidbarem Absinken der Temperatur unter 550⁰C eine Verbindungsschicht erzeugt werden, die immer porenfrei und nicht abschiebbar ist.
Das Diagramm veranschaulicht die Verhältnisse.

Über dem Kalium-Natrium-Metall-Verhältnis der cyanid-cyanat-haltigen Salzschmelze ist die Dicke der Verbindungsschicht aufgetragen. Man erkennt, daß sich bis zu einem Gehalt von 65 Gewichtsprozent Kalium und 35 Gewichtsprozent Natrium die Verbindungsschichtdicke nur verhältnismäßig wenig ändert. Bis zu einem Gehalt von 50 Gewichtsprozent Kalium und 50 Gewichtsprozent Natrium kann jedoch die Verbindungsschicht unter den beschriebenen ungünstigen Umständen porös und abschiebbar sein, während bei höheren Kaliumgehalten als 50 Gewichtsprozent auch unter betrieblich nicht einwandfreien Verhältnissen porenfreie, nicht abschiebbare Verbindungsschichten gebildet werden. Die Behandlungsdauer betrug stets 90 Minuten bei 570⁰C.

Im Gebiet zwischen 50 Gewichtsprozent Kalium und 50 Gewichtsprozent Natrium sowie 65 Gewichtsprozent Kalium und 35 Gewichtsprozent Natrium haben die Nitrierbäder also eine außerordentliche Betriebssicherheit.

Zum Ansetzen eines derartigen Bades verwendet man ein Salzgemisch, das aus 38 bis 44 Gewichtsprozent Natriumcyanid, 43 bis 47 Gewichtsprozent

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Kaliumcyanat, 2 bis 6 Gewichtsprozent Natriumkarbonat, 10 bis 14 Gewichtsprozent Kaliumkarbonat zusammengesetzt ist.

Da sich bei dem Betrieb des Bades durch Zersetzung des Cyanids bzw. Cyanats Karbonat bildet, verwendet man vorzugsweise zum Nachfüllen ein Salzgemisch, das aus 44 bis 59 Gewichtsprozent Kaliumcyanid bzw. 41 bis 56 Gewichtsprozent Natriumcyanid zusammengesetzt ist.

Vorteilhaft ist es, bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Salzbäder einen eisenfreien Tiegel zu verwenden, z. B. einen solchen mit einer Titanauskleidung. Gleichfalls ist es in den meisten Fällen vorteilhaft, das Salzbad in an sich bekannter Weise zu belüften, d.h. Luft oder andere sauerstoffhaltige Gase in feiner Verteilung durch die Salzschmelze hindurchzuleiten.

Claims

Patentansprüche:

1. Salzbad zum Nitrieren von Stahl und Guß- ao eisen, das im wesentlichen aus Kalium- und Natriumcyaniden bzw. -cyanaten zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Kalium-Natrium-Verhältnis (bezogen auf das reine Metall) von 50 Gewichtsprozent Kalium und 50 Gewichtsprozent Natrium, bis 65 Gewichtsprozent Kalium und 35 Gewichtsprozent Natrium besitzt.

2. Salzgemisch zum Ansetzen eines Bades nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 38 bis 42 Gewichtsprozent Natriumcyanid, 43 bis 47 Gewichtsprozent Kaliumcyanat, 2 bis 6 Gewichtsprozent Natriumkarbonat, 10 bis 14 Gewichtsprozent Kaliumkarbonat zusammengesetzt ist.

3. Salzgemisch zum Nachfüllen eines Bades nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 44 bis 59 Gewichtsprozent Kaliumcyanid bzw. 41 bis 56 Gewichtsprozent Natriumcyanid zusammengesetzt ist.

4. Verfahren zum Nitrieren mit Salzbädern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein eisenfreier Tiegel verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift 3 022 204;
»Metal Treatment«, 31 (1964), S. 3 bis 16, 48/49, bis 96 und 195 bis 200.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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