DE1521292B2 - Verfahren zur verguetung der oberflaechen von metallgegenstaenden - Google Patents
Verfahren zur verguetung der oberflaechen von metallgegenstaendenInfo
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Description
45
Das Hauptpatent 1 521 285 betrifft ein Verfahren zur Vergütung der Oberfläche von Metallgegenständen
aus Stahl, Aluminium oder Titan durch Eintauchen in geschmolzene Salzbäder unter Anlegen eines
elektrischen Gleichstroms, wobei die Metallgegenstände als Anode gestaltet werden, und das Neue besteht
darin, daß als Schmelzbad ein geschmolzenes Cyanat, insbesondere Kaliumcyanat, verwendet wird.
Durch das Verfahren nach dem Hauptpatent werden die Elemente Kohlenstoff und Stickstoff in die Oberfläche
des behandelten Stückes eingebracht, was die Dauerhaftigkeit der Oberfläche vergrößert und den
Reibungskoeffizienten vermindert.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung dieses Verfahrens.
Die Weiterentwicklung besteht darin, daß das Salzschmelzbad, in das das Werkstück getaucht und in
dem es der Stromeinwirkung unterworfen wird, ein Gemisch von Thiocyanaten ist, insbesondere ein
Gemisch von Natriumthiocyanat und Kaliumthiocyanat.
B ei s ρ i e 1 1
In ein Bad, das 25 Gewichtsprozent Natriumthiocyanat (NaSCN) und 75 Gewichtsprozent Kaliumthiocyanat
(KSCN) im geschmolzenen Zustand enthält und bei 1900C gehalten wird, wird ein zylindrisches
Reibungsprüfstück von 6,5 mm Durchmesser und 40 mm Länge aus Stahl (1,2 bis 1,6% Ni, 1 bis
1,20% Cr, 0,6 bis 0,90% Mn, 0,11 bis 0,18% C, Rest Fe) eingetaucht, das auf eine Härte von 63 RC
zementiert und gehärtet worden ist."
Das in das Salzschmelzbad getauchte Probestück wird mit dem positiven Pol einer Stromquelle verbunden
und der das Bad enthaltende Tiegel mit dem negativen Pol. Es erfolgt ein Stromdurchgang 15 Minuten
lang mit einer Stromdichte von 2,5 A/dma und einer Spannung zwischen Anode und Kathode von
0,8 bis 2 V.
Das so behandelte Werkstück wird dann 2 Stunden lang in siedendem Wasser gewaschen, um die getrockneten
Salze des Bades aufzulösen, dann mit einer Metallbürste gebürstet und einer Reibungsprüfuntersuchung
unterworfen. Die Reibungsprüfeinrichtung besitzt zwei Backen mit zwei V-förmigen
Ausschnitten von 90° aus zementiertem, gehärtetem
Stahl (1,2 bis 1,6% Ni, 1 bis 1,20% Cr, 0,6 bis 0,90% Mn, 0,11 bis 0,18% C, Rest Fe). In diese Ausschnitte
wird das erfindungsgemäß in der Salzschmelze behandelte Prüfstück mit einem Durchmesser von
6,35 mm eingebracht und mit 350 U/min gedreht, wobei auf die Backen ein Einspanndruck / ausgeübt
wird, der um 5 kp pro Sekunde größer wird.
Der Versuch wird abgebrochen, wenn ein Fressen auf der. Oberfläche festgestellt wird oder in dem
Moment, wo das Kriechen des sich erhitzenden Prüfstückes die Annäherung der Backen kompensiert. Der
Qualitätsindex ergibt sich durch den Wert /,'/di, wobei t die Dauer der Prüfung ausdrückt.
Während ein nicht behandeltes Prüfstück im allgemeinen während der ersten Sekunden des Versuches
frißt, hat sich das in dem geschmolzenen Salzbad gemäß der Erfindung behandelte Prüfstück nach
75 Sekunden noch nicht festgefressen. Der Qualitätsindex übersteigt 30 000 kp/Sek. - -
Bei einer Röntgenbeugungsprüfung wird das Vorliegen von Eisensulfid (FeS) auf der Oberfläche des
Stückes auf eine Tiefe von etwa 15 Mikron festgestellt. Diesem Vorliegen von Eisensulfid scheinen die erhaltenen
guten Reibungseigenschaften zuzuschreiben zu sein.
Dem eutektischen Bad des Beispiels 1 wurden 0,1 % Kaliumferrocyanid und 0,9% Kaliumferricyanid zugesetzt.
In dem so zusammengesetzten Schmelzbad werden mit einer Stromdichte von 1,5 A/dma 15 Minuten
lang Zahnräder mit einem Grunddurchmesser von 180 mm und vom Modul 12 einer Strombehandlung
unterworfen, wobei die behandelten Zahnräder als Kathode dienen. Diese Zahnräder weisen bemerkenswerte
Reibungseigenschaften auf.
B e i s ρ i e 1 3
In einem Salzschmelzbad nach Beispiel 2 wird ein , Prüfstück aus Stahl (1,2 bis 1,6% Ni, 1 bis 1,20% Cr,
0,6 bis 0,90Mn, 0,11 bis 0,18% C, Rest Fe), das vorher durch Nitrierung auf eine Tiefe von 0,5 mm
behandelt worden war, behandelt.
Die Reibungsprüfuntersuchungen nach den Beispielen 1 und 2 ergaben eine Verbesserung um das
Dreifache.
Zur Verbesserung des Oberflächenzustandes wird ίο unter Erniedrigung der Spannungsdifferenz zwischen
Anode und Kathode auf den Boden des Tiegels ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff geblasen,
das 60 Molprozent Stickstoff und 40 Molprozent Wasserstoff enthält.
Bei der Behandlung eines Reibungsprüfstückes in einem eutektischen Bad von 2 kg, das in einem Tiegel
von 100 mm Durchmesser enthalten ist, unter einer Stromdichte von 2,5 A/dm2 fällt die Spannungsdifferenz
zwischen Anode und Kathode von 1,2 auf 1 V, wenn man 1 Liter des Gasgemisches je Minute
einbläst.
B e i s ρ i e 1 5
Ein zementiertes, gehärtetes, wie im Beispiel 1 behandeltes Stahlwerkstück zeigt auf der Oberfläche
Unregelmäßigkeiten, die wahrscheinlich auf lokale Potentialunterschiede zurückzuführen sind. Die Rauhigkeit
des Stückes wird im Verlaufe der elektrolytischen Behandlung vergrößert; sie steigt von 75
auf 125 πιμ mittlere Rauhtiefe oder nach der Norm
AFNOR (Association Francaise de Normalisation) PNE 05 bis 012 auf 0,625 bis 0,750 μ mittlere Rauhtiefe.
Bringt man vor der Behandlung mit dem elek-
Bringt man vor der Behandlung mit dem elek-
trischen Strom in dem Schmelzbad einen Überzug auf das zu behandelnde Werkstück durch elektrolytische
Abscheidung einer 3 bis 4 μ dicken Eisenschicht oder einer Legierung, die mehr als 50 % Eisen
enthält, auf, so beträgt die endgültige Rauhigkeit nach der Behandlung im geschmolzenen Thiocyanatbad
nur 0,25 bis 0,3 μ mittlere Rauhtiefe.
Claims (7)
1. Verfahren zur Vergütung der Oberfläche von Metallgegenständen, die aus Stahl bestehen, durch
Eintauchen in geschmolzene Salzbäder unter Anlegen eines elektrischen Gleichstroms, wobei die
Metallgegenstände als Anode geschaltet werden, nach Patent 1 521 285, dadurch gekennzeichnet,
daß als Schmelzbad ein geschmolzenes Gemisch von Natriumthiocyanat und Kaliumthiocyanat
verwendet wird. ■■.<:<
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,,
daß als Schmelzbad ein eutektisches Gemisch von 25 %" Natriumthiocyanat und 75 %
Kaliumthiocyanat ^verwendet wird, das bei einer Temperatur von 150 bis 2000C gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmelze verwendet
wird, die in dem Gemisch der Thiocyanate noch ein Ferricyanid oder ein Ferrocyanid oder beide
enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmelze verwendet wird, die
in dem Gemisch der Thiocyanate noch ein Gemisch von 0,9 °/o Kaliumferricyanid und 0,1 % Kaliumferrocyanid
enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Behandlung mit dem
elektrischen Strom in das Bad der geschmolzenen Thiocyanate ein Inertgas, wie Stickstoff, oder ein
reduzierendes Gas, wie Wasserstoff, eingeleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Behandlung an einem Stahlstück durchgeführt wird, das vorher zementiert und gehärtet
wurde.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung an einem Werkstück
durchgeführt wird, das vorher mit einem Überzug aus einer dünnen galvanisch abgeschiedenen Metallschicht
versehen wurde.
Es wurde nun gefunden, daß bei diesem Gemisch
■ . von Thiocyanaten verschiedene Vorteile erhalten
werden. Einmal wird in die Metalloberfläche das Element Schwefel, insbesondere in Form von Sulfid,
eingebracht, was günstig ist zur Verbesserung der Reibungseigenschaften. Weiter kann bei dem Gemisch
der genannten Salze die Temperatur des Schmelzbades beträchtlich verringert werden, und zwar auf 150 bis
2000C, wodurch es möglich wird, die Behandlung von
ίο Werkstücken, insbesondere aus Spezialstählen, ohne
Verminderung der Härte durchzuführen. . Die vorteilhaftesten Ergebnisse werden erhalten,
wenn man als Schmelzbad ein Gemisch von Thiocyanaten im eutektischen Mengenverhältnis verwendet,
nämlich 25% Natriumthiocyanat und 75°/0 Kaliumthiocyanat. Dieses Gemisch hat die Eigenschaft,
bei 1250C zu schmelzen, also einer relativ niedrigen Temperatur im Vergleich zu Schmelzbädern
aus Gemischen in anderen Mengenverhältnissen, die bei 150 bis 2000C schmelzen.
Dem Bad der geschmolzenen Thiocyanate kann ein Ferricyanid, ein Ferrocyanid oder ein Gemisch derselben
zugesetzt werden. Diese Zugabe erfolgt in geringer Menge. Ein vorteilhafter Mengenanteil ist
0,9 % Ferricyanid und 0,1 °/0 Ferrocyanid. Diese Zugabe hat den Vorteil, die Durchführung des Verfahrens
im Falle der Behandlung an Werkstücken mit komplizierter Form zu erleichtern, weil das Schmelzbad
besser fließt.
Die Behandlung kann auch noch dadurch verbessert werden, daß das Werkstück auf den Boden
des als Kathode dienenden Tiegels versenkt und in das Bad der geschmolzenen Salze ein Inertgas, wie
Stickstoff, oder ein reduzierendes Gas, wie Wasserstoff, eingeblasen wird. Hierdurch wird die Spannung
zwischen Anode und Kathode bei gleicher Stromdichte vermindert, indem das Bad in Bewegung gehalten
wird.
Besonders gute Ergebnisse werden bei Werkstücken aus Stahl erhalten, wenn diese vorher zementiert und gehärtet oder nitriert worden sind. Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Besonders gute Ergebnisse werden bei Werkstücken aus Stahl erhalten, wenn diese vorher zementiert und gehärtet oder nitriert worden sind. Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
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