DE1521859A1

DE1521859A1 - Verfahren zur Verbesserung des Korrosionswiderstandes von oberflaechengehaerteten eisernen Oberflaechen

Info

Publication number: DE1521859A1
Application number: DE19651521859
Authority: DE
Inventors: Cavanagh Walter R
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1964-02-27
Filing date: 1965-02-24
Publication date: 1969-10-16
Also published as: SE305365B; BE659049A; US3397092A

Description

METALLGESELLSGHAFT Frankfurt (Main), 23. i'ebr. 1965

AKTIENGESELLSCHAFT DrBr/BK

Frankfurt (Main)

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prov. Nr. 4507

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Verfahren zur Verbesserung des Korrosionswiderstandes von oberflächengehärteten eisernen Oberflächen

Es ist bekannt, daß der Korrosionswiderstand von eisernen Oberflächen durch Aufbringen schützender Phosphatüberzüge, z. B, solcher, die aus Mischungen von Zink- und Eisenphosphat oder Mangan- und Eisenphosphat bestehen, verbessert werden kann» In den meisten Fällen führte die Anwendung derartiger korrosionsschützender Phosphatüberzüge bei den verschiedenen Arten von eisernen Oberflächen im Hinblick auf den erhaltenen Korrosionswiderstand zu ausgezeichneten Ergebnissen. Eine Art Oberfläche jedoch, die sich als schwierig mit Phosphatüberzügen zu schützen erwies, war die von eisernen Metallteilen, die oberflächengehärtet worden waren, z, B. durch Aufkohlen, Nitrieren oder dergleichen. Phosphatüberzüge der oben genannten Art sind zwar auf solche oberflächengehärtete eiserne Oberflächen bereits aufgebracht worden; ihr Korrosionswiderstand war jedoch nicht ausreichend zufriedenstellend. Rost oder ähnliche Korrosionserscheinungen traten bei solchen oberflächengehärteten Teilen häufig auf, oft in weniger als einer Stunde, wenn man sie ohne Nachölen einem 5-^igen Salzsprühtest gemäß ASTM B-117 unterzog.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher die.Schaffung eines Verfahrens, das auch nach Durchführung einer Oberflächenhärtung die Erzielung vorzüglich korrosionsschützender Phosphatüberzüge auf eisernen Oberflächen gestattet,

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Gegenstand der Erfindung ist Tftajragr ein Verfahren zur Verbesserung des Korrosionswiderstandes von, insbesondere durch Aufkohlen oder Nitrieren, oberflächengehärteten eisernen Oberflächen durch Aufbringen eines PhosphatÜberzugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen vor dem Inberührungbringen mit der Phosphatierungslösung von Öl und Fett befreit" und 15 Minuten bis 3 Stunden auf Temperaturen von 150 bis 400⁰C erhitzt werden.

Oberflächen, die nach dieser Vorbehandlung phosphatiert werden, ^ weisen einen wesentlich besseren Korrosionswiderstand auf als gleiche Oberflächen, die nur oberflächengehärtet und dann mit dem Phosphatierungsmittel behandelt werden.

Unter eisernen Oberflächen werden Oberflächen aus Eisen, Stahl oder Legierungen, die überwiegend Eisen oder Stahl enthalten, verstanden.

Zur Oberflächenhärtung können viele der bekannten Härtungsverfahren benutzt werden. Die eisernen Oberflächen können beispielsweise ψ* aufgekohlt werden, indem sie in einem abgeschlossenen Reaktionsgefäß in Gegenwart von feinverteiltem Kohlenstoff erhitzt und dann in Öl abgeschreckt werden. Sie können auch nitriert werden, beispielsweise durch Erhitzen in einer stickstoff- oder ammoniakhaltigen Atmosphäre.

Die Oberflächenhärtung wird zweckmäßig unmittelbar vor den folgenden BehandlungSBtufen vorgenommen. Sie kann jedoch auch als selbständiger Verfahrensschritt mehr oder weniger lange Zeit vor den übrigen Stufen durchgeführt worden sein. -U) 9 8 4 2 / 1 i 4 L·

Bei der Hitzebehandlung wird vorzugsweise so verfahren, daß bei den tieferen Temperaturen die längeren Behandlungszeiten und bei den höheren Temperaturen die kürzeren Behandlungszeiten angewendet werden, um eine nachteilige Beeinflussung der Oberflächenhärte möglichst zu vermeiden. Wenn beispielsweise eine Behandlungstemperatur von etwa 18O⁰C gewählt wird, ist eine Behandlungsdauer von 2 bis 2 1/2 Stunden zweckmäßig. Bei Behandlungstemperaturen von 315⁰C sind Behandlungszeiten von 30 Minuten bis zu einer Stunde zweckmäßig.

Die Erhitzung der Werkstücke kann in beliebiger Weise erfolgen, φ ζ. B. durch direkte oder indirekte Beheizung mit gasgeheizten oder mit elektrischen öfen.

Es ist für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich, daß die eisernen Oberflächen vor dem Inberührungbringen mit der Phosphatierungslösung frei von öligem Material sind. Dieses kann sich auf den Oberflächen als Folge früherer Behandlungsstufen befinden, beispielsweise vom Abschrecken in Öl bei der Oberflächenhärtungsbehandlung oder dergleichen. Vorzugsweise werden derartige ölige Stoffe von der oberflächengehärteten eisernen Oberfläche entweder ™ vor oder während der Erhitzungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt.

Wenn die Reinigung der Metalloberfläche vor der Hitzebehandlung vorgenommen wird, können beliebige Reinigertypen verwendet werden: z. B. alkalische Reiniger, die Ätznatron, Soda, Alkaliphosphate und anionieche, kationische und/oder nichtionogene Netzmittel als ober-

flächenaktive Stoffe enthalten; oder saure !einiger, z. B. solche, die Schwefelsäure, Salzsäure, Phosphorsäure und gegebenenfalls oberflächenaktive Stoffe enthalten; oder schließlich organische Lösungsmittel, z. B. solche, die in Dampfentfettern verwendet werden, wie Trichloräthylen, Perchloräthylen, Methylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff oder dgl.

Die Entfernung der fettigen Verunreinigungen mit derartigen Mitteln kann auch nach der Wärmebehandlung vorgenommen werden. Sie bereitet dann jedoch große Schwierigkeiten, weil öl und Fett durch die Wärmebehandlung aufgebacken sein können.

Soll die Reinigung während der Wärmebehandlung vorgenommen werden, müssen Behandlungstemperatur und -zeit hinreichend groß gewählt werden, um ein wirksames Abbrennen oder Aboxidieren des öligen Materials von der Oberfläche zu erzielen.

Auf die hitzebehandelten fettfreien Oberflächen wird nun der korrosionsschützende Phosphatüberzug aufgebracht. Vorzugsweise jjjp handelt es sich dabei um Schwermetallphosphatüberzüge, die Eisen- und Zink- oder Manganphosphat enthalten. Zur Aufbringung derartiger Überzüge können die bekannten sauren Zink- und Manganphosphatlösungen verwendet werden. Besonders geeignet sind beschleunigerhaltige Lösungen, wie sie beispielsweise in den USA-Patenten 1 911 726 und 2 001 754 beschrieben sind. Gute Ergebnisse werden auch mit Zinkphosphatlösungen erhalten, die 1 bis 10 g/l Perroionen und 1,25 bis 20 g/l bestimmter gesättigter aliphatischer

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!Carbonsäuren mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, ζ. B. Zitronensäure, enthalten.

Die Werkstücke können mit der lösung in üblicher Weise in Berührung gebracht werden, z. B. durch Eintauchen in die heiße Phosphatierungslösung. Die Teile können z. B. in Körben in die Phosphatierungslößung getaucht oder in Fässern, die in der Phosphatierungslösung rotieren, behandelt werden. Nach dem Aufbringen des Phosphatüberzugs können die Werkstücke gespült und getrocknet werden. Die Überzüge können auch nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch BehändlÄung mit CrYI enthaltenden Lösungen, nachbehandelt werden. Abschließend kann noch eine Behandlung mit Korrosionsschutzöl erfolgen.

Das erfindungemäße Verfahren ist anhand der folgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1:

Stahlschrauben, die durch Gaskarburierung oberflächengehärtet worden waren, wurden in Trichloräthylendampf gereinigt und anschließend eine Stunde auf 316⁰C erhitzt. Nach der Wärmebehandlung wurden die Schrauben mit einer Phosphatierungslösung folgender Zusammensetzung behandelt!

Komponente

Zink	6
"PO A	16,8
TTO	5,8
EisenII⁴"	3,4
Zitronensäure	10
Nickel	0,04

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Zitronensäure 10

Nickel η πλ

Anschließend wurde mit kaltem Wasser und mit einer 0,5 g/l sechswertiges Chrom enthaltenden Lösung gespült. Die Stahlschrauben wurden dann getrocknet und dem Korrosionstest durch Salzsprühbehandlung mit einer 5-$igen Kochsalzlösung über einen Zeitraum von 16 Std. unterworfen. Nach dieser Zeit waren die Stahlschrauben im wesentlichen rostfreie Die Benotung gemäß ASTM D-610-43 betrug 9*5. (Bei der Benotung bedeutet 10 keinerlei Rost und 0 bedeutet 100 Ί* Rost).

fe 2um Vergleich wurden gleiche Stahlschrauben zwischen der Dampfentfettung und dem Aufbringen des Zinkphosphatüberzugs nicht wärmebehandelt. Nach Anwendung des oben beschriebenen Korrosionstestes waren die Schrauben nach 16 Stunden sehr stark angerostet, und sie wiesen die Note 5 auf·

Beispiel 2:

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde in der Weise modifiziert, daß die Stahlschrauben eine Stunde bei 177⁰C wärmebehandelt wurden. Die in analoger Weise gemessene Korrosionsnote betrug 7.

Beispiel 3x

Die Arbeitsweise dee Beispiele 2 wurde wiederholt, wobei jedoch die Wärmebehandlung bei 177⁰C auf 2 Stunden verlängert wurde. Di· Korrosionsnote betrug hiernach 10·

Beispiel 4·:

Stahlschrauben wurden in Ammoniakatmosphäre nitriert und in Öl abgeschreckt. Sie wurden entsprechend Beispiel 1 weiter behandelt.

Die Korrosionsnote betrug 8,3,

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Wurde zum Vergleich die Wärmebehandlung fortgelassen, ergab der Korroeionstest die Kote 5,3·

- Patentanspruch - - 8 -

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Claims

Patentanspruch

Verfahren zur Verbesserung des Korrosionswiderstandes von, insbesondere durch Aufkohlen oder Nitrieren, oberflächengehärteten eisernen Oberflächen durch Aufbringen eines Phosphatüberzugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen vor dem Inberührüng— bringen mit der Phosphatierungslösung von Öl und Fett befreit und 15 Minuten bis 3 Stunden auf Temperaturen von 150 bis 400⁰C erhitzt werden.

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