DE1608254C

DE1608254C - Process to improve the wear resistance and to increase the fatigue strength of work pieces made of titanium and titanium alloys

Info

Publication number: DE1608254C
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl Ing Dr 6000 Frankfurt Muller
Original assignee: Deutsche Gold und Silber Scheideanstalt
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Publication date: 1972-02-24

Description

Titan und seine Legierungen haben neben vielen Vorzügen einen besonderen Nachteil, der die Verwendung dieser Werkstoffe bedeutend einschränkt: Es neigt leicht zum Fressen und verschleißt stark.In addition to many advantages, titanium and its alloys have a particular disadvantage that is their use significantly restricts these materials: it tends to seize easily and wear out a lot.

Um diesem Nachteil entgegenzuwirken, werden daher Bauteile aus Titan und Titanlegierungen, die auf Verschleiß beansprucht sind, mit Überzügen, z. B. aus Hartchrom oder Molybdänspritzschichten, versehen. Diese Verfahren sind jedoch teuer, und das Ergebnis ist oft dadurch in Frage gestellt, daß die Schichten zum Abblättern neigen.In order to counteract this disadvantage, components made of titanium and titanium alloys, which are subject to wear and tear, with coatings, e.g. B. made of hard chrome or molybdenum spray coatings. However, these processes are expensive and the result is often compromised by the fact that the Layers tend to peel off.

Es ist bekannt, daß man eine verschleißfeste Oberfläche an Titan und Titanlegierungen auch dadurch erzeugen kann, daß man die Metalle, z. B. bei 800 C, in cyanid-cyanat-haltigen Schmelzen behandelt. In Veröffentlichungen (z. B. Surface Treatments for Improving the Wear Resistance and Friction Properties of Titanium and its Alloys Journal of the Institute of Metals 93 [1964-65] 381) wird aber darauf hingewiesen, daß diese Verfahren nicht betriebssicher sind, offenbar dadurch, daß das in den Bädern enthaltende Cyanat die Metalloberfläche unter Auflösung angreift. Außerdem wird beschrieben, daß durch die vorgenannte Behandlung die Dauerfestigkeit — gemessen an ungekerbten und gekerbten Proben — wesentlich abfällt.It is known that this also gives a wear-resistant surface on titanium and titanium alloys can produce that the metals, e.g. B. at 800 C, treated in cyanide-cyanate-containing melts. In Publications (e.g. Surface Treatments for Improving the Wear Resistance and Friction Properties of Titanium and its Alloys Journal of the Institute of Metals 93 [1964-65] 381), however, it is pointed out that that these processes are not reliable, apparently because the cyanate contained in the baths attacks the metal surface with dissolution. It is also described that by the aforementioned Treatment the fatigue strength - measured on unnotched and notched samples - drops significantly.

Den schädlichen Einfluß des Cyanats kann man nicht ohne weiteres ausschalten, weil natüi licherweise cyanidhaltige Bäder durch Alterung einen gewissen Cyanatanteil enthalten. Dieser Cyanatanteil ist um so größer, je höher die Ausgangskonzentration an Cyanid ist. Nach eigenen Erfahrungen ist bei hochcyanidhaltigen Bädern, z. B. mit 70 bis 80°/₀ NaCN, der Angriff des Bades so groß, daß die Oberfläche als z. B. Lauffläche unbrauchbar ist.The harmful influence of the cyanate cannot be eliminated without further ado, because naturally cyanide-containing baths contain a certain proportion of cyanate due to aging. This proportion of cyanate is greater, the higher the initial concentration of cyanide. According to our own experience, baths with a high cyanide content, e.g. B. with 70 to 80 ° / ₀ NaCN, the attack of the bath so great that the surface as z. B. tread is unusable.

Verwendet man Bäder mit niedrigerem Cyanidgehalt, z. B. in der Größenordnung von 30%, dann ist die Reaktion zwischen Bad und Titan nur sehr gering und die Eigenschaften einer so behandelten Oberfläche praktisch von denen einer nicht behandelten kaum verschieden.If you use baths with a lower cyanide content, e.g. B. on the order of 30% then the reaction between bath and titanium is only very slight and the properties of a treated in this way are very slight Surface practically hardly different from those of an untreated one.

Basierend auf dieser Erkenntnis erfolgt daher gemäß vorliegender Erfindung eine Behandlung von Werkstücken aus Titan und Titanlegierungen zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und zur Erhöhung der Dauerbiegewechselfestigkeit dadurch, daß die Werkstücke 1 bis 10 Stunden bei 700 bis 900⁰C in einem Salzbad behandelt werden, das aus Natriumcyanid und/oder Kaliumcyanid in einer Menge, die in ihrem Cyanidgehalt 40 bis 60% Natriumcyanid entspricht, Rest Carbonat, besteht, und daß dabei das Salzbad in einem Tiegel betrieben wird, der aus Nickel oder einer Nickellegierung besteht.Based on this knowledge, according to the present invention, workpieces made of titanium and titanium alloys are treated to improve wear resistance and increase fatigue strength by ^{treating the workpieces for 1 to 10 hours at 700 to 900 °} C. in a salt bath made of sodium cyanide and / or potassium cyanide in an amount whose cyanide content corresponds to 40 to 60% sodium cyanide, the remainder being carbonate, and that the salt bath is operated in a crucible made of nickel or a nickel alloy.

Das Verfahren wird an Hand folgender Beispiele erläutert:The procedure is explained using the following examples:

example 1

In einem Bad, das in einem Eisentiegel mit Natrium-ίο cyanid angesetzt worden ist, stellt sich nach einer Alterungsdauer von einigen Tagen etwa folgende Analyse ein:In a bath that has been made in an iron crucible with sodium ίο cyanide, it turns out after one Aging period of a few days include the following analysis:

70% NaCN,
10% NaCNO,
Rest Carbonat.70% NaCN,
10% NaCNO,
Balance carbonate.

Werden in einem soleheu Bad Teile oder Proben aus Titan behandelt, so stellt man nach einer Behandlung von etwa 2 Stunden bei 800C eine stark angegriffene Oberfläche fest.Are parts or samples made in a soleheu bath Treated titanium, after a treatment of about 2 hours at 800C a severely attacked one is produced Surface solid.

Example 2

Wird ein aus Natriumcyanid angesetztes Bad in einem Nickeltiegel betrieben, dann liegt selbst nach langer Betriebsdauer der Cyanatgehalt bei weniger als 2%. Werden Titanproben unter diesen Bedingungen z. B. in einem Bad behandelt, das 48% NaCN, 1,5% NaCNO, Rest Carbonat enthält, so ist selbst nach Behandlungsdauer von 5 Stunden bei 800⁰C die Oberfläche einwandfrei. Derart behandelte Teile zeigen eine wesentlich erhöhte Verschleißbeständigkeit, schwingend beanspruchte Bauteile und Proben erfahren eine Erhöhung der Dauerbiegewechselfestigkeit in der Größenordnung von 40%.If a bath made up of sodium cyanide is operated in a nickel crucible, the cyanate content is less than 2% even after a long period of operation. Are titanium samples under these conditions z. B. treated in a bath containing 48% NaCN, 1.5% NaCNO, residual carbonate contains so the surface is itself properly after treatment duration of 5 hours at 800 ⁰ C. Parts treated in this way show a significantly increased wear resistance, components and specimens subject to vibrations experience an increase in fatigue strength of the order of 40%.

Claims

Claim:

Process for improving wear resistance and increasing fatigue strength of workpieces made of titanium and titanium alloys, characterized in that the workpieces 1 to 10 hours at 700 to 900 ° C are treated in a salt bath made of sodium cyanide and / or potassium cyanide in an amount that corresponds to 40 to 60% sodium cyanide in its cyanide content, the remainder being carbonate, consists, and that the salt bath is operated in a crucible made of nickel or a nickel alloy consists.