DE2006609C3

DE2006609C3 - Verfahren zur anodischen Behandlung von Eisenoberflächen

Info

Publication number: DE2006609C3
Application number: DE19702006609
Authority: DE
Inventors: Jacques Saint-Etienne Loire Caubet (Frankreich)
Original assignee: Centre Stephanois de Recherches Mecaniques Hydromecanique et Frottement SA
Current assignee: Centre Stephanois de Recherches Mecaniques Hydromecanique et Frottement SA
Priority date: 1969-06-24
Filing date: 1970-02-13
Publication date: 1974-01-24
Also published as: FR2050754A5; DE2006609B2; CA935781A; SE352380B; ES372263A1; DE2006609A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur anodischen Behandlung von iiisenoberflächen zur Verbesserung der Reibungseigenschaften und Gebrauchsbeständigkeit unter Verwendung eines wesentlich mehr Kaliumais Natriumthiocyanat enthaltenden Salzschmelzbades bei einer Temperatur unterhalb 300 C.

Die mit diesen bekannten Verfahren durchgeführten Behandlungen ergeben im allgemeinen im Vergleich zu entsprechenden Behandlungen, die bei höheren Temperaturen und ohne Elektrolyse ausgeführt werden, gute Resultate.

Insbesondere w/sen die mit diesen bekannten Verfahren behandelten Gegenstände eine gute Beständigkeit gegen Abrieb und gege_t< Festfressen auf. Wenn man beispielsweise einen nach Hesen bekannten Verfahren behandelten Gegenstand auf einer Faville-Prüfungsmaschiiie testet, dann entwickelt er eine Kriechbelastung in der Nähe von 8000 N bei einer Drehgeschwindigkeit von 300 U min, während ein gleiches Stück ohne Behandlung sich bei .3000 N festfrißt. Die Faville-Prüfungsmaschine weist zwei Bremsbacken auf, welche diametral zu einem zylindrischen zu prüfenden Werkstück angeordnet sind. Die Bremsbacken besitzen auf der dem Werkstück zugewandten Seite zwei V-förmige Einkerbungen von 90". Diese Auskerbungen werden gegen das zylindrische Werkstück gedrückt. Die Backen sind schwenkbar um die Achse des Werkstücks aufgehängt und drücken eine Federkraft, wenn die Bremsbacken das Werkstück ergreifen und sich das Werkstück dreht. Diese von den Bremsbacken ausgeübte Kraft wird auf Manometer übertragen und kann direkt abgelesen werden.

Das obige bekannte Verfahren ergibt ein verbessertes Verhalten. Es erfordert jedoch trotz der beträchtlichen Vorteile, die sich aus der tiefen Temperatur ergeben, gewisse Vorsichtsmaßnahmen, um das Bad während de«. Stromdurchgangs in einem stabilen Zustand zu halten.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Stabilitätsbedingungen des Bades zu verbesser'., um es zuverlässiger zu machen und um es im großtechnischen Maßstab verwenden zu können.

Es wurde nunmehr festgestellt, daß durch den Zusatz von Kalium- und/oder Natriumcyanid zu dem heim oben beschriebenen Verfahren verwendeten Bad in unerwarteter Weise die Gleichgewichtsbedingung des Bades verbessert werden und die Behandlung der Gegenstände zuverlässiger wird. Die Cyanide verhindern weiterhin die Bildung von alkalischen Schwefelverbindungen im Bad, welche einen schädlichen Einfluß auf den Oberflüchenzustand der behandelten Gegenstände besitzen. Die Cyanide erhöhen nicht nur die Stabilität des Bades, sondern sie besitzen auch die Wirkung, das Cad in der Nachbarschaft des Gegen-Standes homogener zu machen, wodurch die Behandlungsbedingungen verbessert werden und insbesondere eine dickere und besser haftende Oberflächenschicht erreicht wird.

Der Zusatz von Kalium- und/oder Natriumcyanid

ίο macht jedoch insofern Schwierigkeiten, als Bäder der in Rede stehenden Art unterhalb 300^aC betrieben werden, wogegen die Alkalicyanide erst in der Gegend von 550 bis 650⁰C schmelzen. Diese Schwierigkeiten lassen sich dadurch überwinden, daß man das Bad wahrend der Behandlung dauernd rührt, beispielsweise durch Einblasen von Gas. durch mechanische Mittel usw.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art, welches dadurch ge-

kennzeichnet ist, daß dem Bad Cyanid in Form von Kalium- und/oder Natriumcyanid in einer Menye zwischen 0,005 und 4 ⁰Z₀ zugesetzt und die Schmelze durch Rühren homogen gehalten wird.

Der Rührbedarf zur Aufrechterhaltung einer fortlaufenden Homogenität des Bades ist eine Funktion des gewählten Cyanidgehalts. Wenn man beispielsweise durch Einblasen von Gas rührt, dann ist der Gasbedarf zur Erzielung optimaler Behandlung resultate eine Funktion des Cyanidge-halts im Bmi entsprechend der Kdrve 1 der Zeichnung, in welcher auf der Abszisse der Prozentgehalt CN und auf der Ordinate der Giasbedarf m³/Std. aufgetragen ist. Die Cyanidmenge soll nicht unter 0,005 °_n liegen, du sonst das Bad nicht die gewünschte Stabilität aufweist.

Die Menge sollte jedoch auch nicht über 4,000° _n liegen, da man sonst eine Elektroerosion auf den behandelten Stücken riskiert; wenn dieser Gehalt S"_n erreicht, dann kann eine Verringepv.g der Abmessungen oder eine Veränderung des äußeren Profils der behandelten Gegenstände eintreten.

Wenn man den geschmolzenen Salzbädern die Cyanide von Kalium und/oder Natrium zusetzt, dann ergeben sich folgende drei wesentliche Vorteile:

Das Cyanid erteilt dem Bad eine zuverlässige Stabilität, so daß das Verfahren großtechnisch eingesetzt werden kann:

2. das Cyanid erteilt dem Bad eine Homogenität, weiche durch das Rühren aufrechterhalten wird,

5υ wodurch die Behandlung der Gegenstände verbessert wird und man insbesondere eine dickere und besser haftende Oberflächenschicht erhält:

3. das Cyanid hat einen weiteren Effekt, insofern, als es in siiu im Bad ein Eisenferricyanid bildet.

und zwar auf Grund einer Reaktion zwischen dem Cyanid und dem Eisengegenstand, wodurch einesteils die Haftungsqualitäten auf den Eisenoberflächen und anderenteils das Reibungsverhalten der so behandelten Gegenstände verbessert wird.

Die durch ein solches Verfahren erhaltenen Eigenschaften werden in der folgenden Tabelle mit Resultaten verglichen, die unter den gleichen Versuchsbedingungen erhalten werden, wobei einmal Gegenstände ohne Sulfurierungsbehandlung und zum anderen Mal Gegenstände, die bekannten Sulfurierungsbehandlungen unterworfen wurden, verwendet werden.

3	Vcr.ui.hsd.tuer	4	lk'i>h;iLhiuni;cn
Behandlung	10 Sekunden 1 Minute 10 Sekunden 2 Minuten	trreichic Belastung	gefressen kriechen kriechen
Ohne Sulfurieruniisbehandlung Mit bekannter Sulfurierungsbehandlung Mit ertindiingsgemäßer Behandlune	.1500 N SOOO N 10000 N

Beispiel 1

Es wird ein Bad mit einer Temperatur von I50"X mit folgender Zusammensetzung und folgenden Bedingungen verwendet:

Kaliumthiocyanat 73 °₀

Natriumthiocyanat 24°/₀

Kaliumcyanid" 0,07⁰Z₀

Natriumcyanid .. 0,03⁰Z₀

Kaliumferricyanid 2 ° ₀

Rühren mit Stickstoff: 59 m³/Std.
Elektrolysebedingungen: 4 A'dm'²; i0 Minuten

Wenn man ein mit diesem Verfahren behandeltes Versuchsstück aus 16 NC 6 (Eisenlegierung mit 1,2 bis 1,6°;₀ Ni. 1,0 bis 1,2⁰Z₀ Cr, 0,11 bis 0,18 C, 0,6 bis 0,9 Mn), welches zementiert, abgeschreckt und auf 6,35 mm Durchmesser und 40 mm Länge bearbeitet worden ist, in einer Faville-Maschine trocken laufen läßt, erhält man folgende Resultate:

Kaliumthiücyanai

60'

Natriumthiocyanai 37" „

Kaiiumcyanid 0.65",

Natriunicyanid 0,35" ,.

alkalische Schwefelverbindungen ... 0,05",.

Kaliumferricyanid 1,95" ,

Rühren mit Luft: 52 m³ Std.
Elektrolysebedingungen 3,5 A dm- während 7 Minuten.

20 Wenn man ein zylindrische.. Versuchsstück aus NC 6, das zementiert, abgeschreckt und auf einen Durchmesser von 6.35 i:im und einer Länge \on mm bearbeitet ist. auf einer Faville-Maschine trocken laufen läßt, dann erhält man die folgenden Ergebnisse:

Versuchsdaüer

Maximal erreichbare Belastung

1 Minute
20 Sekunden
850ON 1 Minute 50 Sekunden 9800 N

40

worauf das Versuchsstück kriecht.

Es wird darauf hingewiesen, daß gute Resultate auch mit einem Bad der folgenden Zusammensetzung erhalten werden:

50 bis 8O⁰Z₀ Kaliumthiocyanat (KSCN)

18 bis 45°/o Natriumthiocyanat (NaSCN)

0,005bis4°'₀Cyanid(CN)

bis zu 0,12% Schwefel

I bis4°,₀ Kaliumferricyanid

Es wird darauf hingewiesen, daß bei diesem Beispiel das Schmelzen des Thiocyanats und das Auflösen des Cyanids gleichzeitig erzielt werden.

3 e i s ρ i e 1 2

Es wird wie im Beispiel 1 verfahren, jedoch wird zunächst das Thiocyanat geschmolzen und hierauf das Cyanid in kristalliner Form zugesetzt. Dieses Verfahren ergibt den zusätzlichen Vorteil, daß eine vorzügliche Homogenität der Lösung erreicht wird.

Beispiel 3

Es wird bei einer Temperatur von 190" C mit einem Bad der folgenden Zusammensetzung und mit den folgenden Versuchsbedingiingen gearbeitet:

Versuchsdauer

Maximal erreichbare Belastung worauf das Versuchsstück kriecht.

Beispiel 4

Bei einer Temperatur von 250 C wird ein Bad der folgenden Zusammensetzung und mit Jen folgenden Versiichsbedingunuen verwendet:

Kaliumthiocvanat 55° „

Natriumthiocyanat 40° ,,

Kaliumcyaniü 1.2" „

Natriumcyaiiid 0.8" ,,

alkalische Schwefelverbindungen ... 0.04°,,

Kaliumferricyanid 2.96" „

Rühren mit Stickstoff: 54 m^:l Std. F.lektrolysebedingungen 3 A dm- während 7 Minuten.

Wenn man pin zylindrisches Versuchsstück nu> NC 6, das zementiert ist und einen Durchmesser von 6.35 n^m und eine Länge von 40 mm besitzt, in einer Faville-Maschine trocken laufen läßt, dann erhält man die folgenden Ergebnisse:

Versuchsdaüer 2 Minuten

Maximal erreichbare Belastung IO500 \

bevor ein Kriechen des Versuchsstücks eintritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur anodischen Behandlung von Eisenoberflächen zur Verbesserung der keibungseigenschaften und Gebrauchsbeständigkeit unter Verwendung eines wesentlich mehr Kalium- als Natriumthiocyanat enthaltenden Salzschmelzbades bei einer Temperatur unterhalb 300^J C₁ dadurch gekennzeichnet, daß dem Bad Cyanid in Form von Kalium- und oder Natriumcyanid in einer Menge zwischen 0,005 und 4% zugesetzt und die Schmelze durch Rühren homogen gehalten wird.