DE2018711B2 - Salzbadaufkohlungsverfahren - Google Patents

Description

Für das Aufkohlen \on Stahiicilen im Salzbad werden seit langer Zeit iiber>\ie£cnd cyanidhaltige SaI/-bäder v-rwendet. wobei das (\anid der kohlt.-ns'.offiibgebende Bestandteil des Bades ist.

Dabei wird die Aufkohlungswirkung des Cyanids durch den Zusatz von Aktivatoren verstärkt. Diese Aktivatoren sind in der Hauptsache Erdalkalichloride, insbesondere die Verbindungen Barium- und Strontiumchlorid.

Es ist bekannt, daß der Aktivatorgehalt je nach Konzentration das Kohlenstoffangebot erhöhen kann. Nicht bekannt ist jedoch bisher, den Randkohlenstoffgehalt bewußt in bestimmten Grenzen zu steuern. Die bisher üblichen Veränderungen des Aktivatorge-•laltes dienen vielmehr der Steuerung des Kohlenstoffangebotes mit dem Ziel, eine hochkohlenstoffhaltige Außenschicht zu erzeugen, die nach Bedarf, z. B. zum Ausgleich von Maßänderungen, abgeschliffen werden kann derart, daß in der fertiggeschliffenen Oberfläche immer noch ein genügend hoher Kohlenstoffgehalt vorhanden ist, um die gewünschte Härte zu garantieren.

In der Praxis werden Kohlungsbäder teils nach dem Zweisalzprinzip, teils auch nach einem Einsalzprinzip betrieben.

Beim Zweisalzbetrieb enthält das eine der Salze in der Hauptsache den Kohliingstrager, nämlich das Cyanid, das andere in der Hauptsache den Aktivator. Dabei kann das cyanidhaltige Salz z. B, reines Natriumcyanid oder ein Gemisch von Natriumcyanid und aktiver Holzkohle sein, im letztgenannten Falle um den Cyanidabbrand während des Betriebes zu vermindern und damit den Salzverbrauch zu reduzieren. Das Aktivatorsalz enthält neben den eigentlichen aktivierenden Verbindungen oft noch Füllzusätze von z. B. Alkalichloridcn und in manchen Fällen auch eine gewisse geringe Menge Cyar.id, z. B. um das Salz vergießbar zu machen. Es sind jedoch auch cyanidfreic Aktivatorsalze bekannt. Das Ansetzen eines solchen Salzbades erfolgt durch Einschmelzen beider Salze, wobei in sielen F.iüeu noch ( duhsai/e ,'ugeset/t «erden, um eine unerwünscht hohe Aktiv icrimü am Be-■!iiiii lies Betriebes /u \ et meiden.

Di.. Nachfü'lung eines dcranigeii Sal/bades citolgl j durch /.ugabc eines clur Il Anaiv se des lindes /u erniili; i;:den Anteils an c_v ·■ ■ ι lh alii gem Sa i/ und eiiu m 'Acitei'i. η Zusatz vor. Ai-' i> ..!. ■ sai/. d;. --.sen V ei lialinis sieh nach der gewinn aen Akir- leriinu richte' '/. B. cvanidiiailiges\a!/ .-·■; -V ':-. a'xrsal/ wie ! : 2 -.'.der ■ . .- \ r.ine genaue Sieiienu'i! des Akii¹. :iii'i'geha':es is· Hin i:i weilen (iren/cn m· i'kch. I iisbc^ .mdei e wirken M₁. h Fehler bei ^Se; .'\iiai\-e des (. \aiiKN soiorl L!,;-' di-η Gehalt an Akti\aiM|- aas. weil d.-.s .\κγλ:ι!ιιι -ai/ ja im V'erh '. Ί ms /ι: dein ei tu:! leiten .\na'\ senw en

¹S Mi:e'-i.^:/i Wh

!veim Fin-- ,in:, ίρ \>. ι: u ;ih; ein l ii. · τ. ι - SaI/ \ er -.'. end·.:. Diesem ι π'Ιι,.Ι; den K< >hIviiiü^■ i _-./r i \anid im allgemeinen in größerer Konzentration als im praktischen Betrieb notwendig und einen Gewissen Ciehall an Aktivator siiwie Füliprodiikte in Form um Alkali-Chloriden. Zum Ansetzen eines solchen Bades wird jedoch in der Regel ebenfalls ein t-luhs.il/ zusammen mit dem betreffenden Hinsal/ verwende! (z.B. ml Verhältnis 1 : i . um den Aktiv aiorgehali in einem gewissen Ausmaß herabzusetzen und ibcnfalls eine Übeiaktivierun» zu vermeiden. Die Nachfuüung -ifolgt sodann zwar lediglich mit dem hinsalz. doch verändert jede Nachfiillung je nach naeligetüllter Menge mehr oder weniger den Gehalt an aktivierenden Verbindungen. so daß ein konstanter Akiiv atorgehait auch in diesem Falle nicht eingehalten werden kann.

Es sind auch SaI.'bäder bekannt geworden, die

Barium- oder Stronimmhalogenid. ein Alkalimetall halogenid als wesentlichen Bestandteil enthalten und daneben noch 5 bis 30'- eines Alkalimeiallevanids und 0.25 bis 5^r'i eines Regenerators aufweisen. Als solcher kommt beispielsweise Titan oder Titandioxid in Frage (britische Patentschrift S 11! 476). Weiterhin sind Salzbäder bekannt geworden, die aus 65 bis 72' <

\o eines F.rdalkalimetallhalogenids. 5 bis 15'^ eines Erdalkalimetallkarbonals. 2 bis \0^r> Alkalimetallcyanid und Rest Alkalimetallkarbonat bestehen (,britische Patentschrift 942 76,S). In beiden Fällen werden als Nachfüllsalzc solche Mischungen erhallen, die in ihrer Zusammensetzung dem ursprünglichen Ansetzsalz entsprechen. Diese Art der Nachfüllsalze konnte jedoch nicht befriedigen, weil es bei ilirer Verwendung nicht gelingt, den Cyanidgehalt des Bades im Verhältnis zu den anderen Badkomponenten anzuheben.

Während jahrzehntelang der Randkohlenstoffgehalt, wenn überhaupt, dann nur in sehr weiten Grenzen gesteuert wurde, macht sich durch die steigenden Anforderungen an die Qualität der Kohlungsschicht mehl und mehr die Tendenz bemerkbar, den Randkohlenstoffgehalt in sehr engen Grenzen zu tolerieren, was mit den bisher üblichen Kohlungsverfahren - wie beschrieben - nicht möglich ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Nachfüllen der Bäder, die es erlauben, den Randkohlenstoffgehalt eines gegebenen Bades den Erfordernissen der Praxis entsprechend in sehr engen Grenzen zu halten, und zwar derart, daß der das Bad bedienende Arbeiter selbst dann den Aktivatorgchalt nicht verändern kann, wenn z. B. falsche Analysenergebnisse ermittelt worden sind.

Das Verfahren besteht darin, daß zum Nachfüllen von Bädern aus geschmolzenem Cyanid, einem Aktivator in Form von Erdalkalichloridcn, insbesondere

Barium- ιιικΙ oder Stronliumchlorid und Karbonaten. bei welchem J;i» Bad bei Beginn des Betriebes einen je nach yew ünschten Randkohlenstoftgehall eingestellten Anteil am Cvanid und Akmrtor besitzt, /um Nachfüllen des Bades ein /ii^inimciiLeschmol/cncs SaI/. das die ^v·erbrauehie Badkomponenlc im L'ber-Schuß en'hall. \erwendei wird und dessen Aklnai.M-gehali mil dem Aklivatorgchaii des Bades übereinsümmi. Dieses SaI/ soll im folgenden als NaehfiilKal/ bezeichne: werden.

Die Nachlulhing dieses Bades mil dem Ziel, den Koh'uiiiis'.i'at:er ( yaiiid. Jer sieh im 1 ante des Betriebes des Bades abbaut, wieder auf όνη Sollweil aui/uf ulicn. cri'olgi wie üblich durch anal} tische Ermittlung ties \orh,!iidcnen ( \anidgehalles und Zugabe iki notw 'iiilige!·. Mensie des bescln iebencn Sal/es. Dabei wir.! s^ ii-.si i;n Falle ties Vorlieecns einer Fehlanahsc niemals der Akti\ atorgehalt des Bades verändert, weil die Konzentrate ί a;i Aktivator im Bad und im Nachfüllsal/ genau übereinstimmt.

E-jii solches Bad wird mit einem Salz angesetzt, das von \ornherein den gewünschten Aktivatorgehalt und den Sollgehalt an Cyanid enthält. Die Differenz besteht aus dem Zersetzungsprodukt des Cyanids. dem Natriumkai ix>nat. Dieses Salz wird im folgenden als Ansetzsalz bezeichnet.

Das Nachfüllen eines Bades wird im allgemeinen aus zwei Gründen erforderlich.

1. um dun Solhjchall an Nairiumcyanid nach einer gewissen Betriebsdauer des Bades wieder einzustellen, was durch Verwendung de., Nachfiillsalzes geschieht:

2. um den Badspiegel anzuheber., wenn durch große Ausschleppverluste von Salz, das an der Oberfläche der Teile haftenblieb, der Badspiegel soweit abgesunken ist. daß die oben beschriebene chemische N'achfülltmg allein das Badvolumen nicht wieder auf die erforderliche Höhe anheben konnte.

Erfindimgsgemäß wird der unter 2. beschriebene Verlust dadurch ausgeglichen, daß an Stelle des Nac'iiullsalzes das Ansetzsalz zugegeben wird. Da auch in diesem Falle der Anteil an Aktivator im Bad und im Ansetzsalz genau übereinstimmt, wird durch diese Manipulation der notwendige Aktivatorgehalt wiederum nicht verändert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Arbeitsweise soll durch folgende Beispiele belegt werden:

Beispiel 1

Bei tier Aufkohlung von bestimmten Ketten ist es aus Gründen, die die Festigkeitseigenschaften dieser Ketten betreffen, notwendig, einen Randkohlenstoffgehalt von 0,5% einzuhalten. Der dazu notwendige Aktivatorgehalt liegt bei 20% und muß im Betriebsbad, um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen, mit einer Toleranz von ± ü.5% Bariumchlorid eingehalten werden.

Dementsprechend besteht das Ansetzsalz aus einem Gemisch \on 2!i', Bariumchlorid. I¹¹'·' Natriuni..\anid. RcM Nairiumkarboiiii'.

Zum Vachfuiien dieses Bades \erw endet man ein Sal/gcini-.ch \i ii 2¹¹' - Bariumchlorid und S(I^-; Nalriumc\anid

B.'ide S. i/e werden von \ornhei ein mil der angegebenen AnaKse .· i;samment;esehmol/en und je nael'i Bedarf entwedei /ι.: F^;.insiel!ims: des So''werles an ('\.'.iiid o.ier zum Αη1κ·ϊνη des Badspicgels. '.sie Ivschrie'vn. eingesetzt.

[5ie Fr;;\is ha! ergeben. Δ:\Ά ein s^idic^ Bad selbst !>ei si..rkstv-r Beiasuini; rcrrod'.i/ieriiai" einen Handknlilcnsloffgehalt \οΐ-, π.5 bis L (ι.π>'"; (' liefert.

Beisp je 1 2

Gewisse Automobjlieile aus einem chromnickeilegierien i:ins;ii." lahi sollen aiii eine Tiv'fe \^^:i 1.2 mm aufgekohlt werden. Bei Verwendung der bisher üblichen Bader war es notwendig, die Teile nach dem Aufkohlen abzukühlen und sodann noch einmal auf Härtetemperatur zu erwärmen und abzuschrecken, um auf diese Weise zu hohe Gehalte an Restaustenil zu beseitigen.

Gemäß der Erfindung wird ein Bad verwendet, das mit folgenden Salzen betriehen wird:

Ein Ansetzsalz mit einem Gehalt von 35% Bariumchlorid. 1(1% Natriumcvanid. Rest Natriumkarbonat.

Ein Nachfiillsalz. das aus 35% Bariumchlorid und 65% N'ainumc\anid besteht.

Bei Verwendung dieses Verfahrens unter Anwendung der beschriebenen Arbeitsweise ist es möglich, den Randkohlenstoffgehalt reproduzierbar bei 0.S bis ± 0,05% C zu halten. Dadurch ist ein Nachhärten der Teile, wie bisher üblich, nicht mehr notwendig, was das Verfahren sehr wirtschaftlich gestaltet.

Neben den beschriebe! en Vorteilen, die sich besonders auf die Qualität d.:r E^r/eugnisse auswirken, haben die Verfahren noch 'en weiteren Vorteil, daß wegen der sehr genauen Steuerung der chemischen Zusammensetzung des Bades, die wiederum auf sehr einfache Weise möglich wird, der Salzverbrauch gegenüber bisher üblichen Kohlungsverfahren beachtlich reduziert wird.

B e i s ρ i e 1 3

Getriebeteile für ein Automobilgetriebe, nach üblichen Kohlungsverfahren aufgekohlt, zeigen unzulässige und im Ausmaß schwankende Maßänderungen, weil infolge nicht kontrolliertem Randkohlenstoffgehall die Menge an Kohlenstoff im Rand an verschiedenen Stellen des Teiles verschieden hoch sein kann. Durch Anwendung des Bades mit gesteuertem Randkohlensioffgehalt sind die Kohlenstoffgehalte über der gesamten Oberfläche des Bauteiles völlig gleich und die Maßänderungen damit kleiner und vorausberechenbar, so daß in der Fertigung Gegenmaßnahmen getroffen werden können, um weitgehend maßbeständige Teile zu erzeugen.

Claims (2)

Paienianspruchc:

1. Sai/Kidkohlungsv erfahren mil Badern aus gcschmol/^ IK¹Hi ('vanid. einem AktivahM in Form ton Frdalkahchlondcn. insbesondi.tc Bann:'; iind oder Strontiuiiichlorid uiui Kai him.ilen. :"ci \\L-lcIu^-m Jas Bad bei Beginn des Betriebes einen je nach ücvv uiischtem Randkohleilsioffüchall eii,-L-. sieülen Anteil an; Cv anid und Akli\ali>r besitzt, il a d u r c h ge k e η η / e i c Il η e i . daß /um Nachfüllen i'.cs Bades em /u^ariimeiiLie^ehm.il/e ne-· SaI/. ei.is die \e^rbrjiichle Badkomponcnic im I !'crschnÜ enlhäh. '·. ei wendel '.vird und dessen Aktiv atorgehai! mil dem Aktiv alorgchall des Malles übereinstimmt.

2. Su!/.hu.dkut\luug.N\ erfahren nach Anspruch I . dadurch gekennzeichnet, daß zum Auffüllen des Bades bei Abfallen des Badspiegels durch Au.sschleppverluste durch die behandelten Werkstücke ein SaI/ verwendet w ird. das den Sollgehalt an Cvanid und Aktivator enthalt, während der Rest aus Natriumkarbonat besteht.