DE2934113A1 - Verfahren zur erhoehung der korrosionsbestaendigkeit nitrierter bauteile aus eisenwerkstoffen - Google Patents

Verfahren zur erhoehung der korrosionsbestaendigkeit nitrierter bauteile aus eisenwerkstoffen

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Description

79 191
Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt vormals Roessler,
Veissfrauenstrasse 9» 6ooo Frankfurt /Main
Verfahren zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit nitrierter Bauteile aus Eisenwerkstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit nitrierter Bauteile aus Eisenwerkstoffen durch eine im Anschluss an das Nitrieren durchgeführte Oxidationsbehandlung.
Durch Nitrieren von Bauteilen aus Eisenwerkstoffen wird auch deren Korrosionsbeständigkeit erhöht, mit Ausnahme der rost- und säurebeständigen Stähle. Dieser Sachverhalt ist seit langem bekannt. Der auftretende
3Q Effekt ist unabhängig vom angewandten Nitrierveriahren (Salzbad-, Kurzzeitgas-, Pulver-, Plasmanitrieren). Eine Ausnahme bildet hier nur das sogenannte klassische Gasnitrieren in Ammoniak, bei dem im allgemeinen die entstehende Verbindungszone abgearbeitet wird.
1 30015/0058
■Η-
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Bei der industriellen Anwendung des Nitrierens arum Zwecke der Verbesserung der Verschleisseigenschaften und der Erhöhung der Dauerfestigkeit, wie sie derzeit ausgeübt wird, betrachtet man die Verbesserung der Korrosionseigenschaften als willkommenen Nebeneffekt. Es ist jedoch kein Fall bekannt, bei dein das Nitrieren ausschliesslich zum Zwecke der Erhöhung des Korrosions-Widerstandes angewandt wird. Dafür sind wirksamere Methoden, wie z.B. Verchromen und dergleichen, bekannt.
Unter der Bezeichnung Spezialbläuen ist in der Technik
eine Kombination von Nitrieren und Dampfanlassen bekannt. Dieses Verfahren dient ausschliesslich zur Verbesserung der Verschleisseigenschaften von Hartguss und besteht aus einer Kombination des sogenannten, klassischen Gasnitrieren» mit einem Dampfanlassen bei relativ hoher Temperatur. Ferner ist auch bekannt, dass diese Behandlung zu einer verbesserten Oxidationsbeständigkeit führt. Das bekannte Verfahren ist aber nur sehr begrenzt einsetzbar, nämlich nur für die genannte Werkstoffgruppe.
Es war daher Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit nitrierter Bauteile aus Eisenwerkstoffen durch eine Oxidationsbehandlung im Anschluss an den Nitriervorgang zu finden, das für alle Eisenwerkstoffe anwendbar ist.
Diese Aufgabe wurde erfindungegemäss dadurch gelöst, dass die Oxidationsbehandlung in einem oxidierenden Salzbad während einer Dauer von 15 bis 50 Minuten erfolgt. Vorzugsweise wird die Oxidationsbehandlung 25 bis 1*5 Minuten lang durchgeführt.
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In völlig überraschender Weise hat sich dabei gezeigt, dass der Korrosionswiderstand von Bauteilen, die nitriert und anschliessend durch Behandlung in einem oxidierenden Salzbad oxidiert wurden, wesentlich über dem des nur nitrierten Zustandes liegt und vielfach auch den von verchromten Bauteilen übertrifft.
Aus der DE-OS 25 1h 398 ist ein oxidierendes Salzbad
zur Nachbehandlung und zur Abschreckung badnitriearter Bauteile bekannt, das die geringen, vom Nitriersalzbad eingeschleppten Cyanid- und Cyanatanteile zu vernichten vermag. Dazu ist es notwendig, die nitrierten
Teile solange in diesem Bad zu belassen, bis die 3Dnt-15
giftungsreaktion vollständig abgelaufen ist.
Die Dauer dieser Reaktion ist abhängig von der Temperatur und liegt zwischen etwa 5 Minuten (Temperatur 2oo C) und einigen Sekunden (4oo c). In aller Reg-el
lässt man deshalb die T11Me zur Abschreckung und Nach-20
behandlung nur solange im Bad, bis sie die Badtemperatur angenommen haben, d.h. maximal ca. 1o Minuten.
Völlig überraschend hat sich gezeigt, dass bei Bauteilen, die längere Zeit in einem solchen Bad bleiben, der Korrosionswiderstand ganz erheblich ansteigt.
Folgendes Beispiel zeigt die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens 1
Durchgeführt wurde ein Salzsprühtest nach dem üblichen Verfahren an Proben aus den Stählen C 15 und kZ CrMo h, die unbehandelt salzbadnitriert und abgeschreckt nach den üblichen Verfahren und salzbadnitriert und nachbehandelt nach dem erfindungsgemässen Verfahren waren.
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Gemessen wurde die Zeitdauer in Stunden bis zum ersten Auftreten von Rostspuren
Stahlsorte C 1 ■? k2 CrMo k
Unbehandelt 22 h 41 h
Salzbadnitriert, abgeschreckt
in Wasser be/zw. Öl 132 h 176 h
Salzbadnitriert, abgekühlt
in einem Salzbad auf Basis
Alkalihydroxid und -nitrat,
-ic Behandlungsdauer t
35 Minuten, Temperatur: 35o°C 236 h 3oo h
Hartverchromt 19o-22o h 19o-22o h
Ähnliche Befunde wurden auch bei anderen Korrosions—
, ν
prüfverfahren (Schwitzwasser-, SeewassertestJ gewonnen.
Die Durchführung der erfindungsgeroässen Oxidationsbehandlung ist am einfachsten in der Kombination zwischen Nitrier- und Oxidationssalzbad durchzuführen, da in
diesem Falle die Teile einfach umgehängt werden können. Zweckmässigerweise bleiben die Teile zwischen 25 und k$ Minuten in dem Oxidationssalzbad und werden dann in Wasser auf Raumtemperatur abgekühlt.
Für den Erfolg der Oxidationsbehandlung im Anschluss an das Nitrieren ist es unerheblich, welches Nitrierverfahren gewählt wird. Die Oxidation im Salzbad kann auch im Anschluss an das Pulver-, Kurzzeitgas- oder Glimmnitrieren durchgeführt werden. Allerdings ist die Verfahrensweise dann umständlicher, als ein direktes Umhängen von dem Nitriermedium in das oxidierende Salzbad nicht möglich ist.
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Folgende Ausführungsbeispiele sollen das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutern: 5
Beispiel 1t
Gebogene Blechteile, ca. 12o mm lang und 6o mm breit, aus der Stahlsorte C 15 wurden während h*> Minuten in einem Salzbad der Badzusammensetzung 37»6 % Cyanat und 1,8 % Cyanid (Rest Alkali) bei 5800C nitriert. Anschliessend wurden sie 25 Minuten lang bei 35° C in einem Salzbad der Zusammensetzung 37»^ Gew."(o Natriumhydroxid, 52,6 Gew.# Kaliumhydroxid und 1o,o Gew.# Natriumnitrat oxidierend nachbehandelt.
Beispiel 2t
Stangen, ^5o mm lang und 18 mm Durchmesser, aus der Stahlsorte 42 CrMo k wurden 12o Minuten lang bei o .
57o C in einem Gasgemisch der Zusammensetzung 50 % Ammoniak und 50 ¥> Endogas nitriert.
Nach Entnahme der Teile aus dem Nitrierofen wurde
während 4o Minuten bei 4oo C in einem Salzbad der Zusammensetzung wie in Beispiel 1 oxidierend nachbehandelt. Anschliessend wurde in Wasser auf 3° C abgekühlt.
Beispiel 3:
3Of
Werkzeuge aus Kaltarbeitsstahl wurden 24o Minuten lang unter Stickstoff bei 53° C einer Glimmentladung ausgesetzt. Danach wurde 3° Minuten bei 33° C in einem Salzbad der Zusammensetzung wie in Beispiel 1 oxidierend nachbehandelt.
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1 79 191 DF
Bei allen Beispielen wurden Korrosionsuntersuchungen vorgenommen, die in allen Fällen eine gegenüber dem c nur nitrierten Zustand wesentlich erhöhte Korrosionsbeständigkeit ergaben.
Bewährt haben sich für das erfindungsgemässe Verfahren Salzbäder, die aus einem Gemisch von Alkali-Q hydroxiden bestehen, vorzugsweise unter Zusatz von / 2 biß 2o io eines Alkalinitrates. Die oxidative Be-1 handlung erfolgt vorteilhafterweise bei Temperaturen von 25o bis 45o°C.
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Claims (3)

  1. 79 191
    TO Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt vormals Roessler,
    Weissfrauenstrasse 9t 6ooo Frankfurt /Main
    Verfahren zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit nitrierter Bauteile aus Eisenwerkstoffen
    PATENTANSPRÜCHE
    25 ι 1« Verfahren zum Erhöhen des Korrosionswiderstandes nitrierter Bauteile aus Eisenwerkstoffen durch eine Oxidationsbehandlung im Anschluss an den Nitriervorgang, dadurgh gekennzeichnet, dass die Oxidationsbehandlung in einem oxidierenden SaIz-
    30 bad während einer Dauer von 15 bis 5© Minuten erfolgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Oxidationsbehandlung 25 bis k5 Minuten ^5 lang durchgeführt wird.
    -Z-
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    ORIGINAL INSPECTED
    79 191 DF
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsbehandlung bei Temperaturen von 25o bis l*5o°C durchgeführt wird.
    k. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass Salzbäder aus Alkalihydroxiden mit 2 bis 2o $ Alkalinitrat verwendet werden.
    Ffm., den 2o.8.1979 FB PAT/Dr.Br-F
    130015/0058
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