DE2943585C2 - Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Stahlwerkstücks - Google Patents
Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines StahlwerkstücksInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Stahlwerkstücks, insbesondere
eines Sägezahndrahtes für Kardenbeschläge, mit einer Abscheidung von Titanborid, Titannitrid und/oder
Titankarbid aus einer Gasphase, die einen Titanspender und einen Bor-, Stickstoff- und/oder Kohlenstofflieferanten
enthält, bei erhöhter Temperatur, wobei vor der Abscheidung eine Oberflächenschicht des Stahlwerkstücks
aufgekohlt wird.
Es sind bereits Stahlwerkstücke bekannt, die 0,28 bis 0,33% C neben bis zu 2% Legierungsbestandteilen
enthalten und die in der Grenzzone zwischen Stahlsubstrat und TiC-Schicht eine Zwischenschicht aufweisen,
deren C-Gehalt nach Beschichtung höher ist als vor der Karburierung (US-PS 36 84 585). Es hat sich gezeigt,
daß eine derartige Beschichtung zwar hart und verschleißfest ist, jedoch bei Biegebeanspruchungen des
Werkstückes leicht rissig wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen,
welches die Bildung von Rissen in der harten Oberflächenschicht praktisch vermeidet, selbst wenn
das Werkstück gebogen wird, wie es bei Sägezahndrähten beim Aufbringen auf einen Walzenkörper geschieht.
Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß die Oberfläche des Stahlwerkstücks soweit aufgekohlt wird,
daß sie nach dem Abscheiden der dünnen Schicht einen Kohlenstoffgehalt hat, der mindestens 20% höher ist als
der Kohlenstoffgehalt vor der Aufkohlung, und der mindestens 0,75% beträgt.
Die Erfindung ist im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt ein Schliffbild eines Stahlwerkstücks mit einer harten Oberflächenschicht in
500facher Vergrößerung.
Es wird ein Sägezahndraht aus einem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,6% in einer Länge von 100 m
auf einen Trägerkörper aufgewickelt und das Ganze sodann in den Tiegel eines Glühofens gegeben. Nach
dem Evakuieren des Tiegels wird dieser in dem Glühofen auf eine Temperatur von 900% 1000° C
aufgeheizt und ein kohlenstoffreiches Gas, etwa Äthylen
ίο oder Methan, in den Tiegel hineingegeben. Die
Behandlungsdauer in dieser ersten Verfahrensstufe, in der eine Eindiffundierung des Kohlenstoffes aus dem
Äthylen oder Methan in die Oberfläche des Grundmaterials erfolgt, ist zwischen 30 und 60 Minuten. Nach
dieser Zeit ist der Kohlenstoffgehalt in der Oberfläche des Grundwerkstoffes des Sägezahndrahtes auf etwa
0,75 bis 0,78% angestiegen.
Anschließend wird in den Tiegel Titantetrachlorid hinzugegeben, evtl. noch Wasserstoff als Trägermedium
hierfür. Bei der in dem Glühofen herrschenden hohen Temperatur erfolgt eine Titankarbidabscheidung auf
der Oberfläche des Sägezahndrahtes. Das in der Atmosphäre des Tiegels noch enthaltene Äthylen bzw.
Methan bildet dabei den Kohlenstofflieferanten. Die Behandlungsdauer für die Abscheidung der Titankarbidschicht
beträgt etwa 1,5 bis 2 Stunden, und die dabei erzielte Schichtdicke der Titankarbidschicht liegt
zwischen 1 und 10 μπι.
Es hat sich gezeigt, daß trotz der Anwesenheit eines
Es hat sich gezeigt, daß trotz der Anwesenheit eines
jo Kohlenstcfflieferanten in der Atmosphäre des Glühofens der Kohlenstoffgehalt der aufgekohlten Zwischenschicht
zurückgeht, und zwar auf etwa 0,7 bis 0,75%. Dieser Kohlenstoffgehalt in der Zwischenschicht liegt
höher als der Kohlenstoffgehalt in der Masse des Sägezahndrahtes. Die auf diese Weise gebildete
Zwischenschicht mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt vermeidet Rißbildungen in der eigentlichen Titankarbidschicht,
so daß der fertigbeschichtete Sägezahndraht Biegungen aushalten kann, wie sie etwa bei dem
Abwickeln von dem Trägerkörper und beim anschließenden Aufwickeln auf eine Walze vorkommen.
Es ist wesentlich, daß die Titankarbidschicht nicht dicker als 10 μπι ist, da sonst Rißbildungen in der
Titankarbidschicht beim Biegen des Sägezahndrahtes auftreten können, insbesondere in den Fußbereichen der
Sägezähne.
Aus der Zeichnung eines Schliffbildes· in 500facher Vergrößerung erkennt man deutlich die zwischen der
Masse des Sägezahndrahtes und der Titankarbidschicht gebildete Zwischenschicht, die eine Schichtstärke
zwischen 1 und 100 μπι haben kann.
Das Aufkohlen des Sägezahndrahtes und das Abscheiden der Titankarbidschicht können bei derselben
Temperatur und in demselben Behandlungsraum durchgeführt werden, so daß sich ein einfacher
Verfahrensablauf ergibt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines stählernen Werkstückes, insbesondere eines Sägezahndrahtes für Kardenbeschläge, mit einer Abscheidung von Titanborid, Titannitrid und/oder Titankarbid aus einer Gasphase, die einen Titanspender und einen Bor-, Stickstoff- und/oder Kohlenstofflieferanten enthält, bei erhöhter Temperatur, wobei vor der Abscheidung eine Oberflächenschicht des Werkstückes aufgekohlt wird, d a durch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Werkstückes so weit aufgekohlt wird, daß sie nach dem Abscheiden der dünnen Schicht einen Kohlenstoffgehalt hat, der mindestens 20% höher ist als der Kohlenstoffgehalt vor der Aufkohlung, und der mindestens 0,75% beträgt.
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