DE880680C

DE880680C - Verfahren zur Vorbehandlung von Werkstuecken zur spanlosen Formgebung

Info

Publication number: DE880680C
Application number: DEM2317D
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Durer; Kurt Koppe
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1942-12-29
Filing date: 1942-12-29
Publication date: 1953-06-22

Description

Verfahren zur Vorbehandlung von Werkstücken zur spanlosen Formgebung Es ist ein Verfahren bekannt, metallische Werkstoffe für die spa.nlose Formgebung durch ein.eVorbehand'lung mit einer dichten zusammenhängenden Kristallhaut von. Oxyden. oder Salzen, z.B. Phosphatein, zu versehen, deren Kristalle mit der metallischen Unterlage, fest verwachsen sind (Patent 673405). Dieses Verfahren ist nicht nur für die spanlose Formgebung von Eisen und Stahl angewandt worden, sondern auch in verschiedenen Abwandlungen, zur Erleichterung der spanlosen Formgebung anderer Metalle, z. B. Aluminium.
Das Ziehen mit Hilfe solcher Oberflächenschichten wurde weiter dadurch erleichtert, daß man sie mit einem Schmiermittel versah. Als solches sind Öle. Seifenlösung und Seifenlösung in. Verbindung mit Kalkaufschlämmung bereits angewandt worden.
Die Anwendung einer Oxyd- oder Salzschicht wurde insbesondere bei Stahl in der Form durchgeführt, daß mit einem bekannten Oberflächenverfahren z. B. eine Phosphatschicht auf das Zieli--werkstück aufgebracht wurde.
Es wurde nun gefunden, daß eine weitere Erleichterung der spanlosenVerformung, insbesondere Ziehen von metallischen Werkstücken, die mit einer Oxyd- oder Salzhaut nach dem bekannten Verfahren versehen sind, dadurch erreicht wird, daß die Verformung in Anwesenheit wasserunlöslicher Salze aromatischer Säuren vorgenommen wird, die durch Umsetzung mit der Oxyd- oder Salzhaut oder einem Bestandteil derselben entstanden sind.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist die besondere Art der Aufbringung wasserunlöslicher Salze einer lyophilen aromatischen - Sauire durch Umsetzung eines löslichen Salzes der betreffenden organischen Säuren mit der Oxyd- oder Salzhaut, insbesondere der Phosphatschicht. Es kommen sowohl cyclische als auch policyclische,. isocyclische sowie heterocyclische Carbon- und Sulfosäuren, vorzugsweise Mon:ocarbo@nsäuren, soweit sie lyophil sind, in Betracht. Besonders geeignet erwiesen-sich die Naphthemsäuren. Es ist auch möglich, solche, Säuren anzuwenden., die aliphatische und aromatische Gruppen enthalten.
Für diese Aufbringung der Seifenschicht eignen sich besonders die Alkalisalze der betreffenden organischen Säuren, die sich bei Anwendung einer wäßrigen Lösung mit dem- Zinkphosphat, Eisenphosphat oder Manganpho@sphat der Phosphatschicht zu dem: Zink-, Mangan- oder Eisensalz der betreffenden organischen Säure umsetzen.` Es ist auch möglich, bei der Aufbringung der Oxyd- oder Salzschicht eine für die Umsetzung erwünschte Komponente mit einzulagern.
. Die Umsetzung findet am günstigsten dann. statt, wenn die lösliche Verbindung in verdünnter wäßriger Lösung in der Wärme; beispielsweise bei 6&', auf die Phosphatschicht zur-Einwirkung gebracht wird.
Bei der Aufbringung gemäß Erfindung ist durch Variation von Konzentration, Temperatur und -pH-Wert Schichtdicke, Geschwindigkeit und Haftfestigkeit zu beeinflussen. Durch Erhöhung der Temperatur wird die Bildung der unlöslichen Metallsulze gefördert und die --Neigung der Ausscheidung der nicht umgesetzten. wasserlöslichen Verbindung zurückgedrängt, so, daß man günstigere Schmierschichten erhält. Es ist wünschenswert, die Temperatur der Lösung, aus der das Schmiermittel aufgebracht werden soll, so hoch zu wählen daß sich bei der Umsetzung keine zu großen, Mengen der löslichen organischen Verbindung in die sich bildende Schmierschicht des unlöslichen Metallsalzes einlagern. Die Einlagerung von wasserunlöslichen, uriverseiften Anteilen, beispielsweise freier Säure, die in der Seifenlösung ernulgiert sein können, kann vorteilhaft sein. Die Temperatur darf selbstverständlich nicht so hoch gewählt werden, däS der Angriff der Lösung so stark wird; daß die Phosphatschicht vollkommen zur Auflösung gelangt. Durch Abstimmung der Konzentration im Zusammenhang mit Temperatur und pH-Wert lä.ßt sich die Dicke der Schmierschicht sowie die Dicke der verbleibenden Phosphatschicht beeinflussen. Bei zu hohem pH-Wert wird die Phosphatschicht zu stark angegriffen; zu niedriger pH-Wert und/oder zu niedrige Temperatur bringt die Reaktion zum Stillstand, so daß! keine Umsetzung und Bildung des schwer löslichen Salzes mehr eintritt.
Diel Anwendung der Lösung der organischen Salze kann durch Aufspritzen oder im Tauchverfahren vorgenommen werden. Vorzugsweise! geht man so vor, daß man- die phosphätierten Gegenstände in die Eösung eintaucht und bei erhöhter Temperatur ohne Bewegung reagieren lgt. Es kann genügen, die erhitzten Gegenstände, in eine kalte Lösung zu tauchen und hierin einige :Minuten reagieren zu lassen.
Beispielsweise wurdeein ausgezeichneter Schmierfilm in einer 5o/oigen Natriumnaphthenatlösüng mit einem pH-Wert 8,o bei 6o° und einer Einwirkungszeit von zo Minuten erhalten. Durch Variation des pH-Wertes ließ sich die Dicke des Schmierfilms: von sehr geringen bis zu sehr großen Stärken regulieren. Ein besonders dicker Schmierfilm wurde aus einer Naphthensäurelösüng erhalten, in der die hüchstmole!kulären Bestandteile, des Naphthensäurengemisches noch uriverseift emulgiert vorhanden waren. Der Schmierfilm bestand bei einer aus nitrathaltiger Zinkphosphatlösung aufge@brachteii Phosp:hatschicht im wesentlichen, aus Zinknaphthenat. Die Phosphatschicht war merklich dünner geworden. Es hat sich also das Zinkphosphat mit dem Alkalinaphthenat umgesetzt. Es wird durch die Umsetzung und dabei erzielte Abtragung eines Teiles der Phosphatschicht eine günstige Wirkung erzielt.
Ziehversuche, die mit auf diese Weise behandelten Oberflächen angestellt wurden, ergaben eine Über--legenheit gegenüber anderen bekannten Behandlungsarten der Schmierung von Phosphatschichten. Die Ziehlasten waren durchweg niedriger als beispielweise bei der bekannten Nachbehandlung mit Seife. Besonders vorteilhaft ist, daß der Einfluß der Dicke der Pho-sphatschicht auf den Ziehvoibän g nahezu ausgeschaltet ist.
Eine besondere Art der Aufbringung des schwer löslichen aromatischen Salzes durch Umsetzen, die sich insbesondere bei schwer verformbaren Stählen gut bewährt hat, ist die Vorbehandlung der Oxyd-oder Salzschicht durch Tauchen in Kalkmilch und Trocknen und anschließende Behandlung mit der wäßrigen Lösung eineu löslichen Salzes einer aromatischen Säure. Es ist anzunehmen, däß hierbei sowohl eine Umsetzung mit dem Kalk als auch eine Umsetzung mit dem Phosphat eintritt und beides Verbindungen! Schmierwirkung ausüben. An Stelle -des Kalkes kann auch Zinkoxyd verwendet werden.
Das Verfahren eignet sich nicht nur zur Aufbringung von aromatischen Metallseifen auf Phosph.atschichten, sondern auch auf andere Oxyd- oder Salzschichten. Beispielsweise wurde eine nach bekannten Passivierungs- oder Brünierungsverfahren mit einer Oxydschicht versehene Eisenoberfläche oder ein durch künstliche Erzeugung einer Rostschickt mit nachfolgender Endwässerung und Einbrennen vorbereitetes Werkstück aus Eisen mit freier Naphthensäure rumänischer oder russischer Herkunft, die etwa der Formel C, H"-20" entspricht, bestrichen und der Aufstrich bei r8a°' eingebrannt.
Das Verfahren, ist auch geeignet zur Erleichterung der Kaltverformung von porösen metallischen Körpern, beispielsweise Sintereisen, die vorzugsweise eine in die Tiefe reichende Behandlung erfahren haben, durch die in den: äußerlich zugänglichen, Poren eine, kristalline, nichtmetallische, vorzugsweise, mit dem Metall fest verwachsene Einlagerung, beispielsweise aus Phosphat, entsteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren, zur Erleichterung der spanlosen Verformung, insbesondere Ziehen vom: Metallen, insbesondere Eisen und Stahl, mit Hilfe einer zusammenhängenden Kristallhaut von Oxyden oder Salzen, beispielsweise, Phosphaten., dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung in Anwesenheit wasserunlöslicher Salze a,romatischer Säuren vorgenommen wird, die, durch Umsetzung mit der Oxyd- oder Salzhaut oder einem Bestandteil derselben entstanden, sind. z. Verfahren zur Aufbringung unlöslicher Salze aromatischer Säuren, als mitwirkende Bestandteile in. oder auf der Phosphatschicht von zu verformenden Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung eines wasserlöslichen Salzes einer aromatischen Säure auf die Phosphatschicht einwirken läßt, so, daß sich die Phosphatschicht mit der Lösung unter Bildung des schwer löslichen Salzes der aromatischen Säure umsetzt. 3. Verfahren nach Anspruch a, dadurch ge,-kennzeichne!t, daß man eine 5o/oige Natriumnaphthenatlösung mit einem pH-Wert 8,o bei etwa. (o°' verwendet. d.. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die auf dem Werkstück aufgebrachte Phosphatschicht in Kalkmilch taucht, trocknet und anschließend mit der Lösung eines löslichen, aromatischen Salzes unter solchen Bedingungen an Temperatur, Konzentration. und pH-Wert behandelt, daß sich die, schwer lösliche aromatische Verbindung in oder auf der Phosphatschicht bildet. 5. Verfahren nach Anspruch .4, dadurch ge- kennzeichnet, daß an, die Stelle der Kalkmilch eine Aufschlämmung von. Zinkoxyd tritt.