DE887138C - Verfahren zur Herstellung von festhaftenden UEberzuegen auf rostfreiem Stahl zur Erleichterung von Ziehvorgaengen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von festhaftenden UEberzuegen auf rostfreiem Stahl zur Erleichterung von Ziehvorgaengen

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DE887138C
DE887138C DEP6031A DEP0006031A DE887138C DE 887138 C DE887138 C DE 887138C DE P6031 A DEP6031 A DE P6031A DE P0006031 A DEP0006031 A DE P0006031A DE 887138 C DE887138 C DE 887138C
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DE
Germany
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sodium
solution
oxalic acid
stainless steel
treatment
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Expired
Application number
DEP6031A
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English (en)
Inventor
Paul Amundsen
John A Hendricks
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Parker Rust Proof Co
Original Assignee
Parker Rust Proof Co
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/46Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing oxalates

Description

  • Verfahren zur Herstellung von festhaftenden Überzügen auf rostfreiem Stahl zur Erleichterung von Ziehvorgängen Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von festhaftenden Überzügen auf rostfreiem Stahl zum Zweck der Erleichterung des Ziehens. Unter rostfreiem Stahl sind Stähle verstanden, die Bestandteile, wie beispielsweise Chrom, enthalten und Nickel enthalten können oder nicht, wodurch das Anlaufen der Metalloberfläche verhindert wird. Eine Verarbeitung solcher Stähle in Werkzeugen, insbesondere das Kaltziehen in Ziehdüsen, war schwierig wegen der natürlichen Oberflächenbeschaffenheit solcher rostfreier Stähle.
  • Beim Kaltziehen von Kohlenstoffstählen wurde gefunden, daß der Ziehvorgang erleichtert wird, wenn man einen festhaftenden Phosphatüberzug auf dem Metall aufbringt, bevor es dem Ziehvorgang unterworfen wird. Versuche, einen ähnlichen Überzug auf rostfreie Stähle aufzubringen, haben nicht zu Überzügen geführt, die befriedigende Haftung besitzen und die gleichzeitig das Kaltziehen des rostfreien Stahls erleichtern und damit auch die Verarbeitung mit Ziehwerkzeugen.
  • Der vorliegenden Erfindung kommt daher große Bedeutung bei, weil es mit ihr gelingt, auf neue Weise einen festhaftenden Überzug auf rostfreiem Stahl mit chemischen Mitteln aufzubringen. Dieses Verfahren ist in wirtschaftlicher Weise im Betrieb brauchbar.
  • Gemäß vorliegender Erfindung wird durch einen chemischen Prozeß ein festhaftender Überzug in verhältnismäßig kurzer Zeit auf rostfreiem Stahl aufgebracht, und diese Überzüge bewirken eine Verbesserung der Ziehfähigkeit von rostfreiem Stahl und erleichtern das Kaltziehen desselben im Fs:brikationsbetrieb, erhöht die Standzeit der Ziehwerkzeuge und der Ausrüstung und erlaubt es, die Abzüge gegenüber denen, wie sie seither bei rostfreien Stählen möglich waren, zu vergrößern.
  • Bevor im einzelnen die Erfindung beschrieben wird, sei darauf hingewiesen, daß sie auf verschiedene Weise durchgeführt werden kann. Die angegebenen Durchführungsformen sind nur beispielsweise mitgeteilt.
  • Es ist schon früher beobachtet worden, daß bestimmte organische Säuren, beispielsweise Oxalsäure, unter bestimmten Bedingungen sich gut eignen, um auf rostfreiem - Stahl Überzüge auszubilden, da sie bekanntlich mit diesen Stählen reagieren. Es ist in der deutschen Patentschrift 731 o¢5 vorgeschlagen worden, Oxalsäure zusammen mit Sulfiden oder Schwefelwasserstoff anzuwenden. Diese Lösungen bilden zwar Überzüge auf niedrig legierten rostfreien Stählen, aber die Reaktion erfordert lange Zeit und hoheTemperatur. Einige höher legierte Stähle, besonders diejenigen, die Molybdän enthalten, reagieren nicht, und es bildet sich kein Überzug. Außerdem ist bekanntlich Schwefelwasserstoff giftig und wird nicht gern angewandt, und die Schwierigkeit der Handhabung hat dieses Verfahren unbrauchbar gemacht.
  • Es wurde nun gefunden, daß bestimmte Schwefelverbindungen, die Sauerstoff enthalten und Schwefeldioxyd und Schwefel bilden, in Gegenwart von Oxalsäure und einem löslichen Halogensalz zur Bildung von ausgezeichneten Überzügen auf rostfreiem Stahl bei einer Behandlungszeit von 2 bis io Minuten benutzt werden können. Geeignete Verbindungen sind Thiosulfate, Hydrosulfite und Tetrathionate und Sulfite, zusammen mit Alkali- oder Ammoniumhalogeniden, beispielsweise Natriumfluorid oder -bifluorid und/ oder Natriumchlorid.
  • Unter Alkali sind im folgenden die Alkalimetalle und Ammonium verstanden. Insbesondere die Fluoride haben sich wirksam erwiesen und sind bei der Überzugsbildung auf hochlegierten Stählen, die Molybdän enthalten, vorzuziehen.
  • Wendet man diese Mittel an, dann erhält man einen befriedigenden Überzug in 2 bis 3 Minuten bei Zimmertemperatur auf i8-8 rostfreiem Stahl. Wenn die Legierung Molybdän- enthält, dann. kann die Temperatur auf 6o bis 65° erhöht werden, wobei die Behandlungszeit auf 7 Minuten ausgedehnt werden kann.
  • Die erhaltenen Überzüge sind anders als die früher hergestellten Überzüge. Sie haben eine dunkelgraue Farbe und sind sehr festhaftend und bilden einen sehr guten Untergrund für ein zusätzliches übliches Ziehmittel oder Schmiermittel. Für das Ziehen von Rohren aus rostfreiem Stahl hat sich eine Emulsion von gechlortem Wachs als geeignet erwiesen. Für Verkleidungen von Topplaternen aus rostfreiem Stahl eignet sich eine einfache Seifenlösung, beispielsweise Natrium oder Kahumoleat in verdünnter wäßriger Lösung. .
  • Auf die Konzentration der Oxalsäure kommt es innerhalb eines Gebietes von etwa 2 bis io % nicht wesentlich an. Auch die Konzentration der übrigen Komponenten ist nicht ausschlaggebend, nur muß die Schwefelverbindung unter etwa 0,5% gehalten werden. Eine charakteristische Behandlungslösung, die sich zur Überzugsbildung auf rostfreien Stählen in verschiedenen Stahlwerken und Automobilfabriken bewährt hat, enthielt beispielsweise etwa 5 % Oxalsäure 2 aq, etwa 2 % Ammoniumbifluorid, etwa o,2 bis 0,5 °/o Natriumthiosulfat, Rest Wasser oder etwa 5 % Oxalsäure, etwa 2 % Natriumchlorid, etwa i °/o Natriumbifluorid, etwa o,2 % Natriumthiosulfat, Rest Wasser.
  • Eine solche Lösung wird auf die Behandlungstemperatur erhitzt, üblicherweise zwischen Zimmertemperatur und etwa 88°, und dann wird der auf geeignete Weise gereinigte rostfreie Stahl hineingetaucht, bis ein genügender Überzug darauf ausgebildet ist. Hierzu sind beispielsweise etwa 2 bis io Minuten erforderlich. Die unter diesenBedingungen auf der Oberfläche ausgebildeten Überzüge werden mit Wasser gespült und entweder getrocknet oder gleich in das Ziehmittel eingetaucht und dem Ziehvorgang unterworfen. Die Reinigung der Oberflächen geschieht vorzugsweise entweder mit einem Alkalireiniger oder durch Beizen und nachträgliche Wasserspülung.
  • Die oben beschriebene Lösung wird mit Natriumhydroxyd geprüft, wobei 5 cm3 der Lösung mit Methylorange bzw. Phenolphthalein titriert werden. Die Titration ergibt gegen Methylorange einen Verbrauch von 23 cm3 ö -NaOH und gegen Phenolphthalein einen Verbrauch von 34,5 cm3 NaOH, was einem Verhältnis i : 1,5 entspricht, das als Vergleichsmaß für die Acidität der Lösung dient. Dieses Verhältnis steigt langsam auf i : 2,o oder höher an. Steigt es über i : 2,4 an, so verlangsamt sich die Überzugsbildung. Das kann man verhindern, wenn man einen Teil der Natriumsalze entfernt, was durch Auskristallisieren aus der kalten Lösung oder durch Zusatz von Salzsäure oder Fluorwasserstoffsäure erreicht werden kann.
  • Es sind noch nicht alle Reaktionen, die in diesem Verfahren auftreten, geklärt. Es wird jedoch angenommen, daß das lösliche Halogensalz eine aktivierende Wirkung besitzt, die gewöhnliche Passivität der rostfreien Legierung überwindet und eine Beschleunigung der Überzugsbildung bei niedrigerer Temperatur herbeiführt als in ähnlichen Verfahren, in denen ein lösliches Halogensalz nicht benutzt wird.
  • Es wurde gefunden, daß die Anwendung der genannten Aktivatoren für Oxalsäure zur Ausbildung eines sehr- weichen und festhaftenden Films von Sulfiden auf der Oberfläche führt, auf denen die üblichen Überzüge von Ferro- oder anderen Metalloxalaten gebildet werden. Der Sulfid enthaltende Film ist schon selbst ein Schmiermittel, und das stärkere adsorbierende übliche Oxalat, das gebildet wird, ist schwerer und scheint als besonders gute Grundlage für das Schmiermittel zu dienen. Es ist möglich; die obersten Schichten des Überzugs durch Polieren der Oberfläche zu entfernen; dann wird der dünne Film des Metallsulfids klar sichtbar.
  • Es wird angenommen, da13 die Schwefelverbindung als Depolarisaiionsmittel für Wasserstoff wirkt, weil die Bildung von Wasserstoff herabgesetzt wird, jedoch kann dies lediglich eine Vermutung sein. Unter gewissen Bedingungen können diese Verbindungen als Reduktionsmittel angesprochen werden. Es wird jedoch vermutet, daß ihre Wirkung mehr oxydierender Natur ist.
  • Es ist allgemein festgestellt worden, daß die löslichen Halogensalze geeignete Aktivatoren sind und daß von dieser Gruppe von Verbindungen zur Zeit die löslichen Alkali- und Ammoniumsalze der Fluoride und Chloride vorgezogen werden.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Behandlung von Oberflächen aus rostfreien Stählen zwecks Erleichterung des Kaltziehens, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle in eine wäßrige Lösung getaucht werden, die im wesentlichen Oxalsäure, eine sauerstoffhaltige Schwefelverbindung, die Schwefeldioxyd und Schwefel unter den Bedingungen des Überzugsbades entwickelt, und einen Aktivator, der aus einem löslichen Alkalihalogenid besteht, enthält, welche Behandlung so lange und bei einer Behandlungstemperatur zwischen etwa Raumtemperatur und go° durchgeführt wird, bis ein Überzug ausgebildet ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als sauerstoffhaltige Schwefelverbindung ein Thiosulfat, Hydrosulfit, Tetrathionat oder Sulfit verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als lösliches Halogensalz ein Alkali- oder Ammoniumchlorid oder -fluorid verwendet wird. q..
  4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Behandlungslösung eine Lösung mit der folgenden Zusammensetzung angewandt wird: etwa 5 °/o Oxalsäure 2 aq, etwa 2 °/o Ammoniumbifluorid, etwa o,2 °/o Natriumthiosulfat, Rest Wasser.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung folgender Zusammensetzung verwendet wird: 5 °/o Oxalsäure 2 aq, 2 °/o Natriumchlorid, 10/, Natriumbifluorid, 0,2 °/o Natriumthiosulfat, Rest Wasser.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung verwendet wird, die etwa 5 % Oxalsäure 2 aq, etwa 0,2 bis o,5 °/o Natriumthiosulfat, etwa i bis 2 °/o Aktivator, z. B. Ammonium- oder Natriumbifluorid, Rest Wasser enthält.
DEP6031A 1951-08-12 1951-08-12 Verfahren zur Herstellung von festhaftenden UEberzuegen auf rostfreiem Stahl zur Erleichterung von Ziehvorgaengen Expired DE887138C (de)

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DE (1) DE887138C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1057847B (de) * 1954-09-28 1959-05-21 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Herstellung von UEberzuegen auf Titan und Titanlegierungen
DE1103109B (de) * 1954-05-28 1961-03-23 Metallgesellschaft Ag Verfahren und Loesung zum Aufbringen von UEberzuegen auf rostfreien Metallen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1103109B (de) * 1954-05-28 1961-03-23 Metallgesellschaft Ag Verfahren und Loesung zum Aufbringen von UEberzuegen auf rostfreien Metallen
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