HU176421B - Process for surface-treating products of iron,nickel or chrome containing alloys - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás vas-, nikkel- vagy krómtartalmú ötvözetekből készült tárgyak felületkezelésére. Közelebbről a találmány olyan többlépéses felületkezelési eljárásra vonatkozik, amely a merítéses alumínium-bevonást, vagyis alumínium 5 ömledékből való felvitelét előzi meg.

Ismeretes, hogy a felület megfelelő előkezelése a megfelelő minőségű diffúziós bevonatok előállíthatóságának egyik elengedhetetlen előfeltétele. A felületkezelés célja az oxidréteg(ek), a nemfémes 10 szennyeződések, a zsiradékok és a nedvesség tökéletes eltávolítása, illetve a felületnek a másodlagos oxidációtól való megvédése annak érdekében, hogy a bevonó fürdőbe merített bevonandó tárgy és az olvadt fém között közvetlen kapcsolat létesül- 15 hessen, mégpedig olyan kapcsolat, amely biztosítja a szilárd és a folyékony fázis között az atomok kölcsönös diffúzióját.

Az 53054 számú lengyel szabadalmi leírásból ismertté vált olyan felületkezelési eljárás, amelynek 20 során mechanikai tisztítást, zsírtalanítást, maratást, mosást és szárítást végeznek, majd az így kezelt felületű bevonandó tárgyat azonnal alumínium vagy alumíniumötvözet ömledékébe mártják.

E módszer számos hátránya közül megemlítjük 25 a vékonyfalú bevonandó tárgyak felületei másodlagos oxidációjának lehetőségét, amely különösen akkor lép fel, ha a bevonandó tárgynak a fürdő felületével párhuzamosan nagyobb felülete van. E másodlagos oxidáció oka a fémömledékből inten- 30 zíven kisugárzó hő. A módszer további döntő hátránya az, hogy a maratási művelet után gyakorlatilag azonnal végre kell hajtani az alumíniummal való bevonás műveletét, vagyis nincs lehetőség az alumíniummal való bevonás előtt a már felületkezelt bevonandó tárgyak műveletek közötti tárolására, ami viszont nagyüzemi termelés esetén gyakran elkerülhetetlen.

A 49151 számú lengyel szabadalmi leírásból ismertté vált egy olyan, vizes oldat formájú felületkezelő kompozíció, amely 25% ecetsavat vagy tejsavat, 3% bórsavat és 2% kálium-kloridot tartalmaz, és amelyet 100°C-on alkalmaznak.

A 62944 és 94340 számú lengyel szabadalmi leírásokból olyan merítéses alumínium-bevonási eljárások váltak ismertté, amelyek esetében a bevonással egyidejűleg hőkezelést alkalmaznak. E leírásokban azonban nem található utalás a bevonandó felületek előzetes kezelésére.

Az ismert módszerek tehát a felületkezelő kompozícióval végzett kezelést megelőző műveletek, vagyis a zsírtalanítás, maratás és a maratást követő mosás paramétereit nem adják meg pontosan, és semmiféle információt nem közölnek a maratáshoz használt vegyszerek jellegéről, koncentrációjáról, továbbá a maratás hőmérsékletéről és időtartamáról. Ugyancsak nem adnak információt a felületkezelő kompozíciókkal végzett művelet időtartamáról. Vas-, nikkel- vagy krómtartalmű ötvözetekből készült munkadarabok alumíniummal való bevonását megelőző felületkezelési eljárások, esetében viszont a maratás művelete döntő jelentőségű, hiszen a maratásnak kell biztosítani a közvetlen kapcsolatot a bevonandó munkadarabot alkotó, kémiailag tiszta fém(ek) és az alumínium vagy alumíniumötvözet alkotta ömledék között, továbbá a maratás nem szakszerűen végzett végrehajtása az ömledékből egy passzív réteg képződéséhez, vagy pedig a bevonandó munkadarab felületi zónájának hidridálódásához (amely jelenség viszont gátolja az alumínium diffúzióját az ömledékből a bevonandó felületre) vezethet.

A találmány tárgya olyan új felületkezelési eljárás, amelynek végrehajtása során az alumíniummal való bevonás előtt a bevonandó tárgyakat önmagában ismert módon mechanikailag tisztítjuk, zsírtalanítjuk, és mossuk, majd a találmány értelmében először 15-30°C hőmérsékletű, 0,5-1,0% citromsavat és 16-24% hidrogén-kloridot tartalmazó vizes oldatban maratásnak vetjük alá.

A maratás ideje - a marató oldat hőmérsékletétől és a maratandó munkadarabok felületi korróziójának mértékétől függően - 1 és 20 perc között változik, és ha a marató oldat hőmérséklete 20 °C és 25 °C közötti, akkor előnyösen 2-5 perc a maratási idő. Az előzőekben megadott időtartománynál rövidebb maratási idő alkalmazása esetében a munkadarab felületének egy részén oxidok maradnak vissza, amelyek a munkadarabnak az ömledékbe való bemerítésekor „szürő”-ként hatnak és gátolják az alumíniumból álló diffúziós bevonat kialakulását. Ha viszont a maratási idő hosszabb, mint az előzőekben említett időtartomány, akkor a bevonandó munkadarabot alkotó valamelyik fém a többihez viszonyítva túlzott mértékben maródik, vagy pedig a marató oldatban a maratáskor képződő vegyület, például a vas-klorid olyan mértékben feldúsúl, hogy kiülepszik, és ezáltal a bevonandó munkadarab felületén mikroméretű rendellenességeket hoz létre, amelyek viszont szinte gátat képeznek az alumíniumatomoknak az ömledékből a bevonandó tárgyba való diffúziójával szemben és ezáltal az alumíniumbevonat esetleges nem folyamatos voltát okozzák. A maratás hőfoktartományának 15-3O°C-ra való korlátozását az alábbi két tényező határozza meg: (a) A maratást legalább 15°C-on végezzük azért, hogy aktivitása, illetve sebessége ipari szempontból megfelelő legyen. (b) A maratást legfeljebb 30 °C-on végezzük azért, hogy megakadályozzuk a maratandó munkadarab felületi zónájának hidridálódását. A marató fürdő 30 °C fölött való alkalmazása azért is káros, mert magasabb hőmérsékleteken nő annak a nitrogéngáznak a mennyisége, amely a már maratásnak alávetett munkadaraboknak az alumínium-ömledékbe való bemártásakor fejlődik, a létrehozandó alumíniumbevonatban olyan lyukakat létrehozva, amelyek jelenléte következtében a munkadarabon foltok, illetve lyukak alakulnak ki, ha korrozív közegben használjuk őket. Hátrányos továbbá a marató fürdő hőmérsékletének 30 C fölé emelése azért is, mert a fürdő ekkor túlzott mértékben párolog. A marató oldathoz 0,5-1,0% mennyiségben citromsav hozzáadása stabilizálja a sósavas oldattal végzett maratást, azaz egyrészt a citromsav inhibitáló hatású (vagyis meggátolja, hogy vas, króm vagy nikkel fölös mennyiségekben oldatba menjen), másrészt lehetővé teszi a bevonandó munkadarab teljes felületéről az oxidok egyenletes le5 maratását, miáltal elősegíti egyenletes, diszkontinuitásokat nem mutató bevonat kialakítását.

A maratási művelet után a találmány értelmében a bevonandó tárgyakat semlegesítjük, legfeljebb 1 súly%-os vizes ammónium-hidroxid-oldattal ¹⁰ 15-25 °C-on. A semlegesítési művelet megkönnyíti a bevonandó tárgyak maratás után szükséges mosásának végrehajtását és csökkenti a mosási művelethez felhasználandó víz mennyiségét. A semlegesítési műveletet követően a bevonandó tárgyakat 35 °C ¹⁵ alatti hőmérsékletű vízzel mossuk. A mosáshoz használt víz hőmérsékletének 35 °C alatt tartása lehetővé teszi a már maratott bevonandó tárgyak másodlagos oxidációjának megelőzését. Mind a mosási művelet, mind a semlegesítési művelet időtar²⁰ tárnát legalább 1 percre állítjuk be. Közvetlenül a semlegesítési és mosási műveleteket követően a találmány értelmében a maratott bevonandó tárgyakat

a) 40-80 °C-on 1,5-3,0 súly% kálium-fluorocir25 konátot, 1,8-2,5 súly% kálium-fluoridot és

0,8-1,5 súly% nátrium-fluoridot tartalmazó vizes oldattal mint felületkezelő kompozícióval, vagy

b) 15-40°C-on 6-10súly% nátrium-tetraborátot, 1,5—2,0 súly% kálium-fluoridot, 1,5—2 súly% nátrium-fluoridot és 2,5-5,0 súly% ecetsavat tartalmazó vizes oldattal mint felületkezelő kompozícióval kezeljük legalább 2 percen át.

Az a) pont szerinti összetételű felületkezelő kompozícióval azért szükséges 40 °C és 80 °C kö35 zötti hőmérsékleten dolgozni, mert a kálium-fluorocirkonát szobahőmérsékleten vízben igen rosszul oldódik. A b) pont szerinti összetételű felületkezelő kompozíciót viszont éppen azért alkalmazzuk 15 °C és 40 °C közötti hőmérsékleteken, mert eb40 ben a hőmérséklettartományban optimális a nátrium-tetraborát oldékonysága vízben. Mind a kétféle összetételű felületkezelő kompozíció esetében a megadott hőmérséklettartományokon belül a magasabb hőmérsékletek alkalmazása előnyös a talál⁴⁵ mány szerinti eljárás intenzifikáiása céljából, tekintettel arra, hogy így lehetővé válik a felületkezelő kompozíciókkal való kezelés időtartamának 2-10 percre való csökkentése. Igen bonyolult felületi kialakítású munkadarabok esetében feltétlenül ⁵θ ajánlatos a felületkezelő kompozícióként alkalmazott vizes oldat ismert módon való keverése vagy pedig a kezelendő munkadarab intenzív mozgatása e vizes oldatban azért, hogy biztosítható legyen a munkadarab teljes felülete, különösen a legbonyo55 lultabb alakú részek és a felületkezelő kompozíció közötti tökéletes érintkezés.

A találmány értelmében alkalmazott felületkezelő kompozíciók további rendkívül lényeges jellemzője, hogy az őket alkotó sók keverékének 60 olvadáspontja 600 °C és 650 °C közé esik, miáltal a felületkezelő kompozícióval végzett kezelést követő szárításkor kialakuló film vagy bevonat a munkadarabok felületéről teljes mértékben eltűnik akkor, amikor a munkadarabot alumínium vagy 65 valamelyik alumíniumötvözet ömledékébe mártjuk, és így lehetővé válik egyenletes fémbevonat kialakítása a munkadarabokon. Ugyanakkor a találmány szerinti felületkezelő kompozíciókból kialakuló bevonat elősegíti a munkadarabok nedvesíthetőségének növekedését az alumíniumtartalmú ömledékben és egyidejűleg megvédi a munkadarab felületét a másodlagos oxidációtól mind a műveletek közötti tárolás, mind a fémfürdőbe való merítés során.

Más szavakkal, kálium-fluorocirkonátot nátrium-fluoriddal és kálium-fluoriddal, illetve nátrium-tetraborátot nátrium-fluoriddal és kálium-fluoriddal együtt alkalmazva lehetővé válik a túl magas olvadáspontú sókat tartalmazó felületkezelő kompozíciók használatakor jelentkező hátrányok kiküszöbölése. A túl magas olvadáspontú bevonatot adó felületkezelő kompozíciókra példaképpen megemlíthetjük a csak kálium-fluorocirkonátot vagy nátrium-tetraborátot tartalmazó vizes oldatokat.

A találmány szerinti eljárás gyakorlati végrehajtása során tehát a felületkezelő kompozíciót mozgásra kényszerítjük vagy a bevonandó tárgyakat mozgatjuk.

A találmány szerinti eljárás fontos előnyeként említjük, hogy az eljárás végrehajtásakor a felületkezelés mint komplex folyamat kívánság szerint szabályozható, az összes művelet, így a maratás, semlegesítés, mosás és a felületkezelő kompozícióval végzett kezelés paramétereinek pontos beállításával.

A találmányt közelebbről az alábbi kiviteli példákkal kívánjuk megvilágítani.

1. példa

Úgynevezett ferrites és perlites szerkezetű, kis széntartalmú (3% szenet tartalmazó) szerkezeti acélból készült munkadarabot előzetes fúvatásos koptatás után zsírtalanításnak vetünk alá triklóretilenből álló fürdőben 20 °C-on 1 percen át, a kezelést ultrahanggal intenzifikálva. A munkadarabot ezután mossuk, szárítjuk, majd maratjuk úgy, hogy 2 percre bemártjuk egy 20 ’C-os, 1 súly% citromsavat és 24 súly% sósavat tartalmazó vizes oldatba mint marató fürdőbe. Ezt követően a munkadarabot semlegesítés végett 1 percen át 1 súly% ammónium-hidroxidot tartalmazó, 20°C-os vizes oldatban tartjuk. Semlegesítés után a munkadarabot 2 percen át 30°C-os vízzel mossuk, majd bemártjuk egy élénken kevert vizes oldatba, amelynek hőmérséklete 40 °C és amely 2,5 súly% kálium-fluoridot, l,5súlv% nátrium-fluoridot és 3súly% kálium-fluorocirkonátot tartalmaz. 3 perc elteltével a munkadarabot szárítóba helyezzük át és szárítását követően alumíniumból vagy valamelyik ötvözetéből álló fémfurdőbe merítjük.

2. példa

H25N20S2 minőségű acélból — amely 25% krómot, 20% nikkelt és 2% szilíciumot tartalmaz készült munkadarabot mechanikusan tisztítunk sörétszóró kezelésre alkalmas berendezésben, majd triklóretilénnel zsírtalanítjuk és ezután 1,5 percen át egy 22 °C-os, 20 súly% sósavat és 0,5 súly% citromsavat tartalmazó vizes oldatban maratjuk. Ezután a munkadarabot 17 °C hőmérsékletű, 95%-os vizes ammónium-hidroxid-oldattal 2 percen át semlegesítjük, majd 30 °C hőmérsékletű vízzel 2 percen át mossuk. Ezt követően a munkadarabot bemártjuk egy kevert 50 °C-os vizes oldatba, amely 2,Osúly% kálium-fluoridot, 1.1 súly% nátrium-fluoridot és 2,2 súly% kálium-fluorocirkonátot tartalmaz, 4 percen át tartó kezelés után a munkadarabot kiemeljük, szárítjuk és alumíniumtartalmú bevonó fürdőbe mártjuk.

3. példa

Az 1. példában megadott minőségű szerkezeti acélból készült munkadarabot a korábbiakban ismertetett módszerek valamelyikével mechanikailag tisztítjuk, zsírtalanítjuk, és mossuk. Ezután a munkadarabot 3 percre egy 25 °C-os 0,5 súly% citromsavat és 18 súly% sósavat tartalmazó vizes oldatba mártjuk, majd az így végrehajtott maratás után 1 percen át 20 °C hőmérsékletű, 0,75%-os vizes ammónium-hidroxid-oldattal semlegesítjük. Ezt követően a munkadarabot 1 percen át 35 °C-os vízzel mossuk, majd élénken kevert 80°C-os, l,8súly% kálium-fluoridot, 0,8 súly% nátrium-fluoridot és l,5súly% kálium-fluorocirkonátot tartalmazó vizes oldatba mártjuk. 5 percen át tartó kezelés után a munkadarabot kiemeljük, szárítjuk és alumíniumtartalmú fürdőbe mártjuk.

4. példa

A 2. példában megadott minőségű acélból készült munkadarabot a korábbiakban ismertetett módszerek valamelyikével mechanikailag tisztítjuk, zsírtalanítjuk és mossuk, majd 24 °C-os, 0,6 súly% citromsavat és 20 súly% sósavat tartalmazó vizes oldatba mint marató fürdőbe mártjuk 4 percre. A maratás után a munkadarabot 1,5 percen át tartó semlegesítési műveletnek vetjük alá 15 °C hőmérsékletű, 1%-os vizes ammónium-hidroxid-oldattal és ezután 3 percen át 20 °C-os vízzel mossuk, majd olyan 40 C hőmérsékletű vizes oldatba merítjük, amely 1,7 súly% kálium-fluoridot, 1,7 súly% nátrium-fluoridot, 7% nátrium-tetraborátot és 2,8 súly% ecetsavat tartalmaz, és ebben az oldatban a munkadarabot 1 percen át intenzíven mozgatjuk. Kiemelése után a munkadarabot szárítjuk és alumíniumtartalmú bevonó fürdőbe mártjuk.

5. példa

Az 1. példában megadott minőségű szerkezeti acélból készült munkadarabot mechanikailag tisztítjuk, majd zsírtalanítjuk és ezután 4 percen át 22 °C hőmérsékletű, 0,8 súly% citromsavat és 21 súly% sósavat tartalmazó vizes oldatban maratjuk. Ezt követően a munkadarabot 2 percen át tartó semlegesítési műveletnek vetjük alá 17 °C hőmérsékletű, 0,5%-os vizes ammónium-hidrbxid-oldattal, majd 2 percen át 30 °C hőmérsékletű vízzel mossuk. Ezután a munkadarabot 2,5 percre élénken kevert, 35 °C hőmérsékletű olyan vizes oldatba merítjük, amely l,8súly% kálium-fluoridot, 5 l,8súly% nátrium-fluoridot, 9,0 súly % nátrium-tetraborátot és 3 súly% ecetsavat tartalmaz. E felületkezelés után a munkadarabot a fürdőből kiemeljük, szárítjuk és alumíniumtartalmú bevonó fürdőbe mártjuk. 10

6. példa

A 2. példában megadott minőségű acélból ké- 15 szült munkadarabot mechanikailag tisztítjuk hivatásos koptatás útján, majd ismert módon zsírtalanítjuk. Ezután a munkadarabot 3 percen át 21 °C hőmérsékletű, 1 súly% citromsavat és 23 súly% sósavat tartalmazó vizes oldatban maratjuk, majd 20 1 percen át semlegesítjük 20 °C hőmérsékletű, 0,75%-os vizes ammónium-hidroxid-oldattal. 35 °C-os vízzel 1 percen át végzett mosást követően a munkadarabot olyan, 17 °C hőmérsékletű vizes oldatba merítjük, amely 2 súly% nátrium-flu- 25 oridot, 2 súly% kálium-fluoridot, 10súly% nátrium-tetraborátot és 5 súly% ecetsavat tartalmaz. E felületkezelő fürdőben a munkadarabot 2 percen át intenzíven mozgatjuk, majd kiemelése után szárítjuk és alumíniumtartalmú bevonó fürdőbe mártjuk. 30

Claims (2)

1. Eljárás vas-, nikkel- vagy krómtartalmú ötvözetekből készült tárgyak felületkezelésére alumíniumolvadékkal való bevonás előtt, azzal jellemezve, hogy a bevonandó tárgyat mechanikailag tisztítjuk, zsírtalanítjuk, és mossuk önmagában ismert módszerekkel, majd 1-20, előnyösen 2—5 percen át 15—30 °C, előnyösen 20-25 °C hőmérsékletű, 0,5-1,0 súly% citromsavat és 16-24 súly% sósavat tartalmazó vizes oldatban maratjuk, 15-25 °C-on legfeljebb 1 súly%ros vizes ammónium-hidroxid-oldattal legalább 1 percen át érintkeztetve semlegesítjük, legalább 1 percen át legfeljebb 35 °C hőmérsékletű vízzel mossuk és legalább 2 percre bemártjuk

   a) 40-80 °C hőmérsékletű, 1,8-2,5 súly% kálium-fluoridot, 0,8-1,5 súly% nátrium-fluoridot és

   1.5- 3,0 súly% kálium-fluorocirkonátot tartalmazó vizes oldatba, vagy

   b) 15-40°C hőmérsékletű, 1,5-2,0 súly% kálium-fluoridot, 1,5-2,0 súly% nátrium-fluoridot, 6,0-1 0,0 súly% nátrium-tetraborátot és
2. 2.5- 5,0 súly% ecetsavat tartalmazó vizes oldatba, ezután pedig szárítjuk.