ITMI980131A1 - PROCEDURE TO PROVIDE DIRECT PROTECTION AGAINST WEAR CORROSION TO METAL PIECES - Google Patents
PROCEDURE TO PROVIDE DIRECT PROTECTION AGAINST WEAR CORROSION TO METAL PIECESInfo
- Publication number
- ITMI980131A1 ITMI980131A1 IT98MI000131A ITMI980131A ITMI980131A1 IT MI980131 A1 ITMI980131 A1 IT MI980131A1 IT 98MI000131 A IT98MI000131 A IT 98MI000131A IT MI980131 A ITMI980131 A IT MI980131A IT MI980131 A1 ITMI980131 A1 IT MI980131A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- process according
- corrosion
- weight
- nitrogen
- protection against
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 230000004224 protection Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 32
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002436 steel type Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical class [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000003042 antagnostic effect Effects 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 150000001913 cyanates Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003412 degenerative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/34—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in more than one step
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale DESCRIPTION of the industrial invention
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per conferire una protezione diretta contro la corrosione ad usura a pezzi metallici, in particolare senza produrre materiali inquinanti. The present invention relates to a process for conferring direct protection against wear corrosion on metal parts, in particular without producing polluting materials.
Sono noti procedimenti e trattamenti per la realizzazione di una protezione contro la corrosione su pezzi metallici in genere, quali ad esempio i procedimenti descritti nei brevetti anteriori FR 2 672 059, US 5.346.560 e GB 2298 434. Processes and treatments are known for providing protection against corrosion on metal parts in general, such as for example the processes described in the prior patents FR 2 672 059, US 5,346,560 and GB 2298 434.
In generale, questi sistemi prevedono la produzione di strati di magnetite sull'acciaio che si intende proteggere. Questi procedimenti noti utilizzano bagni di sale ad immersione in presenza di cianuri, cianati ed una post ossidazione. In general, these systems involve the production of layers of magnetite on the steel to be protected. These known processes use immersion salt baths in the presence of cyanides, cyanates and post oxidation.
Ad esempio, il brevetto francese 2 672 059 riporta come sistemi o trattamenti noti e disponibili per l’aumento della tenuta a corrosione di pezzi metallici i bagni di sale o ambienti con atmosfera ionizzata ossidante (ambienti ionici-plasma) , in particolare alla pagina 2 della descrizione. For example, the French patent 2 672 059 reports salt baths or environments with an oxidizing ionized atmosphere (ionic-plasma environments) as known and available systems or treatments for increasing the corrosion resistance of metal parts, in particular on page 2 of the description.
In questo modo non è possibile la realizzazione di una barriera che resiste ad usura ed a corrosione particolarmente efficace e resistente, soprattutto è limitata in dimensione e geometria. La barriera viene infatti ottenuta facendo ricorso ad immersione delle parti metalliche da trattare in bagni di sale fusi contenenti carbonati - nitruri - idrossidi e metalli alcalini ossigenati (per fase di ossidazione). In this way it is not possible to create a barrier that resists wear and corrosion that is particularly effective and resistant, above all it is limited in size and geometry. The barrier is in fact obtained by resorting to immersion of the metal parts to be treated in molten salt baths containing carbonates - nitrides - hydroxides and oxygenated alkali metals (for oxidation phase).
La morfologia degli strati protettivi così ottenuti è però di scarsa compattezza per l'elevata presenza di pori (fino al 50%). Tale presenza di pori richiede attualmente, per una perfetta coibentazione, una saturazione con resine polimeriche o cere che siano in grado di chiudere tali porosità; altrimenti sono presenti vie preferenziali che determinano l'innesco della corrosione. The morphology of the protective layers thus obtained is however of poor compactness due to the high presence of pores (up to 50%). For a perfect insulation, this presence of pores currently requires saturation with polymeric resins or waxes that are able to close such porosities; otherwise there are preferential routes that determine the initiation of corrosion.
I mezzi termochimici, sopra citati e sino ad ora impiegati, non sono in grado di realizzare uno spessore a composizione chimica definita e costante. The thermochemical means, cited above and used up to now, are not capable of achieving a thickness with a defined and constant chemical composition.
Protezioni siffatte sono particolarmente deboli e poco efficaci nella protezione da corrosione specialmente in ambiente acquosi contenenti sale, da immersione in soluzioni di leghe leggere fuse e presentano una ridottissima bagnabilità abbinata a strati congiuntamente sottoposti ad indurimento per precipitazione di nitruri. Such protections are particularly weak and not very effective in protecting against corrosion, especially in aqueous environments containing salt, from immersion in solutions of fused light alloys and have a very low wettability combined with layers jointly subjected to hardening by precipitation of nitrides.
Inoltre, i limiti di questi procedimenti e trattamenti noti sono considerevoli e riguardano anche, in particolare, le dimensioni degli elementi o prodotti in acciaio da sottoporre a trattamento. Infatti tramite i citati procedimenti si possono trattare unicamente prodotti a ridotte dimensioni e a geometria semplice senza cavità o dotati di fori profondi . Furthermore, the limits of these known processes and treatments are considerable and also concern, in particular, the dimensions of the steel elements or products to be treated. In fact, through the aforementioned processes it is possible to process only products with reduced dimensions and simple geometry without cavities or with deep holes.
Inoltre si devono segnalare i rilevanti limiti e problemi ambientali che derivano in termini dì stoccaggio e smaltimento di composti salini ad elevate emissioni ed esalazioni tossiche che derivano e si sviluppano dai procedimenti noti. Furthermore, the relevant environmental limits and problems that arise in terms of storage and disposal of saline compounds with high toxic emissions and exhalations that derive and develop from known processes must be pointed out.
Scopo della presente invenzione è quello di individuare un procedimento che consenta di risolvere i problemi tecnici sopra citati. The object of the present invention is that of identifying a process which allows to solve the aforementioned technical problems.
Questo scopo secondo la presente invenzione viene raggiunto realizzando un procedimento per conferire una protezione diretta contro la corrosione ad usura a pezzi metallici come esposto nella rivendicazione 1 nelle successive rivendicazioni. This object according to the present invention is achieved by providing a process for conferring direct protection against wear corrosion on metal parts as set forth in claim 1 in the subsequent claims.
Le caratteristiche ed i vantaggi di un procedimento per conferire una protezione diretta contro la corrosione a pezzi metallici secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa. The characteristics and advantages of a process for conferring direct protection against corrosion to metal parts according to the present invention will become more evident from the following, exemplary and non-limiting description.
In un procedimento per conferire una protezione diretta contro la corrosione a pezzi metallici secondo la presente invenzione, come si vedrà in dettaglio nel seguito, si realizza uno strato di magnetite pura per almeno i primi 3-5 |im sulla superficie di un pezzo metallico da trattare, ad esempio su un acciaio da utensili o da bonifica e su acciai basso legati nonché su lamiere. In a process for conferring direct protection against corrosion to metal pieces according to the present invention, as will be seen in detail below, a layer of pure magnetite is made for at least the first 3-5 µm on the surface of a metal piece to be treat, for example on tool or tempering steel and on low alloy steels as well as on sheet metal.
Si deve sottolineare che il processo non richiede alcuna preventiva preparazione particolare dei pezzi da trattare ed inoltre che lo strato di ossido che si realizza viene prodotto senza rilascio o produzione di alcun residuo tossico o inquinante. It must be emphasized that the process does not require any particular prior preparation of the pieces to be treated and furthermore that the oxide layer that is produced is produced without the release or production of any toxic or polluting residue.
Il procedimento per conferire una protezione diretta contro la corrosione a pezzi metallici secondo la presente invenzione è un procedimento che in modo nuovo è di tipo gassoso. E questo fatto consente di eliminare ogni restrizione geometrica e/o dimensionale poiché la convezione porta le specie reagenti a contatto con tutta la superficie del pezzo da trattare interessata alla protezione. The process for conferring direct protection against corrosion to metal pieces according to the present invention is a process which in a new way is of the gaseous type. And this fact allows to eliminate any geometric and / or dimensional restriction since the convection brings the reactant species into contact with the whole surface of the piece to be treated interested in the protection.
L'invenzione in particolare permette la applicazione di uno strato di ossido di Fe, Fe3O4, anche su particolari di lunghezza fino a 10 metri in verticale o di diametro di 2.5 metri. In particular, the invention allows the application of a layer of Fe oxide, Fe3O4, even on parts with a length of up to 10 meters vertically or with a diameter of 2.5 meters.
I gas residui del procedimento sono convogliati ad un post combustore che libera nell'ambiente unicamente N2 - H2 -02 in gas del tutto neutri. The residual gases of the process are conveyed to an afterburner which releases only N2 - H2 -02 in completely neutral gases into the environment.
Lo strato superficiale che con il procedimento dall'invenzione si produce realizza una zona di diffusione di azoto per profondità massima di 0,1 mm. Questa diffusione deve avere una percentuale in peso d'azoto inferiore al 2%, che è diversa in funzione dell'acciaio del pezzo trattato. L'azoto in questa fase diffonde attraverso il bordo grano e occupa le vacanze o zone vacanti, rappresentate da imperfezioni del reticolo cristallino. In alternativa, si ottiene un intrappolamento degli atomi di azoto negli spazi interstiziali liberi della superficie del pezzo da trattare. The surface layer which is produced with the process of the invention realizes a nitrogen diffusion zone for a maximum depth of 0.1 mm. This diffusion must have a percentage by weight of nitrogen of less than 2%, which is different according to the steel of the treated piece. Nitrogen at this stage diffuses across the grain boundary and occupies the vacant or vacant areas represented by crystal lattice imperfections. Alternatively, an entrapment of the nitrogen atoms in the free interstitial spaces of the surface of the piece to be treated is obtained.
La temperatura a cui avviene questa prima fase del procedimento varia tra 480 - 505°C per acciai da bonifica, e tra 500 - 525°C per acciai da utensili. The temperature at which this first phase of the procedure takes place varies between 480 - 505 ° C for quenched and tempered steels, and between 500 - 525 ° C for tool steels.
La concentrazione in peso d'azoto decresce poi gradualmente verso l'interno della superficie per quasi annullarsi a profondità superiori a 0,1 mm. La durata di questa prima fase è al massimo di 10 ore. The concentration by weight of nitrogen then gradually decreases towards the inside of the surface to almost vanish at depths greater than 0.1 mm. The duration of this first phase is a maximum of 10 hours.
Successivamente sono variati sia la composizione della miscela gassosa, con introduzione di una atmosfera ossidante, sia i valori di temperatura. Subsequently, both the composition of the gaseous mixture, with the introduction of an oxidizing atmosphere, and the temperature values changed.
In questa seconda fase, la diffusione d'azoto è interrotta completamente dall’azione antagonista dell'ossigeno dell'atmosfera ossidante nei confronti degli atomi di ferro della superficie. In this second phase, the nitrogen diffusion is completely interrupted by the antagonistic action of the oxygen of the oxidizing atmosphere towards the iron atoms of the surface.
Si ottengono strati di Fe3O4 pari al 95 - 99%, che quindi sono praticamente esenti da ossidi FeO/Fe2O3 a maggior concentrazione d'ossigeno. Infatti, questi ultimi ossidi sarebbero particolarmente sconvenienti in veste protettiva ed anticorrosione in quanto ossidi ad elevata velocità di crescita e quindi di facile sfaldatura. 95 - 99% Fe3O4 layers are obtained, which are therefore practically free from FeO / Fe2O3 oxides with a higher oxygen concentration. In fact, the latter oxides would be particularly inconvenient in a protective and anti-corrosion role as they are oxides with a high growth rate and therefore easy to cleave.
Secondo l'invenzione si formano a temperatura compresa tra 505 e 545°C spessori di ossido di ferro Fe304 compresi tra 2 e 4 μm contenenti percentuali in peso d'ossigeno variabili tra il 25% e il 30%. According to the invention, thicknesses of iron oxide Fe304 comprised between 2 and 4 μm are formed at temperatures between 505 and 545 ° C, containing percentages by weight of oxygen varying between 25% and 30%.
Fattore di grande importanza è la stabilità delle concentrazioni sopra riportate di ossigeno all'interno dell'acciaio ed all'interno di tutto lo spessore formato. A factor of great importance is the stability of the above mentioned concentrations of oxygen inside the steel and inside the entire thickness formed.
La transizione dallo strato sottostante è generata attraverso una brusca discesa della percentuale di ossigeno da 25 - 30% a zero su una ampiezza massima di circa 1 μm. The transition from the underlying layer is generated through a sharp drop in the percentage of oxygen from 25 - 30% to zero over a maximum amplitude of about 1 μm.
L'integrazione quindi di uno strato a spiccata stabilità chimica, che ne fa un composto stabile in una matrice d'acciaio precedentemente indurita da una diffusione d'azoto per circa 0,1 non, rende disponibile l'effetto barriera e coibentazione di una pellicola protettiva esercitata direttamente dall'interno dell'acciaio. Therefore, the integration of a layer with a strong chemical stability, which makes it a stable compound in a steel matrix previously hardened by a nitrogen diffusion for about 0.1 not, makes available the barrier and insulation effect of a film. protection exercised directly from the inside of the steel.
E' in pratica come avere due diversi composti integrati uno nell'altro esercitanti un'azione di mutuo consolidamento. Si ha infatti, l'acciaio sull'ossido, rendendolo compatto e supportato, nonché l'ossido sull'acciaio proteggendolo e coibentandolo. In practice, it is like having two different compounds integrated into each other exercising a mutual consolidation action. In fact, there is steel on the oxide, making it compact and supported, as well as oxide on the steel protecting and insulating it.
Questo permette di abbinare ad una barriera chimica, una resistenza a ossidazione ad alte temperature con caratteristiche di compattezza, di resistenza ad usura, abrasione ed incollaggio (usura adesiva) . This makes it possible to combine a chemical barrier with resistance to oxidation at high temperatures with characteristics of compactness, resistance to wear, abrasion and gluing (adhesive wear).
Infatti, la repellenza della magnetite a tutte le soluzioni liquide in generale le viene conferita dalla compattezza e grado di compressione degli strati più superficiali. In fact, the repellence of magnetite to all liquid solutions in general is given to it by the compactness and degree of compression of the more superficial layers.
Tale compressione deriva dalla differenza di passi reticolari dell'ossido rispetto alla cella del ferro (cubico a corpo centrato). Se il rapporto (tra il passo reticolare ferro e il passo reticolare dell'ossido) è inferiore a 1 chiaramente la superficie tende a comprimere gli strati inferiori; in questo modo se la fragilità di questi strati stessi non è così elevata da criccare e sfogliare abbiamo un'azione meccanica di chiusura verso qualsiasi ambiente esterno corrosivo o soluzione alligante o miscele di lega leggera (Al, Pb, ottone) stesse. This compression derives from the difference in lattice steps of the oxide with respect to the iron cell (body-centered cubic). If the ratio (between the iron reticular pitch and the oxide reticular pitch) is less than 1, the surface clearly tends to compress the lower layers; in this way, if the fragility of these layers is not so high as to crack and peel, we have a mechanical closing action towards any corrosive external environment or alloying solution or light alloy mixtures (Al, Pb, brass) themselves.
Si deve sottolineare che la magnetite ha le seguenti caratteristiche più interessanti ai fini della protezione da corrosione ambientale e/o da metalli fusi: It must be emphasized that magnetite has the following most interesting characteristics for the purposes of protection from environmental corrosion and / or from molten metals:
bassa conducibilità elettrica che riduce la migrazione di specie attive ionizzate che comportano l'ulteriore accrescimento dello strato d'ossido con conseguente suo sbriciolamento; low electrical conductivity which reduces the migration of ionized active species which lead to the further growth of the oxide layer with consequent crumbling;
- elevata energia di legame che richiede quantità di calore maggiore per destabilizzare la superficie E=KT resiste fino a temperature di 900°C. Ciò fa in modo che l'impiego ad alta temperatura sia consentito, nonostante che gli impieghi dove la temperatura di esercizio è elevata siano spesso accompagnati da fenomeni degenerativi quali l'usura e l'abrasione; - a questo punto diviene interessante anche un'altra caratteristica della magnetite, quale la sua compattezza e stabilità chimica che si traduce in una elevata durezza (850HV = 75 HRC); - high bonding energy that requires a greater amount of heat to destabilize the surface E = KT resists up to temperatures of 900 ° C. This ensures that use at high temperatures is allowed, despite the fact that uses where the operating temperature is high are often accompanied by degenerative phenomena such as wear and abrasion; - at this point another characteristic of magnetite also becomes interesting, such as its compactness and chemical stability which results in a high hardness (850HV = 75 HRC);
la struttura reticolare esagonale conferisce ulteriormente la possibilità dì uno slittamento parallelo dei piani atomici uno sull'altro; dove si hanno piani a maggior compattezza atomica (Closed Packet) . the hexagonal reticular structure further confers the possibility of a parallel sliding of the atomic planes one on the other; where there are plans with greater atomic compactness (Closed Packet).
Ciò che questa invenzione ha prodotto è stata la realizzazione di uno strato di magnetite in ambiente gassoso che porta alla conversione in ossido di uno spessore di 2-4 μm precedentemente indurito per diffusione d'azoto. What this invention produced was the realization of a layer of magnetite in a gaseous environment which leads to the conversion into oxide of a thickness of 2-4 μm previously hardened by nitrogen diffusion.
Le soluzione tecniche ed i grandi vantaggi sono di poter proteggere dall'interno, senza la applicazione di film o copertura alcuna, il prodotto in acciaio senza limiti di dimensioni e/o di forma. The technical solutions and the great advantages are to be able to protect the steel product from the inside, without the application of film or cover, without limits of size and / or shape.
Ad esempio, il procedimento dell'invenzione si genera attraverso un controllo progressivo e sistematico dei parametri di processo in funzione dell'analisi chimica di un quantometro differenziale GDS verso la profondità abbinata a controlli più sporadici coi raggi X. For example, the process of the invention is generated through a progressive and systematic control of the process parameters as a function of the chemical analysis of a differential quantometer GDS towards the depth combined with more sporadic X-ray checks.
Un ulteriore parametro da tenere in conto è il rapporto tra i coefficienti di espansione termica lineare dell'ossido e del metallo ad esso contiguo. Per esempio si passa ad un valore FeO/Fe di 1,25 fino a temperature di 1000°C ad un valore Fe203/Fe di 1,03. A further parameter to be taken into account is the ratio between the linear thermal expansion coefficients of the oxide and the metal adjacent to it. For example, a FeO / Fe value of 1.25 is passed up to temperatures of 1000 ° C at a Fe203 / Fe value of 1.03.
Più vicino a 1 sarà questo valore più sicuro sarà l'abbinamento ossido - metallo anche in presenza di stress e tensioni termiche quali quelle in esercizio per la pressofusione e lo stampaggio a caldo . The closer to 1 this value is, the safer the oxide - metal combination will be even in the presence of thermal stresses and tensions such as those used for die casting and hot forging.
Si è in precedenza evidenziato che i mezzi termochimici fino ad ora impiegati hanno uno spessore a composizione chimica ben diversa da quella definita da percentuale in peso di ossigeno tra 21 e 25% e costante sui primi 4 - 5 μm come nella presente invenzione . It has previously been pointed out that the thermochemical means used up to now have a thickness with a chemical composition that is very different from that defined by the percentage by weight of oxygen between 21 and 25% and constant on the first 4 - 5 μm as in the present invention.
Il procedimento dell'invenzione produce questa barriera ad identità chimica di composizione definita e costante senza sconfinamenti in composizione di transizione con il metallo base. The process of the invention produces this chemical identity barrier of defined and constant composition without encroaching on the transition composition with the base metal.
Con il procedimento dell'invenzione non vi sono porosità in quanto l'arricchimento in specie gassose avviene in modo molto diluito così da non determinare mai pressioni localizzate elevate. Infatti le pressione localizzate elevate, per effetto della coalescenza di atomi gassosi all'interno della matrice ospite, sarebbero tali da superare il carico di rottura dell'acciaio e produrre quindi un'apertura verso l'esterno. With the process of the invention there are no porosities since the enrichment in gaseous species occurs in a very diluted way so as to never determine high localized pressures. In fact, the high localized pressures, due to the coalescence of gaseous atoms inside the host matrix, would be such as to overcome the breaking load of the steel and therefore produce an opening towards the outside.
L'estensione di quanto sopra a particolari di qualsiasi dimensione (fino a 11 mt in altezza) e forma è condizione chiara per cui si chiede la brevettazione della formazione di uno strato di magnetite Fe304 in via gassosa cioè utilizzando impianti a riscaldo convettivo all'interno dei quali vi è una leggera sovrapressione di 25 - 30 mbar e l'acciaio funge da catalizzatore delle reazioni. The extension of the above to details of any size (up to 11 meters in height) and shape is a clear condition for which the patenting of the formation of a layer of Fe304 magnetite in gaseous way is requested, i.e. using convective heating systems inside of which there is a slight overpressure of 25 - 30 mbar and the steel acts as a reaction catalyst.
ESEMPIO 1 EXAMPLE 1
Abbiamo trattato campioni in acciaio X38CrMoV 5.1 in una prima fase tramite diffusione per un tempo di 10 ore a temperatura di 525 °C. We treated X38CrMoV 5.1 steel samples in a first phase by diffusion for a time of 10 hours at a temperature of 525 ° C.
In tal modo si è realizzato uno spessore di diffusione di N2 per circa 100 μm. In this way, a diffusion thickness of N2 for about 100 μm was achieved.
Poi, abbiamo sospeso la prima fase della diffusione di azoto ed introdotto in una seconda fase una atmosfera contenente ossigeno per un tempo di 5-6 ore a temperatura di 545. Then, we suspended the first phase of nitrogen diffusion and introduced in a second phase an atmosphere containing oxygen for a time of 5-6 hours at a temperature of 545.
In tal modo si è realizzato uno spessore di Fe3O4 per circa 3 μm. In this way, a thickness of Fe3O4 of about 3 μm was achieved.
Si è cosi ottenuto un campione di barra avente caratteristiche di perfetta resistenza ad incollaggio e conseguentemente corrosione da Al liquido a 700 °C. Qualora si fosse trattato tale barra con un metodo noto, quale ad esempio quello secondo il brevetto francese 2672 059, si sarebbe sottoposto la barra ad un bagno di sale per un tempo di 10 ore. A bar sample was thus obtained having characteristics of perfect bonding resistance and consequently liquid Al corrosion at 700 ° C. If this bar had been treated with a known method, such as that according to French patent 2672 059, the bar would have been subjected to a salt bath for a time of 10 hours.
Poi si sarebbe trattato la barra con bagno ossidante. Si sarebbe ottenuto un campione di barra avente caratteristiche di fusione della superficie con formazione di fasi intermetalliche Fe-Al a veloce azione disgregante della sottostante matrice. Then the bar would be treated with an oxidizing bath. A bar sample would have been obtained having melting characteristics of the surface with the formation of Fe-Al intermetallic phases with a fast disintegrating action of the underlying matrix.
Sono quindi evidenti i vantaggi ottenuti con il procedimento secondo la presente invenzione poiché si ha un netto aumento della preservazione della superficie verso l'azione combinata usura-corrosione provocata da leghe di Al con silicati in sospensione. The advantages obtained with the process according to the present invention are therefore evident since there is a net increase in the preservation of the surface towards the combined wear-corrosion action caused by Al alloys with suspended silicates.
Infatti, l'ossidazione secondo la presente invenzione non compromette le caratteristiche precedentemente acquisite in termini di resistenza ad usura e grippaggio; anzi, soprattutto in riferimento a quest'ultima proprietà, migliora notevolmente il coefficiente d'attrito e plasticità di strati duri grazie alla morfologia del reticolo cristallino esagonale. In fact, the oxidation according to the present invention does not compromise the previously acquired characteristics in terms of resistance to wear and seizure; on the contrary, especially in reference to this latter property, it considerably improves the coefficient of friction and plasticity of hard layers thanks to the morphology of the hexagonal crystal lattice.
Claims (9)
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT98MI000131A IT1298200B1 (en) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | PROCEDURE TO PROVIDE DIRECT PROTECTION AGAINST WEAR CORROSION TO METAL PIECES |
ES98203391T ES2201405T3 (en) | 1998-01-26 | 1998-10-09 | DIRECT PROTECTION PROCEDURE AGAINST CORROSION BY WEARING METAL PARTS. |
AT98203391T ATE241711T1 (en) | 1998-01-26 | 1998-10-09 | METHOD FOR DIRECT PROTECTION AGAINST WEAR CORROSION OF METAL OBJECTS |
EP98203391A EP0931849B1 (en) | 1998-01-26 | 1998-10-09 | Process suitable to give a direct protection against the wear corrosion of metallic pieces |
DE69815051T DE69815051T2 (en) | 1998-01-26 | 1998-10-09 | Process for direct protection against wear corrosion of metallic objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT98MI000131A IT1298200B1 (en) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | PROCEDURE TO PROVIDE DIRECT PROTECTION AGAINST WEAR CORROSION TO METAL PIECES |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ITMI980131A1 true ITMI980131A1 (en) | 1999-07-26 |
IT1298200B1 IT1298200B1 (en) | 1999-12-20 |
Family
ID=11378697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
IT98MI000131A IT1298200B1 (en) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | PROCEDURE TO PROVIDE DIRECT PROTECTION AGAINST WEAR CORROSION TO METAL PIECES |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0931849B1 (en) |
AT (1) | ATE241711T1 (en) |
DE (1) | DE69815051T2 (en) |
ES (1) | ES2201405T3 (en) |
IT (1) | IT1298200B1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003129213A (en) | 2001-10-16 | 2003-05-08 | Honda Motor Co Ltd | Production method for nitrided steel |
DE102011078171A1 (en) | 2011-06-28 | 2013-01-03 | Robert Bosch Gmbh | Method for applying a corrosion-resistant and wear-resistant layer on a metal part |
JP5865487B2 (en) * | 2012-04-03 | 2016-02-17 | 日立金属工具鋼株式会社 | Casting member and method for manufacturing the same, die casting sleeve, and die casting apparatus |
DE102014210571A1 (en) * | 2014-06-04 | 2015-12-17 | Robert Bosch Gmbh | Component element of an assembly and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2343418A (en) * | 1941-01-02 | 1944-03-07 | Aviat Corp | Method of making propeller blades |
JPS5658963A (en) * | 1979-10-20 | 1981-05-22 | Kiyoichi Ogawa | Method and device for nitrified-layer stabilizing vapor coating processing |
US4496401A (en) * | 1981-10-15 | 1985-01-29 | Lucas Industries | Corrosion resistant steel components and method of manufacture thereof |
GB2208658B (en) * | 1987-07-17 | 1992-02-19 | Lucas Ind Plc | Manufacture of corrosion resistant steel components |
JPS6479362A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-24 | Isuzu Motors Ltd | Method and device for surface hardening |
CA2016843A1 (en) * | 1990-05-15 | 1991-11-15 | Michel J. Korwin | Thermochemical treatment of machinery components for improved corrosion resistance |
JP3142689B2 (en) * | 1993-06-29 | 2001-03-07 | 株式会社神戸製鋼所 | Spring with excellent fatigue strength |
-
1998
- 1998-01-26 IT IT98MI000131A patent/IT1298200B1/en active IP Right Grant
- 1998-10-09 DE DE69815051T patent/DE69815051T2/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-09 EP EP98203391A patent/EP0931849B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-09 ES ES98203391T patent/ES2201405T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-09 AT AT98203391T patent/ATE241711T1/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1298200B1 (en) | 1999-12-20 |
EP0931849A3 (en) | 2000-08-02 |
ATE241711T1 (en) | 2003-06-15 |
DE69815051D1 (en) | 2003-07-03 |
EP0931849A2 (en) | 1999-07-28 |
ES2201405T3 (en) | 2004-03-16 |
EP0931849B1 (en) | 2003-05-28 |
DE69815051T2 (en) | 2004-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2804776T3 (en) | Flat steel product with an Al coating, procedure for its manufacture and procedure for the manufacture of a hot-formed construction element | |
RU2544970C2 (en) | Method of manufacturing items from light austenitic structural steel and item from light austenitic structural steel (versions) | |
Pye | Practical nitriding and ferritic nitrocarburizing | |
Young et al. | Alloy phase transformations driven by high temperature corrosion processes | |
ZA200808424B (en) | Method for continuously annealing and preparing strip of high-strength steel for the purpose of hot-dip galvanizing it | |
JP4978755B2 (en) | Cr-containing austenitic alloy tube and manufacturing method thereof | |
ITMI980131A1 (en) | PROCEDURE TO PROVIDE DIRECT PROTECTION AGAINST WEAR CORROSION TO METAL PIECES | |
Vojtěch et al. | Influence of silicon on high-temperature cyclic oxidation behaviour of titanium | |
Kania | The structure of coatings obtained in a ZnAl23Si bath by the batch hot dip method | |
US5228929A (en) | Thermochemical treatment of machinery components for improved corrosion resistance | |
Khorev | Alloying and heat treatment of structural (α+ β) titanium alloys of high and superhigh strength. | |
JP6066436B2 (en) | Method for forming composite hardened layer on steel member surface | |
Ahmed et al. | Influence of partial replacement of nickel by nitrogen on microstructure and mechanical properties of austenitic stainless steel | |
Zhang et al. | Mechanism of the transition from external oxide scales to internal oxidation for Fe-Si alloys in the atmosphere with very low oxygen partial pressure | |
Voznesenskaya et al. | Optimization of the technological conditions of producing thin sheets and strips from corrosion-resistant VNS9-Sh steel | |
Michalski et al. | Controlled gas nitriding of 40HM and 38HMJ steel grades with the formation of nitrided cases with and without the surface compound layer, composed of iron nitrides | |
Genève et al. | Surface composition modification of high-carbon low-alloy steels oxidized at high temperature in air | |
US4478651A (en) | Protective film on Cu-Sn alloys | |
CN104195489B (en) | Hot-dipped Al-Ni alloy aluminized layer and hot-dipping method thereof | |
KR20090118290A (en) | Method for manufacturing high strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet having excellent surface appearance and the steel sheet by the same method | |
DE59902693D1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A PROTECTIVE LAYER ON A MARTENSITICAL STEEL AND USE OF THE STEEL PROVIDED WITH THE PROTECTIVE LAYER | |
Mukhametzyanova et al. | Features of technological materials application in thermal manufacturing | |
Vatavuk et al. | The effect of nitriding on the toughness and bending resistance of tool steels | |
Loto et al. | Effect of Heat Treatment on the Localized Corrosion Resistance of S32101 Duplex Stainless Steel in Chloride/Sulphate Media | |
KR100922619B1 (en) | Steel having high strength and methode for manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
0001 | Granted |