NO131078B

NO131078B -

Info

Publication number: NO131078B
Application number: NO263269A
Authority: NO
Inventors: K Sellars; P Laybourn; L Chandler; C Bondy
Original assignee: Harlow Chem Co Ltd
Priority date: 1968-06-25
Filing date: 1969-06-24
Publication date: 1974-12-23
Also published as: AT306189B; NL151428B; ES368792A1; NO131078C; NL6909749A; JPS505732B1; SE362260B; CH573972A5; FR2014195A1; DE1931998C3; DE1931998B2; DE1931998A1; BE735138A

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av oksydlag på gjenstander av jern og jernlegeringer. Method for producing oxide layers on objects made of iron and iron alloys.

Det er kjent at man på overflatene av It is known that on the surfaces of

gjenstander av jern og jernlegeringer ved hjelp av oksydasjon kan frembringe lag som beskytter grunnmetallet mot korrosjon og videre oksydasjon. Slike lag må ikke bare oppfylle deres egentlige formål, d. v. s. være korrosjonsfaste, ved tilstrekke-lig tykkelse og jevnhet, men også ha en så god og fast forbindelse med grunnmetallet at de ved bruk og ved en mekanisk forming av gjenstandene, hvorpå de befinner seg, ikke skades eller flasser av. Endelig må lag-ene la seg frembringe på økonomisk måte. objects made of iron and iron alloys by means of oxidation can produce layers that protect the base metal against corrosion and further oxidation. Such layers must not only fulfill their actual purpose, i.e. be corrosion-resistant, with sufficient thickness and uniformity, but also have such a good and firm connection with the base metal that in use and by mechanical shaping of the objects on which they are located, not damaged or flaking off. Finally, the teams must allow themselves to be produced economically.

Disse betingelser oppfylles ikke av de These conditions are not met by them

beskyttelseslag som er fremstilt etter de kjente fremgangsmåter og da hverken ved oppvarming av gjenstandene i de forskjel-ligste gassblandinger, bestående f. eks. av oxygen, nitrogen, kullsyre, kulloksyd, hy-drogen, vanndamp osv., eller ved delenes behandling i oppløsninger eller saltblandin-ger som virker oksyderende. protective layer which is produced according to the known methods and then neither by heating the objects in the various gas mixtures, consisting e.g. of oxygen, nitrogen, carbonic acid, carbon monoxide, hydrogen, water vapour, etc., or by treating the parts in solutions or salt mixtures that have an oxidizing effect.

Oppfinnelsen vedrører en framgangs-måte til fremstilling av oksydlag på gjenstander av jern og jernlegeringer, som ikke bare oppfyller samtlige fordringer som stil-les til slike lag, men også dessuten har en egenskap som åpner et fullstendig nytt og teknisk meget betydningsfullt anvendelses-område for dem. Oksydlagene fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er ved en tykkelse på minst 2 og høyst 30 [i absolutt faste og mekanisk uløsbart forbundet med kjernemetallet over en tett The invention relates to a process for the production of oxide layers on objects made of iron and iron alloys, which not only fulfills all the requirements placed on such layers, but also has a property that opens up a completely new and technically very important area of application for them. The oxide layers produced by the method according to the invention are at a thickness of at least 2 and at most 30 [in absolutely solid and mechanically indissoluble connected to the core metal over a tight

grunnfilm, men i den resterende del av høy base film, but in the remaining part of hay

porøsitet og allikevel av slik beskaffenhet at de motstår de sterkeste påkjenninger på slitasje og mekanisk forming. Deres an-vendelsesområde økes betraktelig ved at oksydlagene frembrakt ifølge oppfinnelsen, ikke bare beskytter gjenstandene, som er utstyrt med dem, mot korrosjon, men også har en høy sugeevne for væsker av alle typer og spesielt for smøremidler som holdes fast i oksydlagets fine porer, selv ved større trykkpåkjenning. Endelig utmerker de porøse oksydlag, fremstilt ifølge oppfinnelsen, seg ved en fremragende elektrisk isoleringsvirkning. porosity and yet of such a nature that they resist the strongest stresses of wear and mechanical shaping. Their range of application is considerably increased by the fact that the oxide layers produced according to the invention not only protect the objects equipped with them against corrosion, but also have a high absorption capacity for liquids of all types and especially for lubricants which are held firmly in the oxide layer's fine pores, even with greater pressure stress. Finally, the porous oxide layers produced according to the invention are distinguished by an excellent electrical insulating effect.

Oksydlag av denne type og beskaffenhet frembringes ifølge oppfinnelsen i en tykkelse på minst 2 og høyst 30 ^ på gjenstander av jern og jernlegeringer ved at gjenstandene ved temperaturer fra 400 til 1.000° C i vakuum utsettes for innvirkningen av gassformet oxygen med en renhetsgrad på mer enn 80 pst. Foretrukket ut-føres behandlingen av gjenstanden i et vakuumområde fra 0,1 til 30 Torr (mm Hg) og ved en oxygenkonsentrasjon fra 90 til 98,5 pst. Glødetemperaturen som hver gang kommer til anvendelse må rette seg etter grunnmetallets beskaffenhet og forbehand-ling. Gjenstander av jern og jernlegeringer som f. eks. før oxygenbehandlingen som finner sted i vakuum, er blitt herdet og deretter adu.sert, må glødes ved en temperatur som ligger under aduseringstemperaturen for at aduseringseffekten skal bibeholdes. Behandlingstiden retter seg etter tykkelsen av det lag som hver gang skal frembringes og grunnlegeringens sammensetning. Oxide layers of this type and nature are produced according to the invention in a thickness of at least 2 and at most 30 ^ on objects of iron and iron alloys by exposing the objects at temperatures from 400 to 1,000° C in a vacuum to the influence of gaseous oxygen with a degree of purity of more than 80 per cent. The treatment of the object is preferably carried out in a vacuum range from 0.1 to 30 Torr (mm Hg) and at an oxygen concentration from 90 to 98.5 per cent. The annealing temperature that is used each time must be in accordance with the nature of the base metal and pretreatment. Objects of iron and iron alloys such as before the oxygen treatment, which takes place in a vacuum, has been hardened and then adused, must be annealed at a temperature below the adusing temperature in order for the adusing effect to be maintained. The treatment time depends on the thickness of the layer to be produced each time and the composition of the base alloy.

Vakuumglødingen kan ifølge oppfinnelsen finne sted i stasjonære ovner, dvs. ved rolig glødegods, så vel som i ubevegelig som også i strømmende oxygen. Man kan gjennomføre fremgangsmåten med samme resultat, f. eks. ved blikk, blikkbånd eller tråder i såkalte gjennomløpsovner og her også arbeide med ikke beveget som med strømmende oxygenatmosfære. According to the invention, the vacuum annealing can take place in stationary furnaces, i.e. with calm annealing, as well as in motionless as well as in flowing oxygen. One can carry out the procedure with the same result, e.g. with tin, tin strips or threads in so-called flow-through furnaces and here also work with a non-moving as with a flowing oxygen atmosphere.

Glødeovnene kan oppvarmes ved hjelp av elektriske varmeinnretninger, f. eks. ved hjelp av kjente varmestrålere eller elek-tro-induk;tivt virkende innretninger. Til oppvarming av ovnene kan også såkalte, med gassformet eller flytende brennstoff oppvarmede strålerør benyttes. Endelig kan man innkople gjestandene som skal forsynes med oksydlag, f. eks. blikk, blikkbånd eller tråder, som motstand i en strømkrets og oppvarme dem på denne måten. The glow furnaces can be heated using electric heating devices, e.g. using known heat radiators or electrically inductively acting devices. To heat the ovens, so-called radiant tubes heated with gaseous or liquid fuel can also be used. Finally, you can connect the objects that are to be provided with an oxide layer, e.g. tin, tin tape or wires, as resistance in a circuit and heat them in this way.

Når oksydlagene som er frembrakt ifølge oppfinnelsen fylles med et smøre-middel, fører det til en betraktelig øking av levetiden av gjenstandene, som ved sponavtagende bearbeiding eller ved spon-løs forming ligger under for de største påkjenninger. Således kunne f. eks. fastheten av metallbor, hvis oksydlag som var frembrakt ifølge oppfinnelsen var gjennom-trengt med et smøremiddel, økes 8-foldig. Denne virkning kan føres tilbake til at oksydlagets porer begjærlig oppsuger smø-remidlet og holder det fast ved de høyeste påkjenninger av borene, således at smøre-midlet under skjæringen kan utøve sin virkning i umiddelbar nærhet av skjæringen. Den samme forbedring av skjæreegen-skapene har også vist seg ved andre sponavtagende verktøy, f. eks. ved fresere, rømmeverktøy, driller, sager, dreiemeisler, kniver osv. When the oxide layers produced according to the invention are filled with a lubricant, it leads to a considerable increase in the lifetime of the objects, which are subjected to the greatest stresses during chip-reducing processing or chip-free forming. Thus, e.g. the strength of metal drills, whose oxide layer produced according to the invention was permeated with a lubricant, is increased 8-fold. This effect can be traced back to the fact that the pores of the oxide layer greedily absorb the lubricant and hold it firmly at the highest stresses on the drills, so that the lubricant during cutting can exert its effect in the immediate vicinity of the cut. The same improvement in cutting properties has also been shown with other chip-removing tools, e.g. by milling cutters, reaming tools, drills, saws, lathes, knives, etc.

Oxydlaget ifølge oppfinnelsen som er fylt med smøremiddel bearbeider seg for-delaktig også på verktøy hvormed gjenstander formes under trykk og friksjon. Den på grunn av smøremidlet nedsatte friksjon mellom formingsverktøyet og gjenstanden som skal formes, fører til et vesentlig mindre formingsarbeide, mindre slitasje og mindre avfall av de deler som skal formes. Derfor egner oksydlagene ifølge oppfinnelsen, som er fylt med et smøremiddel, seg spesielt for pregestemp-ler, valser, trekkdorer, trekkringer, slag-verktøy, matriser, patriser osv. Man kan selvsagt også påbringe oksydlagene på me-tallgjenstandene som skal formes, f. eks. på tykke stokker eller blokker, som skal formes ved hjelp av strengpresser. The oxide layer according to the invention, which is filled with lubricant, is advantageously also processed on tools with which objects are shaped under pressure and friction. Due to the lubricant, the reduced friction between the shaping tool and the object to be shaped leads to significantly less shaping work, less wear and tear and less waste of the parts to be shaped. Therefore, the oxide layers according to the invention, which are filled with a lubricant, are particularly suitable for embossing stamps, rollers, drawing mandrels, drawing rings, impact tools, matrices, patrices, etc. You can of course also apply the oxide layers to the metal objects to be shaped, e.g. e.g. on thick logs or blocks, to be shaped using string presses.

De deler som er utstyrt med et smøre-middelfylt oksydlag ifølge oppfinnelsen har spesielt gode glideegenskaper. Derfor løn-ner det seg å anbringe oksydlagene ifølge oppfinnelsen som er fylt med smøremid-ler, f. eks. på tannhjul, glide-, kule-, rulle-eller valselagere, hvis slitasje deretter min-skes betraktelig. The parts which are equipped with a lubricant-filled oxide layer according to the invention have particularly good sliding properties. Therefore, it pays to place the oxide layers according to the invention which are filled with lubricants, e.g. on gears, slide, ball, roller or roller bearings, whose wear is then reduced considerably.

På samme måte som oksydlagene ifølge oppfinnelsen holder fast smøremidler, fast-holdes også andre væsker av det, f. eks. farger og andre anorganiske eller orga-niske stoffer, hvormed gjenstandene males eller overtrekkes. Det er spesielt av betyd-ning for deler som etter påbringningen av fargen, dessuten må underkastes ytterligere forming. In the same way that the oxide layers according to the invention hold lubricants, other liquids are also held by it, e.g. colors and other inorganic or organic substances, with which the objects are painted or coated. It is particularly important for parts which, after the application of the colour, must also be subjected to further shaping.

Til de gjenstander av jern og jernlegeringer, hvorpå oksydlagene ifølge oppfinnelsen med den beskrevne virkning, skal fremstilles, hører også formstykker frembrakt på kjent måte fra jernpulver ved sintring. The objects of iron and iron alloys on which the oxide layers according to the invention with the described effect are to be produced also include shaped pieces produced in a known manner from iron powder by sintering.

Følgende eksempler skal forklare fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen til fremstilling av oksydlag på gjenstander av jern og jernlegeringer: Eksempel A: Dyptrekkblikk (deep-drawing sheet) The following examples shall explain the method according to the invention for producing oxide layers on objects of iron and iron alloys: Example A: Deep-drawing sheet

Sammensetning: 0,08 pst. C, 0,1 pst. sili-sium, 0,29 pst. mangan, 0,018 pst. P, 0,019 pst. S. Composition: 0.08% C, 0.1% Si, 0.29% Mn, 0.018% P, 0.019% S.

Vakuum: 2 Torr (mm Hg). Vacuum: 2 Torr (mm Hg).

Oxygen: 98,5 pst. Oxygen: 98.5 percent.

Glødetemperatur: 800° C. Annealing temperature: 800° C.

Glødetid: 1,5 minutter. Glow time: 1.5 minutes.

Oxydlaget var etter en tigangers skarp-kantet vekslende bøyning fast forbundet med kjernearbeidsstoffet og uten synbar beskadigelse. Dyptrekkingsprøver (inden-tation test) viste at lagets overflater hang fast på den hvelvede runding ved avrivin-gen med en tørr flik. De samme egenskaper oppviste blikket og dets oksydlag etter en valsestrekking (skin pass rolling) inntil 3 pst. Oksydlaget hadde høy sugeevne. De sugende porer strakk seg imidlertid ikke til grunnmaterialet. After a sharp-edged alternating bending ten times, the oxide layer was firmly connected to the core workpiece and without visible damage. Deep drawing tests (indentation test) showed that the layer's surfaces stuck to the domed rounding when torn off with a dry tab. The same properties were exhibited by the tin and its oxide layer after skin pass rolling up to 3%. The oxide layer had a high absorbency. However, the absorbent pores did not extend to the base material.

Eksempel B: Example B:

Legert stålblikk. Alloy steel sheet.

Sammensetning: 0,2 pst. C, 0,1 pst. Si, 0,6 Composition: 0.2% C, 0.1% Si, 0.6

pst. Mn, 0,04 pst. P, 0,02 pst. S, 1,4 pst. Cr. percent Mn, 0.04 percent P, 0.02 percent S, 1.4 percent Cr.

Vakuum: 20 Torr (mm Hg) Oxygen: 98,5 pst. Vacuum: 20 Torr (mm Hg) Oxygen: 98.5 percent.

Glødetemperatur: 500° C Glødetid: 5 minutter. Annealing temperature: 500° C Annealing time: 5 minutes.

Ved dyptrekkprøven (identation test) ifølge Erichsen (9,2 mm) forble oksydlaget ubeskadiget. Ved skåldyptrekkingsforsøk (cupping test) lot oksydlaget seg ikke rive av. Meget god sugeevne. Utseende: etter fukting med væske dyp sort. Lagets hard-het ifølge Vickers: HV (3 kg) =-- 108,6. Høy rustbestandighet. In the deep drawing test (identification test) according to Erichsen (9.2 mm), the oxide layer remained undamaged. During the cupping test, the oxide layer did not come off. Very good absorbency. Appearance: after wetting with liquid deep black. The layer's hardness according to Vickers: HV (3 kg) =-- 108.6. High rust resistance.

Eksempel C: Metalltråd 5 mm 0 Example C: Metal wire 5 mm 0

Vakuum: 30 Torr (mm Hg) Oxygen: 98 pst. Vacuum: 30 Torr (mm Hg) Oxygen: 98 percent.

Glødetemperatur: 600° C Glødetid: 5 minutter. Annealing temperature: 600° C Annealing time: 5 minutes.

Ved hjelp av dette forsøk skulle det fastslås egenskapene av det på tråden frembragte og med et smøremiddel fylte oksydlag ved trekking av tråden til mindre tverrsnitt. Det viste seg en meget god sugeevne av oksydlaget. Etter tigangers skarp-kantet frem- og tilbakebøyning var oksydlaget ubeskadiget. Det viste seg meget gode trekkeegenskaper. Trekkeverktøyet fikk en betraktelig mindre påkjenning enn ellers. With the help of this experiment, the properties of the oxide layer produced on the wire and filled with a lubricant were to be determined by pulling the wire to a smaller cross-section. The oxide layer proved to have a very good absorbent capacity. After ten times of sharp-edged back and forth bending, the oxide layer was undamaged. It turned out to have very good tensile properties. The pulling tool received considerably less strain than otherwise.

Eksempel D: Dynamoblikk for motor ankere: Sammensetning: 2,6 pst. Si Vakuum: 3 Torr (mm Hg) Oxygen: 98 pst. Glødetemperatur: 750° C Glødetid: 10 minutter. Example D: Dynamo tin for motor anchors: Composition: 2.6 per cent Si Vacuum: 3 Torr (mm Hg) Oxygen: 98 per cent Annealing temperature: 750° C Annealing time: 10 minutes.

Behandlingens hensikt var fremstillin-gen av en elektrisk isolerende overflate og da også ved kantene, dvs. blikkets stanse-steder. Flere av disse blikk ble bygget sam-men til et kortslutningsanker. Ved kortslut-ningsankerets elektriske prøve viste det seg en inntil det 17-ganger økede spen-ningstall mellom bølge og kortslutnings-stav. The purpose of the treatment was the production of an electrically insulating surface and then also at the edges, i.e. the punching points of the tin. Several of these tins were built together to form a short-circuit armature. The electrical test of the short-circuit armature showed a voltage figure between the wave and the short-circuit rod that increased up to 17 times.

Claims

1. Method for producing a corrosion-resistant oxide layer with high porosity, high wear resistance and good formability on objects made of iron and iron alloys, which oxide layer has a thickness of 2-30 (x) and is inextricably connected to the base metal, characterized in that the objects by a temperature in the range of 400 to 1,000° C and in vacuum, preferably at a pressure of 0.1-30 Torr (mm. Hg), exposed to the action of gaseous oxygen with a degree of purity of more than 80 percent, preferably with a purity of 90-98.5 per cent.

2. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the porous oxide layer is moistened with a lubricant or dye after cooling the object.