CH644897A5 - Verfahren zur erhoehung der korrosionsbestaendigkeit nitrierter bauteile aus eisenwerkstoffen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit nitrierter Bauteile aus Eisenwerkstoffen durch eine im Anschluss an das Nitrieren durchgeführte Oxidationsbehandlung.

Durch Nitrieren von Bauteilen aus Eisenwerkstoffen wird auch deren Korrosionsbeständigkeit erhöht, mit Ausnahme der rost- und säurebeständigen Stähle. Dieser Sachverhalt ist seit langem bekannt. Der auftretende Effekt ist unabhängig vom angewandten Nitrierverfahren (Salzbad-, Kurzzeitgas-, Pulver-, Plasmanitrieren). Eine Ausnahme bildet hier nur das sogenannte klassische Gasnitrieren in Ammoniak, bei dem im allgemeinen die entstehende Verbindungszone abgearbeitet wird.

Bei der industriellen Anwendung des Nitrierens zum Zwecke der Verbesserung der Verschleisseigenschaften und der Erhöhung der Dauerfestigkeit, wie sie derzeit ausgeübt wird, betrachtet man die Verbesserung der Korrosionseigenschaften als willkommenen Nebeneffekt. Es ist jedoch kein Fall bekannt, bei dem das Nitrieren ausschliesslich zum Zwecke der Erhöhung des Korrosionswiderstandes angewandt wird. Dafür sind wirksamere Methoden, wie z.B. Verchromen und dergleichen, bekannt.

Unter der Bezeichnung Spezialbläuen ist in der Technik eine Kombination von Nitrieren und Dampfanlassen bekannt. Dieses Verfahren dient ausschliesslich zur Verbesserung der Verschleisseigenschaften von Hartguss und besteht aus einer Kombination des sogenannten klassischen Gasnitrierens mit einem Dampfanlassen bei relativ hoher Temperatur. Ferner ist auch bekannt, dass diese Behandlung zu einer verbesserten Oxidationsbeständigkeit führt. Das bekannte Verfahren ist aber nur sehr begrenzt einsetzbar, nämlich nur für die genannte Werkstoffgruppe.

Es war daher Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit nitrierter Bauteile aus Eisenwerkstoffen durch eine Oxidationsbehandlung im Anschluss an den Nitriervorgang zu finden, das für alle Eisenwerkstoffe anwendbar ist.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss durch das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren gelöst, vorzugsweise wird die Oxidationsbehandlung 25 bis 45 Minuten lang durchgeführt.

In völlig überraschender Weise hat sich dabei gezeigt, dass der Korrosionswiderstand von Bauteilen, die nitriert und anschliessend durch Behandlung in einem oxidierenden Salzbad oxidiert wurden, wesentlich über dem des nur nitrierten Zustandes liegt und vielfach auch den von verchromten Bauteilen übertrifft.

Aus der DE-OS 25 14 398 ist ein oxidierendes Salzbad zur Nachbehandlung und zur Abschreckung badnitrierter Bauteile bekannt, das die geringen, vom Nitriersalzbad eingeschleppten Cyanid- und Cyanatanteile zu vernichten vermag. Dazu ist es notwendig, die nitrierten Teile solange in diesem Bad zu belassen, bis die Entgiftungsreaktion vollständig abgelaufen ist. Die Dauer dieser Reaktion ist abhängig von der Temperatur und liegt zwischen 5 Minuten (Temperatur 200°C) und einigen Sekunden (400°C). In aller Regel lässt man deshalb die Teile zur Abschreckung und Nachbehandlung nur solange im Bad, bis sie die Badtemperatur angenommen haben, d.h. maximal ca. 10 Minuten.

Völlig überraschend hat sich gezeigt, dass bei Bauteilen, die längere Zeit in einem solchen Bad bleiben, der Korrosionswiderstand ganz erheblich ansteigt.

Folgendes Beispiel zeigt die Vorteile des erfindungsge-mässen Verfahrens:

Durchgeführt wurde ein Salzsprühtest nach dem üblichen Verfahren an Proben aus den Stählen C 15 und 42 CrMo 4, die unbehandelt salzbadnitriert und abgeschreckt nach den üblichen Verfahren und salzbadnitriert und nachbehandelt nach dem erfindungsgemässen Verfahren waren.

Gemessen wurde die Zeitdauer in Stünden bis zum ersten Auftreten von Rostspuren

Stahlsorte C15 42 CrMo 4

Unbehandelt 22 h 41h

Salzbadnitriert, abgeschreckt in 132 h 176 h

Wasser bzw. Öl

Salzbadnitriert, abgekühlt in 236 h 300 h einem Salzbad auf Basis Alkalihydroxid und -nitrat,

Behandlungsdauer: 35 Minuten,

Temperatur: 350°C

Hartverchromt 190-220 h 190-220 h

Ähnliche Befunde wurden auch bei anderen Korrosionsprüfverfahren (Schwitzwasser-, Seewassertest) gewonnen.

Die Durchführung der erfindungsgemässen Oxidationsbehandlung ist am einfachsten in der Kombination zwischen Nitrier- und Oxidationssalzbad durchzuführen, da in diesem Falle die Teile einfach umgehängt werden können. Zweckmässigerweise bleiben die Teile zwischen 25 und 45 Minuten in dem Oxidationssalzbad und werden dann in Wasser auf Zimmertemperatur abgekühlt.

Für den Erfolg der Oxidationsbehandlung im Anschluss an das Nitrieren ist es unerheblich, welches Nitrierverfahren gewählt wird. Die Oxidation im Salzbad kann auch im Anschluss an das Pulver-, Kurzzeitgas- oder Glimmnitrieren durchgeführt werden. Allerdings ist die Verfahrensweise dann umständlicher, da ein direktes Umhängen von dem Nitriermedium in das oxidierende Salzbad nicht möglich ist.

Folgende Ausführungsbeispiele sollen das erfindungsge-mässe Verfahren näher erläutern:

Beispiel 1

Gebogene Blechteile, 120 mm lang und 60 mm breit, aus der Stahlsorte C 15, wurden während 45 Minuten in einem Salzbad der Badzusammensetzung 37,6 Gew.% Cyanat und 1,8 Gew.% Cyanid (Rest Alkali) bei 580°C nitriert. Anschliessend wurden sie 25 Minuten lang bei 350°C in einem Salzbad der Zusammensetzung 37,4 Gew.% Natriumhydroxid, 52,6 Gew.% Kaliumhydroxid und 10,0 Gew.% Natriumnitrat oxi-dierend nachbehandelt.

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15

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25

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35

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Beispiel 2

Stangen, 450 mm lang und 18 mm Durchmesser, aus der Stahlsorte 42 CrMo 4, wurden 120 Minuten lang bei 570°C in einem Gasgemisch der Zusammensetzung 50 Vol.% Ammoniak und 50 Vol.% Endogas nitriert.

Nach Entnahme der Teile aus dem Nitrierofen wurde während 40 Minuten bei 400°C in einem Salzbad der Zusammensetzung wie in Beispiel 1 oxidierend nachbehandelt. Anschliessend wurde in Wasser auf 30°C abgekühlt.

Beispiel3

Werkzeuge aus Kaltarbeitsstahl wurden 240 Minuten lang unter Stickstoff bei 530°C einer Glimmentladung ausgesetzt.

Danach wurde 30 Minuten lang bei 330°C in einem Salzbad der Zusammensetzung wie in Beispiel 1 oxidierend nachbehandelt.

Bei allen Beispielen wurden Korrosionsuntersuchungen 5 vorgenommen, die in allen Fällen eine gegenüber dem nur nitrierten Zustand wesentlich erhöhte Korrosionsbeständigkeit ergaben.

Bewährt haben sich für das erfindungsgemässe Verfahren io Salzbäder, die aus einem Gemisch von Alkalihydroxiden bestehen, vorzugsweise unter Zusatz von 2 bis 20 Gew.% eines Alkalinitrates. Die oxidative Behandlung erfolgt vorteilhafterweise bei einer Temperatur von 250 bis 450°C.

B

Claims (3)

644 897 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Erhöhen des Korrosionswiderstandes, nitrierter Bauteile aus Eisenwerkstoffen durch eine Oxida-tionsbehandlung im Anschluss an den Nitriervorgang, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oxidationsbehand-lung in einem oxidierenden Salzbad aus Alkalihydroxiden mit einem Gehalt von 2-20 Gew.0 o Alkalinitrat während 15-50 min ausführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oxidationsbehandlung während 25-45 min ausführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oxidationsbehandlung bei einer Temperatur von 250-450°C ausführt.