DE2417920B2 - Verfahren zur Herstellung einer Chromcarbidschicht auf der Oberfläche eines Gegenstandes aus Eisen, einer Eisenlegierung oder Hartmetall - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Chromcarbidschicht auf der Oberfläche eines Gegenstandes aus Eisen, einer Eisenlegierung oder Hartmetall

Info

Publication number
DE2417920B2
DE2417920B2 DE2417920A DE2417920A DE2417920B2 DE 2417920 B2 DE2417920 B2 DE 2417920B2 DE 2417920 A DE2417920 A DE 2417920A DE 2417920 A DE2417920 A DE 2417920A DE 2417920 B2 DE2417920 B2 DE 2417920B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chromium
treated
iron
borate
carbide layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2417920A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2417920C3 (de
DE2417920A1 (de
Inventor
Tohro Arai
Noboru Toyoake Komatsu
Masayoshi Mizutani
Aichi Nagoya
Yoshihiko Sugimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP4082373A external-priority patent/JPS519692B2/ja
Priority claimed from JP6975273A external-priority patent/JPS519693B2/ja
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Publication of DE2417920A1 publication Critical patent/DE2417920A1/de
Publication of DE2417920B2 publication Critical patent/DE2417920B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2417920C3 publication Critical patent/DE2417920C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • 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
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/18Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • C23C10/20Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions only one element being diffused
    • 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
    • C23C22/70Chemical 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 melts
    • C23C22/72Treatment of iron or alloys based thereon
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C19/00Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
    • F01C19/005Structure and composition of sealing elements such as sealing strips, sealing rings and the like; Coating of these elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Chromcarbidschicht auf der Oberfläche eines Gegenstandes aus Eisen, einer Eisenlegierung oder Hartmetall, der zumindest 0,05 Gew.-% Kohlenstoff enthält, unter Verwendung eines im wesentlichen Borsäure und/oder ein Borat und Chrom enthaltenden Schmelzbades.
Aufgrund der ausgebildeten Carbidschicht besitzt der Gegenstand eine erheblich verbesserte Härte, Verschleißfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Es wurden bereits mehrere Verfahren zum Beschichten oder Ausbilden einer metallischen Carbidschicht auf der Oberfläche von Metallgegenständen beschrieben. Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung hat ein Verfahren zur Ausbildung einer Chromcarbidschicht auf der Oberfläche von metallischen Gegenständen in einem behandelnden Schmelzbad entwickelt, das aus Borsäure oder einem Borat und einem Chrom-enthaltenden Metallpulver besteht (US-PS 36 71297). Das Verfahren kann eine gleichmäßige Carbidschicht ausbilden und ist in hohem Maße rentabel und billig. Das Chromcarbid (Cr23C6, Cr7C3) hat eine sehr hohe Härte im Bereich von Hv 1800 bis Hv 2000. Demzufolge zeigt die ausgebildete Carbidschicht einen hohen Härtewert und ein überlegenes Widerstandsverhalten gegen Verschleiß und ist somit in hohem Maße für die Oberflächenbehandlung von formgebenden Teilen, wie beispielsweise Matrizen und Patrizen, Werkzeugen, wie beispielsweise Kneifzangen und Schraubenziehern, Teilen für viele Arten von Werkzeugmaschinen, Automobilteilen, die dem Verschleiß unterworfen werden, geeignet.
Darüber hinaus besitzt das Chromcarbid eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Oxidation und Korrosion als das Hartmetall-bildende Wolframcarbid.
Daher erhöht die Ausbildung der Chromcarbidschicht auf der Oberfläche von Hartmetall die Beständigkeit der Form, der Einspannvorrichtung u. dgl., die in einer korrodierenden Atmosphäre und bei hoher Temperatur eingesetzt werden, in erheblichem Maße.
Das oben erwähnte herkömmliche Verfahren erfordert zur Herstellung des Behandlungsbades infolge der langsamen Auflösung der behandelnden Metallteilchen eine relativ lange Zeit, und manchmal passiert es, daß sich die behandelnden Metallteilchen in die gebildete Carbidschicht hinein ablagern und die Oberfläche der Schicht rauh machen.
Aus der DE-OS 22 11 991 ist ein Metalldraht aus Stahl bekannt, der nach dem Diffusionsverfahren mit einer Schutzschicht versehen ist, die unter anderem aus Chromcarbid bestehen kann. Diese Schutzschicht wird in der Weise hergestellt, daß das aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,4% bestehende Werkstück in ein geschmolzenes Salzbad eingetaucht wird, das aus einer Mischung aus Borax und einer Eisen-Chrom-Legierung besteht. Das Ausbilden der Chromcarbidschicht nach dieser Methode ist langwierig, da sich das metallische Chrompulver nur schlecht in der geschmolzenen Borsäure oder dem geschmolzenen Borat löst, so daß eine große Menge des metallischen Chrompulvers in die Schmelze eingemischt werden muß. Dies hat wiederum den Nachteil zur Folge, daß das Schmelzbad ungelöste Metallpartikeln enthält, die sich unvermeidlich auf der Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks ansiedeln, so daß es nicht möglich ist, eine glatte und von Oberflächenfehlern freie Chromcarbidschicht auszubilden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein verbessertes Verfahren zur Ausbildung einer Chromcarbidschicht auf der Oberfläche eines Gegenstandes aus Eisen, einer Eisenlegierung oder einem Hartmetall in einem behandelnden Schmelzbad zu schaffen, mit dem eine dichte und gleichmäßige Chromcarbidschicht gebildet werden kann, die keine unaufgelösten Metallteilchen auf der Oberfläche aufweist und welches Verfahren sicher, einfach in der praktischen Durchführung und weniger kostspielig ist und keine Alterung des Bades erforderlich macht
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren der Erfindung gelöst, wie es in den Patentansprüchen definiert ist.
Im folgenden sei die Erfindung anhand von spezifischen Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 eine Mikrophotographie, die eine auf der Oberfläche eines Kohlenstoffwerkzeugstahles gemäß Beispiel 1 ausgebildete Chromcarbidschicht zeigt;
F i g. 2 eine Mikrophotographie, die eine Chromcarbidschicht zeigt, die nach der Methode von Beispiel 2 auf der Oberfläche eines Kohlenstoffwerkzeugstahls ausgebildet worden ist;
Fig.3 eine Mikrophotographie, die eine gemäß Beispiel 3 auf einem Hartmetall ausgebildete Chromcarbidschicht verdeutlicht;
F i g. 4 eine Mikrophotographie, die den Querschnitt eines erfindungsgemäß behandelten Gegenstandes aus Kohlenstoffstahl (JIS SlOC) zeigt;
F i g. 5 eine Mikrophotographie, die den Querschnitt durch einen erfindungsgemäß behandelten Gegenstand
aus Kohlenstoffwerkzeugstahl (J IS SK.4) darstellt;
Fig.6 eine Mikrophotographie, die den Querschnitt durch einen mit dem Bad gemäß der DT-OS 22 11 991 behandelten Gegenstand aus dem Kohlenstoffstahl (JIS SlOC) verdeutlicht; und
F i g. 7 eine Mikrophotographie, die den Querschnitt durch einen nach dem Verfahren der DT-OS 22 11 99! behandelten Gegenstand aus dem Kohler.stoffwerkzeugstahl (JlS SK4) zeigt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird als Hauptbestandteil des behandelnden Schmelzbades anstelle der in dem früher entwickelten, oben erwähnten Verfahren eingesetzten Metallpulver mit einem Gehalt an Chrom ein Chromhalogenid verwendet Das Halogenid löst sich ohne weiteres in geschmolzener Borsäure oder Borat und bleibt nicht als festes Teilchen zurück. Demzufolge kann das behandelnde Schmelzbad ohne Alterung des Bades verwendet werden, sobald das Behandlungsmaterial geschmolzen ist, und ^s kann eine sehr glatte Carbidschicht auf der Oberfläche des Gegenstandes ausgebildet werden.
Zur Herstellung des behandelnden Schmelzbades werden Borsäure oder ein Borat und ein Chromhalogenid miteinander vermischt und anschließend die Mischung bis zu ihrem Schmelzzustand erhitzt, oder es wird die Borsäure oder das Borat bis zu ihrem Schmelzzustand erhitzt und dann wird das Halogenid zu der geschmolzenen Borsäure oder dem geschmolzenen Borat zugegeben. Als Chromhalogenid kann Chromchlorid (CrCI3, CrCI2), Chromfluorid (CrF3), Chrombromid (CrBr3), Chromjodid (CrJ3) u.dgl. verwendet werden.
Als Borat kann man Natriumborat (Borax) (Na2B^), Kaliumborat (K2B^) u.dgl. einsetzen. Es können in dem behandelnden Schmelzbad ein oder mehrere Halogenide und ein Borat, Borsäure oder eine Mischung aus Borsäure und einem Borat verwendet werden. Die Funktion der Borsäure und des Borates besteht darin, durch Auflösen von Metalloxiden die Oberflächen des zu behandelnden Gegenstandes sauberzuhalten, wobei die Borsäure und das Borat nicht giftig und schwer zu verdampfen sind. Deswegen kann das erfindungsgemäße Verfahren bei Zutritt von Luft durchgeführt werden.
Das Chromhalogenid kann in dem behandelnden Schmelzbad in einer Menge zwischen etwa ! bis 50Gew.-% enthalten sein. Bei Verwendung einer geringeren Menge an Chlorid als 1 Gew.% ist die Ausbildung der Carbidschicht nicht gleichmäßig und sie erfolgt für praktische Zwecke zu langsam. Ein Zusatz an Halogenid von mehr als 50Gew.-% ergibt eine Viskosität des Schmelzbades, die für einen normalen Betrieb zu hoch ist und die Korrosivität des behandelnden Schmelzbades wird zu stark. Die bevorzugteste Menge an Halogenid kann etwa 5 Gew.-% betragen. Der Rest des behandelnden Schmelzbades besteht aus Borsäure, einem Borat oder einer Mischung daraus. Die Borsäure oder das Borat können in einer Menge von zwischen 50 und 99 Gew.-°/o eingemischt werden. Um den sogenannten Schmelzpunkt und die Viskosität des behandelnden Schmelzbades zu erniedrigen, kann ein Salz, wie beispielsweise Natriumchlorid, Kaliumchlorid und Natriumfluorid, ein Oxid wie beispielsweise Phosphoroxid, ein Hydroxid, wie beispielsweise Natriumhydroxid, ein Sulfat, Carbonat, Nitrid u. dgl. zu dem behandelnden Schmelzbad zugesetzt werden.
Der zu behandelnde Gegenstand aus Eisen, Eisenlegierung oder Hartmetall muß zumindest 0,05 Gew.-% Kohlenstoff enthalten und sollte vorzugsweise einen Gehalt von 0,1 Gew.-°/o Kohlenstoff oder darüber aufweisen. Der Kohlenstoff in dem Gegenstand wird während der Behandlung zu einem Bestandteil des Carbids. Es wird nämlich angenommen, daß der Kohlenstoff in dem Gegenstand zu der Oberfläche desselben diffundiert und mit dem Chrom aus dem behandelnden Schmelzbad unter Bildung des Carbides auf der Oberfläche des Gegenstandes, reagiert. Ein höherer Kohlenstoffgehalt des Gegenstandes ist bezüglieh der Ausbildung der Carbidschicht bevorzugt. Der Gegenstand aus Eisen, Eisenlegierung oder Hartmetall mit einem Gehalt von weniger als 0,05 Gew.-°/o Kohlenstoff kann durch die Behandlung nicht mit einer gleichmäßigen und dicken Carbidschicht ausgestattet werden. Auch der Gegenstand mit einem Gehalt von zumindest 0,05 Gew.-% Kohlenstoff lediglich in seinem Oberflächenbereich kann zur Ausbildung einer Carbidschicht auf der Oberfläche des Gegenstandes behandelt werden. Zum Beispiel kann ein Gegenstand aus reinem Eisen, der zur Erhöhung des KohJenstof/gehaltes in dem Oberflächenbereich einsatzgehärtet worden ist, als Gegenstand für die vorliegende Erfindung eingesetzt werden.
Eisen bedeutet hier Eisen mit einem Gehalt an Kohlenstoff und einsatzgehärtetes Eisen, Eisenlegierung steht für Kohlenstoffstahl und Legierungsstahl, und unter Hartmetall ist ein gesintertes Wolframcarbid mit einem Gehalt an Kobalt zu verstehen. Das Hartmetall kann eine geringe Menge Titancarbid, Niobcarbid, Tantalcarbid u. dgl. enthalten.
In manchen Fällen kann der Kohlenstoff, der in dem behandelnden Schmelzbad enthalten ist, als Kohlenstoffquelle zur Ausbildung der Carbidschicht auf der Oberfläche des Gegenstandes verwendet werden.
Jedoch ist die Ausbildung der Carbidschicht nicht dauerhaft und der Einsatz von Kohlenstoff in dem behandelnden Schmelzbad nicht von praktischem Wert, Vor der Behandlung ist es wichtig, die Oberfläche des
Gegenstandes zur Ausbildung einer guten Carbidschicht durch Reinigung der Oberfläche des Gegenstandes von Rost und öl mit einer sauren, wäßrigen Lösung oder einer anderen Flüssigkeit zu reinigen.
Die Behandlungstemperatur kann innerhalb eines weiten Bereiches vom Schmelzpunkt der Borsäure oder des Borates bis zum Schmelzpunkt des zu behandelnden Gegenstandes ausgewählt werden. Vorzugsweise kann die Behandlungstemperatur in dem Temperaturbereich von 700 bis HOO0C liegen. Mit der Erniedrigung der Behandlungstemperatur steigt die Viskosität des behandelnden Schmelzbades allmählich an, während die Dicke der ausgebildeten Carbidschicht abnimmt. Jedoch wird bei einer relativ hohen Behandlungstemperatur das behandelnde Schmelzbad rasch verschlechtert. Ebenso wird die Qualität des den Gegenstand bildenden Materials durch Ansteigen der Kristallkorngröße des Materials verschlechtert.
Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Behandlung bei einer relativ niedrigen Temperatur, wie z.B. bei 7000C, zu ermöglichen. Wie dies wohl, bekannt ist, würde ein Gegenstand, der bei einer Temperatur oberhalb des Umwandlungspunktes des den Gegenstand bildenden Materials behandelt wird, infolge seiner verborgenen Beanspruchung deformiert werden. Jedoch können die meisten Gegenstände ohne Deformation durch Auswahl einer Behandlungstemperatur behandelt werden, die niedriger ist, als der Umwandlungspunkt des den Gegenstand bildenden Materials, und über der niedrigsten Behandlungstempe-
ratur von 7000C liegt. In dem Fall, da das den zu behandelnden Gegenstand bildende Material einen relativ niedrigen Umwandlungspunkt aufweist, kann die Behandlungstemperatur durch Zusatz der oben erwähnten Verbindungen zur Erniedrigung der Viskosität des behandelnden Schmelzbades zu dem behandelnden Schmelzbad erniedrigt und der Gegenstand bei einer Temperatur unterhalb seines Umwandlungspunktes behandelt werden.
Die Behandlungszeit hängt von der Dicke der aufzubringenden Carbidschicht ab. Ein Erhitzen von kürzer als 10 Min. wird jedoch keine in der Praxis akzeptierbare Bildung der Schicht ergeben, obwohl die endgültige Bestimmung der Behandlungszeit von der Behandlungstemperatur abhängt. Mit der Erhöhung der Behandlungszeit wird die Dicke der Carbidschicht entsprechend vergrößert. In der Praxis kann eine annehmbare Dicke auf der Schicht innerhalb von 30 Std. oder einer kürzeren Zeit erzielt werden. Der bevorzugte Bereich der Behandlungszeit liegt bei einem Zeitraum von 10 Min. bis 30 Std.
Der Behälter zur Aufnahme des behandelnden Schmelzbades gemäß der Erfindung kann aus Graphit oder hitzebeständigem Stahl hergestellt sein.
Es ist nicht erforderlich, das erfindungsgemäße Verfahren in einer nicht-oxidierenden Gasatmosphäre durchzuführen, so daß das Verfahren sowohl an der Luft als auch in einer inerten Gasatmosphäre praktiziert werden kann.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
500 g Borax werden in einen Graphittiegel mit einem Innendurchmesser von 65 mm eingefüllt und zum Schmelzen des Borax in einem elektrischen Ofen bei Luftzutritt auf 10000C erhitzt, worauf 82 g pulverförmiges Chromchlorid (CrCb) mit einer Teilchengröße von weniger als 0,149 mm zu dem geschmolzenen Borax zugesetzt und unter Bildung des behandelnden Schmelzbades eingemischt werden. Dann wird eine Probe mit einem Durchmesser von 7 mm und einer Länge von 40 mm aus Kohlenstoff werkzeugstahl (JIS SK.4, mit einem Gehalt von l,0Gew.-% Kohlenstoff) in das behandelnde Schmelzbad eingetaucht und darin etwa 2 Std. lang belassen, herausgenommen und an der Luft abgekühlt. Das an der Oberfläche der Probe anhaftende Behandlungsmaterial wird durch Waschen mit heißem Wasser entfernt, wonach die behandelte Probe untersucht wird. Die Oberfläche der Probe ist sehr glatt. Nach dem Schneiden und Polieren der Probe wurde diese mikrophotographisch überprüft und es zeigte sich, daß eine Schicht, wie sie in F i g. 1 gezeigt wird, gebildet worden war. Die Dicke der Schicht beträgt etwa 8 μΐη. Die Schicht wurde durch Röntgenbeugungsverfahren und durch einen Röntgen-Mikroanalysator als Chromcarbid (C^Cö, C^C3) identifiziert. Bor wurde in der behandelten Probe nicht entdeckt.
Beispiel 2
500 g Borax werden in einen Graphittiegel mit einem Innendurchmesser von 65 mm eingebracht und zum Schmelzen des Borax in einem elektrischen Ofen unter Luft bis auf eine Temperatur von 1000°C erhitzt. Dann werden 120 g pulverförmiges Chromfluorid (CrF3) mit einer Teilchengröße von unter 0,149 mm in das geschmolzene Borax eingetragen und damit zur Herstellung eines behandelnden Schmelzbades vermischt. Dann wird eine Probe von 7 mm Durchmesser und 40 mm Länge aus Kohlenstoffwerkzeugstahl (JIS SK4) in das behandelnde Schmelzbad eingetaucht, etwa 3 Std. darin belassen, dann wieder herausgenommen und an der Luft abgekühlt. Das an der Oberfläche der behandelten Probe anhaftende Material wird durch Waschen mit heißem Wasser entfernt. Die Oberfläche der behandelten Probe ist sehr glatt. Nach dem Schneiden und Polieren der Probe wurde ein Querschnitt derselben mikrophotographisch überprüft und durch Röntgenbeugungsverfahren und einen Röntgen-Mikroanalysator untersucht. Die gebildete Schicht wurde als Chromcarbid (Cr23C6, C^C) identifiziert und die Dicke der Schicht beträgt etwa 12 μίτι. Diese Schicht ist in F i g. 2 gezeigt.
Beispiel 3
100 g Boraxpulver werden in einen Graphittiegel eingefüllt und zum Schmelzen des Borax in einem elektrischen Ofen an der Luft auf bis zu 10000C erhitzt Dann werden 46 g pulverförmiges Chromchlorid (CrCb) mit einer Teilchengröße von weniger als 0,149 mm in das geschmolzene Borax eingetragen und mit diesem vermischt. Dann wird eine Probe von 1 mrr Dicke, 5,5 mm Breite und 30 mm Länge aus Hartmetall bestehend aus 91 Gew.-% Wolframcarbid unc 9 Gew.-% Kobalt, in das behandelnde Schmelzbad eingetaucht, 15 Stunden darin belassen, dann wieder entnommen und an der Luft gekühlt. Das an dei
jo Oberfläche der Probe anhaftende Behandlungsmateria: wird durch Eintauchen der Probe in heißes Wassei entfernt. Die Oberfläche der behandelten Probe ist glatt Nach dem Schneiden der Probe wurde deren Quer· schnittsfläche mikrophotographisch untersucht unc durch Röntgenbeugungsverfahren und einen Röntgen-Mikroanalysator untersucht. Durch diese Überprüfung wurde eine Schicht, wie sie in Fig.3 gezeigt wird festgestellt, deren Dicke 10 μπι beträgt. Durch die Röntgenbeugungsanalyse wurden starke Chromcarbid-iCrzCaJ-Beugungslinien der Schicht entdeckt Durch den Röntgen-Mikroanalysator wurde festgestellt daß die Schicht eine große Menge an Chrom enthält Die Härte der von der Oberfläche der Probe hei gemessenen Schicht beträgt etwa Hv 2983 (Mikro-Vikkers-Härte). Ebenso wurde die Härte des Ausgangsmaterials der Probe gemessen. Diese ergibt sich zu etwa Hv 1525.
Es wurden dann zur Bewertung der Behandlung Proben, die auf die gleiche Weise wie vorstehend
so beschrieben, behandelt worden waren, entweder einen-Oxidationstest oder einem Korrosionstest unterworfen Zum Vergleich wurden nichtbehandelte Proben untersucht. Der Oxidationstest besteht darin, daß man einer Prüfling 1 Std. lang unter Luftzutritt auf 800° C erhitz· und dann den Gewichtsverlust der Probe als Folge dei Oxidation bestimmt. Der Korrosionstest besteht darin eine Probe 50 Stunden in eine wäßrige Lösung vor Salpetersäure (HNO3) einzutauchen und dann der Gewichtsverlust der Probe infolge seiner teilweiser Auflösung zu messen.
Der Oxidationsverlust der behandelten Probe betrag 5,83 mg/cm2. Zum Vergleich beträgt der Oxidationsver lust der nichtbehandelten Probe 61,87 mg/cm2.
Ebenso beträgt der durch Auflösung entstandeni Gewichtsverlust der behandelten Probe 1,96 mg/cm: Zum Vergleich beträgt der durch Auflösung entstände ne Gewichtsverlust der nichtbehandelten Prob« 23,07 mg/cm2.
Es ist aus den Ergebnissen offensichtlich, daß das mit einer Chromcarbidschicht versehene Hartmetall eine sehr hohe Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Beispiel 4
Ein behandelndes Schmelzbad, bestehend aus 100 g Borax und 27 g Chromfluorid (CrFa), wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 3 beschrieben, hergestellt. Dann wird eine Probe mit den gleichen ι ο Abmessungen und aus dem gleichen Material wie die Probe von Beispiel 3 13 Std. bei 10000C behandelt. Durch die Behandlung wird auf der Oberfläche der Probe eine Schicht mit einer Dicke von etwa 8 μίτι ausgebildet. Die Schicht wird ebenfalls mit der Röntgenbeugungsmethode, einem Röntgen-Mikroanalysator und dem Vicker's Härte-Prüfgerät untersucht. Es werden starke Chromcarbid(Cr7C3)-Beugungslinien gefunden. Es wird ferner gefunden, daß die Schicht eine große Menge Chrom enthält.
Andere, nach diesem Beispiel behandelte Proben wurden entweder dem Oxidationstest oder dem Korrosionstest unterworfen,die in gleicher Weise wie in Beispiel 3 beschrieben, durchgeführt wurden. Der Oxidationsgewichtsverlust der behandelten Probe beträgt 6,15 mg/cm2 und der durch Auflösung entstandene Gewichtsverlust der behandelten Probe ergibt sich zu 3,25 mg/cm2.
Beispiel 5
Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, bei denen erfindungsgemäß behandelte Proben Proben gegenübergestellt wurden, die gemäß dem Verfahren der DT-OS 2211991 an der Oberfläche mit einer Chromcarbidschicht versehen worden waren.
Hierbei wurde einerseits ein erfindungsgemäßes Bad eingesetzt, das aus 15 Gew.-% Chromchlorid enthaltendem Borax besteht, während andererseits ein Schmelzbad nach dem entgegengehaltenen Stand der Technik verwendet wurde, das aus Borax und 30 Gew.-% Ferrochrompulver besteht.
Die V/erkstoffproben wurden während 8 Stunden bei 950°C an der Luft in einem Graphittiegel mit einem Innendurchmesser von 35 mm behandelt.
Die erhaltenen Chromcarbidschichten sind in Form von Mikrophotographien in den F i g. 4 bis 7 dargestellt.
Aus den Mikrophotographien ist ohne weiteres zu erkennen, daß nach der Erfindung wesentlich glattere Chromcarbidschichten ausgebildet werden können als nach dem herkömmlichen Verfahren, das stets zur Ausbildung einer rauhen, Einschlüsse aufweisenden Chromcarbidschicht führt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung einer Chromcarbidschicht auf der Oberfläche eines Gegenstandes aus Eisen, einer Eisenlegierung oder Hartmetall, der zumindest 0,05 Gew.-% Kohlenstoff enthält, unter Verwendung eines im wesentlichen Borsäure und/ oder ein Borat und Chrom enthaltenden Schmelzbades, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Schmelzbad einsetzt, das Chrom in Form eines Chromhalogenids enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Chromhalogenid Chromchlorid, Chromfiuorid, Chrombromid und/oder Chromjodid verwendet
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Borat N atriumbor al oder Kaliumborat einsetzt
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gegenstand in das aus 1 bis 50Gew.-% Chromhalogenid und Borsäure oder Borat als Rest enthaltende Schmelzbad eintaucht und den Gegenstand während 10 Minuten bis 30 Stunden bei einer Temperatur im Bereich von 700 bis 11000C in dem behandelnden Schmelzbad beläßt
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Gegenstand aus Kohlenstoffstahl und/oder legiertem Stahl mit einem Gehalt von zumindest 0,05 Gew.-°/o Kohlenstoff oder aus einem aus Wolframcarbid und Kobalt bestehenden Hartmetall behandelt.
DE2417920A 1973-04-12 1974-04-11 Verfahren zur Herstellung einer Chromcarbidschicht auf der Oberfläche eines Gegenstandes aus Eisen, einer Eisenlegierung oder Hartmetall Expired DE2417920C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4082373A JPS519692B2 (de) 1973-04-12 1973-04-12
JP6975273A JPS519693B2 (de) 1973-06-22 1973-06-22

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2417920A1 DE2417920A1 (de) 1974-10-24
DE2417920B2 true DE2417920B2 (de) 1978-06-08
DE2417920C3 DE2417920C3 (de) 1979-02-08

Family

ID=26380339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2417920A Expired DE2417920C3 (de) 1973-04-12 1974-04-11 Verfahren zur Herstellung einer Chromcarbidschicht auf der Oberfläche eines Gegenstandes aus Eisen, einer Eisenlegierung oder Hartmetall

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3885064A (de)
CA (1) CA1018873A (de)
DE (1) DE2417920C3 (de)
FR (1) FR2225546B1 (de)
GB (1) GB1417367A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3123871A1 (de) * 1980-06-17 1982-03-11 Hitachi Metals, Ltd., Tokyo Verfahren zur behandlung von oberflaechen

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53137835A (en) * 1977-05-09 1978-12-01 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Method of forming carbide layer of va group element or chrome on surface of iron alloy material
JPS5942071B2 (ja) * 1981-04-20 1984-10-12 株式会社豊田中央研究所 鉄合金および超硬合金材料表面への炭化物層形成方法
DE9307010U1 (de) * 1993-05-08 1993-07-08 Hazet-Werk Hermann Zerver Gmbh & Co Kg, 5630 Remscheid Zange
US5789077A (en) * 1994-06-27 1998-08-04 Ebara Corporation Method of forming carbide-base composite coatings, the composite coatings formed by that method, and members having thermally sprayed chromium carbide coatings
DE102008045381A1 (de) 2008-09-02 2010-03-04 Schaeffler Kg Verschleiß- und korrosionshemmender Schichtverbund

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2694647A (en) * 1952-02-07 1954-11-16 Norman W Cole Process for applying fused metal coating onto metal base and adhesive used therein
JPS4938416B1 (de) * 1970-03-06 1974-10-17

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3123871A1 (de) * 1980-06-17 1982-03-11 Hitachi Metals, Ltd., Tokyo Verfahren zur behandlung von oberflaechen

Also Published As

Publication number Publication date
DE2417920C3 (de) 1979-02-08
FR2225546B1 (de) 1976-10-08
FR2225546A1 (de) 1974-11-08
US3885064A (en) 1975-05-20
GB1417367A (en) 1975-12-10
DE2417920A1 (de) 1974-10-24
CA1018873A (en) 1977-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1292464B (de) Diffusionsueberzogener Eisenmetallkoerper und Verfahren zu dessen Herstellung
DE69838575T2 (de) Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Eisenmaterial und Salzbadofen dafür verwendet
DE2322158C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer Car bidschicht auf der Oberfläche eines Eisen-, Eisenlegierungs- oder Sintercarbidgegenstandes
DE2417920C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer Chromcarbidschicht auf der Oberfläche eines Gegenstandes aus Eisen, einer Eisenlegierung oder Hartmetall
CH635130A5 (de) Verfahren zur herstellung einer carbidschicht auf der oberflaeche eines gegenstandes aus einer eisenlegierung.
DE2322159C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines geschmolzenen Behandlungsbades zur Erzeugung einer Vanadin-, Niob- oder Tantalcarbidschicht auf der Oberfläche von mindestens 0,05 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthaltenden Werkstücken aus Eisen, Eisenlegierungen oder Sintercarbid
DE2255997C3 (de) Verfahren zum Inchromieren von Gegenständen aus Eisen oder eisenhaltigen Legierungen
DE2322157C3 (de) Verfahren zur kathodischen Herstellung einer Vanadin- und/oder Niob- und/oder Tantalcarbidschicht auf der Oberflache eines mindestens 0,05 Gew.-°/o Kohlenstoff enthaltenden Eisen-, Eisenlegierungs- oder Sintercarbidgegenstandes K.K. Toyota Chuo Kenkyusho, Na-
DE2357159C3 (de) Anwendung der kathodischen Abscheidung einer harten, Chromcarbid und/oder Chromborid enthaltenden Schicht aus einem Schmelzbad auf Gegenstände aus Sintercarbid
DE2352704C2 (de) Schweißbare, oxidationsbeständige Kobaltlegierung
DE2356675C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines geschmolzenen Behandlungsbades zur Erzeugung einer Chromcarbidschicht auf der Oberfläche eines mindestens 0,06% Kohlenstoff enthaltenden Gegenstandes aus Eisen, einer Eisenlegierung oder Wolframsintercarbid
DE2355396C3 (de) Kathodische Abscheidung von harten Überzügen auf Sintercarbidgegenständen
DE2829976C2 (de) Gemisch, enthaltend Borsäure, Natriumborat und/oder Kaliumborat zur Erzeugung einer Carbidschicht und Verfahren zur Erzeugung der Carbidschicht
DE3853190T2 (de) Hochkorrosionsbeständige amorphe legierung.
DE2366381C2 (de) Verfahren zum kathodischen Härten der Oberfläche eines Werkstücks aus Metall oder einer Metallegierung mit einem Schmelzpunkt von über 700°C
DE2053063C3 (de) Verfahren zur Abscheidung von Metallkarbidschichten
DE1928695A1 (de) Verbesserter rostfreier Stahl durch innere Nitridbildung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2110414C3 (de) Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Metallwerkstücks
AT243592B (de) Verfahren zum Überziehen eines Eisengegenstandes durch Diffusion
DE3123871C2 (de) Verfahren zur Erzeugung einer Schicht eines Carbids oder zusammengesetzten Carbids auf Kohlenstoff enthaltendem Material
DE2417919B2 (de) Verfahren zur erzeugung von metallcarbidschichten auf gegenstaenden aus hartmetall
DE2102190C3 (de) Verfahren zur Herstellung von einer Reibungsbeanspruchung ausgesetzten Metallteilen
CH649787A5 (en) Process for treating surfaces
DE2053063B2 (de) Verfahren zur abscheidung von metallkarbidschichten
DE1241679B (de) Verfahren zum Eindiffundieren von Metallen in eine Eisenoberflaeche

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: SCHWABE, H., DIPL.-ING. SANDMAIR, K., DIPL.-CHEM. DR.JUR. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN