DE2430984A1 - PROCESS FOR INCREASING THE WEAR RESISTANCE AND REDUCING THE FRICTION OF SLIDING SURFACES - Google Patents
PROCESS FOR INCREASING THE WEAR RESISTANCE AND REDUCING THE FRICTION OF SLIDING SURFACESInfo
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Description
t,- ι. ... i_ m ι t, - ι. ... i_ m ι
Politechnika Slaska im. Wincentego 27. Juni 1974-Pstrowskiego BZ/HuPolitechnika Slaska im. Wincentego June 27th 1974 Pstrowskiego BZ / Hu
Gliwice, Polen _ ' pL Gliwice, Poland _ ' pL
Verfahren zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit und zur Verminderung der Eeibung von aufeinandergleitenden Oberflächen Process for increasing wear resistance and for Reduction of the friction of surfaces sliding on each other
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Ver-The invention relates to a method for increasing the
undand
schleißfestigkeit/zur Verminderung der Eeibung von aufeinandergleitenden Oberflächen von Gegenständen aus Eisenlegierungen und aus Stahl.wear resistance / to reduce the friction of sliding on each other Surfaces of objects made of iron alloys and made of steel.
Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit von Erzeugnissen aus Ei senlegierungen werden zur Zeit Oberflächenhärtungen durch Nitrieren, Aufkohlen, Carbonitrieren,Inchromieren und Borieren und zur Verminderung der Eeibung Nitriersulfatierungen (SuIf-To increase the wear resistance of products Iron alloys are currently surface hardening Nitriding, carburizing, carbonitriding, inchromizing and boronizing and, to reduce friction, nitriding
enen
Inuzieren) bzw. Sulfatierung vorgenommen. Diese bekannten Verfahren werden bei hohen, 550 bis 11000C betragenden Temperaturen während einer Zeitdauer von 2 bis 10 Stunden angewendet, was einerseits die Verwendung von entsprechend temperaturbeständigen Werkstoffen für die Bauteile der öfen bedingt, in welchen die Behandlung (z.B. Aufkohlung, Inchromierung, Carbonitrierung) vorgenommen wird, andererseits auch Werkstoffe er-Induction) or sulfation carried out. These known methods are used at high temperatures ranging from 550 to 1100 ° C. for a period of 2 to 10 hours, which on the one hand requires the use of correspondingly temperature-resistant materials for the components of the furnaces in which the treatment (e.g. carburization, chromium plating, carbonitriding ), on the other hand, materials are also
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fordert, die gegen die Einwirkung von bei hohen Temperaturen geschmolzenen Salzen (wie z.B. beim Borieren j Cyanieren, Carbonitrieren notwendig sind) widerstandsfähig sind.calls against the action of high temperatures molten salts (such as boriding, cyaniding, carbonitriding are necessary) are resistant.
Elemente für derartige Öfen werden größtenteils aus hochle-Elements for such ovens are mostly made of high quality
und
gierten Gußstählen/ Gußstücken hergestellt. Außerdem erfordern diese Verfahren den Einsatz von zusätzlichen Apparaten zur Regulierung
der Atmosphäre und Geräte zur Erzeugung eines Vakuums (z.B. beim Inchromieren).and
Yawed cast steels / castings made. In addition, these processes require the use of additional apparatus to regulate the atmosphere and devices to generate a vacuum (e.g. when chromium plating).
Eine Wärme- und chemische Behandlung, die sowohl die Verschleißfestigkeit erhöht als auch den Eeibungsbeiwert herabsetzt, wird durch eine EFitriersulfatierung in flüssiger, fester und gasförmiger Phase erreicht.A heat and chemical treatment that increases both wear resistance increases as well as decreases the coefficient of friction, is achieved by an EFitriersulfatierung in liquid, solid and gaseous Phase reached.
Eine der SuIfatierungsmethöden in flüssiger Phase beruht auf der Erwärmung von Erzeugnissen aus Eisenlegierungen in einem Schmelzbad mit 5P bis 95% Cyansalzen, mit einem Sulfatierungssalz, meistens Natrium- oder Kalium sulfur in einer Menge von 5" bis 10% sowie einem Verdünnungssalz-Chloride und Carbonate in einer Menge von 5 bis 10%. Die Behandlung erfolgt bei einer Temperatur von 550 bis 6000C während einer Zeitdauer von 0,5 bis 4- Stunden, in Abhängigkeit von den Abmessungen der zu behandelnden Erzeugnisse. Die bei diesem Verfahren zum Einsatz gelangenden Cyansalze sind äußerst stark toxisch und erfordern bei ihrer Verwendung die Einhaltung außerordentlicher Vorsichtsmaßnahmen. One of the sulphating methods in the liquid phase is based on the heating of products made of iron alloys in a molten bath with 5% to 95% cyan salts, with a sulphating salt, usually sodium or potassium sulfur in an amount of 5 "to 10%, as well as a diluting salt chloride and carbonate in an amount of 5 to 10% The treatment takes place at a temperature of 550 to 600 ° C. for a period of 0.5 to 4 hours, depending on the dimensions of the products to be treated Cyan salts are extremely toxic and require extreme precautions to be taken in their use.
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Bekannt ist auch ein Verfahren zur Sulfatierung von Erzeugnissen aus Eisenlegierungen durch Elektrolyse in geschmolzenen Salzen von Schwefelverbindungen, vorwiegend Natrium- und Kalium+hodanit in einer Menge von etwa 95 Prozent sowie unter · Zugabe von Gyansalzen in einer Menge von 1,0 bis 3>%· Die Cyansalze werden zur Einhaltung einer konstanten Zusammensetzung des Salzbades während der gesamten Zeitdauer der Behandlung zugegeben.A process for sulfating products is also known from iron alloys by electrolysis in molten salts of sulfur compounds, mainly sodium and Potassium + hodanite in an amount of about 95 percent and below Addition of gyan salts in an amount of 1.0 to 3% · The cyan salts are to maintain a constant composition of the salt bath during the entire duration of the treatment admitted.
2 Der Prozeß verläuft bei einer Stromdichte von etw 3>2 A/dcm bei einer Temperatur von 2000O während einer Zeitdauer von etwa 10 Minuten. Die zu behandelnden Erzeugnisse werden an den positiven Pol angeschlossen; die Kathode bildet ein Metalltiegel. Auch dieses Verfahren ist infolge der Verwendung von Cyansalzen äußerst gefährlich.2, the process takes place at a current density of 3 sb> 2 A / DCM at a temperature of 200 0 O over a period of about 10 minutes. The products to be treated are connected to the positive pole; the cathode forms a metal crucible. This process is also extremely dangerous due to the use of cyan salts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verschleißfestigkeit von Eisenlegierungen au erhöhen und vor allem einem Festfressen von Erzeugnissen aus Eisenlegierungen, insbesondere aus Gußeisen, Stahlguß und Stahl, die unter Bedingungen trockener und technischer Beibungen aufeinandergleiten, vorzubeugen.The invention is based on the object of wear resistance of iron alloys au increase and especially a seizure of products made of iron alloys, in particular made of cast iron, cast steel and steel that slide on each other under dry and technical conditions.
Die Aufgabe wurde durch die Bildung von Sulfidschichten auf den zu behandelnden Gegenständen im Ergebnis der Elektrolyse von Schwefelverbindungen (vorwiegend in Form von IFeS) enthaltenden geschmolzenen Salzen unter Verwendung von Reversierstrom gelöst, d.h. eines Stromes von periodisch veränderlicher Polarität, der durch den Einsatz eines Zeitumsehalters, der in bestimmten Zeit-The task was due to the formation of sulphide layers on the Objects to be treated as a result of the electrolysis of sulfur compounds (predominantly in the form of IFeS) containing molten salts are dissolved using reversing current, i.e. a current of periodically changing polarity which through the use of a time keeper, which in certain time
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abschnitten die Polarität des Stroms ändert, erhalten wird.sections change the polarity of the current is obtained.
Die zum Sulfatieren bestimmten Gegenstände werden in ein Salzbad getaucht und zwei bis zwanzigmal länger positiv gepolt als negativ.The objects to be sulphated are placed in a salt bath submerged and positively poled two to twenty times longer than negative.
Die Zeitdauer der positiven Polung beträgt 10 bis 40 Sekunden, die der negativen Polung 2 bis 5 Sekunden. Den jeweils anderenThe duration of the positive polarity is 10 to 40 seconds, that of the negative polarity 2 to 5 seconds. The other
Pol bildet ein Stahltiegel bzw. eine Stahlelektrode, deren Gewird stalt dem zu bearbeitenden Gegenstand angepaßt wird (z.B./ein walzenförmiger Gegenstand der Behandlung unterzogen, so weist die Elektrode die GestäLt eines Zylinders auf). Bei einer profilierten Elektrode sollte die Behandlung in einem Keramiktiegel erfolgen. Der Abstand zwischen den Elektroden muß sich in einem Grenzbereich von 3 bis 15 cm bewegen.Pol forms a steel crucible or a steel electrode, which becomes shape is adapted to the object to be processed (e.g. / a If a roller-shaped object is subjected to the treatment, the electrode has the shape of a cylinder). With a profiled Electrode treatment should be done in a ceramic crucible. The distance between the electrodes must be in move within a limit of 3 to 15 cm.
Die Verwendung von Reversierstrom ermöglicht ein gleichmäßiges Auftragen der Sulfidschicht, was als Ergebnis der ausgeglichenen Konzentrationen der entsprechenden Ionen an den einzelnen Elektroden anzusehen ist. Der Eeversierstrom erfüllt in diesem Fall eine ähnliche Bolle wie die Cyansalze im vorher beschriebenen Verfahren der elektrolytischen Sulfatierung, weist jedoch die sich aus der außerordentlichen Toxizität der Cyansalze ergebende Gefährlichkeit nicht auf. Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Behandlung in Salzbädern, die Kaliumirhodanit in einer Menge von 68 bis 90 Gew.%, Matriumrhodanit in einer Menge von 2 bis 5 Gew.% bzw. Natriumsulfid in einer Menge von 2 bis 5 Gew.% enthalten.The use of reversing current enables a uniform Applying the sulphide layer, what as a result of the balanced concentrations of the corresponding ions at the individual Electrodes is to be seen. In this case the Eeversierstrom fulfills a similar task as the cyan salts described above Electrolytic sulphation process, however, has that resulting from the extraordinary toxicity of the cyan salts Dangerousness does not arise. In the method according to the invention, the treatment takes place in salt baths, the potassium irhodanite in an amount of 68 to 90% by weight, matrium rhodanite in one Amount of 2 to 5% by weight or sodium sulfide in an amount of Contain 2 to 5% by weight.
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Die Elektrolyse erfolgt in einem Ofen, dessen Entlüftungseinrichtungen den Erhalt einer gleichmäßigen Temperatur rings um den Tiegel gewährleisten. Der Prozeß wird bei einer Temperatur von 200 bis 25O0G während einer Zeitdauer von 5 bis 10 MinutenThe electrolysis takes place in a furnace, the ventilation of which ensures that a uniform temperature around the crucible is maintained. The process is conducted at a temperature of 200 to 25O 0 G for a period of 5 to 10 minutes
ο bei einer Stromdichte von 0,5 bis 5»0 A;dcm geführt, wobei fürο at a current density of 0.5 to 5 »0 A; dcm, where for
en
Erzeugnisse aus Eisenlegierung mit ferritischer Struktur eine Stromdichte von 0,5 bis 1»5 A/dcm und für Erzeugnisse von perliti
scher Struktur eine Stromdichte von 1,5 bis 5 A/dcm genommen
wird. Bei höheren Stromdichten ist der Massenverlust der der Behandlung unterzogenen Gegenstände infolge der anodischen
Auflösung um Vieles schneller als der Zuwachs der Masse aufgrund des Zuwachses der Sulfidschicht.en
Iron alloy products with a ferritic structure have a current density of 0.5 to 1 »5 A / dcm and a current density of 1.5 to 5 A / dcm is used for products with a pearlitic structure. At higher current densities, the loss of mass of the objects subjected to the treatment as a result of the anodic dissolution is much faster than the increase in mass due to the growth of the sulphide layer.
Dadurch, daß die erfindungsgemäße thermo-chemisehe Behandlung ' bei niedrigen Temperaturen erfolgt, können mit diesem Verfahren auch Gegenstände, dde z.B. gehärtet oder vergütet worden sind, behandelt werden, ohne daß dabei ihre Struktur noch ihre Festigkeitseigenschaften leiden, was ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens ist. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß jegliche Verwendung von toxischen Cyansalzen vermieden wird. Durch Verkürzung der Behandlungsdauer von etwa 1 bis 2 Stunden für bekannte Sulfatierungsverfahren auf etwa durchschnittlich 8 Minuten beim erfindungsgemäßen Verfahren, werden Kosten gespart und insbesondere wird der Energieverbrauch auch wesentlich geringer.Because the thermo-chemical treatment according to the invention '' takes place at low temperatures, this process can also be used for objects that have, for example, been hardened or tempered are treated without their structure or their strength properties suffering, which is a particular advantage this procedure is. Another advantage of this method is that it eliminates the need for toxic cyan salts is avoided. By shortening the treatment time from about 1 to 2 hours for known sulfation processes about an average of 8 minutes in the method according to the invention, costs are saved and, in particular, energy consumption is reduced also much lower.
Nachstehend werden Beispiele für die Zusammensetzung des Salzbades und die Parameter für die Behandlung im Salzbad angegeben.The following are examples of the composition of the salt bath and the parameters for the treatment in the salt bath are given.
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Beispeiel 1Example 1
Ein Salzbad weist folgende Zusammensetzung auf:A salt bath has the following composition:
Kaliumrhodanit (KSCN) 80%Potassium Rhodanite (KSCN) 80%
Natriumrhodanit (NaSCN) 15%Sodium Rhodanite (NaSCN) 15%
Thiosulfat (Na3S2O2) 5%Thiosulfate (Na 3 S 2 O 2 ) 5%
Temperatur des Salzbades 2200CTemperature of the salt bath 220 0 C
Zeitdauer der Behandlung 10 MinutenDuration of treatment 10 minutes
Stromdichte 0,5 A/dcmCurrent density 0.5 A / dcm
Zeit der negativen Polung 2 SekundenNegative polarity time 2 seconds
Zeit der positiven Polung JO Sekunden.Positive polarity time JO seconds.
Das Salzbad weist folgende Zusammensetzung auf:The salt bath has the following composition:
Kaliumrhodanit 90%Potassium rhodanite 90%
Natrium sulfid 5%Sodium sulfide 5%
Natriumrhodanit 5%Sodium rhodanite 5%
Temperatur des Salzbades 2000CTemperature of the salt bath 200 0 C
Zeitdauer der Behandlung 7 MinutenDuration of treatment 7 minutes
Stromdichte 2,0 A/dcm2 Current density 2.0 A / dcm 2
Zeit der negativen Polung 4 SekundenNegative polarity time 4 seconds
Zeit der positiven Polung 25 Sekunden.Positive polarity time 25 seconds.
Ein Salzbad folgender Zusammensetzung: .A salt bath of the following composition:.
Kaliumrhodanit 68%Potassium Rhodanite 68%
Natriumrhodanit _ 28%Sodium Rhodanite _ 28%
509836/061 9509836/061 9
Natriumsulfid
ThiosulfatSodium sulfide
Thiosulfate
Temperatur des Salzbades Zeitdauer der BehandlungSalt bath temperature Duration of treatment
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |