DE2732269A1 - Verfahren zur oberflaechenbehandlung von stahl vor der kaltumformung - Google Patents
Verfahren zur oberflaechenbehandlung von stahl vor der kaltumformungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Kohlenstoffstahl mit weniger als 1 % Kohlenstoff
oder legiertem Stahl mit weniger als 10 % Chrom und weniger
als 2 % Molybdän vor der Kaltumformung.
Zur Erleichterung der Kaltumformung von Stahlwerkstücken ist es üblich, eine chemische Oberflächenbehandlung durchzuführen
und den erhaltenen Überzug mit einem Schmiermittel, z.B. einer im wesentlichen Natriumstearat enthaltenden Seifenlösung,
zu behandeln, um eine metallseifenhaltige Trenn-
und Schmierschicht zu erhalten. Als chemische Überzüge werden in der Praxis vorwiegend Phosphatüberzüge angewendet.
Obwohl auch Oxalatüberzüge seit langem als geeignete Trennschichten
und Schmiermittelträger bekannt sind, finden Oxa-1ierungsverfahren
nur bei der Kaltumformung von legierten Stählen, die mit Phosphatierungslösungen nicht reagieren,
Anwendung. Dies ist darauf zurückzuführen, daß es größere Schwierigkeiten bereitet, eine Oxalatschicht von ausreichender
Stärke und mit zufriedenstellender Haftfestigkeit zu erzeugen. Außerdem ist die Badführung bei Oxalierungsverfahren,
um eine gleichbleibende Qualität des gebildeten Überzuges zu erhalten, im allgemeinen sehr aufwendig.
Oxalierungsverfahren konnten sich daher bei anderen Stählen wegen der genannten Nachteile nicht durchsetzen.
Die Bildung von Oxalatschichten auf der Oberfläche von Stahl beruht bekanntlich auf der Reaktion von Eisen mit
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Oxalsäure, wobei eine in Wasser schwerlösliche, mit der Metalloberfläche mehr oder weniger fest verbundene Schicht
von Eisen(II)oxalat entsteht. Um auf rostfreien Stählen Oxalatüberzüge auszubilden, ist es erforderlich, daß die
Behandlungslösungen neben Oxalsäure und/oder Oxalaten als Hauptbestandteil besondere Zusätze, wie Aktivatoren und/oder
Oxidationsmittel, enthalten. Zahlreiche Verschlage für solche
Zusätze für die Behandlung von rostfreien Stählen sind gemacht worden. Beispielsweise sind in der US-PS 3 121 033
Thiosulfat und Jodid und in der US-PS 2 550 660 Natriumthiosulfat,
Bifluorid und Chlorid als Zusatz zur Oxalsäure beschrieben. Nach DT-AS 1 103 715 und DT-PS 1 179 437 sollen
der Oxalsäure Fluorid bzw. Chlorat zugesetzt werden.
Die bekannten Verfahren erwiesen sich jedoch zur Behandlung der eingangs genannten Stähle als nicht geeignet. Bei
der Verwendung von Lösungen, die nur Oxalsäure enthalten, und durch die anschließende Behandlung mit der Schmiermittellösung
wird sie noch teilweise aufgelöst, so daß die vorhandene Schicht in keiner Weise ausreicht, um bei der Kaltverformung
eine ausreichende Trennwirkung zu ergeben. Andererseits können aber auch die bekannten Zusätze für die
in Betracht gezogenen Stähle nicht verwendet werden. Sie führen nämlich bei der Behandlung von Kohlenstoffstahl mit
weniger als 1 % Kohlenstoff und legiertem Stahl mit weniger als 10 % Chrom und weniger als 2 % Molybdän zu dem Nachteil,
daß die Oberflächen überbeizt werden. Hierdurch steigt die Eisenkonzentration im Behandlungsbad an, was einerseits zu
einer Verschlechterung der anfangs guten Schicht und andererseits
auch zu einer unerwünschten Bildung von Eisenoxa-1atschlämm
im Bad führt. Da durch die Schlammbildung Oxalsäure verlorengeht, erhöht sich der Verbrauch an Chemikalien,
und auch eine Verkürzung der Standzeit der Behandlungslösung ist die Folge. Besonders bei der Verwendung
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von Fluorid als Aktivator, welches sich im Behandlungsbad
anreichert, ergibt sich dann dadurch eine Verschlechterung der Haftfestigkeit der Oxalatschicht und somit eine Verkürzung
der Standzeit der Behandlungslösung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zu entwickeln, welches bei der Behandlung von
Kohlenstoffstahl mit weniger als 1 % Kohlenstoff oder legiertem Stahl mit weniger als 10 % Chrom und weniger als 2 %
Molybdän zu festhaftenden, für eine anschließende Kaltverformung geeigneten Oxalatüberzügen führt und die genannten
Machteile nicht aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Werkstücke im Tauchen in einer wäßrigen Lösung, welche
Oxalsäure und 0,5 bis 3,0 g Chloridionen pro Liter Lösung enthält, behandelt werden. Es wurde überraschenderweise
festgestellt, daß bei der Behandlung der genannten Stähle durch den Gehalt an 0,5 bis 3,0 g/l Chloridionen ein Uberbeizen
der Oberflächen vermieden und eine für die Kaltverformung gut geeignete Beschichtung in einfacher Weise erhalten
wird.
Für die Behandlung von Kohlenstoffstahl mit mehr als 1 % Kohlenstoff oder legiertem Stahl mit mehr als 10 % Chrom
und mehr als 2 % Molybdän ist die vorgeschlagene Arbeitsweise nicht geeignet, da dann nur eine dünne und nicht
brauchbare Beschichtung erhalten wird.
Die Oxalsäure wird in der Behandlungslösung zweckmäßig in einer Konzentration von 10 bis 100 g, vorzugsweise 20 bis
40 g/l, eingesetzt. Das Chlorid kann der Oxalsäurelösung als festes Mittel oder in der Form einer wäßrigen Lösung
von Ammoniumchlorid, Kaliumchlorid oder vorzugsweise von
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Natriumchlorid zugesetzt werden.
Bei der Zugabe von Chloridionen verhält es sich anders als
bei der Zugabe von Fluoridionen, da sie ohne eine zunehmende Anreicherung durch Zugabe zur Behandlungslösung erfolgen
kann. Die Verwendung von mehr als 3 g Chloridionen pro Liter Lösung führt zu Schwierigkeiten, andererseits wird bei
einer Chloridionenkonzentration unter 0,5 g/l keine brauchbare Beschichtung erhalten. Die Einhaltung der angegebenen
Konzentrationen ist daher wichtig.
Die erfindungsgemäße Arbeitsweise wird im Tauchverfahren durchgeführt. Bei Temperaturen von 70 bis 900C werden bei
einer Behandlung von 10 bis 20 Minuten feinkristalline haftfeste überzüge erhalten.
Durch die Anwendung des Verfahrens zur Oberflächenbeschichtung entsprechend der Erfindung kann eine sehr gute, feinkristalline verstärkte Oxalatbeschichtung erhalten werden.
Hierbei wird durch Vermeiden des Uberbeizens der Eisengehalt niedrig gehalten und die Stabilität der Lösung erhöht.
Verschiedene Stähle der in Tabelle 1 angegebenen Art wurden in Behandlungslösungen der folgenden Zusammensetzung getaucht
:
Muster 1 | 30 | s/i |
Oxalsäure | 2 | g/l |
Nat riumchlo rid | ||
Vergleichsmuster 1 | ||
Oxalsäure 30 g/l
Anwendungsbedingungen; 15 Minuten bei 800C
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stahl C Kn Si Cr Ho Bezeichnung
1 0,18 0,28 0,45 JIS-G-3461
3TB30
2 0,34 0,23 0,65 1,10 0,20 JIS-G-4105
SCII3
3 0,12 0,35 0,40 2,20 1,00 JIS-G-3462
STBA24
4 0,12 0,35 0,40 5,05 0,53 JIS-G-3462
STBA25
Die Versuchsergebnisse wurden in Tabelle 2 festgehalten:
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Mat.-Nr.
Schichtgew. Haftung Schichtgew. Haftung Schichtgew. Haftung Schichtgew. Haftung
g/m2 g/m2 g/m2 g/m2
Muster 1 10,67
9,47
10,11
9,53
Vergleichs muster 1
8,12
7,68
7,59 O
7,12
„4 Anmerkung: Die Haftung wurde durch die Schichtentfernung durch ein aufgebrachtes Klebeband ermittelt
0 = sehr gut Λ = leichte Schichtentfernung χ = vollständige Schichtentfernung
ro
CD CD
Es kann festgestellt werden, daß besonders bei Material IJr. 4 bein Vergleichsmuster 1 nur eine dünne Beschichtung
erhalten wird, während beim Muster 1 nach Zugabe von Chlorid eine für das Kaltverformen ausreichende Schicht
vorhanden ist.
Beisniel 2
Bei einer kontinuierlichen Anwendung der Behandlungslösung wird der Einfluß des Natriumchlorid-Zusatzes auf die Schicht
und die Anreicherung von Chloridionen in der Lösung in der Tabelle 3 gezeigt.
Kaltgewalztes Stahlblech JIS-G-314-1 - 50 χ 100 χ 0,8 mm
15 Hinuten bei 800C
Oxalsäure 30 g/l
Natriumchlorid 2 g/l
Oxalsäure 30 g/l
Oxalsäure 50 g/l
natriumchlorid 20 g/l
Ammoniumbifluorid 10 g/l
Matriumthiosulfat 7 0 9 8 8 W 0 9 0 7 2 g/l
Vergleichsmuster 1 Vergleichsmuster 2
Behan- Schicht- Eisen- Chlorid- Haf- Schicht- Eisen- Chlorid- Haf- Schicht- Eisen- Chlorid- Hafdelte
gewicht gehalt gehalt tung gewicht gehalt gehalt tung gewicht gehalt gehalt tung
M
m2/! g/m'
ppm
g/l
ppm
g/l
2 g/m
ppm
0
2
4
2
4
10
9,48
9,32
10,15
10,72
11,46
11,18
9,32
10,15
10,72
11,46
11,18
114 128 132 146 159 183
0,89 0,93 1,10 0,99 1,04 1,07
0 0 0 0 0 0
98 110 124 130 144 158
O | 14,38 | 290 | 12,6 | 0 | 1 |
O | 15,92 | 318 | 13,4 | Δ | |
O | 17,08 | 464 | 13,8 | ||
O | 18,78 | 609 | 14,6 | χ | |
O | Schlechte | Haftung | |||
O | Bad unbrauchbar | ||||
ro
OJ
ro ro
CD
co
Aus den obigen Ergebnissen ist deutlich zu sehen, daß durch die Chloridzugabe entsprechend der Erfindung eine sehr gute
Beschichtung erhalten wird und eine schlechte Haftung der Schicht durch Anreicherung von Eisen und hohen Chloridgehalt
vermieden wird.
709884/0907
Claims (1)
- METALLGESELLSCHAFT Frankfurt/M., 12.7.1977Aktiengesellschaft DrBr/LWü6000 Frankfurt/MainProv. Nr. 8124 MPatentanspruchVerfahren zur Oberflächenbehandlung von Kohlenstoffstahl mit weniger als 1 % Kohlenstoff oder legiertem Stahl mit weniger als 10 % Chrom und weniger als 2 % Molybdän vor der Kaltumformung, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücksoberflächen im Tauchen in einer
wäßrigen Lösung, die Oxalsäure und 0,3 bis 3,0 g/l
Chloridionen enthält, behandelt werden.709884/0907 ORIGINAL INSPiECTED
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Legal Events
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OHN | Withdrawal |