PL177228B1 - Sposób zwiększania odporności na korozję i ścieranie elementów z metali zawierających żelazo - Google Patents

Sposób zwiększania odporności na korozję i ścieranie elementów z metali zawierających żelazo

Info

Publication number
PL177228B1
PL177228B1 PL94304595A PL30459594A PL177228B1 PL 177228 B1 PL177228 B1 PL 177228B1 PL 94304595 A PL94304595 A PL 94304595A PL 30459594 A PL30459594 A PL 30459594A PL 177228 B1 PL177228 B1 PL 177228B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
bath
salts
elements
oxidized
corrosion
Prior art date
Application number
PL94304595A
Other languages
English (en)
Other versions
PL304595A1 (en
Inventor
Jean Polti
Original Assignee
Stephanois Rech Mec
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
Application filed by Stephanois Rech Mec filed Critical Stephanois Rech Mec
Publication of PL304595A1 publication Critical patent/PL304595A1/xx
Publication of PL177228B1 publication Critical patent/PL177228B1/pl

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
    • 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
    • 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
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/40Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • C23C8/42Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions only one element being applied
    • C23C8/48Nitriding
    • C23C8/50Nitriding of ferrous surfaces
    • 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
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/80After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

1. Sposób zwiekszania odpornosci na korozje i scieranie elementów z metali zawierajacych zelazo, w którym zanurza sie elementy poddane uprzednio dyfuzji termo chemicznej typu azotowania, siarkoazotowania lub wegloazotowania w kapieli roztopio- nych soli zlozonej z weglanów, azotanów, wodorotlenków, jak równiez utlenionych soli metali alkalicznych, wybranych sposród dwuchromianów, chromianów, nadmangania- nów, nadweglanów, jodanów i nadjodanów, znamienny tym, ze stosuje sie wzgledne ilosci wagowe anionów weglanów, azotanów i wodorotlenków okreslonych dla soli sodu i odpowiadajace fazie czynnej kapieli plynnej w zakresach: 1 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiększenia odporności na korozję i ścieranie elementów z metali zawierających żelazo, zapewniający podwyższony stopień powtarzalności wyników niezależnie od rodzaju elementów poddawanych obróbce.
Istnieje wielka różnorodność stosowanych obróbek powierzchniowych, związana z różnymi sytuacjami występującymi w praktyce przemysłowej, jak również ze współzależnością zjawisk prowadzących do pogarszania się powierzchni. Wymagania przemysłowe stają się coraz bardziej ostre i coraz większa liczba elementów powinna wytrzymywać na przykład tarcie, ścieranie, korozję, a także szok i zmęczenie. Poza poprawą własności elementów przywiązuje się coraz większą wagę do usprawnienia procesów produkcyjnych, co do jakości, niezawodności i powtarzalności.
Znane są obróbki termochemiczne dyfuzyjne, zwłaszcza azotowanie, dla poprawy odporności na ścieranie elementów z metali zawierających żelazo.
Istotna poprawa odporności na korozję jest uzyskiwana przez nałożenie na warstwę azotowaną powierzchniowej warstwy utlenionej. Na przykład opis patentowy francuski nr 2 306 268 przedstawia kąpiel solną utleniającą złożoną z alkalicznych wodorotlenków, ewentualnie łącznie z alkalicznymi azotanami w stosunku od 2 do 20% wagowych. Kąpiel solna użyta w temperaturze 200°C do 300OC jest przeznaczona do równoczesnego kontrolowanego chłodzenia azotowanych elementów z metali, zawierających żelazo po opuszczeniu kąpieli cyjanianowej/cyjankowej, w której zachodziło azotowanie, i usuwanie przez utlenienie cyjanków pobranych przez elementy.
Natomiast opis patentowy francuski nr 2 463 821 przedstawia kąpiel złożoną z wodorotlenków alkalicznych, zawierająca od 2 do 20% wagowych azotanów alkalicznych, która zapewnia elementom azotowanym zwiększenie odporności na korozję, jeśli są one zanurzone w kąpieli o temperaturze 250OC do 450OC przez czas zawarty w zakresie od 15 do 50 minut. W przypadku kąpieli zawierającej 37,4% wagowych wodorotlenku sodu, 52,6% wagowych wodorotlenku potasu i 10% wagowych azotanu sodu uzyskuje się prawie dwukrotną poprawę odporności na korozję w słonej mgle, która wyraża się czasem, wystawienia na słoną mgłę przed pojawieniem się śladów korozji.
177 228
Opis patentowy francuski nr 2 525 637 przedstawia sposób obróbki elementów metalowych zawierających żelazo w utleniającej kąpieli solnej, dla poprawy ich odporności na korozję, przy czym elementy te zawierały siarkę. Stosuje się tu zanurzenie elementów w kąpieli utleniającej zawierającej wodorotlenki alkaliczne, azotany i/lub azotany alkaliczne i zawierającej ponadto od 0,5 do 15% wagowych silnego utleniacza w postaci utlenionych soli metali alkalicznych, których normalny potencjał reakcji utleniania w stosunku do wodorowej elektrody odniesienia jest mniejszy lub równy -1V. Jako sole utlenione są stosowane dwuchromiany, nadmanganiany, nadtlenki węgla, jodany i nadjodany, a metalami alkalicznymi są sód i potas. Utrzymuje się w kąpieli zawartość wagową cząstek nierozpuszczonych poniżej 3%. Proces umożliwia nie tylko prawie czterokrotną poprawę odporności elementów na korozję, ale również nie pogarsza ich własności w zakresie ścierania i zmęczenia, a nawet poprawia ich własności przeciwzatarciowe podczas tarcia na sucho.
Tych własności nie można uzyskać przy stopniu niezawodności i powtarzalności wymaganym w przemyśle. W laboratorium odstępstwa od wymagań są stosunkowo mało widoczne. Stają się one bardziej wyraźne w przypadku serii produkcyjnych. Obecność obszarów zaburzonych, takich jak wypływki tłoczenia lub dziurowania, fałdy obciskania lub gięcia, niejednorodność spawania, jest również źródłem błędów inicjujących korozję.
Jednak w przypadku elementów takich, jak trzony podnośników lub amortyzatorów albo osie wycieraczek lub rozruszników samochodowych, przypadkowa wytrzymałość na korozję jest nie do przyjęcia. Rozwiązaniem od dawna stosowanym są wykonywane sukcesywnie, od przypadku do . przypadku, korekty kąpieli odpowiednio do obserwowanego niewłaściwego zachowania. Jednak to rozwiązanie nie jest satysfakcjonujące w przypadku wymagań przemysłowych.
Sposób zwiększania odporności na korozję i ścieranie elementów z metali zawierających żelazo, w którym zanurza się elementy poddane uprzednio dyfuzji termochemicznej typu azotowania, siarkoazotowania lub węgloazotowania w kąpieli roztopionych soli złożonej z węglanów, azotanów, wodorotlenków, jak również utlenionych soli metali alkalicznych, wybranych spośród dwuchromianów, chromianów, nadmanganianów, nadwęglanów, jodanów i nadjodanów, według wynalazku polega na tym, że stosuje się względne ilości wagowe anionów węglanów, azotanów i wodorotlenków określonych do soli sodu i odpowiadające fazie czynnej kąpieli płynnej w zakresach: 11<CO32’<23, 19 <N O3'<37 i 6<OH'<19, podczas gdy stosuje się ilość wagową tych utlenionych soli metali alkalicznych, wyrażoną względem równoważnego Cr2O7Z w zakresie 0,05<aniony utlenione<0,5.
Korzystnie, stosuje się temperaturę kąpieli zawartą w zakresie od 350oC do 550°C, a najkorzystniej od 450OC do 550°C.
Elementy zanurza się w kąpieli na czas przekraczający 10 minut.
Elementy poddaje się wstępnie dyfuzji termochemicznej, podczas której uzyskuje się na powierzchni obrabianego elementu warstwę, którą łączy się z podkładem i uzyskuje się jej część zwartą o grubości zawartej w zakresie od 6 do 12 μm, a na zewnątrz część lekko porowatą o grubości zawartej w zakresie od 3 do 6 μ m, przy czym uzyskuje się przeciętną średnicę porów w zakresie od 0,1 do 2 μ m.
Zaletą wynalazku jest zapewnienie sposobu łączącego dyfuzje termochemiczną i pasywną przez utlenianie, zwiększ.ając odporność na korozję i ścieranie elementów z metali zawierających żelazo, zapewniając przy tym podwyższony stopień powtarzalności, a więc minimalne rozrzuty.
Sposób według wynalazku obejmuje stosowanie wszystkich kompozycji zawierających sole metali alkalicznych innych niż sód, występujących oddzielnie lub w mieszaninach, których zawartości są określone w solach sodu.
Dla ułatwienia wszystkie stężenia są wyażane w % wagowych odpowiadających solom sodu i określone są wyrażeniem: jednostka sodowa, które służy dla znormalizowania różnych mieszanin, niezależnie od tego, jakie są w nich kationy metaliczne (na przykład Na+, K+, Li+).
177 228
Kompozycja stosowana w sposobie według wynalazku jest w sensie jakościowym tego samego typu, co kompozycja podana w wymienionym opisie francuskim 2 525 637. W sensie ilościowym różni się ona od niego całkowicie.
Można przyjąć, że główna przyczyna obserwowanych rozrzutów jest związana z występowaniem wad zawartości warstw azotowanych i utlenionych.
Poprawa odporności na ścieranie jest dokonywana przez warstwę azotowaną, podczas gdy poprawa odporności na korozję zależy jednocześnie od warstwy azotowanej i warstwy utlenionej: jedna i druga dają ochronę anodową. Skuteczność tej ochrony zależy bezpośrednio od zwartości warstwy zaporowej; dąży się do uzyskania powierzchniowej warstwy utlenionej ciągłej i szczelnej. Charakter warstwy tworzącej się w kąpieli jest znany, tworzy ją zasadniczo tlenek żelaza typu Fe3O4, który jest obojętny. Problemem jest znalezienie sposobu zapewniającego nieprzepuszczalność warstwy. Najważniejsze było znalezienie sposobu wytwarzania tej warstwy tworzącej barierę, który zapewniałby osiąganie pożądanego wyniku we wszystkich przypadkach, to znaczy dla wszystkich rodzajów elementów jednego wsadu lub wielu kolejnych wsadów. Nie umożliwiają tego znane kąpiele, co zostanie wykazane w przykładach podanych poniżej. Skład kąpieli utleniającej stosowanej w sposobie według wynalazku różni się od znanych kąpieli tym, że zawiera ona znacznie mniej soli silnie utleniających niż podano w opisie francuskim nr 2 525 637, w połączeniu z różnymi zawartościami azotanów i wodorotlenków. Można również zauważyć, że postacie kationów kąpieli są określone tylko przez rodzaj metali alkalicznych. Jest mało istotne, czy występuje jeden czy kilka kationów i w przypadku, gdy co najmniej dwa kationy są jednocześnie obecne, ich związek ma małe znaczenie.
Określenia składu kąpieli i warunków procesu dokonano na drodze doświadczalnej. W tym celu przyjęto następujące kryteria oceny: odporność na korozję obrabianych elementów, ich odporność na ścieranie, płynność kąpieli, kolor elementów, jak również wyników.
W rezultacie przeprowadzonych doświadczeń uzyskana kompozycja stosowana w sposobie według wynalazku umożliwia spełnienie założonego zespołu kryteriów wymienionych powyżej. Nawet jeśli mechanizmów działania kąpieli nie można całkowicie wyjaśnić, można podać pewną liczbę uściśleń i przedstawić kilka prawdopodobnych wyjaśnień. Przy dowolnej obróbce termochemicznej poprzedzającej utlenianie, na powierzchni elementu tworzy się warstwa azotanów i/lub węgloazotanów. Występuje tu także w małych ilościach wolne żelazo znajdujące się w obszarze wadliwym warstwy poprzedniej. Prawdopodobnie właśnie to wolne żelazo jest odpowiedzialne za słabą odporność na korozję elementu tylko azotowanego lub węgloazotowanego. Azotany są jednak czynnikami utleniającymi o średniej aktywności i jeśli są one zdolne utlenić wolne żelazo występujące w warstwie, to nie byłyby wystarczająco silne, aby destabilizować azotki lub węgloazotki. Przeciwnie, silny utleniacz, taki jak dwuchromian, chromian lub nadmanganian, mógłby utlenić nie tylko wolne żelazo, ale także część azotków, prowadząc w ten sposób do utworzenia warstwy bardziej szczelnej.
Zbyt dużo czynnika utleniającego prowadziłoby do zwiększenia kruchości warstwy wskutek naprężeń resztkowych, które w niej występują aż do pojawienia się szczelin inicjujących korozję i do szkodliwego łuszczenia. Obecność węglanów spowalnia reakcje utleniania.
Wpływ temperatury kąpieli jest taki, że poniżej pewnego progu, ustalonego przez zawartość węglanów w kąpieli, nie może ona uzyskać wystarczającej płynności roztopionych soli, co prowadzi do poważnego zużycia soli przez pobieranie ich z elementami wsadu, jak również do znaczącego osadzania ich na spodzie tygla. Zbyt wysoka temperatura prowadzi do przedwczesnego zwyrodnienia kąpieli, przy równoczesnym obniżeniu jej skuteczności.
Proces utleniania, który przebiega w fazie niejednorodnej płyn/ciało, działa stale, zwłaszcza na zewnętrzną część warstwy azotowanej, siarkoazotowanej lub węgloazotowanej.
177 228
Morfologia i stopień porowatości tej warstwy może mieć trudny do pominięcia wpływ na poziomy intensywności i na kinetykę reakcji.
Z tego względu korzystny przykład wykonania sposobu według wynalazku polega na zanurzeniu w kąpieli utleniającej elementów poddanych uprzednio dyfuzji termochemicznej z regulacją odpowiednich parametrów dla uzyskania warstwy złożonej z dwóch części: części zagęszczonej przy połączeniu z podkładem, o grubości zawartej pomiędzy 6 i 12 μ m oraz części zewnętrznej lekko porowatej, o grubości zawartej między 3 i 6 μ m, przy czym przeciętna średnica porów zawarta jest między 0,1 i 2μχ&.
Właściwości i zalety wynalazku zostaną lepiej przedstawione w poniższym opisie, w odniesieniu do szczególnych sposobów realizacji, któremu towarzyszą przykłady pozwalające określić wzajemne zależności różnych składników kąpieli utleniającej.
Przykład 1. Opis korzystnego sposobu wykonania i właściwości obrabianych elementów.
Wykorzystywano elementy ze stali niestopowej o zawartości 0,38% węgla, które najpierw poddawano obróbce siarkoazotowania według wskazówek podanych w opisach patentowych francuskich nr 2 171 993 i 2 271 301, przez zanurzenie w ciągu 90 minut w kąpieli solnej zawierającej wagowo 37% jonów cyjanianowych i 17% jonów węglanowych. Pozostałą część tworzą kationy alkaliczne K+, Na+, Li+, a ponadto 10 do 15 ppm jonów S. Temperatura roztopionych soli wynosiła 570°C.
Po opuszczeniu kąpieli elementy zostały zanurzone na przeciąg 20 minut w innej kąpieli utrzymywanej w temperaturze 475°C i mającej następujący skład wyrażony w jednostkach sodowych: CO2'3 : 13,1%, NO3 : 36,5%, OH’ : 11,3%, CnOj : 0,1% i równoważnik Na+ : 39%.
Elementy były następnie płukane w wodzie od pH 13,5, a później suszone. W końcu zostały poddane badaniom, częściowo korozyjnym i częściowo próbom tarcia.
Próby korozyjne: próbkami były płytki kwadratowe o boku 50 mm, chronione na krawędziach lakierem. Wykonano pomiary zależności intensywność/potencjał w kwaśnym ośrodku powietrznym, które dały wyniki pokazane w tabeli 1.
Tabela 1
Rodzaj próbki Potencjał korozji (lub wżerów) w mV/ECS*
nieobrabiana 130 do 150
tylko azotowana 175 do 225
azotowana, następnie utleniana sposobem według wynalazku 1000 do 1300
‘elektroda kalomelowa nasycona.
Dla wartości od 1000 do 1300 mV/ECS, uzyskanych dla próbek azotowanych a następnie utlenianych, wyrażenie potencjał korozji jest praktycznie nadużyciem językowym, ponieważ na tym poziomie nie mierzy się już potencjału wżerów ale raczej potencjał utleniania w roztworze wodnym. Ochrona dawana przez warstwę azotowaną/utlenioną jest praktycznie doskonała.
Próba tarcia: próbkami były w tym przypadku pierścienie o średnicy 35 mm i płytki równoległościenne o wymiarach 30 x 18 x 18 mm. Próba tarcia była przeprowadzona na sucho, opierając pierścienie o większą powierzchnię płytki z naciskiem równomiernie wzrastającymi od wartości początkowej 10 daN przy prędkości posuwu 0,55 m/s. Uzyskane wyniki są podane w tabeli 2.
177 228
Tabela 2
Rodzaj próbki Czas trwania próby (min) Łączne zużycie dwóch elementów (wm) Współczynnik tarcia
nieobrabiana 2 zatarcie zatarcie
tylko azotowana 30 50 0,40
azotowana/utleniana według wynalazku 60 35 0,25
Przykład 2. Porównanie sposobu według wynalazku ze sposobem przedstawionym w opisie patentowym francuskim nr 2 525 637 zostało dokonane na podstawie dwóch kąpieli utleniających o pojemności 120 kg soli, przy czym obie działały w temperaturze 460°C. Ich składy są podane w tabeli 3.
Tabela 3
Skład kąpieli CO32' NO’3 OH' Cr2O?2' Na+ równoważnik
według 2 525 637 6,5 24,7 20,7 4,6 43,5
według wynalazku 13,1 36,5 11,3 0,1 39
W każdej kąpieli obrabiano dziesięć partii elementów, w danym przypadku były to pręty ze stali niestopowej o średnicy 10 mm i długości 100 mm, na jednym końcu nagwintowane. Każdy wsad zawierał 100 prętów, a całkowity ciężar wsadu wynosił 10 kg.
Pozostałe warunki procesu, związane z azotowaniem wstępnym, np. czas zanurzenia elementów w kąpieli utleniającej, operacje końcowe płukania/suszenia, były takie same jak w przykładzie 1.
Uzyskane wyniki zostały zakwalifikowane według dwóch kryteriów powtarzalności, biorąc pod uwagę z jednej strony kolor elementu, a z drugiej odporność na korozję w znormalizowanej słonej mgle. Odnośnie koloru, może on przechodzić od głębokiej czerni, co jest pożądanym optimum wyglądu elementów obrabianych, do brązowo-czerwonego, którego się unika.
Dla partii obrabianych elementów uzyskano wyniki podane w tabeli 4.
Tabela 4
Według opisu francuskiego nr 2 525 637 Według wynalazku
kolor czarny 65% 95%
kolor brązowy 35% 5%
W zakresie próby korozji czas jej trwania odpowiadał przeciągowi czasu między wprowadzeniem próbek w obszar słonej mgły a pojawieniem się pierwszych skaz. Skazy te w większości przypadków pojawiają się w obszarze części nagwintowanej próbek. Ten obszar jest bardzo zakłócony w sensie metalurgicznym, co powoduje wytworzenie licznych niedoskonałości warstwy azotowanej, które mogą powodować powstawanie korozji na wżerach.
Do prowadzenia prób w słonej mgle z każdej partii pobierano po pięć elementów. Uzyskano wyniki w czasie trwania próby aż do pojawienia się pierwszych skaz, podane w tabeli 5.
177 228
Tabela 5
Według opisu francuskiego nr 2 525 637 Według wynalazku
przedziały zmian czasu trwania wystawienia na słoną mgłę (godziny) aż do pojawienia się pierwszej skazy od 10 do 480 od 144 do 504
średni 245 280
standardowe 220 105
Przykład 3. Wpływ zawartości w kąpieli dwuchromianów łub innych soli utleniających.
Proces prowadzono w takich samych warunkach, jak w przykładzie 1, ale zmieniając od 0 do 1% zawartość anionów 0207^ w kąpieli.
Przy braku dwuchromianów w dowolnej temperaturze z zakresu od 350oC do 550°C obserwowano znaczy rozrzut kolorów elementów od brązowego do czarnego. Ponadto przy próbie korozji przy wyznaczaniu funkcji intensywność/potencjał, stwierdzono niskie potencjały korozji lub skaz, zmieniające się w zakresie od 100 do 300 mV/ESC, co jest charakterystyczne dla obecności wad szczelności warstwy pasywowanej. Wprowadzenie do kąpieli dwuchromianów pozwalało na uzyskanie przez próbki koloru czarnego i jednoczesne podniesienie potencjału korozji do wartości wyższej od 1000 m/ESC.
Zjawisko rozpoczynało się przy 0,05% anionów 0.12072 w kąpieli. Optymalny wpływ uzyskano przy 0,2% C12O72— powyżej 0,2% nie obserwowano dalszej poprawy aż do 0,5%; zawartość większa od 0,5% ΟΪ2Ο72' prowadzi do kruchości warstwy, która ma tendencję do łuszczenia się.
Takie same objawy, przy takich samych zawartościach, uzyskuje się zamieniając dwuchromian na nadmanganian lub chromian.
Przykład 4. Wpływ rodzaju składników kąpieli utleniającej.
Wykonano trzy próby w warunkach takich samych, jak w przykładzie 2, z kąpielami o składach podanych w tabeli 6.
Tabela 6
CO32 NO3 OH’ Cr2O?2 Na+ równoważnik
kąpiel nr 1 15,6 21,7 18 0,16 40,44
kąpiel nr 2 19,4 21,8 15,1 0,09 43,61
kąpiel nr 3 5,7 21,9 25,2 0 47,2
Składy kąpieli nr 1 i 2 są według wynalazku, natomiast skład kąpieli nr 3 nie jest według wynalazku.
Podobnie jak w przykładzie 3, kwalifikowano uzyskane wyniki z jednej strony, oceniając prawidłowość koloru obrabianych elementów, a z drugiej strony odporność na korozje w znormalizowanej słonej mgle co podano w tabeli 7.
177 228
Tabela 7
% elementów mających prawidłowy kolor czarny
kąpiel nr 1 90%
kąpiel nr 2 70%
kąpiel nr 3 45%
W zakresie prób korozyjnych partię 5 próbek pobieranych z obrabianego wsadu z każdej z kąpieli 1 do 3 poddawano próbie, przetrzymując ją przez pewien czas aż do pojawienia się pierwszej skazy. Wyniki podano w tabeli 8.
Tabela 8
Kąpiel Średni czas przetrzymywania przed pojawieniem się pierwszej skazy (godziny) Odchylenie standardowe
nr 1 270 95
nr 2 250 120
nr 3 120 95
Przykład 5. Prowadzenie kąpieli utleniającej.
Użyto kąpiel doświadczalną o tym samym składzie co w przykładzie 1, w której obrabiano regularnie, podczas wielu dni partie elementów stalowych. Można było dokonać następujących obserwacji.
W miarę trwania obróbki wsadu zawartość węglanów zwiększa się. Wynika to z tego, że opuszczając kąpiel, w której dokonywane jest wstępne azotowanie, elementy zabierają ze sobą sole tej kąpieli. Sole są w głównej mierze węglanami i cyjankami alkalicznymi. Te ostatnie przekształcają się w węglany poprzez reakcje z solami utleniającymi.
Po przekroczeniu progu nasycenia węglany osadzają się w dolnej części tygla, można je więc usunąć.
Opuszczając kąpiel utleniającą elementy także zabierają sole. Te straty w połączeniu ze stratami związanymi z usuwaniem węglanów powodują obniżenie poziomu kąpieli utleniającej.
Dla skorygowania poziomu dodaje się do kąpieli nowe sole, to znaczy ponownie zasila się kąpiel elementami czynnymi, takimi jak azotany i dwuchromiany (lub równoważne sole utleniające). Daje to wytłumaczenie faktu, że nawet, gdy są one obecne w kąpieli w bardzo małych ilościach, sole utleniające nie znikają w miarę trwania obróbki partii elementów i ich działanie jest trwałe.
Oprócz tego, co podano powyżej, skład kąpieli zmienia się w sposób naturalny bardzo powoli.
Przykład 6. Inne sposoby wstępnej dyfuzji termochemicznej. Jeśli zastąpi się siarkoazotowanie elementów stalowych przez azotowanie lub węgloazotowanie w kąpieli solnej, obserwuje się takie same objawy jak opisane powyżej.
Jeśli wykonuje się dyfuzję termochemiczną sposobem jonowym lub gazowym, jest tak samo, z tym, że prowadzenie kąpieli utleniającej należy zmodyfikować w stosunku do tego, co opisano w przykładzie 5. Ponieważ w tym przypadku nie ma pobierania soli z kąpieli, w której zachodzi azotowanie, wzbogacanie kąpieli w węglany, jak również obniżanie się jej
177 228 poziomu, są wolniejsze. Dla utrzymania stałej zdolności utleniającej kąpieli należy do niej dodawać okresowo sole utleniające, kontrolując co jakiś czas skład kąpieli przez prowadzenie analiz.
177 228
Departament Wydawnictw UP RP Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (3)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób zwiększania odporności na korozję i ścieranie elementów z metali zawierających żelazo, w którym zanurza się elementy poddane uprzednio dyfuzji termochemicznej typu azotowania, siarkoazotowania lub węgloazotowania w kąpieli roztopionych soli złożonej z węglanów, azotanów, wodorotlenków, jak również utlenionych soli metali alkalicznych, wybranych spośród dwuchromianów, chromianów, nadmanganianów, nadwęglanów, jodanów i nadjodanów, znamienny tym, że stosuje się względne ilości wagowe anionów węglanów, azotanów i wodorotlenków określonych dla soli sodu i odpowiadające fazie czynnej kąpieli płynnej w zakresach: 11 <CO32’<23, 19<NO3’<37 i 6<OH<19, podczas gdy stosuje się ilość wagową tych utlenionych soli metali alkalicznych, wyrażoną względem równoważnego CrzOą2’ w zakresie 0,05<aniony utlenione- <0,5.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się temperaturę kąpieli zawartą w zakresie od 350°C do 550°C.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się temperaturę kąpieli zawartą w zakresie od 450°C do 550°C.
    * * *
PL94304595A 1993-08-10 1994-08-08 Sposób zwiększania odporności na korozję i ścieranie elementów z metali zawierających żelazo PL177228B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9309814A FR2708941B1 (fr) 1993-08-10 1993-08-10 Procédé pour améliorer la résistance à l'usure et à la corrosion de pièces en métaux ferreux.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL304595A1 PL304595A1 (en) 1995-02-20
PL177228B1 true PL177228B1 (pl) 1999-10-29

Family

ID=9450082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL94304595A PL177228B1 (pl) 1993-08-10 1994-08-08 Sposób zwiększania odporności na korozję i ścieranie elementów z metali zawierających żelazo

Country Status (13)

Country Link
EP (1) EP0638661B1 (pl)
JP (1) JP3083453B2 (pl)
KR (1) KR100273924B1 (pl)
CN (1) CN1054891C (pl)
AT (1) ATE148178T1 (pl)
BR (1) BR9403101A (pl)
CA (1) CA2129162C (pl)
DE (1) DE69401551T2 (pl)
ES (1) ES2097012T3 (pl)
FR (1) FR2708941B1 (pl)
MY (1) MY111901A (pl)
PL (1) PL177228B1 (pl)
TW (1) TW259815B (pl)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2731232B1 (fr) * 1995-03-01 1997-05-16 Stephanois Rech Procede de traitement de surfaces ferreuses soumises a des sollicitations elevees de frottement
JP4487340B2 (ja) 1999-07-21 2010-06-23 日本精工株式会社 転がり軸受用保持器の製造方法
TW557330B (en) 2000-11-29 2003-10-11 Parker Netsushori Kogyo Kk Improved salt bath nitrogenating method for corrosion-resistant iron material and iron units
DE10124933A1 (de) * 2001-05-21 2002-11-28 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Anordnung aus einem metallischen Deckel und einem metallischem Gehäuse eines Meßgerätes und Verfahren zu deren Herstellung
EP2757423B1 (fr) * 2013-01-17 2018-07-11 Omega SA Pièce pour mouvement d'horlogerie
CN103451595B (zh) * 2013-09-02 2015-09-23 中国科学院金属研究所 镁合金表面熔盐氧碳硫共渗耐腐蚀陶瓷涂层及制备和应用
CN113897579A (zh) * 2021-09-30 2022-01-07 成都工具研究所有限公司 一种316l不锈钢工件低温qpq处理工艺

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2639244A (en) * 1950-07-15 1953-05-19 Remington Arms Co Inc Metal finishing method
DE2934113C2 (de) * 1979-08-23 1985-05-09 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit nitrierter Bauteile aus Eisenwerkstoffen
FR2525637B1 (fr) * 1982-04-23 1986-05-09 Stephanois Rech Mec Procede de traitement de pieces en metal ferreux en bain de sels oxydant, pour ameliorer leur resistance a la corrosion, les pieces contenant du soufre
JPH0234793A (ja) * 1988-07-26 1990-02-05 Kobe Steel Ltd スケール密着性の優れた加工用高強度熱延鋼板の製造方法
FR2672059B1 (fr) * 1991-01-30 1995-04-28 Stephanois Rech Mec Procede pour conferer a des pieces en metal ferreux, nitrurees puis oxydees, une excellente resistance a la corrosion tout en conservant les proprietes acquises de friction.

Also Published As

Publication number Publication date
KR100273924B1 (ko) 2000-12-15
CN1101684A (zh) 1995-04-19
CA2129162C (fr) 2000-12-12
JP3083453B2 (ja) 2000-09-04
TW259815B (pl) 1995-10-11
BR9403101A (pt) 1995-04-11
CN1054891C (zh) 2000-07-26
EP0638661A1 (fr) 1995-02-15
JPH0776766A (ja) 1995-03-20
EP0638661B1 (fr) 1997-01-22
MY111901A (en) 2001-02-28
ATE148178T1 (de) 1997-02-15
ES2097012T3 (es) 1997-03-16
DE69401551T2 (de) 1997-07-03
PL304595A1 (en) 1995-02-20
KR950006020A (ko) 1995-03-20
FR2708941B1 (fr) 1995-10-27
CA2129162A1 (fr) 1995-02-11
DE69401551D1 (de) 1997-03-06
FR2708941A1 (fr) 1995-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2312855A (en) Method of coating aluminum
PL139312B1 (en) Method of producing a corrosion resistant layer on low-alloy steel products
US5346560A (en) Process for the treatment of ferrous metal parts to improve their corrosion resistance and friction properties simultaneously
KR100788013B1 (ko) 개량된 내식성을 갖는 철계 부재의 염욕 질화법과 철계 부품
JP3056951B2 (ja) 改良された耐蝕性を有する鉄金属部品の窒化方法
GB2195359A (en) Process for producing phosphate coatings on metal surfaces
PL177228B1 (pl) Sposób zwiększania odporności na korozję i ścieranie elementów z metali zawierających żelazo
US4756774A (en) Shallow case hardening and corrosion inhibition process
AU774372B2 (en) A surface treatment process for mechanical parts subject to wear and corrosion
USRE26130E (en) Solution and method for brightening cadmium
US5383982A (en) Process of producing phosphate coatings
PL177675B1 (pl) Kompozycja kąpieli soli do powierzchniowej obróbki utleniającej części metalowych wykonanych z azotowanego żelaza
US3899365A (en) Treatment of steel roping wire
CA1332346C (en) Process for the phosphate chemical conversion treatment of a steel material
KR890003586B1 (ko) 인산염화 조성물 및 그의 사용방법
US2431728A (en) Treatment of ferrous metals to improve resistance to rusting
US3308042A (en) Electrolytic tin plating
US2314887A (en) Method of coating metal and material
CN108193200A (zh) 钢铁零件磷酸盐氧化防锈处理液及防锈处理工艺
US2514149A (en) Coating of metal surfaces
JPS63145784A (ja) リン酸塩皮膜の形成方法
US3544390A (en) Phosphatizing process for iron products and products obtained thereby
US2766153A (en) Method of coating metals with amine phosphate coating and composition therefor
US4443273A (en) Method for replenishing chemical in zinc phosphate treatment
KR100957277B1 (ko) 철강용 화성막의 형성 평가액