CH284150A - Verfahren zur Erleichterung der Kaltverformung von legierten Eisen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Erleichterung der Kaltverformung von legiertem Eisen.    Die bekannte Anwendung der     Phospha-          tierung        ztir        I@:rleichterun@    der     Kaltverfor-          iuung    versagt:. bei     hochlegiertem    Eisen, z. B.  bei den sogenannten Edelstählen, da     finit    den  bekannten     Phosphatierunslösungen    die Aus  bildung einer     finit    dem Untergrund fest ver  wachsenen Kristallschicht, die bei der Ver  formung das     Ziehgut    vom     Werkzeug    trennt,  nicht zu erhalten ist.

   Es ist     bereits        vorge-          schlagen    worden, in solchen Fällen     aggressivere     Säuren als Phosphorsäure, insbesondere orga  nische Säuren heranzuziehen, die die     Edel-          stahloberfläche        anheizen    und die     Ausbildung     einer fest verwachsenen Schicht     ermöbliehen.     In Vorschlag     bebraeht    wurde     Oxalsäure    mit  einer     Naelibeliandlunb    von     'eliwefelnati-iuni     oder beide in     einem    Bad vereint.  



  Als     nachteilig    hat sieh bei den bisherigen       Vorsehläl-en    herausgestellt, dass entweder die       Schichtausbildung    nur     unvollkoninien    oder       ungleichmässig    erfolgt, oder dass der     Angriff          ungleichmässig    stattfindet und Lochfrass ein  tritt..  



  Die     vorliegende        Erfindung        betri=fft    ein  Verfahren zur     -Erleichterung    der     Kaltverfor-          inung    von     le",-iertein    Eisen durch eine chemi  sche     Ober-fläehenbehandlunb,    dadurch ge  kennzeichnet, dass das Material mit sauren       Lösungen    behandelt wird, die Halogenionen,       Eisenionen        und        ausserdem    zur Bildung von  Salzschichten mit der Metalloberfläche befä  higte Säuren oder deren Salze enthalten.

   Es  hat sich nämlich     gezeigt,        dass    die vorstehend    erwähnten Nachteile nicht auftreten und dass  eine die spätere     Verformung    erleichternde       Schichtbildung    eintritt, wenn für die     ehemi-          sehe    Oberflächenbehandlung     Lösungen    der  vorgenannten     Zusammensetzung    verwendet  werden.

   Dieselben können als Eisenionen sol  ehe der     Ferro-        und/oder        Ferristufe,    als Halo  -enionen     insbesondere    Salzsäure, und daneben  als     Sehiehtbildner        sehwefli,#@e    Säure oder     Sul-          fite    bzw.     Oxalsäure    oder     Oxalate    enthalten.  Bei Anwendung solcher Lösungen findet eine       Sehichtbildung    statt, wobei die Schichten eine  derartige Haftfestigkeit aufweisen, dass sie       auch    bei mehrfacher Verformung, z. B. nach  mehreren Zügen noch erhalten bleiben.  



  Als     Lösungen    für die     erfindungsgemähe     Behandlung von Edelstählen eignen sich bei  spielsweise,     SO@-lialtige    Lösungen, die 0,5 bis  60     gll    Eisen als     Ferroehlorid,    0,1 bis 10     \r/1     SO., und 5 bis     ?0    g/1     11C1    enthalten, wobei die  freie Salzsäure ganz oder teilweise durch Ein  leiten von Luft oder     Sauerstoff    ersetzt werden       kann.     



  Ausserdem sind beispielsweise     oxalsäure-          baltige        Lösungen    brauchbar, die 1 bis 200 g/1       Oxalsä.tire    und 0,2 bis 50 g/1 Eisen als     Ferro-          und        Ferriehlorid    enthalten.  



  Vorzugsweise folgt auf die     chemische        Ober-          flächenbehandlung    in den genannten Lösun  gen eine Trocknung bei     maximal    200  C. Die  Überzüge können dann vor der Verformung  eine Nachbehandlung, beispielsweise durch       Kälken,    Behandeln mit. Fettkalk oder auch      durch alkalische Oxydation, beispielsweise mit  einer     Natriumperoxy        dlösung,    der sich zweck  mässig eine Behandlung mit Kalk oder Fett  kalk anschliesst, erfahren. Beim Trockenzug  empfiehlt sich die Anwendung einer Trocken  seife oder der in der Drahtindustrie üblichen       Ziehschmier.     



  Die Erfindung sei an einigen Beispielen  beschrieben.  



  <I>Beispiel 1:</I>  Das zu behandelnde Material wird vom  Glühzunder durch Beizen in Mineralsäure  befreit und anschliessend durch Poltern     gründ-          lich        gereinigt.        Edelstahldrähte        mit        14        %          Chrom        und        30        %        Nickel        wurden        nach        dieser          Vorbehandlung    in einer     Lösung    von 80 g/1  Eisen als  <RTI  

   ID="0002.0021">   Eisenehlorür,    5 g/1 S02 und 7 g/1       HCl    10 Minuten bei     Raumtemperatur    behan  delt. Es entstehen schwarze, fest haftende  Überzüge. Die gleichen Überzüge werden bei  erhöhter Temperatur, z. B. 80 , erhalten, wo  bei die     HCl-    und     S02-Konzentration    ernied  rigt werden muss und gegebenenfalls die Be  handlungszeit zu variieren ist. Eine Grenze  der verwendbaren     Salzsäurekonzentration    nach  dem sauren Gebiet ist dadurch gesetzt, dass  eine Schwefelausscheidung stattfindet, die das  Bad rasch     unwirksam    macht und zu über  mässigem     Chemikalienverbrauch    führt.

   Der       pH-Wert    brauchbarer Behandlungslösungen  liegt zwischen 0,2 und 1.,5.  



       Beispiel   <I>2:</I>  Bei     Verwendung    von     Oxalsäure    zur Schicht  bildung bewährte sich eine Lösung, die pro  Liter 100 g     Oxalsäure,    20 g Eisen als     Ferri-          chlorid    und 10 g Eisen als     Ferrochlorid    ent  hielt.

   Es entsteht eine für die Zieherleichte  rung günstige Schicht, wenn unter anderem  Edelstähle von der Zusammensetzung       20%        Chrom          8()/o    Nickel  oder     181)/o    Chrom  8     %        Nickel          und    2     %        Molv        bdän     oder     201/o    Chrom       und        30%        Nickel,       nachdem sie, wie in Beispiel 1 angegeben, vor  gebeizt sind,

   10 Minuten lang bei 70 bis 80   in der angegebenen     Oxalsäurelösung    behan  delt werden. Es wurden fest haftende Schich  ten ausgebildet, die je nach der Materialzu  sammensetzung ein graugrünes bis hellgelbes  Aussehen hatten.  



  Auch hier lässt sich die Temperatur, Kon  zentration und Behandlungszeit variieren, je  doch muss dabei darauf     geaehtet    werden, dass  der     Beizabtrag    nicht     zti    hoch wird.     1e    nach  dem     Verformungsvorgang,    z. B. der Zahl und  Art der Züge, bringt man dickere oder dün  nere Schichten auf.  



  Das nach Beispiel 1 oder 2 behandelte  Ziehgut kann nach der Spülung mit Wasser  und nach Trocknung unmittelbar verarbeitet  werden, oder aber es kann durch     Kälkung    oder  durch     Spülung    in einem Bad mit Zusatz von  Oxydationsmitteln, z. B.     Natriumperoxyd-          lösung,        naehbehandelt    werden. Eine Trock  nung vor der Verformung ist     erwünscht,    eine  Überschreitung der Trockentemperatur über  200  ist jedoch zu vermeiden.  



  Mit den nach Beispiel 1 und 2 behandelten  Edelstahlproben wurden Ziehversuche wie  folgt durchgeführt:  Nach Beispiel 1 behandelte, in Fettkalk  getauchte Drähte wurden auf einer Trocken  mehrfachziehmaschine vergleichsweise zu nor  mal gebeizten und mit     Fettkalk    behandelten  Drähten weiterverarbeitet. Von 1,2     mim     sollte hierbei in 10 Zügen auf 0,1 mm 0 ver  formt werden. -Es zeigte sieh nun, dass die  nur normal gebeizten und mit Fettkalk nach  behandelten Drähte lediglich 3 bis 4 Züge zu  liessen, der Draht dann blank lief und     nvi-          schendurch    abriss. Die nach Beispiel 1 behan  delten und in Fettkalk getauchten Drähte  liessen sich ohne weiteres von 1,2 auf 0,4 mm 0  ziehen.

   Ausserdem konnte eine zieherleich  ternde Wirkung beobachtet werden, und zwar  einmal auf Grund von     Ziehsteineinsparuingen     und zum andern durch die Beobachtung der  Drahtzieher bezüglich des gleichmässigen Ab  laufes des Ziehvorganges, der     Masshaltigkeit     des Drahtdurchmessers und der Oberflächen  güte. Der sich durch Einziehen der Oberflä-           chenschicht    bildende     Ziehspiegel    wurde ohne       Zwischenglühung    oder chemische Zwischen  behandlung bis zum     Enddraht    beibehalten.

    Durch die erfindungsgemässe Oberflächenbe  handlung war es möglich, in 10 Zügen ohne  Zwischenbehandlung eine     Querschnittsvermin-          derung    von 89      /o    zu erzielen.  



  Nach Beispiel 2 behandelte Drähte ver  hielten sich beim Ziehen     wie    folgt:  Der erfindungsgemäss behandelte Stahl  draht mit 20     a/o    Chrom und 8      /a    Nickel wurde  ohne     Kälkung    oder sonstige zusätzliche Nach  behandlung im Trockenzug auf einer Einzel  ziehinaschine nur mittels Trockenseife von  1,8 auf 1,05 mm 0 in 4 Zügen gezogen; dies  entspricht einer     Querschnittsverminderung     von 66,1     a/o.     



  Der erfindungsgemäss behandelte     Stahl-          draht        mit        1.8        1/o        Chrom,    8     0/a        Nickel        und    2     %          Molybdän    wurde ebenfalls ohne weitere Nach  behandlung von 4,7 auf 2,3 mm 0 (Quer  schnittsverminderung 76      /o)    in 5 Zügen im  Einzelzug mittels     Ziehschmier    gezogen,

   wäh  rend ein mit normal üblicher     Vorbeizung     und     Kälkung    behandelter Draht aus gleichem  Material nur in 1 bis 2 Zügen auf 4,2 bzw.  3,5 mm 0 zu verformen war. Zur Weiterver  formung musste dieses Vergleichsmaterial  mehrmals wiederum geglüht, gebeizt und     ge-          kälkt    werden.  



  Der erfindungsgemäss behandelte Stahl  draht mit 20     1/o    Chrom und 30      /o    Nickel  wurde auf einer     Einzelziehmaschine    mittels  Trockenseife von 1,6 auf 0,6 mm 0 in 8 Zügen  gezogen     (Querschnittsverminderung    86     a/o).     Der Ziehspiegel bleibt weiterhin erhalten, aber  das Ziehen musste infolge zu hoher Festigkeit  des Drahtes eingestellt werden. Bei diesem  Material können bei normaler     Vorbeizung    und       Kälkung    lediglich 4 Züge durchgeführt wer  den.  



  In den     erfindungsgemässen    Behandlungs  lösungen können neben Eisenionen, Halogen  wasserstoffsäuren und schwefliger Säure,     bzw.          Oxalsäure,    noch weitere Kationen, z. B.     Man-          ga.nionen,        Alkaliionen,    und Netzmittel vorhan  den sein. Die schweflige Säure kann gasförmig  eingebracht bzw. in der Konzentration auf-         rechterhalten    werden oder auch als     Sulfite          bzw.        Bisulfite    z.

   B. als     Natriumsulfit,    als       Natriumbisulfit    oder als Chlorschwefel einge  bracht und ergänzt werden. Ein Einbringen  von Luft oder Sauerstoff in die     sulfithaltige          Badlösung,    z. B. nach Beispiel 1, wirkt sich  auf die     Schichtbildung        günstig    aus und kann  den Anteil an freier Salzsäure ganz oder zum  Teil ersetzen. Ein     Manganzusatz,    beispiels  weise in Form von     Manganchlorid,    hat einen  günstigen Einfluss auf die     Schichtbildung.     



  Als     Halogenwasserstoffsäuren    sind neben  Salzsäure insbesondere     Flusssäure    brauchbar.  Ein teilweiser Ersatz der Halogenwasserstoff  säure durch eine andere starke Säure ist mög  lich, jedoch kann auf die Anwesenheit von  Halogenionen nicht verzichtet werden. Es ist  beispielsweise möglich, das Eisen als Eisen  sulfat einzubringen, wenn für die Anwesen  heit genügender Mengen von     Halogenwasser-          stoffsäure    Sorge getragen ist. Wenn die Halo  genionen in Form von Salzen eingeführt wer  den, kann zur Erziehung der erforderlichen       Azidität    eine andere Mineralsäure, insbeson  dere Schwefelsäure, verwendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Erleichterung der Kaltver formung von legiertem Eisen durch eine chemi sche Oberflächenbehandlung, dadurch gekenn zeichnet, dass das Material mit sauren Lösun gen behandelt wird, die Halogenionen, Eisen ionen und ausserdem zur Bildung von Salz schichten mit der Metalloberfläche befähigte Säuren oder deren Salze enthalten. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Lösungen Chlorionen enthalten. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet. dass die Lösungen als Salzschichtenbildner Sulfit oder schweflige Säure enthalten. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Lösungen als Salzschichtenbildner Oxalat oder Oxalsäure enthalten, Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass Lösungen benutzt werden, die 0,5 bis 60 b/1 Eisen als Ferro- chlorid, 0,7. bis 10 g/1 S02 und 5 bis 20 g/1 TICl enthalten. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeiehnet, da.ss Lösungen benutzt werden, die 1 bis 200 g/l Oxalsäure und 0,2 bis 50 b/1 Eisen als Ferro- und Ferrichlorid ent halten. 6. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Lösungen PH- Werte zwischen 0,2 und 1,5 aufweisen. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch -el@ennzeichnet, dass an die chemische Oberfl:äeheni.@eha.ndlttn@,: eine 'T'roeknung ange schlossen wird. B. Verfahren nach Patentansprueh, da durch gekennzeichnet, dass die Überzüge vor der Verformung eine Nachbehandlun g durch Kälken erfahren. 9.

   Verfahren nach Patentansprueli, da durch gekennzeichnet, dass die Überzüge vor der Verformung eine Nachbehandlung durch alkalische Oxidation erfahren.