DE2122024A1 - Verfahren und Mittel zum Inchromieren von Stahl - Google Patents

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König · Dipl.-lng. K. Bergen

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Unsere Akte 26 633 3.Mai 1971

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Kabushiki Kaisha Kito, 1084, Nakanoshima, Kawasaki-shi,

Kanagawa-ken, Japan

"Verfahren und Mittel zum Inchromieren von Stahl"„

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Mittel zum Inchromieren von Stahl, bei dem Chrom aus flüchtigen Chromverbindungen in die Stahloberfläche diffundierte

Die bekannten Verfahren zum Inchromieren von Stahl basieren auf der Verwendung hygroskopischer Chromverbindungen, die demzufolge infolge Lagerung bis zum Verbrauch und ihrer Handhabung beim Verbrauch Feuchtigkeit enthalten« Beim Erhitzen einer Feuchtigkeit oder Hydroxyl enthaltenden Chromverbindungen "sram Inchromieren in einem Inchromierofen entsteht demzufolge Chromoxyd« Des weiteren entsteht bei der Verwendung kohlenstoffhaltiger Chromverbindungen beim Erhitzen im Inchromierofen auch Chromkarbid, Sowohl Chromoxyd als auch Chromkarbid diffundii^en^kaum in di%. Stahloberfläche ein und stören damit das Inchromieren,,

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein wirtschaftlich und mit hohem Wirkungsgrad durchführbares Inchromverfahren unter Verwendung von Chromverbindungen zu schaffen, die weder hydroskopisch sind,noch Hydroxyl oder Kohlenstoff enthalten. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß in den das Werkstück enthaltenden Inchromierofen ein aus porösem Chrom bestehendes

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Inchromiermittel eingebracht wird, das Chromhalogenide absorbiert und weder Feuchtigkeit noch Hydroxyl oder Kohlenstoff enthält, und daß die Luft im Inchromierofen mittels eines nichtoxydierenden Gases ausgetrieben und alsdann der Ofen zum Inchromieren erhitzt wird.. Außerdem wird erfindungsgemäß in einer Vorrichtung zum Herstellen von Chromhalogeniden ein Inchromiermittel aus porösem, Chromhalogenide und weder Feuchtigkeit, noch Hydroxyl oder Kohlenstoff enthaltendem Chrom erhitzt und ein feindispenses Chromhalogenid erzeugt sowie anschließend in den Inchromierofen eingeleitet, um ein dort befindliches Werkstück zu inchromieren«

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläuterte In der Zeichnung zeigen:

ffigol eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Inchromiermittel8;

Pig. 2eine vergrößerte Darstellung eines Teils des in Fig,1 dargestellten Inchromiermittels zur Veranschaulichung der Verteilung des Chroms und der Chromhalogenide;

Fig. 3 bis 5 Querschnitte durch erfindungemaße Inchromieröfen«

Die Erfindung wiri mit einem Inchromiermittel durchgeführt, das etwa folgende Zusammensetzung besitzt:

20 bis 60$ Chromhalogenide, beispielsweise Chromchlorid,

bis 0,5$ Eisen,

5 bis 30$ Aluminiumoxyd oder Kieselsäure Rest im wesentlichen Chrom»

Bei dem vorerwähnten Inchromiermittel befindet sich das Chromhalogenid 2 in den Poren zwischen den Chromteilchen

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1,so daß das Chromhalogenid praktisch zur Gänze τοη Chrom— teilchen umgeben ist und demzufolge nicht in Verbindung mit der freien Atmosphäre steht, demzufolge keine Feuchtigkeit aufnehmen kann· Bas Inchromiermittel kann aus hohlzylindrischen Körpern (Fig«1) oder Kugeln bestehen«»

In einem beispielsweise elektrisch beheizten Inchromierofen 5 befindet sich das zu inchromierende Werkstück 4» beispielsweise ein Zahnrad aus dem Kohlenstoffstahl JlS S 2OC, und als Inchromiermittel Hohlzylinder 3, deren Gesamtgewicht das Breifache des Werkstücks beträgt« Das In«· chromiermittel besteht aus einem porösen Trägerwerkstoff, der in der Lage ist, 42jt Chromchlorid (CrCI₂) zu absorbieren und O,O1£ Eisen sowie 12# Aluminiumoxyd, Best Eisen enthalte Bas inchromiermittel ist frei von Feuchtigkeit, Hydroxyl und Kohlenstoff» In den Inchromierofen 5 wird nach dem Einbringen des Werkstücks 4- und des Inchromiermittels 3 ein nichtoxydierendes Gas, Beispielsweise Argon oder Stickstoff, bei Raumtemperatur eingeleitet, um zunächst die im Ofen befindliche Luft zu verdrängen« Banach wird der Ofen beheizt und verdampft das Chromchlorid aus dem Inchromiermittel in die Ofenatmosphäre. Die feinen Teilchen des Chromchlorids gehen in den halbgeschmolzenen Zustand auf der Ofenwandung über,so daß das Chrom auch auf die Werkstückoberfläche gelangt«

Nach dem Absenken der Ofentemperatur auf Raumtemperatur kann das inchromierte Werkstück 4 entn/vommen werden· Bei einer Ofentemperatur von 95O⁰C und einer Behandlungedauer von 3 Stunden beträgt die inchromierte Oberflächenschicht 3/4* während sich bei einer Behandlungszeit von 15 Stunden und derselben Temperatur eine inchromierte Oberflächenschicht von 35yUSicke ergibt· In allen Fällen ist die Werkstückoberfläche glatt und glänzend«

Versuche haben ergeben, daß das Inchromiermittel fünfmal

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benutzt werden kann<>

Bei der Torrichtung nach Fig. 4 führt eine Gasleitung 9 zu einer Muffel 7» in einem Chromchlorid-Erzeuger 8, der im wesentlichen aus einem Ofen 6 und der Muffel 7 besteht,, Yön der Muffel 7 des Chromerzeugers 8 geht eine Chloridleitung 11 mit einem Ventil 10 in einen beispielsweise elektrisch beheizten Inchromierofen 5, in dem ein Ventilator 12 angeordnet ist«, Der "Sichromierofen 5 weist eine Ablaßleitung mit einem Absperrventil 13 auf und enthält das zu inchromierende Werkstück 4 beispielsweise aus dem oben bereits erwähnten Stahl. Hundert Kilogramm eines Inchromiermittels 3 mit der obenerwähnten Zusammensetzung befinden sich in der Muffel 7» die auf eine !Temperatur von 105O⁰C gebracht wird, so daß das Chromhalogenid verdampft und durch das über die Gasleitung 7 zugeführte niehtoxydierende Gas, beispielsweise Argon, in den Inchromierofen 5 eingetragen wird, lach fünfstündigem Einleiten des Chromhalogenid enthaltenden Argons bei einer Ofentemperatur von 100O⁰C betrug die Dicke der inchromierten Diffusionsschicht 5Jß die Werkstückoberfläche war glänzende

Da sich erfindungsgemäß die feinen Teilchen des Chromhalogenide im Innern des Inehromiermittels befinden und von Chromkörnern umgeben sind, kommt es nicht zu einer Feuehtigkeitsaufnähme, so daß das Inchromiermittel kein Hydroxyl und keinen Kohlenstoff enthält. Da auch die im Ofen be« findliche Luft vor dem Inchromieren durch Inertgas ersetzt wird, kann es auch bei der Arbeitstemperatur des Ofens nicht zur Bildung von Chromoxyd oder Chromhydroxyd kommen« Damit ist der Vorteil einer dicken Diffusionsschicht und eines wirksamen Inehromierens verbunden. Außerdem gelangen aus dem im Chromhalogenid-Erzeuger befindlichen Inchromiermittel die Ghromhalogenid-Dämpfe rasch in den Inchromierofen, so daß das Inchromieren mit großer Wirtschaftlichkeit und insbesondere kontinuierlich durchgeführt werden kann,, Bei dem erfindungsgemäßen Ofen nach !Figo 5 befindet

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sich das Inchromiermittel in Form mehrere Zylinder 24 am Boden einer Kammer 23 im Innern eines elektrisch beheizten Ofens 21, der auf feuerfesten Füßen 22 ruht. Im Innern des Inchromierofens 23 "befindet sich ein zu inchromierendes Werkstück, das auf einem gelochten Ständer in der Inchromierkammer 23 ruhte Das inchromiermittel 24, der Ständer 25 und das Werkstück 26 sind mit einem neutralen Salz 27 bedeckte

Der Kragen 30 eines Deckels 29 greift in einem am oberen Ende der Inchromierkammer 23 befindliche, mit einem Abdichtungspulver 31 gefüllte !Tasse 28. Über eine Einlaßleitung 32 wird Inertgas, beispielsweise Argon oder Stickstoff, durch den Deckel 29 in die Inchromierkammer 23 eingeleitete Das in der Kammer befindliche Gas kann über eine Ablaßleitung 32 austreten» Uach dem Ausspülen der Anfangsluft durch das über die leitung 32 eingeleitete Inertgas werden die Leitungen 32, 33 geschlossen und die Inchromierkammer mittels des Ofens 21 zwei Stunden auf etwa 1000⁰O gehalten«

Das in der Inchromierkammer befindliche Salz 27 besteht aus 40$ Natriumchlorid, 30$ Bariumchlorid und 10$ Kalziumchlorid· Außerdem enthält die Inchromierkammer 20$ des Werkstückgewichts an hohlzylindrischem Inchromiermittel aus porösem Chrom mit 42$ absorbiertem Ohromchlorid und 0,01$ Eisen, 12$ Aluminiumoxyd, Rest Chrom* Das Inchromiermittel ist frei von Feuchtigkeit, Hydroxyl und Kohlenstoff» Das Werkstück, beispielsweise ein Zahnrad 26, besteht aus einem Stahl mit 0,21$ Kohlenstoff, 0,23$ Silizium, 0,61$ Mangan, 0,015$ Phosphor, 0,020$ Schwefel, Rest Eisen und wurd© zwei Stunden bei 1000⁰C inchromiert_o Die Dicke der Diffusionsschicht betrug nach dieser Behandlung etwa

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Das neutrale Sals besitzt eine große Wärmekapazität und ist sauerstofffrei, so daß es auch bei erhöhter Temperatur nicht zu einer Oxydation kommt. Das Inchromieren findet mit einem Inchromiermittel, insbesondere einem porösen, absorbiertes Chromhalogenid enthaltenden, jedoch feuchtigkeits-, hydroxyl- und kohlenstofffreiem Chrom statt, so daß es nicht zur Bildung von Chromoxyd und Chromkarbid kommt. Demzufolge ergibt sich eine große Diffusionstiefe, die ein späteres Entchromen ausschließt_o

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Claims (1)

1. Kabu.sh.iki Kaisha Kito, 1084, Nakanoshima, Kawasaki~shi , Kanagawa-ken, Japan_e

   Patentansprüche:

   )) Verfahren zum Inchromieren von Stahl mittels dampfförmiger Chromhalogenide, dadurch gekennzeich· net, daß in porösem Chrom absorbierte, feuehtigkeits«, hydroxyl- und kohlenstofffreie Chromhalogenide verdampft werdeno

   2o) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn« zeichnet, daß das Werkstück und das Inehromiermittel in einer neutralen Salzschmelze erwärmt werden_c

   3„) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Chromhalogenid-Erzeuger (8) mit einem Ofen (6) und einer Muffel (7), von der eine mit einem Ventil (10) versehene Gasleitung (11) zu einem Inchromierofen (5) mit einem Ventilator (12) und einer Ablaßleitung mit einem Absperrventil 513) führt,

   4o)Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspmch 2, gekennzeichnet durch eine in einem elektrisch beheizten Ofen (21) angeordnete Inchromierkammer (23) mit einer Pulvertasse (28,31), in die der Kragen (30) eines mit einer Einlaß- und einer Auslaßleitung (32,33) versehenen Deckels (29) eingreift«,

   5o) Inchromiermittel, bestehend aus porösem, feuchtigkeits-, hydroxyl- und kohlenstofffreie Halogenide enthaltendem Chrom«

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