Verfahren zur Vorbehandlung von Stahlteilen vor dem Salzbadnitrieren

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von Bauteilen aus Passivschichten bildenden Stählen, insbesondere aus Stählen mit mehr als 10 Gew.% Chrom und/oder mehr als 4 Gew.% Nickel vor dem Nitrocarburieren in Salzbädern.

[0002] Legierte Stähle, die größere Mengen Chrom, Nickel und/oder sonstige Zusätze enthalten, bilden an der Luft Passivschichten aus, die vor allem aus Oxiden der Zusatzmetalle bestehen. Diese Passivschichten bedingen zwar eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit dieser Stähle, sind aber hinderlich bei einer Nitrocarburierung solcher Bauteile in cyanid- und cyanathaltigen Salzbädern, da die Passivschichten die Eindiffusion von Stickstoff und Kohlenstoff aus dem Salzbad in die Stahloberfläche erschweren und zu fehlerhaften Nitrierschichten führen.

[0003] Diese Nachteile versuchte man bisher dadurch zu beseitigen, indem man bei der Nitrocarburierung hochlegierter Stähle hochcyanidhaltige Salzbäder einsetzt, die reduzierend auf die Passivschichten einwirken. Diese hochcyanidhaltigen Salzbäder sind jedoch stark umweltbelastend.

[0004] Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Vorbehandlung von Bauteilen aus Passivschichten bildenden Stählen, insbesondere aus Stählen mit mehr als 10 Gew.% Chrom und/oder mehr als 4 Gew.% Nickel vor dem Nitrocarburieren in Salzbädern zu entwickeln, mit dem trotz der vorhandenen Passivschichten eine einwandfreie Nitrocarburierung erreicht wird.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teile in einer oxidierenden Salzschmelze bei 300 bis 500^o C behandelt werden.

[0006] Vorzugsweise verwendet man als oxidierende Salzschmelze ein Gemisch von Alkalinitrat, Alkalihydroxid und Alkalicarbonat. Bewährt haben sich vor allem Salzschmelzen mit 5 bis 30 Gew.% Alkalinitrat, Rest Alkalihydroxid und Alkalicarbonat.

[0007] Vorteilhafterweise betreibt man die Salzschmelzen bei 330 bis 420^o C, wobei für die Behandlungsdauer eine Zeitspannne von 5 bis 30 Minuten sich als günstig erwiesen hat.

[0008] Es ist sehr überraschend, daß trotz einer Verstärkung der Passivschichten in einer oxidierenden Salzschmelze anschließend einwandfrei Nitrocarburierschichten in cyanid- und cyanathaltigen Salzbädern erreicht werden.

[0009] Oxidierende Salzbäder sind beim Nitrocarburieren von Eisenwerkstoffen an sich bekannt (z.B. DE-PS 29 34 113), doch werden sie bisher nur nach dem Nitrocarburieren zur Erhöhung des Korrosionswiderstandes eingesetzt.

[0010] Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern:

1. Bauteile aus einem Stahl mit 23 % Chrom und 8 % Nickel wurden in einem Salzbad (etwa 4 Gew.% Cyanid, etwa 37 Gew.% Cyanat, Rest Alkali) 90 Minuten bei 580^o C nitrocarburiert. Es bildete sich eine fehlerhafte Nitrocarburierschicht aus, die unterschiedliche Schichtstärken aufwies. Wurden diese Bauteile vor dem Nitrocarburieren 25 Minuten bei 370^o C in eine Alkalihydroxidschmelze getaucht, die 10 Gew.% Natriumnitrat enthielt, erzielte man beim Nitrobarburieren einwandfreie, überall die gleiche Dicke aufweisende Schichten.

2. Die gleichen Versuche wurden mit Bauteilen aus den Stählen 1.4028 (13 % Chrom) und 1.4112 (18 % Chrom) durchgeführt. Die metallographische Auswertung ergab bei den in der oxidierenden Salzschmelze vorbehandelten Proben eine gleichmäßige Ausbildung der Nitrierschicht, während die nichtvorbehandelten Proben eine ungleichmäßige, wellige Nitrierschicht zeigten.

Ansprüche

1. Verfahren zur Vorbehandlung von Bauteilen aus Passivschichten bildenden Stählen, insbesondere aus Stählen mit mehr als 10 Gew.% Chrom und/oder mehr als 4 Gew.% Nickel vor dem Nitrocarburieren in Salzbädern,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Teile in einer oxidierenden Salzschmelze bei 300 bis 500^o C behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die oxidierende Salzschmelze aus einem Gemisch von Alkalinitrat, Alkalihydroxid und Alkalicarbonat besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Salzschmelze 5 bis 30 Gew.% Alkalinitrat, Rest Alkalihydroxid und Alkalicarbonat enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Teile bei Temperaturen von 330 bis 420^o C in der oxidierenden Salzschmelze behandelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Behandlungsdauer 5 bis 30 Minuten beträgt.