188217. lajstromszámú szabadalom • Sósfürdő vas szerkezeti elemek nitridálására
1 188 217 2 A találmány tárgya sófürdö acélból és vasból készült szerkezeti elemek nitridálására, amely fürdő alkálifémek cianidjaiból, cianátjaiból és karbonátjaiból áll és cianidtartalma 0,01 és 3% CN közötti. A sófürdöben való nitridálást ma világszerte alkalmazzák az acélból és vasból készült szerkezeti elemek kopási tulajdonságainak és tartós szilárdságának javítására. Az acélból és vasból készült szerkezeti elemek felülete korrózióállóságának javítására is egyre inkább alkalmazzák a sófürdős eljárást; a szerkezeti elemek nitridálás utáni lehűtésére szolgáló speciális sófürdő kidolgozása (2 934 113 sz. német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságrahozatali irat) azt igazolta, hogy a nitridált réteg korróziós tulajdonságai még jelentősen javíthatók. Ezáltal a sófürdős nitridálással való eljárás nagy jelentőségre tesz szert olyan alkalmazási területek esetében is, ahol egyébként a ritka, költséges króm alkalmazása szükséges. Eredetileg a sófürdős nitridálás céljaira olyan fürdőket alkalmaztak, amelyekben a cianid hányada nagy volt. A nitridáláshoz szükséges cianátot levegőztetéses eljárással állították elő, ezenkívül ezeket a fürdőket titán-tégelyekben üzemeltették. A környezet lehető legkisebb szennyezésére vonatkozó növekvő követelmények ahhoz vezettek, hogy a nagy cianidtarlaimú sófürdőket gyakorlatilag cianid-mentes fürdőkkel helyettesítették, amelyeknél ezen túlmenően a fürdőket szerves anyag segítségével regenerálják, miáltal elkerülhető a mérgező sók képződése (2 310 815 sz. német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságrahozatali irat). Mjvel a cianidok a nitridáló fürdőkben 550 és 650 °C közötti hőmérsékleten erősen redukálóan hatnak, másrészt cianátok inkább oxigén leadására hajlamosak, a csak kevés cianidot tartalmazó nitridáló fürdőknek olyan a tendenciájuk, hogy a nitridált vegyületréteget esetenként olyan erősen oxidálják, hogy a szerkezeti elemek lehűtése és mosása után is visszamarad a felületen egy nehezen eltávolítható, poralakú bevonat. Ilyen bevonatok a nitridált szerkezeti elemek további feldolgozásánál gyakran zavarnak, mivel például hidraulika-aggregátoroknál az olajáramba jutnak és érzékeny helyeken, például csapágyaknál abrazív kopáshoz vezethetnek. Az ilyen jelenségek elkerülésére gyakran válik szükségessé a szerkezeti elemek időtrabló tisztítása. Ezen túlmenően rozsdavörös felületi bevonatok is képződhetnek, ha szerkezeti elemeket ilyen nitridáló fürdőben kezelnek. A nitridált szerkezeti elemek felületi minősége szempontjából káros, oxidáló hatású nitridáló fürdőt többek között az jellemzi, hogy egy 0,05% szenet tartalmazó acélból készült fólia 90 perces kezelési idő után néhányszor 100 mg/dm2 nagyságrendű súlyveszteséget mutat, ugyanilyen acélfóliának a bevonatok képződését megakadályozó körülmények között való kezelése viszont körülbelül 70 mg/dm2-ig terjedő súlynövekedéshez vezet. Eddig azonban nem lehetett előre meghatározni, milyen esetekben idéz elő valamely fürdő jó, illetve nem elfogadható eredményeket a felületi tisztaság tekintetében. Az ilyen sófürdőket eddig körülményes és sok költséget igénylőonódon nagy hőmérsékletre való hevítés és salaktalanítás után olyan mértékben kellett regenerálni, hogy a nitridált szerkezeti elemek felületi tisztasága tekintetében ismét jó eredményeket szolgáltassanak. Az ily módon regenerált sófürdők ezen kedvező tulajdonságai azonban csak viszonylag rövig ideig maradtak meg és ezután vagy újból regenerálásra szorulnak, vagy újból elő kellett állítani ezeket. A találmány célkitűzése olyan, alkálifémek cianidjából, cianátjaiból és karbonátjaiból álló, 0,01 és 3% közötti CN“-tartalmú sófürdő kidolgozása volt acélból és vasból készült szerkezeti elemek nitridálására, amelyek hosszabb időtartamú üzemelés után sem létesítenek felületi bevonatot a nitridált szerkezeti elemeken. Ezt a célkitűzést a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy a fürdő járulékosan 0,5-100 ppm szelént tartalmaz, szelénvegyületek és/vagy elemi szelén alakjában. A szelént, illetve a szelénvegyületeket a folyékony sófürdőbe közvetlenül adagolhatjuk, vagy a fürdő beolvasztásánál olyan sókat alkalmazunk, amelyekhez már előállításuk során hozzáadtuk a megfelelő mennyiségű szelént. A cianáttartalom (CNCT-ként számítva) előnyösen 25-45 súly% és a fürdő hőmérséklete előnyösen 550 és 650 °C közötti. Ezenkívül előnyösen olyan tégelyt alkalmazunk a sófürdőhöz, amely lehetőleg vasmentes. Beváltak a titánból vagy a közel vasmentes króm-nikkel-ötvözetekből készült tégelyek, mely utóbbiak természetesen 10 súly%-ig terjedő mennyiségben vasat is tartalmazhatnak. A találmány szerinti mennyiségű szelén, illetve szelénvegyület tartósan megakadályozza a nitridáló fürdőkben a bevonatok képződését nitridált szerkezeti elemek felületén. Az alábbi példák kapcsán részletesebben ismertetjük a találmány szerinti nitridáló fürdőt. 1. példa Környezetet nem szennyező, cianid-mentes nitridáló fürdőt üzemeltetünk'villamosan fűtött kemencében, 35/70 cm méretű titán-tégelyben. A fürdő összetétele a következő. 38% CNCT, 0,5% CN", kb. 15% karbonát, maradék: nátrium és kálium. 0,05% széntartalmú acélfóliát 90 percig kezelünk ebben a fürdőben, majd vízben lehűtjük. A súlyveszteség 185 mg/dm2. Az egyidejűleg kezelt, acélból készült szerkezeti elemek felületén fekete, letörölhető bevonat mutatkozik. Ezután a fürdőhöz kanál segítségével kb. 1,44 g Se02-t adagolunk (vagyis 85 kg só esetében 12 ppm-nek megfelelő mennyiség). A szelén hozzáadása után a fentiek szerint elvégzett vizsgálat a fóliánál 51 mg/dm2 súlynövekedést eredményezett. Az egyidejűleg kezelt acél szerkezeti 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
