AT203312B - Verfahren zur Herstellung von Silizierungsschichten - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Silizierungsschichten 
In. den letzten Jahren haben   Molybdän   und   Molybdänlegierungen   infolge ihrer hohen Warmfestigkeit steigendes Interesse als Material für   Turbinenschaufeln, Brennka. mmerauskleidungen,      Rakete11ldi1sen   sowie als Heizleitermaterial gefunden. 
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 des Molybdäns bzw.usw.) kann aber an oxydierender Atmosphäre,   z. B.   an Luft,    nur, ausgenützt   werden, wenn das   Molybdän   durch das Aufbringen von zunderfesten Oberflächenschichten gegen die starke Korrosion durch Oxydation geschützt wird.

   Als besonders günstig in bezug auf Oxydationsschutzwirkung haben sich   überzüge   aus Molybdänsilizid bewährt, die an Luft einen Oxydationsschutz bis 17000 C ergeben, was besonders für   Molybdän-   heizleiter wichtig ist, die in elektrischen Ofen mit oxydierender Atmosphäre angeordnet sind. 



   Das Auftragen von Silizidschichten als zunderfester Oberflächenschutz hat nicht nur Bedeutung bei   Molybdän   und seinen Legierungen, sondern auch bei den andern warmfesten, aber nicht oxy-   dationsbeständigen   Metallen wie Wolfram, Tantal, Niob und deren Legierungen. Silizierungschichten sind ausserdem wichtig als korrosionsfeste Schichten, besonders gegen den   Säure angriff   bei Eisen, Stahl, Nickel und Nickellegierungen. 



     Die Silizierungsschichten   wurden bisher aut die metallischen Formteile so aufgetragen, dass die zu silizierenden Teile in Siliziumschmelzen eingetaucht wurden. Nach andern Verfahren wird Silizium aufgespritzt, aufgedampft oder in Pulverform aufgetragen und durch nachherige thermische Behandlung mit dem Grundmaterial zur Reaktion gebracht. Es ist auch möglich, die zu behandelnden Teile in Siliziumpulver eingebettet zu glühen und schliesslich können die Formteile durch Glühen in einer   Schutzgasatmosphäre,   die gasförmige Siliziumverbindungen enthält, siliziert werden. 



   Die Erfindung zeigt nun einen Weg zur Herstellung von   Si1izierungsschichten,   durch den alle bisher auftretenden Mängel solcher Schichten, wie z. B. ungünstig hohe Silizierungstemperatur, die im Falle des Molybdäns zu einer ungünstigen Herabsetzung der mechanischen Eigenschaften führt, sowie Ungleichmässigkeiten der Silizierungschicht, vermieden werden. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass der zu silizierende Formkörper aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere aus   Molybdän,   Wolfram, Tantal, Niob und deren Legierungen der Einwirkung einer si-   lizium, haltigen   Kupferschmelze ausgesetzt werden. 



  Kupfer vermag Silizium aufzulösen, reagiert aber mit dem zu silizierenden Metall wenig oder überhaupt nicht. 



   Bei Ausübung des Verfahrens hat es sich von besonderem Vorteil gezeigt, die zu silizierenden Formteile in die siliziumhaltige Kupferschmelze in an sich bekannter Weise einzutauchen. Man kann aber auch die siliziumhaltige Kupferschmelze auf die Formkörper in an sich bekannter Wei- 
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 durchNachbehandlung erfolgt. 



   Bei der Einwirkung der Schmelze siliziert das gelöste Silizium das zu silizierende Metall. Durch eine chemische oder elektrochemische Beizung wird dann nach dem Herausnehmen des   silizier-   ten Metallformteiles aus der Schmelze und nach dem Abkühlen die noch anhaftende   siliziumhal-   tige Kupferschmelze entfernt, während die   Sili-   zierungsschicht festhaftend   und gleichmässig aut   der Oberfläche des Metallformteiles verbleibt.
Werden z. B. Mo-Stälbe an die siliziumhaltige Kupferschmelze eingetaucht, so wird durch das gelöste Silizium das Molybdän an der Oberfläche in   Molybdänsilizid   umgewandelt, während das Kupfer nicht mit dem Molybdän reagiert. 



  Die aus der Schmelze herausgenommenen Molyb-   dänstälbe   werden dann mit verdünnter Salpetersäure behandelt, wodurch das mechanisch festhaftende Kupfer vollständig entfernt wird, gleichzeitig auch das im Kupfer gelöste, nicht für den Aufbau der   Molybdänsillzidschicht   verbrauchte Silizium. Die   Molybdänsilizidschicht   wird   dabet   nicht angegriffen und verbleibt als gleichmässig dicke, festhaftende Schicht auf der Oberfläche des   Molybdäns.   

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   Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wurde festgestellt, dass einwandfreie   Silizierungsschichten   in Kupferschmelzen mit einem Siliziumgehalt von 3 bis   300/0,   vorzugsweise 10 bis   15%,   bei Temperaturen von 800 bis   12000 C   erhalten werden konnten. Es hat sich schliesslich gezeigt, dass das Kupfer in der siliziumhaltigen Kupferschmelze noch bis zu   50%   durch eines oder mehrere der andern Metalle wie Silber, Zinn, Zink, Blei, Kadmium, Gold, ersetzt werden kann, um vor allem den Schmelzpunkt der Schmelze herabzusetzen. 



  Bei Ersatz des Siliziums bis zu etwa   20%   durch Bor ist es möglich, in die Silizierungsschicht einen kleinen Gehalt von Bor einzubauen, was sich auf die Qualität der Silizierungsschicht in bezug auf Oxydationsbeständigkeit und Temperatur-   wechselbeständigkeit günstig   auswirkt. 



   PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Silizierungschichten auf Formteile aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere aus Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob und deren Legierungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper mit einer etwa   3-300/0,   vorzugsweise   10-150/0,   Silizium 
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 Kupfer und das überschüssige Silizium durch Beizen entfernt wird. 
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Claims (1)

1. ziumhaltige Kupferschmelze in an sich bekannter Weise eingetaucht werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die siliziumhaltige Kupferlegierung auf die Formkörper in an sich bekannter Weise aufgespritzt, aufgedampft oder in Pulverform aufgebracht und zur Ausbildung der Si zierungsschicht durch eine thermische Nachbehandlung niedergeschmolzen werden.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferschmelze bis zu 50% des Kupfers durch mindestens eines der Metalle Silber, Zinn, Zink, Blei, Kadmium oder Gold ersetzt ist.

   5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Silizium in der Kupferschmelze bis zu etwa 20% durch Bor ersetzt ist.