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Verfahren zum Überziehen eines eisenhaltigen Artikels mit einem andern Metall Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überziehen eines eisenhaltigen Artikels mit einem andern Metall auf dem Wege der Diffusion, um dessen Widerstand gegen Korrosion, Oxydation oder Abnutzung zu erhöhen.
Bei der Ausführung derartiger, bisher bekannter Verfahren, z. B. bei Verchromungsverfahren, befindet sich der eisenhaltige Artikel, z. B. ein Artikel aus Schmiedeeisen, oder ein Blech, eine Stange oder ein Block daraus, in der Regel in einem abgedichteten Behälter in einer Atmosphäre, welche eine geeignete Verbindung des Metalls enthält, die den Überzug bilden soll. Der Vorgang der Diffusion wird bei hoher Temperatur, z. B. im Bereich zwischen 800 und 12000C durchgeführt, und es erfolgt eine Diffusion des Überzugsmetalls in die Oberflächenschicht des eisenhaltigen Artikels in grösserem oder geringere. m Aus- mass.
Ein Ziel der Erfindung liegt auch in der Schaffung eines Metallisierpräparates zur Durchführung des oben genannten Verfahrens, z. B. zum Verchromen eines eisenhaltigen Artikels, das eine lange Lebensdauer hat und dazu beiträgt, eine tiefergehende Diffusion des Überzugsmetalls in den eisenhaltigen Artikel zu erzielen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines derartigen Präparates, welches zur Fernhaltung von Halogenverbindungen des Eisens aus der Diffusionszone oder zur Verringerung deren Konzentrationen wirksam ist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung eines Präparates, das gestattet, an der Oberfläche des eisenhaltigen Artikels höhere Konzentrationen des diffundierenden bzw. Überziehenden Metalls zu erzielen.
Im Rahmen des Verfahrens gemäss der Erfindung bildet weiterhin Gegenstand derselben ein zur Abdichtung dienendes Präparat, welches die Verluste an diffundierendem bzw. Überzug bildendem Metall aus dem Behälter bzw. der Büchse verringert bzw. vermeidet, in denen die Diffusion ausgeführt wird. Mit den bekannten zum Abdichten dienenden Präparaten ist der Verlust an einem zur Diffusion dienenden bzw. den Überzug bildenden Metall ziemlich beträchtlich.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist gemäss einer Ausführungsformen ein zur Abdichtung dienendes Präparat, das als Flüssigkeit in die Dichtungsfugen gegossen wird, bevor mit der Erhitzung des zur Diffusion dienenden Behälters auf die Diffusionstemperatur begonnen wird.
Das Verfahren zum Überziehen eines eisenhaltigen Artikels mit einem andern Metall auf dem Wege der Diffusion gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusion mit einer Halogenverbindung des den Überzug bildenden Metalls in Anwesenheit von Ammoniumnitrat ausgeführt wird, wasein Fernhalten der Eisen-Halogenverbindungen aus der Gasphase während der Diffusion bewirkt. Der eisenhaltige Artikel kann z. B. Gusseisen oder Stahl sein.
Das Metallisierpräparat gemäss der Erfindung enthält weiterhin einen Quarzsand hoher Reinheit und von einer Teilchengrösse, welche eine Diffusion aus der Gasphase gestattet sowie ein Nitrate das ein Fernhalten von Eisen-Halogenverbindungen aus dem Bereich der Diffusionsreaktion auf der Oberfläche eines eisenhaltigen Artikels während dessen Diffusionsbehandlung mit dem zum Metallisieren dienenden Präparat bewirkt.
Gemäss der Erfindung kann die zum Metallisieren dienende Verbindung, welche zum Überziehen der
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Oberfläche eines eisenhaltigen Artikels mit einem andern Metall auf dem Wege eines Diffusionsprozesses dient, einen geringeren Anteil, vorzugsweise nicht unter 5 Grew.-% einer Verbindung, einer Halogenver- bindung, vorzugsweise einerhÏherenHalogenverbindung des zur Diffusion zu bringenden Metalls und einen
Sand hoher Reinheit enthalten.
Der Grad der Reinheit des Sandes sollte derart sein, dass er eine die Oberfläche bildende Masse lie- fert, welche in der Lage ist, das Metall der Halogenverbindung zu adsorbieren, ohne dass ein wesentlicher
Teil des Metalls in chemische Verbindung mit dem Sand tritt. Der Sand enthält vorzugsweise nicht unter 99"Wo Siliziumdioxyd und nicht über 0, 05% als Fertioxyd berechnetes Eisen. Die Teilchengrösse des San-' des muss derart sein, dass er die Gasdiffusion durch die von ihm gebildete Masse gestattet.
Vorteilhafter- weise hat nicht unter 400h und vorzugsweise nicht unter 70% des Sandes eine Teilchengrösse, die einer Ma- schenweite 211-152 u entspricht und vorteilhafterweise haben nicht mehr als 5%, vorzugsweise nicht mehr als 10/0 des Sandes eine Teilchengrösse entsprechend einer Maschenweite von 1003 u. Die zum Über- ziehen bevorzugte Metall-Halogenverbindung im Präparat ist ein Fluorid.
Das zum Metallisieren dienende Präparat eignet sich besonders zur Verwendung beim Verchromen, in welchem Falle die Metall-Halogenverbindung im Präparat vorteilhafterweise eine Chrom-Halogenverbin- dung, vorzugsweise Chromfluorid, ist. Das Präparat kann aber auch zum Diffundieren eines andern Metalls, z. B. Vanadium, Mangan, Niob, Tantal, Wolfram oder Aluminium in die Oberflächenschicht eines eisen- haltigen Artikels dienen, in welchem Falle die entsprechende Halogenverbindung des andern Metalls einen
Teil des zum Metallisieren dienenden Präparates bildet. Das Präparat kann auch dazu dienen, zwei oder mehrere Metalle gleichzeitig einzudiffundieren, in welchem Falle die entsprechenden Halogenverbindun- gen dieser Metalle Teile des Präparates zum Metallisieren bilden.
In einer Variante der Erfindung enthält das Präparat zum Metallisieren vorteilhafterweise einen klei- nen Anteil eines Beschleunigers, z. B. Ammoniumchlorid, Ammoniumbromid oder Ammoniumjodid. Der bevorzugte Zusatz ist Ammoniumchlorid. Dieser Zusatz ist vorzugsweise in einer Menge von nicht unter
0, 01 Gen.-% des Präparates vorhanden.
Wenn die Metall-Halogenverbindung in dem zum Metallisieren dienenden Präparat ein Fluorid ist, enthält das Präparat vorteilhafterweise eine kleine Menge einer Substanz, welche bei der Temperatur des
Diffusions- oder Metallisierungsvorganges Fluorwasserstoff entwickelt. Eine für diesen Zweck geeignete
Verbindung ist Ammonium fluorid, das bei Verwendung vorzugsweise in einer Menge von mindestens 0, l Gew.-% des Gemisches von Metallhalogen und Sand vorhanden ist.
Das Ammoniumnitrat zerfällt bei der Temperatur des Metallisierungs- oder Diffusionsvorganges unter
Entwicklung von Stickstoffoxyd. Die Anwesenheit des Nitrats im zur Metallisierung dienenden Präparat entfernt die Eisen-Halogenverbindungen aus der Gasphase und fördert die Aufrechterhaltung des Dampfdruckes, welcher das Vorhandensein von Chromhalogen und andern Halogenverbindungen von zur Überzugsbildung dienenden Metallen begünstigt.
Ein zum Metallisieren dienendes Präparat gemäss der Erfindungbesteht beispielsweise aus 10 Gew.-%
Chromfluorid und 90 Gew.-% Sand.
Wenn die oben angeführten Zusätze dem Gemisch vonMetall-Halogenverbindung und Sand hinzuge- fügt werden, bestünde ein kennzeichnendes Präparat aus
10 Gew.-% Chromfluorid
89,39 Grew.-% Sand
0,5 Gew. Ammoniumfluorid 0, 1 Gew.-% Ammoniumchlorid
0,01 Gew.-% Ammoniumnitrat.
Wenn das zum Metallisieren dienende Präparat die Ammoniumsalze enthält, kann der zu behandelnde eisenhaltige Artikel in dem Präparat eingebettet werden und das Ganze wird dann auf eine hohe Temperatur, z. B. 10000C gebracht, die eine Diffusion des Metalls der Metall-Halogenverbindung in die Oberfläche des behandelten eisenhaltigen Artikels fördert.
Gemäss der Erfindung kann weiterhin in dem zum Metallisieren dienenden Präparat zum Überziehen der Oberfläche des eisenhaltigen Artikels miteinemandern Metall durch einen Diffusionsprozess das andere Metall in fein verteilter Form im Elementarzustand mit einem Sand der oben angeführten Art gemischt vorhanden sein.
Der Anteil des fein verteilten Metalls in dem Präparat beträgt vorzugsweise etwa 4-8 Gew.-% und
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nicht unter 2-3 Gew. -0/0. Das zum Metallisieren dienende Präparat ist besonders für einen Verchromungsvorgang geeignet, in welchem Falle das Metall im Präparat fein verteiltes Chrom ist. An Stelle von Chrom können jedoch andere Metalle treten, z. B. Vanadium, Mangan, Niob, Tantal, Wolfram oder Aluminium.
Es können auch Gemische von zwei oder mehr dieser Metalle verwendet werden. i Ein Verfahren zum Überziehen der Oberfläche eines eisenhaltigen Artikels auf dem Wege einer Diffusion gemäss der Erfindung enthält weiterhin die Schritte des Überziehens der Oberfläche des Artikels mit einer wässerigen Lösung von Ammoniumnitrat und einem oder mehreren der Zusätze Ammoniumfluorid, Ammoniumchlorid, Ammoniumbromid und Ammoniumjodid, wonach der eisenhaltige Artikel vorzugweise eng mit dem Gemisch von Metall und Sand oder Metall-Halogenverbindung und Sand, das oben beschrieben wurde, umgeben und das Ganze dann auf eine Temperatur gebracht wird, die eine Förderung der Diffusion des Metalls aus dem Gemisch des Metalls und des Sandes oder des Metalls aus der MetallHalogenverbindung, falls es sich um ein Gemisch von Metall-Halogenverbindung und Sand handelt,
in die Oberfläche des eisenhaltigen Artikels bewirkt. Gemäss diesem Verfahren ist die Konzentration der wässerigen Lösung vorzugsweise derart, dass sie nach Überziehen des Artikels damit gewährleistet, dass die Ammoniumsalze in einer Menge vorhanden sind, welche die oben im Zusammenhang mit den Zusätzen beschriebenen Ergebnisse zeitigt.
Gemäss der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Einführen eines andern Metalls in die Oberfläche eines Metallartikels auf dem Wege der Diffusion den Schritt des Überziehens der Oberfläche des eisenhaltigen Artikels mit einer Suspension, Lösung oder Dispersion einer Halogenverbindung des andern Metalls und eines geringeren Anteils von Ammoniumnitrat mit oder ohne einer oder mehreren Ammoniumhalogenverbindungen in einem wässerigen oder organischen Medium. Vorzugsweise wird ein wässeriges Me- dium verwendet, insbesondere ein solches, welches ein oberflächenaktives Mittel enthält. Bevorzugte oberflächenaktive Mittel sind nicht ionisierte, z. B. Glykole und Fettsäureester von polymerisierten und unpolymerisierten Glykolen, wie z. B. Triäthylenglykolmonostearat, Glykolmonostearat und Glykolmonolaurat.
Wenn ein organisches Medium als Lösungsmittel oder umgebende Phase verwendet wird, handelt es sich vorzugsweise um ein langkettiges aliphatisches Amin.
Das Überziehen des eisenhaltigen Artikels mit einer Lösung oder Dispersion kann durch Tauchen oder Spritzen erfolgen, wonach der getauchte oder gespritzte Artikel vorzugsweise an der Luft getrocknet wird.
Alsdann wird der Artikel in einem dicht verschlossenen Behälter erhitzt und auf eine Temperatur gebracht, welche ausreicht, um die Diffusion des Metalls aus dem Überzug aus der Metall-Halogenverbindung in die Oberfläche des eisenhaltigen Artikels zu fördern.
Diese Variante der Erfindung ist besonders für Verchromungsarbeiten geeignet, in welchem Falle die Metall-Halogenverbindung eine Chrom-Halogenverbindung ist, wobei diese Verbindung vorzugsweise Chromfluorid ist. Das Verfahren beschränkt sich jedoch nicht auf die Verwendung von Chrom-Halogenverbindungen ; es können vielmehr auch die entsprechenden Halogenverbindungen anderer Metalle, wie z. B.
Vanadium, Wolfram, Tantal, Aluminium, Mangan oder Niob verwendet werden.
Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung wird ein geeigneter Träger, z. B. Asbesttuch, Glaswolle, Glasfaservlies oder ein Zellulosematerial wie z. B. Papier, mit der oben erwähnten Lösung oder Dispersion getränkt, wonach der eisenhaltige zu behandelnde Artikel mit dem getränkten Träger umhüllt oder bedeckt wird. Danach werden der eisenhaltige Artikelund der getränkte Träger auf eine Temperatur gebracht, die geeignet ist, die Diffusion des Metalls der Halogenverbindung in die Oberfläche des der Behandlung unterworfenen Artikels zu bewirken. Es ist naheliegend, dass der Träger mit einer ausreichenden Menge der Metall-Halogenverbindung getränkt sein muss, um zu gestatten, dass die gewünschte Menge Metall in die Oberfläche des der Behandlung unterworfenen Artikels diffundiert wird.
Mehrere Artikel können in geeigneter Weise gleichzeitigbehandeltwerden, indem zwischen sit, jeweils Blätter oder Lagen des getränkten Trägers gebracht werden.
Der Träger is : vorzugsweise praktisch frei von Schwefel, da festgestellt wurde, dass die Anwesenheit von Schwefel die Diffusion des Metalls in die Oberfläche des der Behandlung unterworfenen Artikels behindert. Wenn ein verhältnismässig grosser Anteil an Schwefel anwesend ist, kann die Diffusion des Metalls in dem eisenhaltigen Artikel im wesentlichen völlig verhindert werden. In Glaswolle oder Asbesttuch ist in der Regel wenig oder kaum Schwefel vorhanden, doch sind in gewissen Arten von Papier, Pappe u. dgl. schädliche Mengen Schwefel und dessen Verbindungen vorhanden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung, bei welchem eine Lösung oder Dispersion der wirksamen Verbindung verwendet wird, hat den grossen Vorteil, dass ohne weiteres höhere Produktionsleistungen zu erzielen sind, da es dann nicht erforderlich ist, den behandelten Artikel aus der Hülle oder der die wirksame Mischung bildenden Masse zu entfernen.
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In dem Verfahren gemäss der Erfindung muss das zum Metallisieren dienende Präparat genügend Chrom oder anderes Metall, das diffundiert wird, enthalten, um auf den der Behandlung unterworfenen Artikel nicht unter 0,01 g Chrom oder äquivalentem andern Metall pro cm2 Fläche aufzubringen. Vorzugsweise ist das Metall in dem zum Metallisieren dienenden Präparat in einer Menge vorhanden, welche ausreicht, i um den eisenhaltigen Artikel mit einem diffundierten Überzug von 0,01 bis 0,15 g Chrom (oder einem andern äquivalenten Metall) pro cnr Oberfläche des Artikels zu versehen, besonders wenn es sich bei dem
Artikel um Schmiedeeisen bzw. Flussstahl handelt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung sieht weiterhin ein Präparat zum Dichten des Behälters vor, in welchem die Diffusion bzw. das Überziehen des eisenhaltigen Artikels durchgeführt wird. Das zum Abdich- ten dienende Präparat enthält ein Gemisch oder eine Zusammensetzung, die bei der Temperatur, bei welcher der Metallisierungs- oder Diffusionsvorgang erfolgt, flüssig ist ; dabei ist das Präparat in bezug auf das Metall z. B. Chrom, das diffundiert wird, im wesentlichen gesättigt. Bei normaler bzw. Raumtempe- ratur kann das Gemisch bzw. das Präparat eine Flüssigkeit, eine gelatinöse oder syrupartige Masse oder ein fester Körper sein.
Ein derartiges zur Abdichtung dienendes Präparat bildet beim Erhitzen auf die Temperatur, bei wel- cher der Diffusionsprozess erfolgt, ein flüssiges Glas oder eine glasartige Verbindung, die im wesentlichen in bezug auf das zur Diffusion dienende Metall gesättigt ist.
Da das zum Abdichten dienende Präparat in bezug auf das zur Diffusion dienende Metall im wesent- lichen gesättigt ist, kann es nicht mehr Metall oder Verbindungen dieses Metalls aus dem Behälter absor- bieren, in welchem der Metallisierungsvorgang ausgeführt wird. Auf diese Weise wird der den bekannten, zum Abdichten dienenden Präparaten anhaftende Nachteil verringert, der mindestens teilweise darin be- steht, dass Metall oder eine Metallverbindung durch das zur Abdichtung dienende Präparat absorbiert wird.
Das zur Abdichtung dienende Präparat gemäss der Erfindungeignetsich besonders zur Verwendung bei einem Verchromungsverfahren. In diesem Falle ist das Präparat im wesentlichen in bezug auf Chrom ge- sättigt. Das zum Abdichten dienende Präparat eignet sich jedoch auch zur Verwendung mit irgendeinem andern Metall, das gemäss einem derartigen Verfahren diffundiert wird, z. B. Vanadium, Mangan, Niob,
Tantal, Aluminium oder Wolfram.
Der Schmelzpunkt des Präparates kann durch Änderung der Art oder des Anteiles seines Alkaligehaltes verändert werden. So kann, bei Verwendung des Präparates in einem Verchromungsverfahren, wo es also im wesentlichen mit Chrom gesättigt ist, dessen Schmelzpunkt auf eine Temperatur von annähernd 800 bis
14000C eingestellt werden, indem der Alkaligehalt des Präparates abgeändert wird. Das Präparat sollte vorzugsweise derart sein, dass es bei einer Temperatur von mindestens 1000C unter der Temperatur, bei welcher der Diffusionsvorgang erfolgt, in der flüssigen Phase ist.
Das zum Abdichten dienende Präparat kann z. B. ineinem Kanal untergebracht sein, der am Rand des
Behälters ausgebildet ist, in welchem der Diffusionsprozess ausgeführt werden soll. Dabei ist der Deckel oder Verschluss des Behälters mit einer Lippe oder einem Flansch versehen, die bzw. der sich in den Kanal erstreckt.
Ein zum Abdichten dienendes Präparat, welches bei Raumtemperatur fest ist, kann aus einem Gemisch mehrerer Bestandteile, z. B. aus Sand, Natriumkarbonat und gepulvertem Chrom bestehen, das bei der Temperatur, bei welcher das Verfahren ausgeführt wird, unter Bildung eines flüssigen Glases schmilzt, das mit dem zur Diffusion gelangenden Metall gesättigt ist. Dieses Metall ist in dem als Beispiel angeführten Gemisch Chrom. Beim Abkühlen verfestigt sich das zum Abdichten dienende Präparat zu einem Glas, und das feste Glas kann dann zerbrochen und/oder gepulvert werden, und man kann es wieder als zum Abdichten dienendes Präparat verwenden.
Wird das zum Abdichten dienende Präparat an Ort und Stelle aus einem Gemisch fester Bestandteile, wie die oben beschriebenen, hergestellt, so werden Kanal und Gemisch vorzugsweise zuerst mit Wasser benetzt. Erfolgt dies nicht, so kann ein unzulässiger Verlust an Natriumkarbonat oder einem äquivalenten Salz eintreten, wenn beim Erhitzen des Behälters Luft aus ihm ausgestossen wird, wobei das Salz aus dem Kanal von der Luft mitgerissen wird. Durch Benetzen des Kanals und des Gemisches bildet das Natriumkarbonat das Mono- oder ein anderes Hydrat, das während des Erhitzens im Kanal zurückgehalten wird.
Alternativ kann das ursprüngliche Gemisch von verschiedenen in den Kanal eingebrachten Stoffen einen solchen Überschuss an Natriumkarbonat oder einem andern äquivalenten Salz enthalten, dass der Verlust der Menge Salz ausgeglichen oder zulässig ist, welche durch austretende Luft während des Erhitzens des Behälters mitgerissen wird.
Der Bestandteil eines solchen Gemisches verschiedener Stoffe bildende Metall liegt vorzugsweise in fein verteilter Form vor, und seine Teilchengrösse ist vorteilhafterweise geringer als eine Siebmaschen-
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weite von 76 Il.
Ein zum Abdichten dienendes Präparat, das bei Raumtemperatur flüssig ist oder eine syrupartige Mas- se bildet, enthalt Wasserglas, das eine derartige Menge des zu diffundierenden Metalls beinhaltet, dass das zum Abdichten dienende Präparat bei der Temperatur, bei welcher die Diffusion durchgeführt wird, im i wesentlichen mit diesem Metall gesättigt ist. Unter der Bezeichnung Wasserglas sind nicht nur Natriums- likate sondern auch ein oder mehrere Alkalimetallsilikate zu verstehen.
Die Silikate im Wasserglas können durch die Formel MeO. nSiOj ; wiedergegeben werden, worin Me ein oder mehrere Alkalimetalle darstellt und n das Molekularverhältnis von Silizium zu Alkali angibt.
EMI5.1
B. Na S10,1, 2 und 4.
Die im Handel erhältlichen Wasserglassorten sind in der Regel entweder echte Lösungen oder kolloidale Lösungen oder Suspensionen. In folgender Tabelle sind Einzelheiten über drei Hauptwerte von im Handel erhältlichem Wasserglas angeführt.
EMI5.2
<tb>
<tb>
Sorte <SEP> Viskosität <SEP> bei <SEP> 200C <SEP> SiO <SEP> Na <SEP> 0 <SEP> HO <SEP> % <SEP> Feststoffe
<tb> 36/380 <SEP> Be <SEP> 20- <SEP> 200 <SEP> 26,5 <SEP> 7,9 <SEP> 65, <SEP> 6 <SEP> 34,4
<tb> 50 Be <SEP> 200-2000 <SEP> 35,0 <SEP> 13,5 <SEP> 51,5 <SEP> 48, <SEP> 5
<tb> 700 <SEP> Be <SEP> 8000-80000 <SEP> 37, <SEP> 0 <SEP> 23,0 <SEP> 40,0 <SEP> 60,0
<tb>
Im Handel erhältliche Sorten von Wasserglas können ein Metasilikat und/oder ein Disilikat und/oder ein Tetrasilikat und Verbindungen enthalten, deren Zusammensetzungen zwischen diesen Silikaten lie- gen dürfte.
Ein zum Abdichten dienendes Präparat, das bei Raumtemperatur flüssig ist, besteht beispielsweise aus einer wässerigen Lösung eines Gemisches aus Natriumtetrasilikat und bzw. oder Natriumdisilikat und bzw. oder Natriummetasilikat, Natriumdichromat und Natriumhydroxyd.
Eine solche Lösung kann z. B. durch Mischen von Natriumdichromat und Natriumhydroxyd mit einem geeigneten, im Handel erhältlichen Wasserglas hergestellt werden. Wird diese Lösung von Raumtemperatur auf die Temperatur erhitzt, bei welcher der Diffusionsvorgang durchgeführt wird, so ist in der Regel immer eine flüssige Phase vorhanden. So sind z. B. bei Raumtemperatur das Natriumdichromat und das Natriumhydroxyd in Lösung in Wasserglas, das selbst eine kolloidale Lösung eines oder mehrerer Natriumsilikate in Wasser darstellt. Bei 1000C verdampft zumindest ein Teil des Lösungsmittels (Wasser) und so bleiben einige feste Stoffe und eine flüssige Phase übrig, die aus Verbindungen besteht oder sie zumin- dest enthält, deren Formel zwischen Na. Si20, und Na Si 0 liegt.
Diese flüssige Phase bleibt bis zu 4000C etwa aufrecht erhalten. Über diese Temperatur wird die Flüssigkeit innerhalb eines gewissen Temperatur- bereiches zu einem festen Körper. Bei etwa 310 C wird das Natriumhydroxyd jedoch, das als fester Körper ausgefällt wurde, eine Flüssigkeit und bildet eine flüssige Phase, die bestehen bleibt, bis die Temperatur so weit angestiegen ist, dass die bei etwa 4000C gebildeten festen Körper schmelzen. Ein derartiges Präparat bildet also während des ganzen Aufheizzeitraumes, also von Raumtemperatur bis zur Diffusionstem peratur, eine flüssige Dichtung und bleibt auch als solche bei der Diffusionstemperatur bestehen.
Das wasserglashaltige Präparat, welches Natriumdichromat enthält und oben erwähnt wurde, wird bei einem Diffusionsverfahren zur Anwendung gelangen, bei welchen das zur Diffusion gelangende Metall Chrom ist. Die Dichromatmenge ist dann derart gewählt, dass das Präparat bei der Temperatur mit Chrom gesättigt ist, bei welcher der Diffusionsvorgang ausgeführt wird. Das Chrom kann jedoch statt als Dichromat in irgendeiner andern geeigneten Form vorliegen. Handelt es sich bei dem zu diffundierenden Metall um ein anderes als Chrom, dann wird es in einer geeigneten Form in das Wasserglaspräparat eingearbeitet. Dabei wird die Menge des andern vorhandenen Metalls ebenfalls derart gewählt, dass sie ausreicht, um das Präparat mit ihm bei der Temperatur im wesentlichen zu sättigen, bei welcher die Diffusion ausgeführt wird.
Das zur Abdichtung dienende Präparat gemäss der Erfindung gestattet es, die Menge des zu diffundierenden Metalls im Behälter wesentlich geringer zu halten als bei irgendeinem der bisher bekannten zur Abdichtung dienenden Präparate. Bekannte zum Verchromen dienende Präparate enthalten in der Regel etwa 25% Chrom als Metall. Bei dem zum Abdichten dienenden Präparat gemäss der Erfindung kann der Chromgehalt des zum Verchromen dienenden Präparates sehr viel geringer sein und sogar 3% betragen. So ist es
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z. B. durch. Verwendung des zum Abdichten dienenden Präparates beim Verchromen möglich, den Chrom- gehalt im Behälter auf etwa 150% des Betrages herabzusetzen, der auf den Metallartikel diffundiert wer- den soll.
Wird das zum Abdichten dienende Präparat in einem Verfahren verwendet, bei welchem zwei oder mehrere Metalle gleichzeitig zur Diffusion gelangen, so ist das Präparat in bezug auf jedes dieser Metalle im wesentlichen gesättigt. In Anwendung des Verfahrens gemäss der Erfindung wird die Korrosionsbestän- digkeit bzw. die Beständigkeit gegen Oxydation eines gemäss dem Verfahren metallisierten Artikels erhöht. wobei er mit einer Halogenverbindung des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumchlorid überzogen und dann auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, welche gewährleistet, dass Aluminium in den Artikel diffundiert und bzw. oder eine Legierung mit dessen Oberflächenschicht eingeht.
Die hiefür erforderliche Tem- peratur liegt in der Regel zwischen 700 und 10500C. Dieses erfindungsgemässe Verfahren eignet sich be- sonders zur Verbesserung der Eigenschaften der Oberflächenschicht eines verchromten Artikels. Das Ver- fahren kann jedoch für beliebige Artikel verwendet werden, ob sie nun metallisiert sind oder nicht, vor- ausgesetzt, dass die Oberflächenschicht des Artikels ein Metall enthält, welches mit Aluminium eine Lei gierung eingehen kann. Das Verfahren hat den wesentlichen Vorteil, dass der Artikel, insbesondere wenn es sich um einen verchromten handelt, nur sehr kurze Zeit auf der erforderlichen hohen Temperatur ge- halten werden muss.
Der zu behandelnde Metallartikel wird vorzugsweise in einem Tauchvorgang mit der Halogenverbin- dung des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumchlorid, überzogen. Als zum Tauchen dienende Lösung, dient vorzugsweise eine gesättigte wässerige Lösung der Halogenverbindung. Die Halogenverbindung des
Aluminiums, kann aber in anderer Form auf den Metallartikel aufgebracht werden, z. B. als Emulsion.
Gemäss der Erfindung wird weiterhin ein eisenhaltige auf dem Wege des Diffusionsverfahrens zu me- tallisierender Artikel mit einer Halogensäure, vorzugsweise einer verdünnten Lösung derselben, vorbe- handelt.
Die bevorzugte Säure ist Salzsäure. Die Konzentration der verdünnten Lösung beträgt vorteilhafter- weise etwa 100/0 der im Handel erhältlichen konzentrierten Säure. So enthält z. B. im Falle einer Salzsäure- lösung diese etwa 3-4 Gew.-% Chlorwasserstoff. Die Konzentration der Säure kann jedoch geringer oder höher sein. z. B. zwischen 5% der Stärke der konzentrierten Säure bis zur konzentrierten Säure selbst. We- sentlich ist, dass die Säure vor dem Diffusionsvorgang die Oberfläche des Metallartikels angreift und stark genug ist, um sie zu reinigen.
Es wurde festgestellt, dass durch diese Vorbehandlung innerhalb des Verfahrens gemäss der Erfindung ein tieferes Eindringen und eine höhere Konzentration des diffundierten Metalls im Artikel erreicht wird.
Dies trifft besonders für den Fall zu, dass das in die Oberflächenschicht des Artikels zu diffundierende Me- tall Chrom ist. Die Vorbehandlung beschränkt sich jedoch nicht auf einen Verchromungsvorgang, sondern kann auch ausgeführt werden, wenn das zu diffundierende Metall nicht Chrom sondern z. B. Vanadium,
Mangan, Aluminium, Wolfram, Tantal oder Niob ist.
Die Säurelösung wird vorteilhafterweise heiss verwendet undenthält vorzugsweise ein Netzmittel. Das
Netzmittel ist vorzugsweise schwefelfrei undbesteht vorteilhafterweise aus einer Stickstoffverbindung, aus- genommen einer quartären Ammoniumverbindung.
In der Zeichnung wird beispielsweise eine Büchse bzw. ein Behälter in lotrechtem Schnitt gezeigt, welcher sich zur Ausführung des Diffusionsverfahrens zum Überziehen eines eisenhaltigen Artikels eignet.
Der Kasten 1 von rechteckigem Querschnitt besitzt an seiner Innenseite einen damit ein Ganzes bil- denden Teil 2 von winkelförmigem Querschnitt, derzur Begrenzung eines Kanals 3 dient. Dieser erstreckt sich am oberen Ende des Behälters und um die Innenfläche des Kastens. Ein Deckel 4 ruht auf dem oberen äusseren Ende des Teiles 2 und ist mit einem endlosen, sich daran nach unten erstreckenden Flansch 5 ver- sehen, der sich in dem Kanal 3 erstreckt. Sämtliche Teile des Behälters einschliesslich des Deckels beste- hen aus,.. 5chmiedeeisen.
Bei Verwendung kann der Behälter mit einem zum Metallisieren dienenden Präparat 7 gefüllt werden, in welches der eisenhaltige zu überziehende Artikel 6 eingebettet wird. Dann wird ein geeignetes zum
Abdichten dienendes Präparat 8 der in irgendeinem der nachstehenden Beispiele 1 - 11 beschriebenen Art in den Kanal 3 gegossen oder eingebracht und der Deckel 4 aufgesetzt, wobei ein Flansch 5 in das zur Abdichtung dienende Präparat taucht, um den Behälter dicht zu verschliessen. Selbstverständlich handelt es sich hiebei um ein zur Abdichtung dienendes Präparat 8, welches bei der Temperatur weich oder flüssig ist, bei welcher das Diffusionsverfahren ausgeführt wird. Weiterhin ist das zur Abdichtung dienende Präparat 8 bei dieser Temperatur im wesentlichen mit dem den Überzug bildenden Metall bzw. Metallen gesättigt.
Jedes der den Überzug bildenden Metalle ist in Form einer Halogenverbindung oder von Halogen-
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verbindungen in der Masse des zu metallisierenden Präparates vorhanden oder es befindet sich in Form eines
Filmes eines oder mehrerer Halogenverbindungen auf den Artikeln 6 selbst.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand mehrerer Beispiele erläutert.
In diesen Beispielen werden zwei Sandsorten A und B verwendet. Die Analyse dieser Sandsorten ergab ; folgende Zusammensetzung :
Sand A
EMI7.1
<tb>
<tb> Gew.-%
<tb> Sie <SEP> ; <SEP> ;-99, <SEP> 20
<tb> Al2O3 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 35
<tb> # <SEP> Fe2O3 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 04
<tb> CaO <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 10
<tb> MgO <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 10
<tb> Na2O/K2O <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 05
<tb> GlUhverlust <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 16
<tb> 100, <SEP> 00
<tb>
Teilchengrösse : 82 Gew.-% innerhalb der Siebmaschenweite von 152 bis 211 j. t,
0, 44 Gew.-% grösser als Siebmaschenweite 1003 g.
Sand B
EMI7.2
<tb>
<tb> Gew. <SEP> -%
<tb> SiO2 <SEP> - <SEP> 99, <SEP> 56
<tb> Al2O3 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 22
<tb> Fe2O3 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 02
<tb> CaO <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 11
<tb> MgO <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 05
<tb> NaO/K2O-0, <SEP> 02
<tb> Glühverlust <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 02
<tb> 100, <SEP> 00
<tb>
Teilchengrö#e: 84,7 Gew.-% innerhalb der Siebmaschenweite von 152 bis 211 ,
0,1 Gew.-% grösser als Siebmaschenweite zo Beispiel l : Ein zum Metallisieren dienendes Präparat wird durch inniges Mischen von :
EMI7.3
<tb>
<tb> 10,00 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> Niobfluorid
<tb> 89,19 <SEP> Gew. <SEP> -Teilen <SEP> Sand <SEP> A
<tb> 0,70 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> Ammoniumfluorid <SEP>
<tb> 0, <SEP> 10 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> Ammoniumchlorid <SEP>
<tb> 0,01 <SEP> Gew.-Teil <SEP> Ammoniumnitrat
<tb>
hergestellt.
Ein Teil desäparates wird in einen Behälter von gleicher Form wie der in der Zeichnung gezeigte gefüllt. Ein Stück von EN2A Schmiedeeisenblech wird in dem Behälter in dem Präparat eingebettet. Dann wird der Behälter bis zum Rand des Kanals 2 mit einer weiteren Menge des Präparates gefällt, wonach der Deckel 4 so aufgesetzt wird, dass sein vorspringender Flansch 5 sich in den Kanal 3 erstreckt.
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7 Gew.-Teile fein gepulverten metallischenNiobs (Teilchengcösse geringer als Sieb 200 Brit. Standard) wird mit 100 Gew.-Teilen Natriumtetrasilikat (Na Si) gemischt, das in 75 Gew.-Teilen Wasser gelöst worden war. Das Gemisch wird dann in den Kanal 3 des Behälters zur Bildung der Dichtung 8 gegossen.
Alsdann wird der Behälter in einen auf 10150C gehaltenen Brennofen gebracht. Nachdem der Behälter und 5 sein Inhalt diese Temperatur erreicht hat, werden sie weiter 4 Stunden im Ofen auf dieser Temperatur ge- halten. Dann wird der Behälter aus dem Ofen genommen und man lässt ihn auf Raumtemperatur abkühlen.
Nach Öffnen des Behälters wird das EN2A Schmiedeeisenstück zur Untersuchung herausgenommen. Es wird festgestellt, dass das Präparat frei fliessend ist und weder ein Sintern noch ein Zusammenbacken statt- gefunden hat.
Eine mikroskopische Untersuchung der Kante des Schmiedeeisenstückes zeigt nach Schleifen, Polieren und Ätzen, dass Niob 0,076 mm in den Stahl hineindiffundiert ist.
Beider Diffusionstemperatur von 1015 C war die Abdichtung 8 flüssig und in bezug auf Niob im we- sentlichen gesättigt. Demzufolge ging nur wenig oder kein Niob aus dem Behälter durch Absorption oder
Kombination mit dem zur Abdichtung dienenden Präparat verloren. i Beispiel 2 :.
EMI8.1
<tb>
<tb>
9,00 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Manganfluorid <SEP>
<tb> 90,28 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Sand <SEP> A
<tb> 0, <SEP> 50 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Ammoniumfluorid <SEP>
<tb> 0, <SEP> 20 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Ammoniumchlorid
<tb> 0,02 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Ammoniumnitrat
<tb>
werden innig miteinander vermischt, und ein Teil des Gemisches bzw. des zum Metallisieren dienenden Präparates wird in einen Behälter gefüllt, dessen Bauweise die gleiche ist wie die des in der Zeichnung gezeigten Behälters. Ein Graugussstück wird in das Präparat im Behälter eingebettet, wonach dieser bis zur Höhe der Oberkante des Kanals 2 mit einer weiteren Menge des Präparates gefüllt wird. Dann wird der Deckel 4 derart aufgesetzt, dass sein Flansch 5 sich in den Kanal 3 erstreckt.
Ein Gemisch von 100 Gew.-Teilen Natriumtetrasilikat (Na2Si4O9) und 105 Gew.-Teile Natriumpermanganat (NaMnO) sowie 75 Gew.-Teilen Wasser werden zu einer Lösung verarbeitet, die in den Kanal 3 zur Bildung der flüssigen Dichtung 8 gegossen wird. Der derart abgedichtete Behälter wird dann in einen auf 9000C gehaltenen Brennofen gebracht. Nach Verstreichen eines Zeitraumes, während welchem der Behälter und sein Inhalt diese Temperatur erreichen, werden sie 4 Stunden lang im Ofen auf 9000C gehalten. Alsdann wird der Behälter dem Ofen entnommen und man lässt ihn auf Raumtemperatur abkühlen.
Alsdann wird der Behälter geöffnet und das Gusseisenstück zur Untersuchung herausgenommen. Das Präparat erscheint frei fliessend, und es hat weder ein Sintern noch eine Klumpenbildung stattgefunden.
Eine mikroskopische Untersuchung der Kante des Gusseisenstückes nach Abschleifen, Polieren und Ätzen zeigt, dass Mangan 0, 064 mm in das Gusseisen diffundiert ist.
Die flüssige Dichtung war bei der Temperatur von 900 C,weiche bei dem Diffusionsvorgang herrschte, im wesentlichen mit Mangan gesättigt.
Beispiel 3 : Es wird ein zum Metallisieren dienendes Präparat durch inniges Mischen von
EMI8.2
<tb>
<tb> 5. <SEP> 00 <SEP> Gew. <SEP> -Teilen <SEP> Wolframmetallpulver <SEP>
<tb> 94, <SEP> 71 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> Sand <SEP> B
<tb> 0, <SEP> 25 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> Ammoniumfluorid. <SEP>
<tb>
0,02 <SEP> Gew. <SEP> -Teilen <SEP> Ammor1iumchlorid <SEP>
<tb> 0. <SEP> 02 <SEP> Gew. <SEP> -Teilen <SEP> Ammoniumnitrat <SEP>
<tb>
hergestellt.
Ein Teil des Präparates wird in den in der Zeichnung dargestellten Behälter gefüllt. Ein Stück EN2A Schmiedeeisenblech wird in das Präparat im Behälter eingebettet, wonach er bis zur Oberkante des Kanals 2 mit einer weiteren Menge des Präparates gefüllt und der Deckel 4 derart aufgesetzt wird, dass sein Flansch 5 sich in den Kanal 3 erstreckt.
Ein Gemisch von 100 Gew.-Teilen Natriumtetrasilikat (NaSi) und 100 Gew.-Teilen Natrium- wolframat (Na10W12O41#28H2O) werden in 75 Gew.-Teilen Wasser gelöst, und die Lösung wird in den Ka-
<Desc/Clms Page number 9>
nal 3 gegossen, wonach der derart abgedichtete Behälter in einen auf 10150C gehaltenen Brennofen ge- bracht wird. Nach Ablauf eines Zeitraumes, innerhalb welchem der Behälter und sein Inhalt diese Tempe- ratur erreichen, wird er weitere 4 Stunden bei dieser Temperatur im Ofen belassen. Danach wird der Be- hälter dem Ofen entnommen und man lässt ihn auf Raumtemperatur abkühlen.
5 Der Behälter wird geöffnet und das EN2A Schmiedeeisenstück zur Prüfung entnommen. Das Präparat hat nicht gesintert oder zusammengebacken und ist frei fliessend.
Eine mikroskopische Untersuchung der Kante des Schmiedeeisenstückes nach Abschleifen. Polieren und Ätzen zeigt, dass Wolfram 0,127 mm in das Schmiedeeisen diffundiert ist.
Die bei der Diffusionstemperatur von 10150C flüssige Dichtung 8 war in bezug auf Wolfram bei die- ser Temperatur im wesentlichen gesättigt.
Beispiel 4 : Ein zum Metallisieren dienendes Präparat wird durch inniges Mischen von
EMI9.1
<tb>
<tb> 5, <SEP> 00 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> Chrommetallpulver
<tb> 94,77 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> Sand <SEP> B
<tb> 0, <SEP> 20 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> Ammoniumfluorid <SEP>
<tb> i <SEP> 0, <SEP> 02 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> Ammoniumchlorid
<tb> 0,01 <SEP> Gew.-Teil <SEP> Ammoniumnitrat <SEP>
<tb>
hergestellt.
Ein Teil des Präparates wird in den in der Zeichnung gezeigten Behälter gefüllt. Ein Graugussstück wird in das Präparat im Behälter eingebettet, und dieser wird alsdann mit einer weiteren Menge des Präparates bis zur Höhe der Oberkante des Kanals 2 aufgefüllt. Alsdann wird der Deckel 4 derart aufgesetzt, dass der Flansch 5 sich in den Kanal 3 erstreckt.
Ein flüssiges, zur Abdichtung dienendes Präparat gleicher Zusammensetzung wie das in Beispiel 10 beschriebene wird in den Kanal 3 gegossen, und der Behälter wird alsdann in einen auf 9000C gehaltenen Brennofen gebracht. Nach Ablauf eines Zeitraumes, innerhalb dessen der Behälter und sein Inhalt diese Temperatur erreicht haben, wird er für weitere 3 Stunden im Brennofen auf dieser Temperatur gehalten.
Alsdann wird der Behälter dem Ofen entnommen und auf Zimmertemperatur abgekühlt.
Der Behälter wird geöffnet, und dass Gusseisenstück wird zur Prüfung entnommen. Das Präparat ist frei fliessend, und es hat weder ein Sintern noch eine Klumpenbildung stattgefunden.
Eine mikroskopische Untersuchung der Kante des Gusseisenstückes nach Abschleifen, Polieren und Ätzen zeigt, dass Chrom 0,101 mm in das Gusseisen diffundiert ist.
Beispiel 5 :
EMI9.2
<tb>
<tb> 5 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Wolframmetallpulver <SEP>
<tb> 95 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Sand <SEP> B
<tb>
werden innig miteinander vermischt, und ein Teil des Gemisches wird in einen Behälter gleicher Bauweise gefüllt, wie die in der Zeichnung gezeigte.
Ein Stück Ventilatorflügel aus EN2A Schmiedeeisenblech eines Ventilators wird in eine wasserige Lösung getaucht, welche enthält :
EMI9.3
<tb>
<tb> 15 <SEP> Gew.-% <SEP> Ammonlumfluorid <SEP>
<tb> 1, <SEP> 2 <SEP> Gew.-% <SEP> Ammoniumchlorid
<tb> 1, <SEP> 2 <SEP> Gew.-% <SEP> Ammoniumnitrat.
<tb>
Dann wird das Stück in einem Warmluftstrom getrocknet. Das Blechstück aus Schmiedeeisen wird in das Gemisch von Wolframpulver und Sand im Behälter eingebettet, wonach dieser bis zur Oberkante des Kanals 2 mit einer weiteren Menge des Gemisches gefüllt wird. Alsdann wird der Deckel derart aufgesetzt, dass sein Flansch 5 sich in den Kanal 3 erstreckt.
Ein flüssiges Dichtungsmittel gleicher Zusammensetzung wie das in Beispiel 3 verwendete wird in den Kanal 3 gegossen und der derart abgedichtete Behälter wird in einen auf 1020 C gehaltenen Brennofen gebracht. Nach Ablauf eines Zeitraumes, der ausreicht, um den Behälter und dessen Inhalt auf diese Temperatur zu bringen, werden sie 3 3/4 Stunden auf dieser Temperatur im Ofen gehalten. Dann wird der Be- hälter aus dem Ofen entfernt und man lässt ihn auf Raumtemperatur abkühlen.
<Desc/Clms Page number 10>
Der Behälter wird geöffnet und das Stück aus EN2A Schmiedeeisen zur Prüfung entnommen. Das Ge- misch von Sand und Wolframpulver zeigt keine Sinterung.
Bei mikroskopischer Untersuchung der Kante des Schmiedeeisenstückes nach Abschleifen, Polieren und Ätzen zeigt sich, dass Wolfram 0,192 mm tief in das Schmiedeeisen diffundiert ist.
Beispiel 6 :
EMI10.1
<tb>
<tb> 10 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Manganfluorid <SEP>
<tb> 90 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Sand <SEP> B
<tb>
werden innig miteinander vermischtundin den in der Zeichnung gezeigten Behälter gefüllt. yin Stück des eines Ventilatorflügels aus EN2A-Flussstahl wird in eine wässerige Lösung getaucht, welche :
EMI10.2
<tb>
<tb> 15 <SEP> Gew.-% <SEP> Ammoniumfluorid <SEP>
<tb> 1,2 <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP> Ammoniumchlorid <SEP>
<tb> 1,2 <SEP> Gew.-% <SEP> Ammoniumnitrat
<tb>
enthält, und in einem Warmluftstrom getrocknet.
Alsdann wird das Flussstahlblechstück in das Gemisch von ManganfluoridundSand im Behälter eingebettet, und dieser wird bis zur Oberkante des Kanals 2 mit einer weiteren Menge des Gemisches gefüllt.
Alsdann wird der Deckel 4 derart aufgesetzt, dass sein Flansch 5 sich in den Kanal 3 erstreckt. Alsdann wird dasselbe flüssige, zur Abdichtung dienende Präparat von Beispiel 2 in den Kanal 3 gegossen, und der derart abgedichtete Behälter wird in einen auf 10200C gehaltenen Brennofen gebracht. Nachdem der Behälter und sein Inhalt diese Temperatur erreicht haben, werden sie weitere 3 3/4 Stunden im Ofen auf dieser Temperatur gehalten. Der Behälter wird dann aus dem Ofen genommen und man lässt ihn auf Raumtemperatur abkühlen.
Der Behälter wird geöffnet und das Stück aus EN2A-Flussstahl für eine Prüfung entnommen. Das Gemisch von Manganfluorid und Sand zeigte keine Sinterung.
Eine mikroskopische Untersuchung der Kante des Flussstahls zeigt nach Abschleifen, Polieren und Ätzen, dass Mangan 0,152 mm in dem Flussstahl ist.
Beispiel 7 : Eine wässerige,
EMI10.3
<tb>
<tb> 25 <SEP> Gew.-% <SEP> Chrbmfluorid <SEP>
<tb> 10 <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP> Ammoniumfluorid <SEP>
<tb> 1 <SEP> Grew.-% <SEP> Ammoniumchlorid
<tb> 0, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP> Ammoniumnitrat
<tb>
enthaltende Dispersion wurde hergestellt und 0, 05ufo Monoäthylenglykol hinzugegeben.
Asbesttuchstücke werden in der ununterbrochen mechanisch bewegten Dispersion getränkt. Die Asbesttuchstücke sind in der genauen Grösse des in der Zeichnung gezeigten Kastenbodens zugeschnitten.
Ein solches Stück getränkten Asbesttuchs wird aus der Dispersion genommen und auf den Boden des Behälters gelegt. Alsdann werden darauf durchlöcherte Platten aus EN2A-Flussstahl gelegt, welche Teil eines Haushaltsölbrenners bildeten. Oben auf die Brennerplatten wird ein weiteres getränktesAsbesttuch gelegt und so weiter bis der Behälter bis zur Höhe der Oberkante des Kanals 2 abwechselnd mit Lagen getränken Asbesttuchs und Brennerplatten gefüllt ist, wobei die oberste Lage aus getränktem Asbesttuch besteht.
Alsdann wird ein flüssiges Abdichtungsmittel gleicher Zusammensetzung wie das in Beispiel 11 beschriebene in den Kanal 3 zum Abdichten des Behälters gegossen. Der derart abgedichtete Behälter wird in einen auf 10200C gehaltenen Brennofen gebracht. Nachdem der Behälter und sein Inhalt diese Temperatur erreicht haben, werden sie 6 Stunden weiter auf dieser Temperatur im Ofen gehalten. Alsdann wird der Behälter entfernt und man lässt ihn auf Raumtemperatur abkühlen.
Abgekühlt wird der Behälter geöffnet und der Inhalt wird zur Prüfung entfernt.
Eine mikroskopische Untersuchung einer angeschliffenen, polierten und geätzten Kante einer der Brennerplatten zeigt, dass Chrom 0,089 mm in den ursprünglichen Stahl diffundiert ist.
<Desc/Clms Page number 11>
Beispiel 8 : Ein Gemisch folgender Bestandteile
EMI11.1
<tb>
<tb> 75 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Sand
<tb> 44 <SEP> Gew.-Teile <SEP> wasserfreies <SEP> Natriumkarbonat
<tb> 22 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Chrommetall
<tb>
i wird in den Kanal 3 des in der Zeichnung gezeigten Behälters nach Benetzen des Kanals und des Gemi- sches gebracht. Die Teilchengrösse des metallischen Chroms im Gemisch ist geringer als Siebmaschen- weite 76 ff. Alsdann wird der Deckel 4 derart auf den Behälter gelegt, dass sein nach unten gerichteter
Flansch 5 in das Gemisch im Kanal 3 taucht.
Der Behälter war vorher bis zur Oberkante des Kanals 2 mit einem Gemisch gefüllt worden, das aus folgenden, innig miteinander gemischten Bestandteilen besteht :
EMI11.2
<tb>
<tb> 10 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Chromfluorid
<tb> 89, <SEP> 39 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Sand <SEP> A <SEP>
<tb> 0, <SEP> 50 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Ammoniumfluorid
<tb> 0, <SEP> 10 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Ammoniumchlorid
<tb> 0, <SEP> 01 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Ammoniumnitrat <SEP>
<tb>
Weiterhin war ein zu verchromender Artikel aus Schmiedeeisen mehr oder weniger in der Mitte des Präparates im Behälter eingebettet worden.
Der geschlossene Behälter wird dann erhitzt. Dabei tritt praktisch kein Verlust an Natriumkarbonat auf, während die Luft beim Erhitzen aus dem Behälter ausgestossen wird. Bei 7940C beginnt das pulverior- mige Gemisch im Kanal zu sintern und bildet bei 8200C ein flüssiges Glas, dessen Zusammensetzung bei Beendigung des Versuches die folgende ist :
EMI11.3
<tb>
<tb> 56, <SEP> 6% <SEP> Si02
<tb> 19, <SEP> 4% <SEP> Na20
<tb> 24, <SEP> 0% <SEP> CO,
<tb>
EMI11.4
des Behälters kein weiteres Chrom absorbieren kann.
Die Temperatur des Behälters wird auf 10400C gebracht und während der DauerdesDiffusionsvorgan- ges auf dieser Temperatur gehalten.
Nach dem Abkühlen des Behälters wird das verfestigte, glasartige, zum Abdichten dienende Präparat gepulvert und nochmals in einem weiteren Verchromungsvorgang verwendet, der praktisch auf die gleiche Weise ausgeführt wird. In diesem Falle ist es aber nicht erforderlich, den Kanal oder das zur Abdichtung dienende Präparat vor Einbringung desselben in diesen mit Wasser zu benetzen.
Beispiel 9 : Ein gepulvertes, benetztes Gemisch folgender Bestandteile :
EMI11.5
<tb>
<tb> 80 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Sand
<tb> 40 <SEP> Gew.-Teile <SEP> wasserfreies <SEP> Natriumkarbonat
<tb> 21 <SEP> Gew.-Teile <SEP> metallisches <SEP> Chrom <SEP> (Teilchengrösse <SEP> unter <SEP> 76 <SEP> Jj)
<tb>
wird in den benetzten Kanal 3 des in der Zeichnung gezeigten Behälters gefüllt und ein Stahlartikel wird in praktisch der gleichen Weise wie in Beispiel 8 beschrieben. verchromt.
Das zum Abdichten dienende Präparat sintert bei etwa 8300C und bildet ein Glas mit dem Schmelzpunkt 8800C folgender Zusammensetzung :
EMI11.6
<tb>
<tb> 60% <SEP> Sitz
<tb> 18% <SEP> Na <SEP> 20 <SEP>
<tb> 22% <SEP> ar2 <SEP> 03 <SEP>
<tb>
EMI11.7
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
EMI12.2
<tb>
<tb> 100 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Natriumtetrasilikat <SEP> (NazSip9) <SEP>
<tb> 75 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Wasser
<tb> 100 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Natriumdichromat <SEP> (Na2Cr2O7#2H2O)
<tb>
wird zu einer Lösung verarbeitet und in den Kanal 3 des in der Zeichnung gezeigten Behälters gebracht.
Der Behälter wird mit einem zum Verchromen dienenden Gemisch gefüllt, dessen Zusammensetzung die gleiche ist, wie die des in Beispiel 4 verwendeten Gemisches. Ein zu verchromender Stahlartikel wird mehr oder weniger in der Mitte des zum Verchromen dienenden Präparates eingebettet. Der Behälter wird alsdann mit dem Deckel 4 derart bedeckt, dass dessen Flansch 5 in das flüssige Dichtungsmittel im Kanal 3 taucht.
Der verschlossene Behälter wird alsdann erhitzt. Bei 3200C ist das im Kanal befindliche Gemisch völ- lig entwässert und beginnt sich bei 4000C zu zersetzen. Bei weiterer Erhöhung der Temperatur beginnt das
Gemisch zu sintern und bildet bei noch höherer Temperatur ein flüssiges Glas, dessen Zusammensetzung nach Beendigung des Versuches die folgende ist :
EMI12.3
<tb>
<tb> 46, <SEP> 2% <SEP> SiO
<tb> 24, <SEP> 1% <SEP> NaO
<tb> 29, <SEP> 7% <SEP> CrOg
<tb>
EMI12.4
der im Behälter vorhandenen Atmosphäre aufnehmen kann. Der Schmelzpunkt dieses Glases beträgt 9000C.
Die Temperatur des Behälters wird auf 10400C erhöht und für die Dauer des Diffusionsvorganges auf dieser Temperatur gehalten.
EMI12.5
<tb>
<tb>
Beispiel <SEP> 11 <SEP> : <SEP> Eine <SEP> folgende <SEP> Bestandteile <SEP> enthaltende <SEP> Lösung
<tb> 100 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Natriumtetrasilikat <SEP>
<tb> 100 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Natriumdichromat <SEP>
<tb> 10 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Natliumhydroxyd <SEP>
<tb> 75 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Wasser
<tb>
wird in den Kanal 3 eines Behälters gefüllt, der ebenso gebaut ist wie der in der Zeichnung gezeigte. Ein Stahlartikel wird im Behälter auf dieselbe Weise verchromt, wie sie in Beispiel 10 beschrieben wird.
EMI12.6
EMI12.7
<tb>
<tb> wird <SEP> bei <SEP> etwa <SEP> 3200C <SEP> wasserfrei <SEP> und <SEP> bildet <SEP> ein44, <SEP> 2% <SEP> SiO
<tb> 27, <SEP> 31o <SEP> Na2O
<tb> 28, <SEP> 5% <SEP> Cor <SEP> 203 <SEP>
<tb>
EMI12.8
:hältlichen Netzmittels enthielt. Danach lässt man die Platte mehrere Minuten lang abtropfen.
Alsdann wird sie 6 Minuten in einen auf 7200C gehaltenen Brennofen gehängt, wonach sie aus dem Ofen genommen wird und man sie abkühlen lässt.
Bei Besichtigung zeigt sich, dass die Oberfläche der Platte, welche vorher durch das diffundierte Chrom glänzend war, nunmehr mattblaugrau geworden ist.
Eine chemische und optische Untersuchung der Oberflächenschichten der Platte unter dem Mikroskop zeigt, dass Aluminium in die chromhaltige Schicht diffundiert ist, und dass das Aluminiumchlorid an der Oberfläche der Platte zu Aluminiumoxyd verwandelt worden ist. Weiterhin wird festgestellt, dass der aluminiumhaltige Überzug mit dem Material, in welches das Chrom diffundiert ist, ein Ganzes bildet.
Die behandelte Brennerplatte zeigt eine verbesserte Hitzebeständigkeit über eine längere Zeitdauer gegenüber Temperaturen über 10400C. Wird die Platte feuchter Luft ausgesetzt, so tritt keine Rostbildung auf.
<Desc/Clms Page number 13>
Beispiel 13 : Eine wässerige
EMI13.1
<tb>
<tb> 20 <SEP> Gew.-% <SEP> Alumintumchlorid <SEP>
<tb> 2 <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP> Ammoniumfluorid
<tb> 2 <SEP> Gew.-% <SEP> Ammoniumchlorid
<tb> 1 <SEP> Gew.-% <SEP> Ammoniumnitrat
<tb>
enthaltende Dispersion wird hergestellt, und 0,05 Vol.-feines oberflächenaktiven Mittels (Natrium-
Monoäthylenglykol) werden zu der Dispersion hinzugegeben. Eine Reihe von Stangen aus EN2A, die als
Träger in einem Emaillierbad verwendet werden sollen, werden in die Dispersion getaucht und schnell an der Luft abtrocknen lassen, bevor sie zusammengepackt werden, um einen Behälter der in der Zeich- nung beschriebenen Art zu füllen, welcher dann mit dem Deckel 4 verschlossen wird.
100 Gew.-Teile Natriumtetrasilikat und 118 Gew.-Teile Natriumaluminat werden in 75 Gew.-Tei- len Wasser gelöst und die Lösung wird in den Kanal 3 zum Abdichten des Behälters gegossen. Der derart ab- gedichtete Behälter wird in einen auf 7900C erhitzten Brennofen gebracht. Nachdem der Behälter und sein
Inhalt diese Temperatur erreicht haben, wird er weiter 2 Stunden bei dieser Temperatur im Ofen gehal- ten. Alsdann wird der Behälter aus dem Ofen genommen und sofort an der Luft geöffnet.
Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird eine der Stangen mikroskopisch untersucht. Es wird. festge- stellt, dass ein Oberflächenüberzug von Aluminiumoxyd sich gebildet hat und dass Aluminium 0,279 mm in das Metall diffundiert ist.
Beispiel 14 : Ein Stück Hartguss wird in zwei Teile zerschnitten, und eines davon wird in 10o ; tge wässerige 600C warme Salzsäure 20 Minuten lang getaucht und danach in kaltem Wasser abgespült. Die verdünnte Salzsäure enthält 0, 01% Netzmittel (Teepol).
Beide Hartgussstücke werden dann im gleichen Behälter nach dem Verfahren der Chromdiffusion be- handelt, um zu gewährleisten, dass der Diffusionsvorgang unter genau den gleichen Bedingungen für beide
Teile erfolgt. Der Diffusionsprozess wird in der in Beispiel 4 beschriebenen Weise durchgeführt. Die bei- den Teile werden dann untersucht. Der mit verdünnter Salzsäure vorbehandelte Teil zeigt einen diffun- dierten 0. 20 mm tiefen Chromüberzug. Die grösste Tiefe des diffundierten Chromüberzuges im andern
Teil beträgt 0,15 mm.
Beispiel 15 : Ein Stück Flussstahlblech wird in zwei Teile zerschnitten, und einer davon wird
20 Minuten lang in eine 600C warme, wässerige lOge Fluorwasserstoffsäure getaucht. Danach werden die behandelten Teile in kaltem Wasser abgespült. Die verdünnte Säure enthält 0, 01% Netzmittel (Teepol).
Beide Teile werden im gleichen Behälter gemäss dem Verfahren der Chromdiffusion, wie es in Beispiel 4 beschrieben wird, behandelt. Der mit verdünnter Fluorwasserstoffsäure behandelte Teil zeigt einen diffundierten Chromüberzug von 0,127 mm Tiefe, während dieser Überzug beim andern Teil 0, 089 mm tief ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1, Verfahren zum Überziehen eines eisenhaltigen Artikels mit einem andern Metall auf dem Wege der Diffusion, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusion mit einer Halogenverbindung des den Überzug bildenden Metalls in Anwesenheit von Ammoniumnitrat ausgeführt wird.