AT390893B - Verfahren zum herstellen einer borhaltigen gasatmosphaere - Google Patents

Description

Nr. 390 893

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer borhaltigen Gasatmosphäre durch Mischen einer oder mehrerer Trägergaskomponente(n) mit einem borhaltigen Gas und Einleiten des Gemisches in einen Reaktionsraum.

Zum Herstellen verschleißfester Randschichten an Werkstücken ist es bekannt, die Werkstücke in einer borhaltigen Gasatmosphäre bei hohen Temperaturen zu behandeln. Diese Gasatmosphäre wird durch Mischen von wenigstens 2, in der Regel durch Mischen von 3 Gaskomponenten hergestellt. Als Trägergase werden z. B. Wasserstoff und Stickstoff, als borhaltiges Gas z. B. Bortrifluorid oder Bortrichlorid eingesetzt. Die Trägergase und das borhaltige Gas werden einzeln aus Vorratsspeichem entnommen, gemischt und in den Reaktionsraum eingeleitet. Der Anteil des borhaltigen Gases und der jeweiligen Trägergaskomponente(n) am Gasgemisch wird durch je ein Ventil und ein Durchflußmeßgerät in den Entnahmeleitungen der jeweiligen Gase eingestellt. (DE-OS 31 39 462). Dabei kann der Anteil des borhaltigen Gases an der Gasatmosphäre im Reaktionsraum geregelt werden. Der Anteil des borhaltigen Gases am Gemisch ist relativ klein. Er beträgt wenige Prozent, in der Regel unter 2 Vol.%.

Bei diesem Verfahren kommt es aufgrund der geringen Gehalte an borhaltigem Gas zu Dosierproblemen. Wird beispielsweise Bortrichlorid als borhaltiges Gas verwendet, so liegt die Ursache hiefür darin, daß Bortrichlorid stark hygroskopisch ist. Beim bekannten Verfahren ist zudem ein erheblicher apparativer Aufwand notwendig. Unter anderem müssen alle Entnahmeleitungen thermostatisiert, d. h. mit Vorrichtungen zur Herstellung eines Bereiches konstanter Temperatur im jeweiligen Gas ausgerüstet sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, das die Herstellung einer borhaltigen Gasatmosphäre mit einfachen Mitteln und ohne Dosierprobleme ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gemisch aus Trägergaskomponente(n) und borhaltigem Gas in einen Behälter geleitet und in diesem gespeichert wird, bevor es in den Reaktionsraum eingeleitet wird.

Bisher wurde eine borhaltige Gasatmosphäre hergestellt, in dem je nach Bedarf einzelne Gaskomponenten aus entsprechenden Vorratsbehältem entnommen wurden, ein Gemisch aus diesen Komponenten hergestellt und das Gemisch in den Reaktionsraum geleitet wurde. Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die oben angesprochenen Probleme beseitigt werden können, wenn das Herstellen des borhaltigen Gasgemisches und das Einleiten dieses Gemisches voneinander völlig unabhängige Verfahrensschritte sind. Erfindungsgemäß wird ein Gasgemisch für das Borieren in der Gasphase in Form eines vorgemischten Betriebsmittels hergestellt und in einem Behälter gespeichert. Dieser Verfahrensschritt ist jederzeit und an einer vom Einsatzort verschiedenen Stelle, d. h. unabhängig vom Verfahrensschritt des Einleitens der borhaltigen Gasatmosphäre in den Reaktionsraum durchzuführen. Insbesondere ist es möglich, das borhaltige Gasgemisch bei einem Gasehersteller in der gewünschten Zusammensetzung hersteilen zu lassen und das Gemisch im Behälter, der nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung transportabel ist, zum Verbraucher zu transportieren. Bei einem Gasehersteller ist es kein Problem, ein borhaltiges Gasgemisch als vorgemischtes Betriebsmittel in Speicherbehältem mit Meßgasgenauigkeit herzustellen. Dies kann beispielsweise travimetrisch oder manometrisch in einem Gaselabor erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für Verbraucher, die relativ kleine Anlagen für das Borieren von Werkstücken betreiben, von Vorteil. Der Verbraucher erhält einen Speicherbehälter mit einem borhaltigen Gasgemisch der von ihm gewünschten Zusammensetzung. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren nur noch die Gesamtmenge des Gasgemisches, das ein homogenes Gemisch aus Trägergaskomponente(n) und borhaltigem Gas ist, dosiert werden muß, ist bei der Entnahme des Gasgemisches aus dem Speicherbehälter und dem Einleiten des Gasgemisches in den Reaktionsraum lediglich ein Durchflußmeßgerät (statt bisher wenigstens zwei, in der Regel drei Durchflußmeßgeräte) erforderlich. Dies ist einfach und leicht zu bewerkstelligen. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß ein Thermostatisieren der den Speicherbehälter mit dem Reaktionsraum verbindenden Gemischeleitung nicht erforderlich ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann also ein Reaktionsraum mit einfachen Mitteln mit einer borhaltigen Gasatmosphäre versorgt werden. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß die Zusammensetzung der Gasmischung über den gesamten Borierprozeß hinweg absolut konstant ist. Zudem ist das Sicherheitsrisiko bei der Verwendung eines aus einem Speicherbehälter entnommenen Gasgemisches geringer als bei bisherigen Verfahren.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung läßt sich auf einfache Weise und sehr genau ein Gasgemisch mit einem geringeren Gehalt an der borhaltigen Gaskomponente als dem im Speicherbehälter gespeicherten Gasgemisch herstellen, wenn dem Gasgemisch nach der Entnahme aus dem Behälter eine oder mehrere Trägergaskomponente(n) zugemischt wird bzw. werden. Soll bei der Verwendung von zwei oder mehreren Trägergaskomponenten das Verhältnis der Trägergaskomponenten nicht verändert werden, so gleicht das Verhältnis der zuzumischenden Trägergaskomponenten dem Verhältnis der Trägergaskomponenten im Gemisch, das dem Speicherbehälter entnommen wurde.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn als Trägergase Stickstoff und Wasserstoff und als borhaltiges Gas Bortrichlorid verwendet werden. Der Anteil an Bortrichlorid beträgt dabei vorteilhafterweise weniger als 2 Vol. %. Der Wasserstoffgehalt liegt zweckmäßigerweise zwischen 1 und 25 Vol. %. -2-

Claims (7)

1. Nr. 390 893 PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Herstellen einer borhaltigen Gasatmosphäre durch Mischen einer oder mehrerer Trägergaskomponente(n) mit einem borhaltigen Gas und Einleiten des Gemisches in den Reaktionsraum, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Trägergaskomponente(n) und borhaltigem Gas in einen Behälter geleitet und in diesem gespeichert wird, bevor es in den Reaktionsraum eingeleitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter transportabel ist.
3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch nach der Entnahme aus dem Behälter eine oder mehrere Trägergaskomponente(n) zugemischt wird bzw. werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem dem Gemisch wenigstens zwei Trägergaskomponenten zugemischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der zuzumischenden Trägergaskomponenten dem Verhältnis der Trägergaskomponenten im Gemisch gleicht.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergase Stickstoff und Wasserstoff und als borhaltiges Gas Bortrichlorid verwendet werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Bortrichlorid im Gasgemisch kleiner als 2 Vol. % ist.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoffgehalt zwischen 1 und 25 Vol. % liegt. -3-