Verfahren zur Herstellung eines gegen Hitze und Korrosion widerstandsfähigen Überzuges auf metallischen Gegenständen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gegen Hitze, insbesondere Temperaturen von 700 bis 1000'C, und Kor rosion widerstandsfähigen Überzuges auf me tallischen Gegenständen, insbesondere Ma schinenteilen. Solche Maschinenteile sind z. B. Auslassventile von Verbrennungsmaschinen, Schaufeln und andere Teile von Verbren nungsturbinen und Absperrventile.
Der Über zug kann auch auf Ventile, welche der Ein wirkung von Meerwasser ausgesetzt sind, fer ner auf Spritzgussformen und Schmiede- gesenke aufgebracht werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist da durch gekennzeichnet., dass man auf die Ge genstände eine Nickellegierung aufbringt, die 7,5 bis 13,5,w, Aluminium, 9,0 bis 25,0 Chrom, 0,1 bis 5,0 % eines Metalles der Gruppe VIa des periodischen Systems und 0,1 bis 1,05V0 Kobalt enthält.
Als Metalle der Gruppe Vla des periodi schen Systems kommen z. B. Molybdän und Wolfram in Frage.
Ferner können folgende Elemente in der Legierung vorhanden sein: Kohlenstoff bis 0,35%o , Silicium bis 1,0 /o , Mangan bis 2,0 und Eisen bis<B>1,0%.</B>
Eine bevorzugte Zusammensetzung der Le gierung ist folgende: 9,5 bis 12,0% Alumi nium, 10,0 bis 11,0% Chrom, 1,5 bis 3,5 0o Molybdän, 0,1 bis 0,7 % Kobalt, 0,05 bis 0,15 % Kohlenstoff, 0,05 bis 0,5 7, Mangan, 0,1 bis <B>0,3 7,</B> Silicium, bis 1 % Eisen, Rest Nickel.
Kohlenstoff ist meistens als Verunreini- 1un# -in den verwendeten Metallen vorhanden und ist in den angegebenen Mengen zulässig. Silicium und Mangan werden hauptsächlich als reinigende Elemente zugesetzt; auch ist. eine kleine Menge dieser Stoffe günstig, wenn die Legierung durch Aufschweissen. auf den metallischen Gegenstand aufgebracht wird. Ein höherer Gehalt an den letztgenannten Stoffen, insbesondere an Silicium, kann aber die Korrosion der Legierung begünstigen.
In vielen der handelsüblichen Metalle kommt Eisen als Verunreinigung vor. Eisen beeinträchtigt den Widerstand der Metalle gegen Korrosion, und obgleich man danach trachtet, den Eisengehalt so gering als mög lich zu halten, ist es schwierig, das Eisen vollständig zu eliminieren. Im allgemeinen sollte der Überzug nicht mehr als 1 % Eisen enthalten. Man wird aber wahrnehmen kön nen, dass, wenn der Überzug auf einen Gegen stand aus Eisen aufgebracht ist, besonders durch Sehweissen, eine erheblich grössere Menge Eisen vom Überzug aufgenommen sein kann. Die im obigen Beispiel angegebenen Höchstmengen von Eisen und andern Metal len beziehen sich auf die Legierung vor deren Auftragung auf den metallenen Gegenstand.
Eines oder mehrere der folgenden Me talle oder 1lletalloide können zum Reinigen oder zur Desoxydation bis zu 0,5 % insgesamt beigefügt werden: Calcium, Magnesium, Ba rium, Bor, Strontium und Zink, ferner Cer und andere seltene Erdmetalle, oder Misch metall, welch letzteres die Korngrösse beein flusst. Kleine Zusatzmengen von Calcium und./oder Cer sind besonders vorteilhaft.
Eines oder mehrere folgender Elemente können als Härtezusatz beigefügt werden, und zwar von jedem einzelnen bis maximal 1 und 2 % insgesamt: Titan, Vanadium, Zirkonium, Tantal, Beryllium, Niob, Silber, Antimon -und Zinn. Auch Stickstoff kann bis zu<B>0,3%</B> vorhanden sein.
Der Überzug kann wärmebehandelt wer den zur Erhöhung der Härte und Festigkeit. Es können folgende Behandlungen erfolgen: 1. Altern bei 500 bis 800 C (vorteilhaft etwa 700 C) während 8 bis 16 Stunden, oder 2. Lösungsglühung bei 1050 bis 1250'C während 2 bis 8 Stunden, dann Altern wie oben, nachher Abkühlen in Luft.
Die Lösumgsglühung ist wegen zu gerin gem Vorteil bei Auslassventilen von Verbren nungskraftmaschinen nicht empfehlenswert, da sie für den Stahl oder die Metallegierung, aus welchen diese Ventile bestehen, in erheb lichem Masse schädlich sein könnte. Es ist nicht notwendig, überzogene Ventile, die Tempera turen von 500 bis 850 C ausgesetzt sind, zu altern, aber für Maschinenteile, welche einer Temperatur unter 500 C ausgesetzt sind, oder für solche, welche bei tiefer oder Raumtem peratur verwendet werden, kann das Altern, um eine bestimmte Härte zu erreichen, vor teilhaft sein.
Zwecks Herstellung des Überzuges kann die Legierung durch Schweissen oder nach sonst bekannten Methoden auf den Metall gegenstand aufgetragen werden. Zur Her stellung des Überzuges durch Schweissen ist es zweckmässig, aus der Legierung Schweiss stäbe in Graphit-, Stahl- oder Sandformen zu giessen. Sollen die Stäbe zum Überziehen der genannten Ventile von Verbrennungs maschinen dienen, so ist eine Dicke der Stäbe von etwa 4,8 mm und eine Länge von etwa 90 cm vorteilhaft. Die Stäbe sind dann den gebräuchlichen Abmessungen solcher Ventile und den hierbei verwendeten Schweissbren nern angepasst. Für Lichtbogenschweissung wird eine geringere Dicke der Stäbe bevor zugt.
Die Schweissstäbe enthalten zweck mässigerweise keine porösen Stellen, Unreinig- keiten und dergleichen, welche das Schweissen erschweren und für den Überzug nachteilig sind. Die Schweissstäbe können auch zur Ent fernung von Unreinigkeiten mit dem. Sand strahlgebläse behandelt werden. Zweckmässig verwendet man zum Auftra gen der Legierung auf den metallischen Ge genstand ein Flussmittel von folgender vorteil hafter Zusammensetzung: Borsäureanhydrid 40 bis 45 % , Quarz 12 bis 15'J , Fluorit 1. 7 bis 20 J% und Kalk 24 bis 28'J . Eisenoxyd und andere Verunreinigungen können bis zu 0,5 % darin enthalten sein.
Das Flussmittel kann wie folgt verwendet werden: Das Flussmittel in Form von feinem Pulver wird gründlich gemischt, mit Wasser befeuchtet und auf die oben erwähnten Schweissstäbe als dünne, gleichmässige Schicht aufgetragen. Vor Gebrauch sind die Stäbe, welche mit dem Flussmittel überzogen sind, vollständig trok- ken zu halten. Während des Schweissvorgan ges sind vorzugsweise schwach oxydierende Bedingungen einzuhalten, gewünschtenfalls kann noch trockenes Flussmittel beigegeben werden. Während des Schweissens muss grosse Sorgfalt angewendet werden, um eine über mässige Verdünnung bzw.
Verunreinigung der Legierung durch das Material, auf welches sie aufgeschweisst wird, zu vermeiden. Auch ist das Einschliessen kleiner Schlackenteile mög lichst zu, vermeiden.
Process for producing a coating on metallic objects that is resistant to heat and corrosion. The invention relates to a method for producing a coating that is resistant to heat, in particular temperatures from 700 to 1000 ° C., and corrosion-resistant coating on me-metallic objects, in particular machine parts. Such machine parts are z. B. exhaust valves of internal combustion engines, blades and other parts of combustion turbines and shut-off valves.
The coating can also be applied to valves that are exposed to the action of seawater, and to injection molds and forging dies.
The method according to the invention is characterized in that a nickel alloy is applied to the objects which contains 7.5 to 13.5, aluminum, 9.0 to 25.0 chromium, 0.1 to 5.0% of a Metal of group VIa of the periodic table and 0.1 to 1.05V0 cobalt.
As metals of group Vla of the periodic system come z. B. molybdenum and tungsten in question.
The following elements can also be present in the alloy: carbon up to 0.35% o, silicon up to 1.0%, manganese up to 2.0% and iron up to <B> 1.0%. </B>
A preferred composition of the alloy is as follows: 9.5 to 12.0% aluminum, 10.0 to 11.0% chromium, 1.5 to 3.5 0o molybdenum, 0.1 to 0.7% cobalt, 0.05 to 0.15% carbon, 0.05 to 0.57, manganese, 0.1 to <B> 0.37, </B> silicon, up to 1% iron, the balance nickel.
Carbon is mostly present as an impurity in the metals used and is permitted in the specified amounts. Silicon and manganese are mainly added as cleaning elements; also is. a small amount of these substances is beneficial if the alloy is welded on. is applied to the metallic object. However, a higher content of the last-mentioned substances, in particular silicon, can promote corrosion of the alloy.
Iron occurs as an impurity in many of the metals available in the trade. Iron adversely affects the resistance of the metals to corrosion, and although efforts are made to keep the iron content as low as possible, it is difficult to completely eliminate the iron. In general, the coating should not contain more than 1% iron. However, one will be able to perceive that when the coating is applied to an object made of iron, especially by visual welding, a considerably larger amount of iron can be absorbed by the coating. The maximum amounts of iron and other metals given in the above example relate to the alloy before it is applied to the metal object.
One or more of the following metals or 1lletalloids can be added for cleaning or deoxidation up to 0.5% in total: calcium, magnesium, barium, boron, strontium and zinc, furthermore cerium and other rare earth metals, or mixed metal, whichever the latter influences the grain size. Small additional amounts of calcium and / or cerium are particularly advantageous.
One or more of the following elements can be added as a hardness additive, from each of them up to a maximum of 1 and 2% in total: titanium, vanadium, zirconium, tantalum, beryllium, niobium, silver, antimony and tin. Nitrogen can also be present up to <B> 0.3% </B>.
The coating can be heat treated to increase hardness and strength. The following treatments can be carried out: 1. Aging at 500 to 800 ° C. (advantageously around 700 ° C.) for 8 to 16 hours, or 2. solution heat treatment at 1050 to 1250 ° C. for 2 to 8 hours, then aging as above, then cooling in Air.
The solution annealing is not recommended because of its insufficient advantage in exhaust valves of internal combustion engines, as it could be harmful to a considerable extent for the steel or metal alloy from which these valves are made. It is not necessary to age coated valves that are exposed to temperatures of 500 to 850 C, but for machine parts that are exposed to temperatures below 500 C, or for those that are used at lower or room temperature, this can Aging, in order to reach a certain hardness, is beneficial.
To produce the coating, the alloy can be applied to the metal object by welding or other known methods. In order to produce the coating by welding, it is useful to cast welding rods from the alloy in graphite, steel or sand molds. If the rods are used to cover the said valves of combustion machines, a thickness of the rods of about 4.8 mm and a length of about 90 cm is advantageous. The rods are then adapted to the usual dimensions of such valves and the welding torches used here. For arc welding, a smaller thickness of the rods is given before.
The welding rods expediently contain no porous areas, impurities and the like, which make welding difficult and are disadvantageous for the coating. The welding rods can also be used to remove impurities with the. Sandblasting can be treated. A flux with the following advantageous composition is expediently used for applying the alloy to the metallic object: boric anhydride 40 to 45%, quartz 12 to 15%, fluorite 1.7 to 20% and lime 24 to 28%. Iron oxide and other impurities can be contained up to 0.5%.
The flux can be used as follows: The flux in the form of fine powder is mixed thoroughly, moistened with water and applied to the above-mentioned welding rods as a thin, even layer. Before use, the rods that are coated with the flux must be kept completely dry. During the welding process, mildly oxidizing conditions should preferably be observed; if desired, dry flux can also be added. Great care must be taken during welding to avoid excessive dilution or
Avoid contamination of the alloy by the material on which it is welded. The inclusion of small pieces of slag should also be avoided as far as possible.