CH285788A - Verfahren zur Herstellung festhaftender, gasdichter Überzüge auf Formkörpern, enthaltend ein hochschmelzendes Metall. - Google Patents

Description

  <B>Verfahren zur Herstellung festhaftender, gasdichter Überzüge auf Formkörpern</B>  <B>enthaltend ein hochschmelzendes Metall.</B>    Es ist bereits bekannt, metallische Form  körper, die hohen. Temperaturen ausgesetzt  werden sollen, wie z. B. Heizleiter, Maschinen  teile, Ofenteile usw., mit einem     zunderfesten     Überzug zu versehen, der aus hitzebeständigen       Oxyden,    wie z. B. aus Oxyden der Elemente  Aluminium, Magnesium, Silizium, Beryllium,       Thorium    usw., besteht.

   Es wurde auch bereits  vorgeschlagen, für diesen Zweck Verbindun  gen aus Aluminium- und     Siliziumoxyden    zu       verwenden,    die als     Sillimanit    und     Mullit    be  kannt sind und sich durch besonders gute  Hitzebeständigkeit auszeichnen. Die bekann  ten Überzüge dieser Art, die gewöhnlich durch       Aufsintern    oder Aufschmelzen der hitzebe  ständigen Oxyde hergestellt wurden, waren  jedoch nicht zufriedenstellend, weil deren  notwendige Haftung auf dem metallischen  Grundkörper nur mangelhaft ist.  



  Man hat auch schon versucht, Heizleiter  aus     Molybdän    in keramischen Rohren gasdicht  einzuschliessen und zwischen Rohrwandung  und Heizleiter gegebenenfalls noch eine Zwi  schenschicht aus hochschmelzenden Oxyden  anzuordnen. Die unterschiedlichen Ausdeh  nungskoeffizienten zwischen Metall und kera  mischem Material führen dabei aber vielfach  zu     Undichtigkeiten    und zum Springen der  Keramik.  



  Schliesslich hat man auch bereits daran       gedacht,    auf einem Heizleiter aus     Molybdän     eine Aluminiumschicht aufzubringen, die  nachträglich oxydiert wird, und darüber eine       gasdichte        silikatische    Deckschicht anzuord-         nen.    Auch in diesem Falle führen die man  gelnde Haftung der Deckschicht und die  unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten  zwischen Leiter und Überzug vielfach zu       Undichtigkeiten    und Beschädigungen der gas  dichten Deckschicht.  



  Die     Erfindung,    welche diese Nachteile ver  meidet, betrifft ein Verfahren zur Herstel  lung festhaftender, gasdichter Überzüge auf  Formkörpern, enthaltend ein Metall mit  einem Schmelzpunkt von über 2000  C, mittels  hitzebeständiger Oxyde und ist dadurch ge  kennzeichnet, dass die Formkörper mit einer       siliziumhaltigen    Legierung überzogen werden  und     ,der    Überzug nachträglich oxydiert wird.  Zum Überziehen der Formkörper können     sili-          ziumhaltige    Legierungen solcher Metalle ver  wendet werden, deren Oxyde bei über 2000  C  schmelzen.

   Zweckmässig sind solche Legierun  gen, die sich mit dem zu überziehenden  Grundmetall in einer metallischen Diffusions  schicht festhaftend verbinden und eine     sili-          katische,    gasdichte Schicht liefern. Man er  reicht auf diese Weise, dass auch nach der  Oxydation der     Überzugsschicht    eine gute Haf  tung der hitzebeständigen Oxyde auf dem  Grundmetall erfolgt. Zum Überziehen der  Formkörper können vorteilhaft     siliziumhal-          tige    Legierungen der Metalle Aluminium,  Magnesium,     Zirkonium,    Titan,     Thorium,     Chrom,     Beryllium    usw. verwendet werden.

    Als besonders geeignet haben sich für diesen  Zweck     Aluminium-Silizium-Legierungen        ir.     einer derartigen Zusammensetzung gezeigt,      dass nach der Oxydation ein     Überzug    von der       Zusammensetzung    des     Sillimanits    oder     Mullits     entsteht.  



  Die Herstellung des Überzuges auf dem  Grundmetall kann in bekannter Weise, z. B.  durch Tauchen, Spritzen oder Aufdampfen,  erfolgen, wobei die Oxydation des Überzuges  durch Erhitzen in Sauerstoff, in der Luft  oder einer andern sauerstoffhaltigen Atmo  sphäre oder auch durch bekannte     chemische,     z. B.     elektrolytische    Oxydationsverfahren,  vorgenommen werden kann. Die Dicke der       Überzugsschichtwird        zweckmässigerweise    nicht  mehr als 0,4 mm betragen und vorzugsweise  zwischen 0,3 und 0,005 mm liegen. Dünnere  Schichten sind zu leicht verletzlich und gege  benenfalls nicht genügend dicht, dickere  Schichten neigen zum Abblättern.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist be  sonders zur Herstellung von hitzebeständigen  Überzügen auf     Molybdän-    und     Wolframkör-          pern    geeignet, die als Maschinen- und Geräte  teile, Turbinenschaufeln,     Heizleiter,    Elektro  den, Glühbehälter usw. Verwendung finden.  Es kann natürlich vorteilhaft auch zur Her  stellung von hitzebeständigen Überzügen auf  andern hochschmelzenden Metallen der 5.  und 6.

   Gruppe des     periodischen    Systems der  Elemente, wie     Tantal    und     Niob,    sowie auf  hochschmelzenden Legierungen dieser     Metalle     unter sich oder mit Metallen der Eisengruppe,  wie Eisen, Kobalt, Nickel, verwendet werden.  



  Die Erfindung wird an Hand folgender  Ausführungsbeispiele näher erläutert       Beispiel   <I>Z:</I>  Zwecks Herstellung eines     Überzuges    auf  einem     Molybdänheizleiter    wird ein     Molybdän-          stab    mit einer Drahtstärke von 4 mm, der       aus    zwei     haarnadelförmigen    Schleifen     gebil-          >        det    ist, etwa eine halbe Minute in ein auf  etwa 1000  C erhitztes Bad getaucht,

   das aus       einer        Legierung        von        65        %        Aluminium        und          35        %        Silizium        besteht.        Nach        Entfernung        des          Heizleiters    aus dem Bad wird der Körper  s von eventueller überschüssiger Legierung be  freit.

   Hierauf wird er im direkten Strom  durchgang einige Stunden an der Luft auf    1400  C erhitzt, wobei sich eine festhaftende,  gasdichte Deckschicht aus     Sillimanit    bildet.  Der so hergestellte Heizleiter hat sich im  Dauerbetrieb in oxydierender und abwech  selnd reduzierender Atmosphäre bei Tempe  raturen zwischen 1300 und 1500  C ausge  zeichnet bewährt.  



  <I>Beispiel 2:</I>  Zur Herstellung eines Glühbehälters wird  aus     Wolframpulver    unter einem Druck von  15 bis 20     t/cm2    ein     tiegelartiger    Formkörper  gepresst und bei 2500  C dicht gesintert.

   Der       Sint.erkörper    wird in ein Bad von     4011/o          Silizium,    5     %        Titan        und        Rest        Aluminium     bei einer Temperatur von 1030  C bis zur  Bildung eines 0,2 mm dicken Überzuges wie  derholt getaucht und anschliessend im     1Tuffel-          ofen    bei 1200  C unter Bespülen in Sauer  stoff oder Kohlensäure 1 Stunde lang erhitzt.

    Ein auf diese Weise hergestellter Tiegel hat  sich als Glüh- und     Sinterbehälter    für das  Brennen und Sintern     oxyd-    und metallkera  mischer Körper bei l.300  C in neutraler bis       oxy        dierendet    Atmosphäre bewährt und eine  überraschend gute     Temperaturwechselbestän-          digkeit    bewiesen.  



       Beispiel   <I>3:</I>       Eine        aus        legiertem        Stahl        mit    9     %        Wolfram     und     0,41/a    Kohlenstoff hergestellte Düse für  Gasturbinen wird mit einem gasdichten und  festhaftenden Überzug versehen.

   Zu diesem  Zwecke wird das vorgewärmte Werkstück  20     Sekunden    lang in ein Bad getaucht, das       aus        einer        Legierung        mit        70        %        Aluminium        und          30        %        Silizium        besteht        und        sich        auf        einer        Tem-          peratur    von 900  C befindet.

   Anschliessend       wird    der Überzug bei 1.000  C einem Sauer  stoffstrom ausgesetzt:, so dass eine rasche Oxy  dation des     Überzuges    erfolgt und eine stär  kere Diffusion des     Überzu-smaterials    in das  Innere des Werkstoffes vermieden wird.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRÜCHE:</B> I. Verfahren zur Herstellung festhaften der, gasdichter Überzüge auf Formkörpern, enthaltend ein Metall mit einem Schmelz punkt von über 2000 C, mittels hitzebestän diger Oxyde, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper mit einer siliziumhaltigen Legierung überzogen werden und 'der Über zug nachträglich oxydiert wird. II. Nach dem Verfahren gemäss Patentan spruch I hergestellter hitzebeständiger über zug, dadurch gekennzeichnet, dass er minde stens ein bei über 2000 C schmelzendes Metalloxyd und Siliziumdioxyd enthält. UNTERANSPRÜCHE: l..

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zum Überziehen der Formkörper siliziumhaltige Legierungen solcher Metalle verwendet werden, deren Oxyde bei über 2000 C schmelzen. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass solche silizium haltige Legierungen verwendet werden, wel che sich mit dem zu überziehenden Grund metall in einer metallischen Diffusionsschicht festhaftend verbinden. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man zum Über ziehen eine siliziumhaltige Aluminiumlegie rung verwendet. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, @dass man zum Über ziehen eine siliziumhaltige Magnesiumlegie- rung verwendet. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man zum Über ziehen eine siliziumhaltige Zirkoniumlegie- rang verwendet. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man zum Überziehen eine siliziumhaltige Titanlegierung verwendet. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man zum Über ziehen eine siliAumhaltige Thoriumlegierung verwendet. B. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man zum Über ziehen eine siliziumhaltige Chromlegierung verwendet. 9. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man zum Über ziehen eine siliziumhaltige Berylliumlegierung verwendet. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Überziehen eine Silizium-Alumi- nium-Legierung derartiger Zusammensetzun gen verwendet wird, dass nach der Oxydation ein Überzug von der Zusammensetzung des Sillimanits entsteht. 11. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die siliziumhaltige Legierung durch Tauchen auf den Formkör per in einer Schichtdicke unter 0,4 mm auf gebracht wird. 12. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die siliziumhaltige Legierung durch Aufspritzen auf den Form körper in einer Schichtdicke unter 0,4 mm aufgebracht wird. 13.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die siliziumhaltige Legierung durch Aufdampfen auf den Form körper in einer Schichtdicke unter 0,4 mm aufgebracht wird. 14. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Oxydation des Überzuges durch Erhitzen in Luft erfolgt. 15. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Oxydation des Überzuges durch Erhitzen in Sauerstoff er folgt. 16. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Oxydation des Überzuges durch ein elektrolytisches Oxyda tionsverfahren erfolgt. 17. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der Formkörper aus mindestens einem bei über 2000 C schmel zenden Metall der 5. und 6.

   Gruppe des periodischen Systems der Elemente besteht. a 18. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, da.ss der Formkörper aus einer Legierung mindestens eines über 2000 C schmelzenden Metalles der 5. und 6. Gruppe des periodischen Systems der Ele mente mit mindestens einem Metall der Eisen gruppe besteht.