Verfahren zur Erzeugung einer Aluminium-Eisen-Diflfusionslegierungsschicht auf einem Eisenmetallkörper Man ist bei der Herstellung von Aluminium-Eisen- Legierungskörpern mit für die Praxis annehmbaren Ei genschaften auf beträchtliche Schwierigkeiten gestossen. Legierungen mit einem Aluminiumgehalt von mehr als etwa 5 % werden beim Kaltbearbeiten spröde. Auch ein Verkleiden oder Überziehen einer Unterlage aus ver formbarem Metall, z.
B. Flussstahl, hat auf Grund der Schwierigkeiten, welche die Erzielung einer guten Haf tung oder Aufdiffusion der Legierung auf der Ober fläche der Unterlage bereitet, das vorliegende Problem nicht völlig zufriedenstellend lösen können. Man ist bei dem Versuch, solche Körper herzustellen, zur An wendung besonderer Gasbehandlungen der Unterlage vor oder während der überzugsarbeit gezwungen ge wesen.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeich net, dass man den Körper mit einer Badschmelze zu sammenbringt, die als Überträger eines der Metalle Calcium, Barium, Magnesium oder Strontium, und Alu minium enthält und deren Gehalt an Überträger 5 bis 99 GewA und an Aluminium weniger als 70 % des Badgewichtes beträgt und die auf einer Temperatur zwischen 800 C und dem Schmelzpunkt des zu be handelnden Körpers gehalten wird.
Die Badschmelze kann bei der praktischen Durch führung der Erfindung auf verschiedenen Wegen er halten werden. Man kann ein Gemisch eines oder meh rerer Überträger und Aluminium durch Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 800 C und der Schmelz temperatur des zu überziehenden Körpers schmelzen oder den Überträger schmelzen und ihm das Aluminium zusetzen. Der zu überziehende Körper kann dann in das Bad getaucht werden. Die Dauer der Bad-Behandlung kann in Abhängigkeit von den jeweils gewünschten Ei genschaften des Überzuges von einigen Minuten bis zu einer Stunde und mehr reichen. Längere Behandlungen führen zu einem tieferen Eindringen des diffundierenden Elementes, d. h. des Aluminiums.
Vorzugsweise arbeitet man im allgemeinen mit einem Zeitraum von etwa 1 Minute bis 1 Stunde. Am Ende des gewählten Behand lungszeitraums wird der Körper, der an seiner Ober fläche nunmehr eine Diffusionsschicht aufweist, aus dem Band entnommen, wenn gewünscht abgeschreckt, und dann zur Entfernung von Abschreckmedium und anhaf tendem Bad gereinigt.
Zweckmässig wird die Badschmelze unter einem iner- ten Gas betrieben, aber dies stellt keine Bedingung dar, und man kann das Bad bei sorgfältiger Lenkung der Bedingungen auch an der Umgebungsatmosphäre be treiben. Vorzugsweise wird das Bad im Betrieb auf mechanischem Wege oder auf andere Weise bewegt, was aber ebensowenig eine Bedingung darstellt.
Die Zusammensetzung des Bades muss gelenkt wer den. Der Aluminiumgehalt des Bades ist unter 70 vom Badgewicht zu halten, wobei die Einhaltung dieser Mengenbeschränkung wesentlich ist, da bei der An näherung an die obere Grenze zunächst eine Ätzung der Eisenunterlage zu beobachten ist und sich schliesslich die Unterlage vollständig in dem Bad auflöst. Eine untere kritische Grenze für das Aluminium gibt es nicht; die in der Praxis eingehaltene untere Grenze ergibt sich hauptsächlich aus der Behandlungszeit und -temperatur und der gewünschten Aluminium-Konzentration des Überzuges. Im allgemeinen arbeitet man mit mindestens 0,5 GewA, ein Bereich von 1 bis 20 % wird bevorzugt.
Damit können Schichten mit einer Dicke von weniger als 0,025 mm und bis zu 0,25 mm oder mehr hergestellt werden. Das Aluminium kann als Aluminiumverbin dung, die durch den Überträger zur metallischen Form reduzierbar ist, wie Aluminiumchlorid und -oxyd, oder als Ferroaluminiumlegierung, oder aber als metallisches Aluminium vorliegen.
Der andere wesentliche Badbestandteil, d. h. der Überträger, muss bei alleiniger Anwendung in einer Menge von mehr als 30 % des Badgewichtes vorliegen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird der überträger in einer Menge von 60 bis 99 Gew.% einge setzt. Diese Mengen lassen sich verändern, indem man in das Bad ein neutrales Verdünnungsmittel, d. h. ein Material einführt, das gegenüber den Badbestandteilen nicht reaktionsfähig ist und nicht in einem wesentlichen Grade in die Unterlage eindiffundiert. Der Erläuterung solcher Verdünnungsmittel, mit denen man die benötigte Menge an Überträger senken und die Schmelztemperatur des Bades modifizieren kann, dienen z. B.
Kupfer, Blei und Zinn. Dem Bad können auch kleinere Mengen eines oder mehrerer anderer Diffusionselemente einverleibt werden.
Die Arbeitstemperatur des Bades wird so gewählt, dass ein günstiger Einfluss auf die Diffusionsgeschwindig keit des Aluminiums und eventueller anderer Diffusions elemente im Bad erhalten und der in dem Bad vor liegende Überträger im geschmolzenen Zustand gehalten wird. Temperaturen unter 800 C dürfen der Praxis nicht gerecht werden, da die Diffusionsgeschwindigkeit zu gering ist. Als maximale Arbeitstemperatur wird man praktisch den Normalsiedepunkt des jeweils verwendeten Überträgers wählen können, aber in allen Fällen muss die Arbeitstemperatur unter dem Normalschmelzpunkt des der Behandlung unterliegenden Eisenfestkörpers ge halten werden. Eine Arbeitstemperatur von etwa 900 bis 1200 C wird bevorzugt.
Die Verweilzeit des Eisenkörpers in der Badschmelze beeinflusst die Dicke der anfallenden Schicht und kann sehr verschieden sein. Je nach der Grösse der Bad schmelze und der Behandlungszeit, die für die ge wünschte Schichtdicke benötigt wird, kann man Stahl band vom Wickel oder Formkörper aus Eisenmetall kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit, welche die für die gewünschte Schicht erforderliche Verweilzeit ergibt, durch die Badschmelze führen oder die zu behandelnden Körper diskontinuierlich die für die gewünschte Schicht erforderliche Zeit in die Badschmelze tauchen und dann wieder entnehmen.
Eine besondere Vorbehandlung der Eisenmetall körper vor dem Eintauchen in die Badschmelze ist nicht notwendig. Naturgemäss ist es zweckmässig, dass die Oberfläche des Eisenmetallkörpers sauber ist, und zur Erzielung optimaler Ergebnisse wird der Metallkörper vorzugsweise der herkömmlichen Entfettungsbehand- lung unterworfen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die mit dem Verfahren gemäss der Erfindung erhaltenen Schich ten durch das Vorliegen von Zunder oder dünnen Öl filmen auf der Oberfläche der Metallunterlage nicht we sentlich beeinflusst werden.
Die erfindungsgemäss behandelten Eisenkörper sind hier als beschichtet bezeichnet, wobei aber zu berück sichtigen ist, dass das Diffusionselement in die Festober fläche der Eisenkörper einwandert und somit die Eigen schaften der Körper verändert. Bei den üblicherweise angewandten Behandlungszeiten, die von ungefähr 1 Minute bis zu mehreren Stunden reichen, kennzeichnet sich die Schicht dadurch, dass das Diffusionselement an seiner Aussenfläche in anderen Konzentrationen als im Inneren vorliegt.
Naturgemäss kann man, wenn gewünscht, zur weite ren Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit eines < < beschichteten Körpers noch viele bekannte Behand lungen durchführen. Eine verbesserte Oberfläche lässt sich z. B. erhalten, indem man das Unterlagemetall vor dem Beschichten durch Kaltbearbeiten auf Spiegelglanz bringt oder die Oberfläche des beschichteten Körpers der Kaltbearbeitung unterwirft. Der mit der Schicht ver- sehene Körper kann auch, wenn gewünscht, zur Ver besserung der physikalischen Eigenschaften anschliessend Wärmebehandlungen, wie Abschreck- oder Glühbehand- lungen, unterworfen werden.
Die beschriebenen, neuen Produkte eignen sich be sonders für Anwendungszwecke, bei denen eine Oxy dationsbeständigkeit, eine Korrosionsbeständigkeit ge genüber Rauchgasen bei hohen Temperaturen und eine Unempfindlichkeit gegen den Angriff verschiedener Ar ten schwefelhaltiger Gase, wie HIS, SO, und S03 ge wünscht wird. Die beschichteten Körper können als Be hälter für Salze, Cyanid und Blei in den Fällen Anwen dung finden, in denen sich die Arbeitstemperaturen 843 C nähern. Sie können als Rohre für Luftheizvor- richtungen, Strahlungs-Dampfüberhitzer und Öl- und Gas - Polymerisationsvorrichtungen verwendet werden.
Sie eignen sich weiter für elektrische Einrichtungen. Die Oberflächenanreicherung von Elektroeisen mit Alumi nium ergibt erwünschte elektrische Eigenschaften, ohne dass die Begleiterscheinung einer Versprödung auftritt, wie sie bei den als Masse vorliegenden Legierungen üblich ist. Ausserdem führt die durch das Verfahren gemäss der Erfindung eintretende Entkohlung der Eisen unterlage zur weiteren Senkung der Energieverluste, die bei Produkten des Standes der Technik auf das Vorlie gen von Kohlenstoff zurückführbar sind. Bei Anwen dung des Verfahrens gemäss der Erfindung braucht die gewöhnlich angewandte, zusätzliche Entkohlung nicht mehr durchgeführt zu werden.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläute rung der Erfindung, wobei sich Teil- und Prozent angaben, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht beziehen. <I>Beispiel 1</I> Abschnitte aus Flussstahl (Kohlenstoffgehalt 0,06%) werden in einer Badschmelze behandelt, die 500 g Cal cium und 20 g Aluminium enthält. Nach 1 Std. bei 1060 C in dem Bad liegen duktile Eisen-Aluminium- Überzüge vor.
Die Oberfläche der Abschnitte wird hier bei nicht von reinem Aluminium bedeckt, sondern die Oberfläche wird von einer Eisen-Aluminium-Legierung gebildet, deren Eigenschaften bezüglich der Oxydations beständigkeit diejenigen des ursprünglichen Unterlage metalls weit übersteigen.
<I>Beispiel 2</I> Ein 5,1 X 5,1 cm Zylinder aus rostfreiem Stahl des Typs 316 wird 2 Std. in ein auf 1000 C gehaltenes Diffusionsbad getaucht, das 220 g Calcium und 80 g Aluminium enthält. Der aus dem Bad entnommene Zy linder wird gereinigt und an der Luft 16 Std. auf 1230 C erhitzt, wobei eine Zunderbildung unter 0,025 mm liegt und beim Abkühlen kein Abblättern von Zunder eintritt.
Diese Ergebnisse sind bedeutungs voll, denn der überzogene, rostfreie Stahl erweist sich als ausserordentlich oxydationsbeständig bei hohen Tem peraturen und beim wiederholten Durchlaufen von Er- hitzungs - Abkühlungs -Zyklen tritt keine übermässige Zunderbildung ein.
Das Fehlen eines Abblätterns von Zunder zeigt, dass man den überzogenen, rostfreien Stahl immer wieder erhitzen und abkühlen kann, ohne dass er übermässig zundert. Unbehandelter rostfreier Stahl da gegen versagt beim Durchlaufen von Erhitzungs-Ab- kühlungs-Zyklen auf Grund eines überstarken Abblät- terns von Zunder beim Abkühlen rasch. Wenn man diese Arbeitsweise unter Verwendung von Barium anstatt des Calciums im Bad wiederholt, werden ähnliche Ergebnisse erhalten.
<I>Beispiel 3</I> Es wird ein Bad mit einem Gehalt von 120 g an Magnesium und 30 g an gepulvertem Aluminium ge bildet. In das Bad, das man unter Bewegung und unter Argongas betreibt, wird 10 Min. bei 1000 C ein Fluss stahl-Abschnitt getaucht, wobei sich auf dem Unterlage metall ein Überzug von 0,025 mm Dicke bildet, der an der Oberfläche ungefähr 10 % Aluminium enthält.
<I>Beispiel 4</I> Man erhitzt ein 500 g Calcium und 20 g Aluminium enthaltendes Bad auf 1060 C und setzt nach einstündi gem Rühren der Calcium-Aluminium-Masse unter Ar gon 10 g Manganpulver zu. Nach weiterem Rühren wird ein Flussstahl-Abschnitt 30 Min. bei 1060 C behan delt, wobei sich ein dicker Überzug (etwa 0,07 mm) einer Eisen-Aluminium-Mangan-Legierung bildet. Die ser überzogene Abschnitt zeigt bei der Einwirkung der Luft bei hohen Temperaturen in der Grössenordnung von 1000 bis 1100 C eine ausgezeichnete Oxydations beständigkeit.
Wenn man die Arbeitsweise dieses Beispiels unter Verwendung von Strontium anstelle des Calciums im Bad wiederholt, werden ähnliche Ergebnisse erhalten.
<I>Beispiel S</I> Es wird ein Bad hergestellt, das 51g Calcium, 17 g Aluminium und 4 g Yttrium enthält. In dem Bad wird 2 Std. bei l100 C eine Flussstahl-Probe behandelt. Man erhält einen Überzug von 0,015 mm Dicke, dessen Oberflächenkonzentration an Aluminium 15 % und an Yttrium 10 % beträgt. <I>Beispiel 6</I> Dieses Beispiel erläutert die kritische Natur der übertrager-Konzentration in der Badschmelze.
Proben aus beruhigtem Stahl des Typs 1008 von 0,5 mm Dicke werden getrennt 15 Min. bei 1140 C behandelt, indem man sie in eine Reihe von Calcium- schmelzen eintaucht, denen Aluminiumdraht zugesetzt wird, wobei sich die Bäder unter einer Argon-Schutz- atmosphäre befinden.
Das erste Bad wird von 500 g Calcium gebildet, dem man 1180g Aluminium (70 GewA Aluminium) zusetzt. Die Stahlprobe löst sich innerhalb von 5 Min. nach Eintauchen in das Bad vollständig auf.
Das zweite Bad wird von 500 g Calcium und 910 g Aluminium (65 GewA Aluminium) gebildet. Die Probe wird nach 15 Min. entnommen, untersucht und gewo gen. Dabei ergibt sich ein Gewichtsverlust von etwa 10 GewA und eine unregelmässige, geätzte Oberfläche. Beim Einbringen in heisses Wasser rostet die Probe. Eine quantitative Analyse der Probenoberfläche nach der Röntgen-Fluoreszenz-Technik zeigt, dass an der Oberfläche der Probeplatte etwas Aluminium vorliegt.
Dem dritten Bad werden 500 g Calcium und 640 g Aluminium (etwa 56 GewA Aluminium) zugeführt. Die Probe wird nach 15 Min. aus dem Bad entnommen. Sie unterliegt dabei einer Gewichtszunahme von etwa 5 %, besitzt eine glatte, reflexionsfähige Oberfläche und zeigt beim Behandeln mit verdünnter Essigsäure keine Rostbildung. Die Röntgen - Fluoreszensuntersuchung zeigt deutlich das Vorliegen von Aluminium an der Oberfläche.
Eine vierte Probe wird in ein Bad getaucht, das 500 g Calcium und 190 g Aluminium (etwa 27 GewA Aluminium) enthält, und nach 15 Min. wieder entnom men. Die Platte ergibt eine Aluminium-Oberflächenkon- zentration von etwa 25 GewA, Rest Eisen, und besitzt eine glatte, reflexionsfähige Oberfläche.
Wie in den vorstehenden Beispielen gezeigt, kann man der Badschmelze zusätzlich zum Aluminium klei nere Mengen verschiedener Metalle zusetzen. So kann man dem Bad kleine Mengen von Metallen wie Mangan und Yttrium zusetzen.
Method of Forming an Aluminum-Iron Diffusion Alloy Layer on a Ferrous Metal Body Considerable difficulties have been encountered in producing aluminum-iron alloy bodies having practical properties. Alloys with an aluminum content of more than about 5% become brittle when cold worked. Also covering or covering a pad made of ver malleable metal, e.g.
B. mild steel, has due to the difficulties which the achievement of a good Haf device or Aufdiffusion of the alloy on the upper surface of the base prepares, the problem at hand can not solve the problem completely satisfactory. You have been forced to apply special gas treatments to the substrate before or during the coating work when trying to produce such bodies.
The present invention is characterized in that the body is brought together with a bath melt which contains one of the metals calcium, barium, magnesium or strontium and aluminum as a carrier and the carrier content of 5 to 99 wtA and less than aluminum 70% of the bath weight and which is kept at a temperature between 800 C and the melting point of the body to be treated.
The bath melt can be kept in the practical implementation of the invention in various ways. You can melt a mixture of one or more carriers and aluminum by heating to a temperature between 800 C and the melting temperature of the body to be coated, or melt the carrier and add the aluminum to it. The body to be covered can then be immersed in the bath. The duration of the bath treatment can range from a few minutes to an hour or more, depending on the properties of the coating desired in each case. Longer treatments lead to a deeper penetration of the diffusing element, i. H. of aluminum.
In general, a period of about 1 minute to 1 hour is preferred. At the end of the selected treatment period, the body, which now has a diffusion layer on its surface, is removed from the tape, quenched if desired, and then cleaned to remove quenching medium and adhering bath.
The bath melt is expediently operated under an inert gas, but this is not a condition and the bath can also be operated in the ambient atmosphere if the conditions are carefully controlled. The bath is preferably moved mechanically or in some other way during operation, but this is also not a condition.
The composition of the bath must be controlled. The aluminum content of the bath is to be kept below 70 of the bath weight, whereby the observance of this quantity restriction is essential, since when approaching the upper limit an etching of the iron base can be observed and finally the base completely dissolves in the bath. There is no lower critical limit for aluminum; the lower limit observed in practice results mainly from the treatment time and temperature and the desired aluminum concentration of the coating. In general, at least 0.5% by weight is used, a range from 1 to 20% is preferred.
This enables layers with a thickness of less than 0.025 mm and up to 0.25 mm or more to be produced. The aluminum can be an aluminum compound which can be reduced to a metallic form by the carrier, such as aluminum chloride and oxide, or as a ferroaluminum alloy, or as metallic aluminum.
The other essential bath component, i. H. the carrier must be present in an amount of more than 30% of the bath weight when used alone. According to a preferred embodiment, the carrier is used in an amount of 60 to 99% by weight. These quantities can be changed by adding a neutral diluent, i.e. diluent, to the bath. H. introduces a material that is non-reactive with the bath constituents and does not diffuse into the substrate to a substantial degree. The explanation of such diluents, with which you can lower the required amount of carrier and modify the melting temperature of the bath, are used, for. B.
Copper, lead and tin. Smaller amounts of one or more other diffusion elements can also be incorporated into the bath.
The working temperature of the bath is chosen in such a way that a favorable influence on the diffusion speed of the aluminum and any other diffusion elements in the bath is obtained and that the carrier in the bath is kept in the molten state. Temperatures below 800 C may not do justice to practice because the diffusion speed is too low. The normal boiling point of the carrier used in each case can practically be chosen as the maximum working temperature, but in all cases the working temperature must be kept below the normal melting point of the iron solid subject to the treatment. A working temperature of about 900 to 1200 C is preferred.
The residence time of the iron body in the bath melt influences the thickness of the resulting layer and can be very different. Depending on the size of the bath melt and the treatment time required for the desired layer thickness, you can run steel tape from the coil or molded body made of ferrous metal continuously through the bath melt at a speed that gives the required dwell time for the desired layer Dip the body to be treated discontinuously into the bath melt for the time required for the desired layer and then remove it again.
A special pre-treatment of the ferrous metal body before immersion in the bath melt is not necessary. Naturally, it is advisable that the surface of the ferrous metal body is clean, and in order to achieve optimal results, the metal body is preferably subjected to the conventional degreasing treatment. It has been shown, however, that the layers obtained with the method according to the invention are not significantly influenced by the presence of scale or thin oil films on the surface of the metal substrate.
The iron bodies treated according to the invention are referred to here as coated, but it must be taken into account that the diffusion element migrates into the solid surface of the iron body and thus changes the properties of the body. With the treatment times usually used, which range from approximately 1 minute to several hours, the layer is characterized by the fact that the diffusion element is present on its outer surface in different concentrations than on the inside.
Of course, if desired, many known treatments can be carried out to further improve the surface quality of a coated body. An improved surface can be z. B. obtained by bringing the base metal to a mirror finish prior to coating by cold working or subjecting the surface of the coated body to cold working. The body provided with the layer can, if desired, then be subjected to heat treatments, such as quenching or annealing, in order to improve the physical properties.
The new products described are particularly suitable for applications in which oxidation resistance, corrosion resistance to smoke gases at high temperatures and insensitivity to attack by various types of sulfur-containing gases such as HIS, SO, and S03 are required. The coated bodies can be used as containers for salts, cyanide and lead in cases in which the working temperatures approach 843 C. They can be used as tubes for air heaters, radiant steam superheaters, and oil and gas polymerizers.
They are also suitable for electrical equipment. The surface enrichment of electric irons with aluminum results in desired electrical properties without the side effect of embrittlement occurring, as is common with alloys in bulk. In addition, the decarburization of the iron substrate occurring through the method according to the invention leads to a further reduction in the energy losses which, in the case of products of the prior art, can be attributed to the presence of carbon. When using the method according to the invention, the usually used additional decarburization no longer needs to be carried out.
The following examples serve to further explain the invention, parts and percentages being based on weight, unless otherwise stated. <I> Example 1 </I> Sections made of mild steel (carbon content 0.06%) are treated in a bath melt which contains 500 g of calcium and 20 g of aluminum. After 1 hour at 1060 C in the bath, ductile iron-aluminum coatings are present.
The surface of the sections is not covered by pure aluminum here, but the surface is formed by an iron-aluminum alloy whose properties in terms of oxidation resistance far exceed those of the original metal base.
<I> Example 2 </I> A 5.1 X 5.1 cm cylinder made of stainless steel of the type 316 is immersed for 2 hours in a diffusion bath maintained at 1000 C which contains 220 g calcium and 80 g aluminum. The cylinder removed from the bath is cleaned and heated in the air for 16 hours at 1230 ° C., with scale formation below 0.025 mm and no flaking of scale on cooling.
These results are significant, because the coated, stainless steel proves to be extraordinarily resistant to oxidation at high temperatures and no excessive scale formation occurs when repeatedly running through heating and cooling cycles.
The lack of scale flaking shows that the coated stainless steel can be heated and cooled over and over again without it becoming excessively scaled. Untreated stainless steel, on the other hand, quickly fails when going through heating-cooling cycles due to excessive flaking of scale during cooling. If this procedure is repeated using barium instead of calcium in the bath, similar results are obtained.
<I> Example 3 </I> A bath containing 120 g of magnesium and 30 g of powdered aluminum is formed. In the bath, which is operated under agitation and under argon gas, a section of mild steel is immersed for 10 minutes at 1000 C, a coating of 0.025 mm thick, which contains about 10% aluminum on the surface, forms on the metal base .
<I> Example 4 </I> A bath containing 500 g of calcium and 20 g of aluminum is heated to 1060 ° C. and, after stirring for one hour, 10 g of manganese powder are added to the calcium-aluminum mass under argon. After further stirring, a mild steel section is treated for 30 minutes at 1060 ° C., a thick coating (about 0.07 mm) of an iron-aluminum-manganese alloy being formed. The water-coated section shows excellent resistance to oxidation when exposed to air at high temperatures of the order of magnitude of 1000 to 1100 C.
If the procedure of this example is repeated using strontium instead of calcium in the bath, similar results are obtained.
<I> Example S </I> A bath is made which contains 51 g calcium, 17 g aluminum and 4 g yttrium. A mild steel sample is treated in the bath at 1100 ° C. for 2 hours. A coating 0.015 mm thick is obtained, the surface concentration of which is 15% for aluminum and 10% for yttrium. <I> Example 6 </I> This example illustrates the critical nature of the transfer agent concentration in the bath melt.
Samples of type 1008 killed steel, 0.5 mm thick, are treated separately for 15 min. At 1140 C by immersing them in a series of calcium melts to which aluminum wire is added, the baths being placed under an argon protective layer. atmosphere.
The first bath is made up of 500 g calcium to which 1180 g aluminum (70 GewA aluminum) is added. The steel sample dissolves completely within 5 minutes of being immersed in the bath.
The second bath consists of 500 g calcium and 910 g aluminum (65 GewA aluminum). The sample is removed after 15 minutes, examined and weighed. This results in a weight loss of about 10 wtA and an irregular, etched surface. When placed in hot water, the sample rusts. A quantitative analysis of the sample surface using the X-ray fluorescence technique shows that some aluminum is present on the surface of the sample plate.
500 g calcium and 640 g aluminum (about 56 GewA aluminum) are fed to the third bath. The sample is removed from the bath after 15 minutes. It is subject to a weight increase of about 5%, has a smooth, reflective surface and does not show any rust when treated with dilute acetic acid. The X-ray fluorescence examination clearly shows the presence of aluminum on the surface.
A fourth sample is immersed in a bath containing 500 g calcium and 190 g aluminum (about 27 wtA aluminum) and removed again after 15 minutes. The plate has an aluminum surface concentration of around 25 wtA, the remainder being iron, and has a smooth, reflective surface.
As shown in the preceding examples, smaller amounts of various metals can be added to the bath melt in addition to aluminum. Small amounts of metals such as manganese and yttrium can be added to the bath.