DE1149963B - Metallischer, korrosionsfester und oxydationsbestaendiger, poroeser Werkstoff, insbesondere fuer Filter und Maschinenteile - Google Patents

Metallischer, korrosionsfester und oxydationsbestaendiger, poroeser Werkstoff, insbesondere fuer Filter und Maschinenteile

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DE1149963B
DE1149963B DEJ17902A DEJ0017902A DE1149963B DE 1149963 B DE1149963 B DE 1149963B DE J17902 A DEJ17902 A DE J17902A DE J0017902 A DEJ0017902 A DE J0017902A DE 1149963 B DE1149963 B DE 1149963B
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DE
Germany
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resistant
corrosion
oxidation
filters
machine parts
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DEJ17902A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Paul Kraft
Josef Schloemer
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Federal Mogul Bremsbelag GmbH
Original Assignee
Jurid Werke GmbH
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027Metallic material
    • B01D39/2041Metallic material the material being filamentary or fibrous
    • B01D39/2044Metallic material the material being filamentary or fibrous sintered or bonded by inorganic agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/002Manufacture of articles essentially made from metallic fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
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Description

  • Metallischer, korrosionsfester und oxydationsbeständiger, poröser Werkstoff, insbesondere für Filter und Maschinenteile Metallische, poröse Werkstoffe sind bekannt und haben in den verschiedensten Industriezweigen Anwendung gefunden. Diese Werkstoffe werden meist nach pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt.
  • Werkstoffe auf Eisen-, Kupfer- und Bronzebasis können nicht als korrosionsfest angesprochen werden.
  • Um korrosionsfeste Werkstoffe zu erhalten, hat man Pulver aus nichtrostendem säurefestem Spezialstahl verwendet. Die aus solchem Pulver hergestellten Werkstoffe genügen ebenfalls nicht den Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit. Rostfreie Stähle sind erst dann gegen aggressive Gase, Dämpfe und Flüssigkeiten beständig, wenn glatte, polierte Oberflächen vorliegen, keine Ecken und Spalte vorhanden sind, in denen sich Rückstände ansammeln können und das Gefüge vollkommen homogen ist, um eine Bildung von Lokalelementen zu verhindern.
  • Es wurde bereits bekannt, durch Verpressen von Metallpulver aus nicht korrosionsbeständigen Metallen, z. B. Eisenpulver, Werkstücke herzustellen und diese Werkstücke anschließend einer Diffusionsbehandlung mit korrosionsfesten Metallen, beispielsweise Chrom, zu unterwerfen. Dabei läßt sich zwar eine sehr gut korrosionsbeständige Oberflächenschicht auf solche Formstücke aufbringen, jedoch gelingt es nach diesem bekannten Verfahren nicht, auch die Kernzone eines Formstücks korrosionsfest zu machen, was jedoch in vielen Fällen, insbesondere wenn ein solches Formstück mechanisch nachbearbeitet bzw. weiterverarbeitet werden soll, erforderlich ist.
  • Eine Erweiterung der Pulvermetallurgie stellt die Fasermetallurgie dar. Unter dem Begriff Fasermetallurgie versteht man die Herstellung von Werkstoffen aus Metallwolle. Die Metallwolle wurde z. T. galvanisch oder nach anderen Verfahren oberflächenbehandelt, um eine bessere Korrosionsbeständigkeit zu erreichen. Jedoch ist es, wie aus der galvanotechnischen Literatur bekannt ist, nicht möglich, eine porenfreie z. B. Chromschicht auf Metalle aufzubringen. Außerdem scheidet sich auf Grund der begrenzten Streufähigkeit und Streutiefe galvanischer Bäder das aufzubringende Metall nur in den Randzonen eines Formkörpers nieder.
  • Es wurde zur Behebung dieser Schwierigkeiten bereits die Verwendung von Metallwolle aus nichtrostendem säurefestem Spezialstahl bekannt. Die Herstellung dieser Metallwolle stößt jedoch auf erhebliche Mühen und die daraus gefertigten Teile verhalten sich bezüglich der Korrosionsbeständigkeit nicht besser als aus Pulver aus nichtrostendem säurefestem Spezialstahl hergestellte Teile.
  • Erfindungsgemäß werden die bisherigen Nachteile durch einen aus mit die Temperatur-, Korrosions-und/oder Oxydationsbeständigkeft fördernden Legierungsbestandteilen gasplattierten und anschließend durch Diffusionsglühen homogenisierten und gegebenenfalls zuvor zu Körpern geformten Metallfasern, insbesondere Stahlfasern, bestehenden Werkstoff behoben, der vorzugsweise für Filter und Maschinenteile geeignet ist.
  • Der Erfindungsgedanke besteht darin, daß man als Grundwerkstoff Metallwolle, im besonderen Stahlwolle, verwendet und die einzelnen Fasern nach einem an sich bereits bekannten Verfahren veredelt in der Weise, daß Metalle, die korrosionsfest sind oder mit dem Grundwerkstoff, der Metallwolle, eine korrosions- und oxydationsbeständige Legierung bilden, bei hohen Temperaturen aus der Gasphase auf der Oberfläche niedergeschlagen werden und durch Glühen auch in die Kemzone eindiffundieren, z. B.
  • Inchromieren, Alitieren.
  • Die Diffusionsbehandlung der Stahlwolle wird in der Temperaturhöhe und Behandlungsdauer so eingestellt, daß die einzelnen Stahlfasern vollkommen in einen homogenen Werkstoff übergeführt werden.
  • Bei dieser Behandlung steigt der z. B. Chromgehalt der Stahlfasern bis auf etwa 40 O/o an und bietet die Gewähr einer guten Oxydations- und Korrosionsbeständigkeit ohne irgendwelche sonstige Nachbehandlung. Das Oberflächenbild der Metallfasern wird durch diese Behandlung nur unwesentlich verändern. Die Duktilität und Elastizität der Metallfasern bleibt weitgehend erhalten. Diese Eigenschaften sind für die spätere Verarbeitung und Verwendung dieser Werkstoffe von größter Bedeutung.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Werkstoff werden während des z. B. Inchromierens eines Stahlwollestranges bzw. eines fertigen Formstückes aus Stahlwolle auch die im Inneren des Werkstoffmaterials liegenden Fasern erfaßt und in der gleichen Weise verändert wie die außen liegenden, frei zugänglichen Fasern.
  • Der erfindungsgemäße Werkstoff kann in der Weise hergestellt werden, daß man entweder die Diffusions- und Glühbehandlung an der losen Metallfaser vornimmt oder daß die Metallfasern zunächst verpreßt und danach gasplattiert und homogenisiert werden. Für spezielle Zwecke kann die Diffusionsbehandlung auch vor, nach oder während einer Drucksinterbehandlung erfolgen.
  • Die als Grundmaterial für den erfindungsgemäßen Werkstoff eingesetzte Metallwolle wird vorteilhaft durch Abspanen von Draht oder Band gewonnen und in Faserstärken in der Größenordnung von einem Tausendstel- bis mehrere Zehntelmillimeter, Breiten von einem Tausendstel- bis mehrere Millimeter und Längen bis zu einigen Metern verwendet. Es eignen sich besonders Stahlwollefasern, da diese beim Inchromieren ihre Form praktisch beibehalten.
  • Die Diffusionsbehandlung von Stahlwollefasern mit Chrom wird zweckmäßig bei Temperaturen von 1000 bis 11000 C während zwei bis drei Stunden durchgeführt und das Glühen erfolgt vorteilhaft etwa 0,5 bis 3 Stunden lang bei etwa 1100 bis 14000 C.
  • Diffusions- und Glühbehandlung lassen sich auch in einer Stufe, vorteilhaft bei etwa 1100 bis 12000 C über 1 bis 3 Stunden durchführen.
  • Chrom wird in sehr vielen Fällen als Diffusionsmetall bevorzugt. Jedoch lassen sich auch sonstige Metalle, z. B. Nickel oder Aluminium, im erfindungsgemäßen Werkstoff verwenden.
  • Der erfindungsgemäße Werkstoff läßt sich infolge seiner guten Duktilität und Elastizität mit vergleichsweise geringem Aufwand mechanisch weiterbearbeiten und behält dabei stets seine Korrosionsbeständigkeit. Beispielsweise läßt sich ein mit Chrom diffus sionsbehandelter und homogenisierter Stahlwollestrang auf eine Walze, die aus einem Proffleisenskelett besteht, aufwickeln und, nach Überspannen mit einem Leinen- oder Filztuch, in Bügelmaschinen und Mangelgeräten verwenden. Dort wird aus dem Walzeninneren der heiße Wasserdampf zugeführt und das Walzenpolster muß deshalb absolut korrosionsfest und gleichzeitig durchlässig für den Dampf sein.
  • Diese Voraussetzungen sind beim erfindungsgemäßen Werkstoff in idealer Weise gegeben. Ähnliche Walzenanordnungen werden in der keramischen Industrie zur Entwässerung von Schlickermassen benötigt. Die Walze taucht dabei an der Unterseite in den Schlicker ein und nimmt eine dünne Schicht des Schlickers mit.
  • Im Inneren des Walzenfilters wird ein Vakuum erzeugt, wodurch das überschüssige Wasser abgefiltert wird. Auch in diesem Anwendungsfall werden hohe Anforderungen bezüglich der Korrosionsbeständigkeit gestellt. Der hohe Porositätsgrad von inchromierter Stahlwolle ist eine gute Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit einer solchen, mit dem erfindungsgemäßen Werkstoff ausgestatteten Vorrichtung.
  • Neben solchen Maschinenteilen lassen sich vorteilhaft auch Filter aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff herstellen. Die Einsatzmöglichkeiten so hergestellter Filter liegen z. B. auf dem Gebiet der Staubfilterung in SO2haltigen, feuchten und heißen Atmosphären.
  • Der erfindungsgemäße Werkstoff eignet sich auf Grund seiner hohen Oxydations- und Korrosionsbeständigkeit und des geringen spezifischen Gewichtes bei großer Porosität ferner auch für die Herstellung von Turbinenschaufeln, für die sogenannte Schwitzkühlung bei hohen Temperaturen.
  • Beispiel Stahlwollestränge, bestehend aus vielen Einzelfasern, die parallel zueinander ausgerichtet sind, werden in eine stehende Inchromierungsretorte eingebracht. Anschließend werden die Chrom- und Keramikstücke so in die Retorte eingefüllt, daß sie keinerlei Druck oder Zug auf die Stahlwollestränge ausüben können. Durch die verschlossene Retorte wird nun ein Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff als Schutzgas geleitet. Gleichzeitig führt man geringe Mengen Chlorwasserstoff zu, der durch Reaktion mit den Chromstücken und der Stahlwolle den Inchromierungsprozeß bewirkt. Die Diffusions- und Glühbehandlung wird in einer Stufe 2 Stunden lang bei Temperaturen zwischen 1150 und 11800 C vorgenommen. Nach dem Abkühlen liegt ein in seinem ursprünglichen Aussehen praktisch nicht veränderter, poröser, in seinem äußeren Volumen nur wenig veränderter Stahlwollestrang vor, der insgesamt korrosionsfest ist und als Werkstoff zu den gewünschten Zwecken verwendet werden kann.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Werkstoff, vorzugsweise für Filter- und Maschinenteile, aus Metallfasern, insbesondere Stahlfasern, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mit die Temperatur-, Korrosions- und/oder Oxydationsbeständigkeit fördernden Legierungsbestandteilen gasplattierten und anschließend durch Diffusionsglühen homogenisierten und gegebenenfalls zuvor zu Körpern geformten Metallfasern besteht.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 617 849.
DEJ17902A 1960-03-31 1960-03-31 Metallischer, korrosionsfester und oxydationsbestaendiger, poroeser Werkstoff, insbesondere fuer Filter und Maschinenteile Pending DE1149963B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2696948A1 (fr) * 1992-10-21 1994-04-22 Pall Corp Agent filtrant métallique poreux, matière particulaire métallique dont il est fait et procédé pour améliorer sa résistance.

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB617849A (en) * 1946-10-22 1949-02-11 Metal Gas Company Ltd Improvements in the manufacture of articles from ferrous metal powders

Patent Citations (1)

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