DE1221875B - Process for producing a corrosion protection layer made of aluminum on objects made of steel by vacuum evaporation - Google Patents
Process for producing a corrosion protection layer made of aluminum on objects made of steel by vacuum evaporationInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL:Int. CL:
C23cC23c
Deutsche Kl.: 48 b -13/02 German class: 48 b -13/02
Nummer: 1221875Number: 1221875
Aktenzeichen: N17162 VI b/48 bFile number: N17162 VI b / 48 b
Anmeldetag: 31. August 1959 Filing date: August 31, 1959
Auslegetag: 28. Juli 1966Opening day: July 28, 1966
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Korrosionsschutzschicht auf Gegenständen aus Stahl durch Aufdampfen einer Aluminiumschicht im Vakuum auf die gereinigten und vorerwärmten Gegenstände.The present invention relates to a method for producing a corrosion protection layer Objects made of steel by vapor deposition of an aluminum layer in a vacuum on the cleaned and preheated items.
In der jüngeren Vergangenheit sind Stähle bekanntgeworden, die nach geeigneter Wärmebehandlung eine außerordentlich hohe Zugfestigkeit aufweisen. Als Beispiel sei ein Stahl genannt, der 0,4 % Kohlenstoff, 5,0 °/0 Chrom, 1,3 °/0 Molybdän und 0,5 % Vanadium, Rest Eisen, enthält. Stähle dieser Art werden in großem Umfang für Luftfahrzeuge, Raketen u. dgl. verwendet. Dem Vorteil der sehr hohen Zugfestigkeit solcher Stähle steht jedoch der Nachteil gegenüber, daß sie bei höheren Temperaturen von Sauerstoff oder dem in der Seeatmosphäre immer vorhandenen Natriumchlorid stark angegriffen werden. Die Korrosionsempfindlichkeit solcher Stähle läßt sich zwar durch galvanische Abscheidung herabsetzen, dabei tritt jedoch der Nachteil auf, daß der Stahl durch Aufnahme von Wasserstoff spröde wird und daher für die meisten Anwendungsgebiete beträchtlich an Wert verliert. Andere Versuche, Schutzüberzüge z. B. durch Aufsprühen, Tauchen u. dgl. auf die Stahlgegenstände aufzubringen, sind, soweit bekannt, ebenfalls ohne Erfolg geblieben.In the recent past, steels have become known which, after suitable heat treatment, have an extraordinarily high tensile strength. As an example, a steel called the 0.4% carbon, 5.0 ° / 0 chromium, 1.3 ° / 0 molybdenum and 0.5% vanadium, balance iron, contains. Steels of this type are widely used for aircraft, missiles and the like. However, the advantage of the very high tensile strength of such steels is offset by the disadvantage that they are strongly attacked at higher temperatures by oxygen or the sodium chloride which is always present in the sea atmosphere. The sensitivity to corrosion of such steels can be reduced by electrodeposition, but this has the disadvantage that the steel becomes brittle as a result of the absorption of hydrogen and therefore loses its value considerably for most areas of application. Other attempts to use protective coatings e.g. B. by spraying, dipping and the like. To apply to the steel objects, as far as is known, also remained unsuccessful.
Es ist außerdem bekannt, Gegenstände aus Stahl durch Aufdampfen einer Aluminiumschicht im Vakuum auf die gereinigte Oberfläche des Gegenstandes mit einer Korrosionsschutzschicht zu versehen. Der Stahlgegenstand soll dabei während des Aufdampfens auf eine Temperatur im Bereich zwischen 550 und 1110° C erhitzt werden, um das Aluminium in den Stahl eindiffundieren zu lassen.It is also known objects made of steel by vapor deposition of an aluminum layer in the Apply a vacuum to the cleaned surface of the object with an anti-corrosion layer. During the vapor deposition, the steel object should be at a temperature in the range between 550 and 1110 ° C are heated to allow the aluminum to diffuse into the steel.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß die das eindiffundierte Aluminium enthaltende Oberflächenschicht, besonders bei Stählen hoher Zugfestigkeit, sehr spröde wird und bei Biegebeanspruchungen bricht.However, it has been shown that the surface layer containing the diffused aluminum, Especially with steels with high tensile strength, it becomes very brittle and breaks when subjected to bending.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß sich auf Stählen hoher Zugfestigkeit eine außergewöhnlich fest haftende Aluminiumschicht herstellen läßt, wenn man mit wesentlich niedrigeren Vorwärmtemperaturen arbeitet. Eine merkliche Eindiffusion des aufgedampften Aluminiums tritt dabei nicht ein, trotzdem ist die Haftfähigkeit der aufgedampften Aluminiumschicht auf der Oberfläche des Stahlgegenstandes, auch bei Biegebeanspruchungen, hervorragend. Surprisingly, it has now been found that an exceptional result is achieved on steels with high tensile strength firmly adhering aluminum layer can be produced if you use much lower preheating temperatures is working. A noticeable diffusion of the vapor-deposited aluminum does not occur, Nevertheless, the adhesion of the vapor-deposited aluminum layer on the surface of the steel object is even with bending loads, excellent.
Das Verfahren zur Erzeugung einer Korrosionsschutzschicht auf Gegenständen aus Stahl durch Aufdampfen einer Aluminiumschicht im Vakuum auf die gereinigten und vorerwärmten Gegenstände Verfahren zur Erzeugung einer Korrosionsschutzschicht aus Aluminium auf Gegenständen ■. aus Stahl durch Vakuumaufdampfen : The method for producing a corrosion protection layer on objects made of steel by vapor deposition of an aluminum layer in a vacuum on the cleaned and preheated objects. Method for producing a corrosion protection layer made of aluminum on objects. made of steel by vacuum evaporation :
Anmelder:Applicant:
National Research Corporation,National Research Corporation,
Cambridge, Mass. (V. St. A.)Cambridge, Mass. (V. St. A.)
Vertreter: ..Representative: ..
Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt, 'Dr.-Ing. E. Sommerfeld, patent attorney, '
München 23, Dunantstr. 6 [ Munich 23, Dunantstr. 6 [
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Paul Lovett Raymond, Beverly, Mass.;Paul Lovett Raymond, Beverly, Mass .;
Philip James Clough, Reading, Mass. (V. St. A.) '■ Philip James Clough, Reading, Mass. (V. St. A.) '■
ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Stahloberfiächen während des Bedampfens auf einer Temperatur zwischen 371 und 427° C gehalten werden.is characterized according to the invention in that the steel surfaces during steaming at a temperature between 371 and 427 ° C.
Die Dicke der aufgedampften Aluminiumschicht beträgt vorzugsweise etwa 0,012 bis 0,125 mm. Die Aluminiumschicht kann anodisch oxydiert werden. Das angegebene Verfahren eignet sich besonders für Stähle mit einer Zugfestigkeit über 14,1 · 103 kp/cm2.The thickness of the vapor-deposited aluminum layer is preferably about 0.012 to 0.125 mm. The aluminum layer can be anodically oxidized. The specified method is particularly suitable for steels with a tensile strength above 14.1 · 10 3 kp / cm 2 .
Eine Verschlechterung der Eigenschaften des Stahls durch Aufnahme von Wasserstoff tritt nicht ein, und das Entstehen einer Aluminium-Eisen-Verbindung an der Trennfläche zwischen der Aluminiumschicht und dem Stahlgegenstand ist nicht erkennbar. Bei den Temperaturen, die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zur Anwendung kommen, bildet sich der Aluminiumniederschlag in Form von nach allen drei Koordinaten gleichförmig ausgebildeten Kristalliten und nicht wie bisher mit säulenartiger Struktur oder in Pulverform. Die Temperatur, auf die der Stahl vor dem Aufdampfen der Aluminiumschicht erhitzt wird, liegt unterhalb der Temperungstemperatur des Stahles, so daß eine nennenswerte Eindiffusion des Aluminiums in den Stahl nicht eintritt.There is no deterioration in the properties of the steel due to the absorption of hydrogen, and the formation of an aluminum-iron connection at the interface between the aluminum layer and the steel object is not recognizable. At the temperatures used in the method according to Invention come to use, the aluminum precipitate forms in the form of after all three Coordinates of uniformly formed crystallites and not as before with a columnar structure or in powder form. The temperature to which the steel is heated before the aluminum layer is vapor deposited is, is below the tempering temperature of the steel, so that a significant diffusion of the Aluminum does not enter the steel.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Körper von 7,62 · 25,4 · 0,127 cm aus Stahl von hoher Zugfestigkeit zunächst gereinigt, um von seiner Oberfläche alle Krusten, Staub, Fett u. dgl. zu entfernen. Bei diesem Stahl soll es sich um getemperten Stahl mit einer Zugfestigkeit von über 15,5 · 103 kp/cm2 handeln. Der Stahlkörper wird sodann in eine Vakuumkammer gebracht und diese Kammer auf einen absoluten Druck von etwa 1 Mikron Hg evakuiert.In one embodiment of the invention, a 7.62 x 25.4 x 0.127 cm body of high tensile strength steel is first cleaned to remove any crust, dust, grease, and the like from its surface. This steel should be tempered steel with a tensile strength of over 15.5 · 10 3 kp / cm 2 . The steel body is then placed in a vacuum chamber and this chamber is evacuated to an absolute pressure of about 1 micron Hg.
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Sodann wird der Stahlkörper durch Strahlungsheizung auf eine Temperatur von etwa 399° C erwärmt. Der so vorgeheizte Stahlkörper wird sodann einer Aluminiumdampfquelle von verhältnismäßig hoher Temperatur, d. h. von 1200° C oder darüber für eine ausreichend lange Zeit, nämlich etwa für 4 Minuten ausgesetzt, um auf' der Stahlöberfiäche einen Aluminiumüberzug von etwa 0,025 mm Dicke zu erzeugen. Nach der Herstellung dieses Überzugs wird der überzogene Stahlkörper in einer dreiprozentigen, wäßrigen Lösung von Natriumchlorid während etwa 125 Stunden gekocht. Der überzogene Stahlkörper erwies sich als vollkommen korrosionsfest, und zwar sowohl an seinen in die Lösung eingetauchten Stellen als auch an der Stelle der Lösungsoberfläche. ,The steel body is then heated to a temperature of about 399 ° C. by radiant heating. Of the so preheated steel body is then a source of aluminum vapor at a relatively high temperature, d. H. of 1200 ° C or above for a sufficiently long time, namely for about 4 minutes exposed to an aluminum coating on the steel surface of about 0.025 mm thick. After this coating is made, it becomes the coated Steel body in a three percent aqueous solution of sodium chloride for about 125 hours cooked. The coated steel body was found to be completely resistant to corrosion, both on its points immersed in the solution as well as at the point of the solution surface. ,
Die Erfindung ist in gleicher Weise auf andere Stahlsorten von hoher Zugfestigkeit, beispielsweise auf den unter der Typenbezeichnung 4340 bekannten Stahl als auf Stahllegierungen hoher Zugfestigkeit anwendbar. Die heiß bearbeiteten Stähle sind wegen ao des Problems der Wasserstoffbeimengungen besonders für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet. Das Verfahren läßt sich aber auch auf andere Stahlsorten anwenden, obwohl diese auch durch galvanische Abscheidung Überzüge erhalten können, ohne gefährliehe Wasserstoffbeimengungen zu erzeugen. Die Aluminiumüberzüge können auch anodisiert oder anderweitig behandelt werden, um eine erhöhte Abriebfestigkeit zu erhalten öder um Verzierungen auf dem mit Aluminium überzogenen Stahlkörper anzubringen, wenn dabei die Stahlunterlage nicht beschädigt/wird. r ; The invention can be applied in the same way to other types of steel of high tensile strength, for example to the steel known under the type designation 4340, than to steel alloys of high tensile strength. The hot-worked steels are particularly suitable for the method according to the invention because of the problem of the addition of hydrogen. However, the process can also be used on other types of steel, although these can also be coated by galvanic deposition without generating dangerous hydrogen admixtures. The aluminum coatings can also be anodized or otherwise treated in order to obtain increased abrasion resistance or to apply decorations to the aluminum-coated steel body, if the steel base is not damaged in the process. r;
Die Dicke des Aluminiumüberzugs zur Erzeugung einer guten Korrosionsfestigkeit soll wenigstens 0;012 min betragen und braucht keinesfalls größer zu sein als 0,125 mm.The thickness of the aluminum coating for producing good corrosion resistance should be at least 0; 012 min and does not need to be larger than 0.125 mm.
Es sind noch andere Ausführungsformen des Verfahrens denkbar. Man kann beispielsweise den Stahl auch durch Wärmeleitung oder durch Wirbelströme erhitzen, oder man kann die vor Beginn der Bedampfung nötige Temperatur zum Teil oder vollständig in einem inerten Gas erzeugen und den Stahlkörper erst dann, bevor er sich erheblich abgekühlt hat, in den Vakuumbehälter verbringen.Other embodiments of the method are also conceivable. For example, you can use the steel also heat by conduction or by eddy currents, or you can do that before the start of steaming generate the necessary temperature partially or completely in an inert gas and the steel body only then, before it has cooled down considerably, spend it in the vacuum container.
Claims (4)
USA.-Patentschrift Nr. 2 812 270.Considered publications:
U.S. Patent No. 2,812,270.
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| GB2980659A GB881792A (en) | 1959-09-01 | 1959-09-01 | Improvements in or relating to coating steel with aluminium |
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ID=25988665
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0045416A1 (en) * | 1980-08-02 | 1982-02-10 | GHT Gesellschaft für Hochtemperaturreaktor-Technik mbH | Process to produce a protective layer on metallic pieces |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2812270A (en) * | 1954-01-28 | 1957-11-05 | Continental Can Co | Method and apparatus for depositing metal coatings on metal bases |
-
1959
- 1959-08-31 DE DEN17162A patent/DE1221875B/en active Pending
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