DE1521180B1

DE1521180B1 - Verfahren zum UEberziehen von Metallgegenstaenden mit einer Aluminiumlegierung

Info

Publication number: DE1521180B1
Application number: DE19631521180
Authority: DE
Inventors: Arthur Tregoning Cape
Original assignee: COAST METLAS Inc
Current assignee: COAST METLAS Inc
Priority date: 1963-09-19
Filing date: 1963-09-19
Publication date: 1970-05-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von metallischen Überzügen auf Metallgegenstände auf chemischem Wege.
Es sind bereits Verfahren zur Oberflächenvergütung von metallischen Werkstücken durch Beschichtung mit einem anderen Metall bekannt, um insbesondere Oxydations- und Korrosionsfestigkeit, aber auch Wärmebeständigkeit usw. von Eisen und neuerdings auch sogenannte Superlegierungen, die hauptsächlich aus Nickel und Kobalt bestehen, zu erhöhen.
Beispielsweise beschreibt die australische Patentschrift 30196/30 ein Verfahren zur sogenannten »Kalorisation«, d. h. der Erzeugung einer dünnen Schicht einer Eisen-Aluminium-Legierung auf Eisen oder Stahl durch Einbettung des Werkstücks in Aluminiumpulver mit Zusatz von Trägermitteln und einer sehr geringen Menge Ammonium- oder Aluminiumchlorid oder gegebenenfalls Chrom-, Nickel-, Manganchlorid. Diese Chloride sollen als »Aktivatoren« dienen und das Eindringen des Aluminiums in die Oberflächenschicht des Werkstücks und die Bildung einer Legierung von Eisen, Aluminium und gegebenenfalls dem Metall des in geringer Menge zugesetzten Metallchlorids bewirken. Wesentlich für dieses Verfahren ist die Anwesenheit einer erheblichen Menge von wärmeübertragendem Trägerstoff, der bei der Reaktion nicht verändert wird. Ohne den Trägerstoff würde die Einbettungsmasse in sich zusammenbacken und eine durchgehende Oberflächenbeschichtung nicht möglich sein.
Gemäß dem Verfahren der französischen Patentschrift 1273 888 soll auf »Superlegierungen« eine Chrom-Aluminium-Schicht durch Diffusion aufgegebracht werden, indem man das Werkstück in eine metallisches Aluminium und Chrom liefernde Mischung, die ferner verdampfbares Halogen als überträger für das Chrom und Aluminium enthält, einbettet und auf mindestens 982° C erhitzt. Das Chrom ist in der Einbettungsmasse in der 2- bis 4fachen Menge des Aluminiumpulvers vorhanden, und eine erhebliche Verdünnung mit inertem Trägermittel, z. B. Aluminiumoxid, ist erforderlich. An Halogen wird nur eine sehr geringe Menge, etwa 1 % Jod, eingesetzt. Bei diesem Verfahren bildet sich auf dem Werkstück zwar eine Chrom und Aluminium enthaltende Schicht, nicht jedoch eine Legierungsschicht, da dazu die Menge an zugesetztem Halogen nicht ausreicht und eine exotherme Reaktion zwischen den Bestandteilen der Einbettungsmischung nicht stattfindet.
Gemäß der französischen Patentschrift 1297 235 wird Silizium als weiterer Bestandteil der Einbettungsmischung verwendet. Die Anteile an »Übertragungsmittel«, nämlich Ammoniumbifluorid sowie gegebenenfalls Chromfluorid sind wiederum außerordentlich gering, nämlich unter 1 % der Gesamtmischung. Auch hier wird keine durchgehende Ausbildung der Vergütungsschicht als Aluminium-Chrom-Legierung erreicht.
Die bisher bekannten Verfahren zur Metallvergütung durch Aufbringen einer Schicht eines anderen Metalls befriedigen noch nicht hinsichtlich der erreichten Oxydationsbeständigkeit, zumal wenn Gegenstände aus modernen hochwertigen Legierungen noch weiter vergütet werden sollen.
Es wurde nun gefunden, daß die Oxydationsbeständigkeit von Metallgegenständen dadurch wesentlich verbessert werden kann, daß man auf diesen durch chemische Reaktion eine Schicht einer Legierung von Aluminium und mindestens einem Element der Gruppe Nickel, Chrom, Kobalt erzeugt.
Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zum Überziehen von Metallgegenständen mit einer Aluminiumlegierung vorgeschlagen, welches sich dadurch auszeichnet, daß der Gegenstand mit einer Mischung von ungefähr 40 bis 60 Gewichtsteilen Aluminiumpulver und 60 bis 40 Gewichtsteilen von mindestens einem Fluorid der Gruppe Nickelfluorid, Chromdifluorid, Chromtrifluorid und Kobaltfluorid, vorzugsweise Niekelfluorid, sowie gegebenenfalls einem bei der Reaktion verschwindenden Bindemittel beschichtet und ungefähr 0,5 bis 1,5 Stunden lang auf eine Temperatur von 1066 bis 1120° C erhitzt wird, so daß durch eine chemische Reaktion auf dem Gegenstand eine Schicht einer Legierung von Aluminium und mindestens einem Element der Gruppe Nickel, Chrom und Kobalt erzeugt wird.
Durch die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eintretende chemische Reaktion wird bei Verwendung von Nickelfluorid auf den Gegenstand eine Schicht oder ein Überzug aus einer Nickel-Aluminium-Legierung ausgebildet, der eine Dicke von 0,018 bis 0,089 mm aufweist und sehr oxydationsbeständig ist.
Die Art und Dicke des gebildeten Überzugs wird durch die Erhitzungsdauer, die etwa 0,5 bis 1,5 Stunden betragen kann, in gewissem Umfang beeinflußt. Um das Aufbringen der erwähnten Mischung auf den Gegenstand zu erleichtern, kann die Mischung unter Zusatz eines Acrylharzes oder anderen geeigneten Bindemittels, das während der Reaktion verschwindet und in diese nicht einbezogen wird, zu einer Paste angeteigt werden.
Wenn der Überzug etwas Chrom enthalten soll, kann die Mischung zusätzlich zum Nickelfluorid oder an seiner Stelle in gewünschter Menge Chromdifluorid oder Chromtrifluorid enthalten.
Wenn der Überzug etwas Kobalt enthalten soll, kann die Mischung zusätzlich zum Nickelfluorid oder an dessen Stelle ein Kobaltfluorid in gewünschter Menge enthalten.
In den meisten Fällen wird die Haftung des Legierungsüberzugs auf den Gegenstand sehr verbessert, wenn man auf ihn vor der Beschichtung mit der Mischung eine Plattierung oder dünne Schicht aus Gold oder Platin aufbringt. Die bei der Herstellung des Legierungsüberzugs eintretenden chemischen Reaktionen sind stets exothermisch. Die so erhaltenen Überzüge haften gut auf der metallischen Unterlage und sind sehr oxydationsbeständig.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Überziehen eines Metallgegenstands mit einer Aluminiumlegierung, d a -durch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mit einer Mischung von 40 bis 60 Gewichtsteilen Aluminiumpulver und 60 bis 40 Gewichtsteilen von mindestens einem Fluorid der Gruppe Nickelfluorid, Chromdifluorid, Chromtrifluorid und Kobaltfluorid, vorzugsweise Nickelfluorid, sowie gegebenenfalls einem bei der Reaktion verschwindenden Bindemittel beschichtet und 0,5 bis 1,5 Std. lang auf eine Temperatur von 1066 bis 1120° C erhitzt wird, so daß durch eine chemische Reaktion auf dem Gegenstand eine Schicht einer Legierung von Aluminium und mindestens einem Element der Gruppe Nickel, Chrom und Kobalt erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallgegenstand zuvor mit einer Plattierung oder dünnen Schicht aus Gold oder Platin versehen wird.