DE1521201A1 - Behandlung von eisenhaltigen Oberflaechen - Google Patents

Behandlung von eisenhaltigen Oberflaechen

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DE1521201A1
DE1521201A1 DE19641521201 DE1521201A DE1521201A1 DE 1521201 A1 DE1521201 A1 DE 1521201A1 DE 19641521201 DE19641521201 DE 19641521201 DE 1521201 A DE1521201 A DE 1521201A DE 1521201 A1 DE1521201 A1 DE 1521201A1
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Reding Jun John Nicholas
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Dow Chemical Co
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Dow Chemical Co
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    • 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
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D21/002Castings of light metals
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

Dl« vorliegende Erfindung betrifft die Benetzung von Metalloberflächen und insbesondere ein Verfahren, eisenhaltige Metalloberflächen duroh sehntelzflUssiges Magnesium benetzbar zu machen.
Gewöhnlich werden nominell saubere eisenhaltige Metalloberflächen bei Inkontaktbringen mit schmelzflUsslgea Magnesium nicht durch schmelzflUssiges Metall benetzt, d.h. es tritt praktisch keine Adhäsion zwischen dem Magnesium und der eisenhaltigen Oberfläche auf„ Wird eine solche eisenhaltige Oberfläche in Kontakt mit sowohl schraelzflUssigem Magnesium als auch schmelzflüssigem Flussmittel gebracht* so wird sie vorzugsweise durch letzteres benetzt, Eine dünne Schicht des Flussmittels kriecht rasch über die gesamte eisenhaltige Oberfläche und bedeckt sie vollständig oder denjenigen Teil, der sich bei einer Temperatur
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Über dem Schmelzpunkt des Magnesiums befindet. Werden eisenhaltige Transportvorrichtungen für Schmelzen, wie beispielsweise Giesspfannen, Pumpen und Rohrleitungen oder offene Wannen oder Abflussrinnen« zum Transport von schmelzflUssigem Magnesium von einer mit Flussmittel geschützten Masse von diesem verwendet, und sind die Oberflächen dieser Vorrichtungen nicht vollständig sauber, so werden die Oberflächen, die sich mit dem Magnesium in Kontakt befinden, mit Flussmittel bedeckt, von dem sich etwas abscheidet und dae zu transportierende schmelzflUssige Magnesium verunreinigt.
Eine saubere oxydfreie Eisenoberfläche dagegen wird bevorzugt von schmelzflUssigem Magnesium In Anwesenheit oder In Abwesenheit von Flussmittel benetzt, Selbst wenn „jedoch die EisenoberflMohe zu Beginn sauber ist, so oxydiert sie ziemlich rasch, wenn sie der Atmosphäre ausgesetzt ist, und die Wärme des scttmelzflüesißen Magnesiums und das Vorerhitzen aer Transportvorrichtung erhöhen die Oxydationsgeschwindigkeit erheblich, Dies hat es bisher praktisch unmöglich gemacht., eine oxydfreie eisenhaltige Oberfläche unmittelbar vor dem Eintauchen des eisenhaltigen Erzeugnisses in das Ead oder dem Zusammenbringen des schmelzflussIgen Magnesiums und des eisenhaltiger. Metalls aufrecht zn erhalten,
Der hler verwendete Ausdruck Ma^-aftfö:?·mn bis «Haltet- Maines!" λ\ 'nli. technischen Sorten imcl dessen Legierungen- die f>0 % oder ?;iehr
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Magnesium enthalten. Der Ausdruck nominell sauber, wie er hier verwendet wird, bedeutet Eisenoberflachen oder eisenhaltige Metalloberflächen, die frei von groben Fremdmaterialien, wie beispielsweise Hammerschlag, Fet.*;, Öl und Schmutz, jedoch zumindest teilweise mit einem Oxyd, Hydroxyd oder einer anderen EisenVerbindung aus der Reaktion mit Luft (und anderen umgebenden Medien) bedeckt sind. Der Ausdruck Flussmittel bedeutet schmelzbare Halogenidgemische, wie sie Üblicherweise bei Schmelz- und Raffinierarheitsgängen von Magnesium verwendet werden.
Die oMgen Mängel rnd Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung ausgeschaltet, die ein Verfahren, nominell saubere Oberflächen aus eisenhaltigen Metall- oder Eisenerzeugnissen bevorzugt von schmelzfluss}gern Magnesium benetzbar zu machen, betrifft, bei welchem (1! das eisenhaltige Metallerzeugnis, das bevorzugt von schmelzflussigem Magnesium benetzbar gemacht werden soll, anfänglich einen dünnen haftenden Überzug hat, der auf die eisenhaltige Oberfläche abgeschieden ist und aus Cadmii'jn, Kupfer, Nickel, 7-**nn oder Zink besteht, und (2) mit schmelzflUssiftem Magnesium für ^ine ausreichende Zeitspanne in Kontakt gebrach4 wird, "w di.e eisenhaltige Metalloberfläche für das Magnesium drrch Auflösen des Überzugs in dem flüssigen Magnesium frei liegen. Die Auflösung des Uberzugemetalls erfolgt gewöhnlich in etwa 5 bis etwa 20 Minuten nach dem EIn-
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tauchen. Es wird so zu Beginn einer Benetzung des Überzugsmetalls durch Magnesium erzielt mit einer anschliessenden bevorzugten Benetzung der freigelegten eisenhaltigen Metalloberfläche nach Auflösung des Uberzugsmet'alls. Da sowohl die anfängliche überzogene Oberfläche als die anschliessend freigelegte eisenhaltige Oberfläche bevorzugt durch das geschmolzene Magnesium benetzt wird* wird eine Verunreinigung mit Flussmittel . durch Kriechen längs der Grenzfläche zwischen dem schmelz flüssigen Magnesium und der angrenzenden eisenhaltigen Metall- -oberfliehe vollständig ausgeschaltet. Wird die eisenhaltige Metal!vorrichtung aus dem sehmelzflUsslgen Magnesium entfernt, so verbleibt ein benetzender Film von geschmolzenem Magnesium auf der eisenhaltigen Oberfläche. Beim Abkühlen verfestigt sich der Magnesiumfilm auf der Oberfläche und ergibt so eine benetzbare und schützende Oberfläche über dem eisenhaltigen Metall für den anschliessenden Gebrauch, wie wiederholtes Inkontaktbringen mit schmelzflUssigeia Magnesium.
Es ist ersichtlich, dass in gewissen Fällen Je nach der Art des Arbeitsgangs, wie beispielsweise der Transport von schmelzflüssigem Magnesium aus einem Schmelztiegel,in dem das Magnesium mit schmelzflUssigem Flussmittel bedeckt ist, bei dem Eisen zum Transport verwendet wird, nicht die gesamte Eisenoberfläche, die in Kontakt mit dem ßchmelzflUseigen Magnesium kommen soll.
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zu Beginn mit einem der vorgenannten Metalle überzogen sein muss, um das Kriechen des Flussmittels längs der eisenhaltigen Oberfläche an der Zwischenschicht zwischen dieser und dem schmelzflüssigen Magnesium zu verhindern. Es braucht nur ein Teil einer solchen Oberfläche, über die das schmelzflüssige Magnesium fliessen kanna beschichtet zu sein, beispielsweise ein Teil, wie ein Band von etwa 7*6 cm bis etwa O,9i m Breite, wobei dieser überzogene Teil sich an einer Stelle zwischen dem schmelzflüssigen Magnesium und schmelzflüssigen Plussmittel enthaltenden Vorratsbehälter und dem Bestimmungsort des schmelzflüssigen Magnesiums befindet» Der so überzogene Teil liefert eine bevorzugt durch sclimelzflüssiges Magnesium benetzbare Oberfläche mit anschliessender bevorzugter Benetzung der gebildeten reinen freigelegten darunfcerliegenden eisenhaltigen Oberfläche nach Auflösung des Ütoer&ugs durch das schmelzflUssige Magnesium unter Bildung einer Berührungsfläche von schmelzflüssigem Magnesium und eisenhaltiger Oberfläche. Sowohl der anfängliche als auch der letztliche Teil der so gebildeten Berührungsfläche wirkt als Schranke für das Kriechen von Plussmittel aufgrund der bevorzugten Benetzung durch Magnesium statt durch Flussmittel, wodurch ein Transport von Plussmittelverunreinigung in dem schmelzflüssigen Magnesium ausgeschaltet wird.
Jede eisenhaltige Metallvorrichtung kann zur Erzielung bevorzugter Eenetzung behandelt werden, indem die geeignet gereinigte
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Oberfläche oder ein ausgewählte?? Teil derselben zu Beginn mit Cadmium, Kupfer, Nickel, Zink oder Sinn nach einem Verfahren, wie beispielsweise Galvanisieren oder Elektroabscheidung, überzogen wird, wodurch die gesamten oder praktisch die gesamten Eisenoxyde und anderen Fremdmater.ia.Lien, die normalerweise auf eisenhaltigen Metalloberflächen vorhanden sind, von diesen Oberflächen entweder vor oder während des Überziehens entfernt werden, so dass keine Zwischenschicht aus Oxyd oder anderem Fremdmaterial zwischen dem Überzugsmetall und dsm eisenhaltigen Metall in einer solchen Menge vorhanden ist, dass das Anhaften des Überzugsmefealla verhindert würde. Von den Überzugsmetallen ist Zink bevorzugt.
Das bevorzugte Benetzen von mit 3, B- Zink überzogenen Oberflächen durch Magnesium gegenüber nominell sauberen eisenhaltigen Oberflächen kann eindeutig durch Eintauchen von Kwel Stücken Stahlrohr, von denen eines galvanisiert wurde3 das andere unbeschichtet, jedoch nominell sauber ist,, in'eine Magnesiumschmel3er die mit einer Plussmi 1-.f-.elschicht bedeckt ist, gezeigt werden. Nach Herausziehen der s;wei Stücke zeigt die visuelle Betrachtung, dass das galvanisierte Stück mit einem Film von Magnesium überzogen ist, während das unüberzogene Stück mit einer Flussmittelsohicht bedeckt ist. Eine nähere Untersuchung der Mikrostruktur des galvanisierten Stücks nach Eintauchen für mehrere Minuten ergibt keine merkliche Spi?r an Zink oder irgendeinem Flussmittel.
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Das folgende Beispiel erläutert die Erfindtang, ohne sie zu beschränken«
Beispiel
Ein innen und av.ssen galvanisiertes Stahlrohr wurde in Verbindung mit einer riuape zvm Transport von schmelzflüssigem Magnesium aus einem Schmelztiegel verwendet, in welchem das schmelzflüssige Magnesium mit einem sohmelzflüssigen Plussmittel bedeckt war. Das Eintrittsende des Rohrs wurde, wenn es in das Metall eintauchte, bevorzugt durch das schmelzflUssige Magnesium benetzt und das durch das Rohr aus dem Schmelztiegel transportierte Magnesium war, wie festgestellt wurde, von Plussmittel frei. Nach anschllessendem Zerteilen und Prüfen des so verwendeten Rohre wurde festgestellt, dass es frei von Flussmittel war, was zeigt, dass das Plussmittel nicht längs irgendeiner der von dem Magnesium benetzten Oberflächen gekrochen war· Ausserdem wurde ein heftender verfestigter benetzbarer überzug von Magnesium auf der inneren und äjsseren Oberfläche des Rohrs gebildet.
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Claims (4)

Patentansprüche
1. Verfahren, nominell saubere Oberflächen eines eisenhaltigen Metallerzeugnisses oder Eisenerzeugnisses bevorzugt durch schmelzflüssiges Magnesium benetzbar zu machen, dadurch gekennzeichnet, dass (1) das eisenhaltige Metall- oder Elsenerzeugnis, das bevorztigt durch schmelzflüssiges Magnesium benetzbar gemacht werden soll . einen anfänglichen dünnen haftenden überzug aufweist, der auf der eisenhaltigen Oberfläche abgeschieden ist und aus Cadmium oder Kupfer oder Nickel oder Zinn oder Zink besteht und (2) mit schmelzflUssigem Magnesium für eine ausreichende Zeitspanne in Xontakt gebracht wird, um die eisenhaltige Metalloberfläche durch Auflösen des Überzugs in dem flüssigen Magnesium für das Magnesium freizulegen.
2. Verfahren zur Herstellung eines Überzugs aus Magnesium direkt- auf der Oberfläche sines eisenhaltigen Metall- oder Eieenerseugnißßesj dadurch gekennzeichnet, dass (1) das eisenhaltige Metallerzeugnis, dessen Oberfläche zu Beginn einen dUnnen haftenden Überzug aue Cadmium oder Kupfer oder Nickel oder Zinn oder Zink auf der eisenhaltigen Oberfläche besitzt, in Xontakt mit schnielEflUssigem Magnesium gebracht wird, {2} der Kontakt des überzogenen Erzeugnisses mit; dem schmelzflüssigen Magnesium für eine ausreichende Zeitspanne aufrecht erhal-
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ten wird, um die eisenhaltige Metalloberfläche dem Magnesium auszusetzen, wobei schmelzflUssiges Magnesium an der eisenhaltigen Metalloberfläche haftet, und (3) anschliessend das Erzeugnis aus dem schmelzflüssigen Metall entfernt und zur Verfestigung des anhaftenden schmelzflüssigen Magnesiums direkt auf der Oberfläche des eisenhaltigen Metallerzeugnisses abgekühlt wird.
3· Verfahren zur Verhütung des Kriechens von Halogenidflussmittel längs der Grenzschicht zwischen einer eisenhaltigen Metall- oder Eisenoberfläche und schmelzflüssigem Magnesium, das unter dem Schutz eines schmelzflUssigen Halogenidflussmittels gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass (1) ein Teil der eisenhaltigen Metalloberfläche haftend mit Cadmium oder Kupfer oder Nickel oder Zinn oder Zink überzogen wird, (2) das schmelzflüssige Magnesium mit dem so überzogenen Teil der eisenhaltigen Metalloberfläche in Kontakt gebracht wird und (3) der Kontakt für eine ausreichende Zeitspanne aufrecht erhalten wird, um den metallischen überzug auf dem so überzogenen Teil zu lösen, wodurch das schmelzflüssige Magnesium in direkten Kontakt mit dem reinen eisenhaltigen Metall kommt, und so eine Berührungsfläche gebildet wird, entlang der das Laufen von Flussmittel verhindert wird.
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4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Abstand längs des überzogenen Teils der eisenhaltigen Oberfläche 7,6 cm bis etwa O.91 m beträgt.
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