DE1521212B2 - Verfahren zum erzeugen von schutzschichten auf metallischen gegenstaenden durch eindiffundieren von chrom in die ober flaeche - Google Patents
Verfahren zum erzeugen von schutzschichten auf metallischen gegenstaenden durch eindiffundieren von chrom in die ober flaecheInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von verhältnismäßig dicken, insbesondere bei hohen
Temperaturen oxydations-, korrosions-, thermoschock- und zunderbeständigen Schutzschichten auf
metallischen, einen hohen Nickelgehalt in der Oberfläche aufweisenden Gegenständen durch Eindiffundieren
von Chrom in die Oberfläche.
Nickel besitzt bekanntlich eine gute Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion. Man hat daher
schon metallische Gegenstände mit einer reinen Nikkeischicht, beispielsweise auf galvanischem Wege,
überzogen. Nickel wird aber beim Erhitzen auf höhere Temperaturen schon vergleichsweise frühzeitig
in Abhängigkeit von der umgebenden Atmosphäre mehr oder weniger stark durch Luftsäuerstoff,
Schwefel oder Schwefelverbindungen oxydierend bzw. korrodierend angegriffen.
Es ist weiter bekannt, daß durch Zulegieren von 20 bis 60% Chrom die Beständigkeit des Nickels
gegen Oxydations- bzw. Korrosionsangriff, insbesondere bei höheren Temperaturen stark verbessert werden
kann. Es ist aber nicht in allen Fällen wünschenswert, die Gegenstände vollständig aus einer Legierung
mit beispielsweise 60% Chrom und 40% Nickel herzustellen. Da vor allem die Oberfläche der Gegenstände
den oxydierenden bzw. korrodierenden Angriffen ausgesetzt sind, würde an sich die Bildung
einer Schutzschicht, bestehend aus Chrom und Nickel in vielen Fällen genügen.
Versuche in der diesbezüglichen Richtung, bei denen Chrom in eine hochnickelhaltige Oberfläche von
Gegenständen eindiffundiert wurde, ergaben, daß die Chromkonzentration von der Oberfläche zum Innern
hin verhältnismäßig schnell sank." Die so erzeugten Schutzschichten wiesen nur in einem verhältnismäßig
engen Bereich der Zone die für ausreichende Beständigkeit notwendige Chromkonzentration, welche bei
etwa 50 % liegt, auf und genügten nicht in allen Fällen den gestellten Anforderungen. Die Versuche wurden
der Einfachheit halber zum Teil an Proben aus reinem Nickel und auch an solchen aus Nickellegierungen
mit etwa 75 % Nickel, 20 % Chrom und Rest an weiteren Elementen vorgenommen. In allen Fällen
ergab sich dasselbe Bild einer verhältnismäßig schnellen Abnahme der Chromkonzentration von der
Oberfläche zum Innern der Proben.
Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Verfahren zu finden, das die Bildung dickerer Schutzschichten mit
verhältnismäßig hoher Chromkonzentration auf metallischen Gegenständen mit hohem Nickelgehalt in
der Oberfläche, insbesondere mit einer Nickelschicht überzogenen Gegenständen oder Gegenständen aus
Nickel und Nickellegierungen durch Eindiffundieren von Chrom in ihre Oberfläche gestattet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, mit dem Chrom gleichzeitig Eisen
einzudiffundieren.
Gegenstände, die mit einer Nickelschicht überzogen waren, sowie solche aus Nickel oder einer mindestens
50 % Nickel enthaltenden Legierung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurden,
zeigten überraschenderweise verhältnismäßig dicke Schutzschichten mit hoher Chromkonzentration. Dabei
trat keine Verschlechterung der Eigenschaften der erzeugten Schutzschicht auf, wie eigentlich zu erwarten
gewesen wäre. Überraschend war auch, daß das eindiffundierte Eisen dem gleichzeitig mit ihm eindiffundierten
Chrom nicht die verfügbaren Plätze wegnahm, sondern der Nickelgehalt in der Oberflächenzone
um den dem eindiffundierten Eisen entsprechenden Prozentgehalt verringert wurde. Dies
bringt einen weiteren Vorteil mit sich, weil der Schmelzpunkt des Eutektikums Eisen-Eisensulfid
(Fe-FeS) bei 988° C liegt, gegenüber dem des Eutektikums Nickel-Nickelsulfid (Ni-Ni3S2) von 645° C.
Hierdurch wird also die Beständigkeit auf höhere
ίο Temperaturen angehoben.
Die Übertragung bzw. Eindiffusion von Chrom
und Eisen erfolgt über die Dampfphase, wobei sowohl Chrom als auch Eisen als Halogenverbindungen
vorliegen. Die zu behandelnden Gegenstände aus Nickel oder einer Nickellegierung oder auch Gegenstände
aus einem Metall oder einer Metall-Legierung mit einem Schmelzpunkt oberhalb der Chromdiffusionstemperatur,
auf die zuvor eine Nickelschicht aufgetragen wurde, werden zweckmäßigerweise in ein
aus 10 % Chromchlorid, 5 % Eisenchlorid und 85% Aluminiumoxyd bestehendes Gemisch eingepackt und
je nach gewünschter Schichtdicke auf etwa 1000 bis 1200° C bei einer Verweilzeit von 5 bis 20 Stunden
auf dieser Temperatur erhitzt. Die angegebene Zusammensetzung des Einpackgemisches ist nur als Beispiel angeführt. So können beispielsweise an Stelle der
Chloride andere Halogenide oder auch anders zusammengesetzte Gemische für den Zweck nach der Erfindung
verwendet werden.
Neben Gegenständen aus reinem Nickel oder Nikkellegierungen mit mindestens 50% Nickel und
Schmelzpunkten oberhalb 1100° C ist das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil auf Metalle und Metall-Legierungen
anwendbar, die selbst nicht genügend Nickel enthalten, um die Bildung der gewünschten
Chrom-Nickel-Eisen-Überzugsschicht zu ermöglichen oder die sonst nicht ohne weiteres chromiert
werden könnten, weil z.B. infolge ungenügender Mischkristallbildung bzw. Löslichkeit für Chrom oder
Behinderung durch andere Elemente, wie Kohlenstoff öd. dgl. eine Beeinträchtigung der Eindiffusion
vom Grundwerkstoff her vorliegt. In diesen Fällen wird durch das Auftragen einer Nickelschicht, beispielsweise
auf galvanischem Wege oder durch Spritzen eine Basis für das einzudiffundierende Chrom und
Eisen geschaffen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf Gegenstände aus Metallen oder Metall-Legierungen
insbesondere dann von Vorteil, wenn der Kern der Gegenstände eine hohe Festigkeit, Zähigkeit
oder andere besondere Eigenschaften aufweisen soll und die Oberfläche gegen Korrosion, Zunderbildung
oder Thermoschockbeanspruchung bei hohen Temperaturen geschützt werden soll.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Erzeugen von verhältnismäßig dicken, insbesondere bei hohen Temperaturen oxydations-, korrosions-, thermoschock- und zunderbeständigen Schutzschichten auf metallischen, aus Nickel oder einer mindestens 50% Nickel enthaltenden Legierung bestehenden oder mit einer Nickelüberzugsschicht versehenen Gegenständen durch Eindiffundieren von Chrom in ihre Oberflächen, gekennzeichnet durch gleichzeitiges Eindiffundieren von Chrom und Eisen in die Oberfläche der Gegenstände.
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