DE1924963C3 - Verfahren zum Verkupfern von Zirkonium und Zirkoniumlegierungen durch chemischen Austausch - Google Patents
Verfahren zum Verkupfern von Zirkonium und Zirkoniumlegierungen durch chemischen AustauschInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkupfern von Zirkonium und Zirkoniumlegiei ungen durch
chemischen Austausch.
Es ist bekannt, daß Zirkonium und Zirkoniumlegierungen wie auch zahlreiche andere Werkstoffe vom
Typ Ti-Al-Inox, sehr zähe und dichte Passivierungsoberfläclienschichten
besitzen, die stets die Durchführung von Oberflächenbehandlungen erschweren,
dabei insbesondere das Aufbringen von Umhüllungen.
Deshalb ist es erforderlich, diese sehr dünnen Oxidschichten zerstören zu können, die sich nämlich
spontan in leicht oxidierender Atmosphäre bilden.
Gegenwärtig weiden verschiedene Verfahren und verschiedene Techniken des Abbeizens von Zirkonium
und Zirkoniumlegierungen verwendet, um diese Passivierungsschichten zu zerstören. Aber die
auf derartigen Metallen erhaltenen Umhüllungen haben eine schlechte Haftfähigkeit, und des weiteren erfolgt
ein Ablösen des Überzuges, wenn die eine Umhüllung tragenden Teile thermischen Wechselbelastungen
unterworfen werden oder bei solchen thermischen Belastungen Verwendung finden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein neuartiges Verkiipferungsverfahren zu
schaffen, welches oxidlreie Oberflächen liefert und nicht nur ein mechanisches Halten der Umhüllung auf
dem Schichtträger sondern auch eine chemische Reaktion zwischen der Umhüllung und dem Schichtträger
bewirkt.
Erfindiingsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-
!(ist, daß ilie zu verkupfernden Gegenstände zunächst
gebeizt, dann 10 s bis 20 min lang in ein unter Schutzgas
befindliches Schmelzbad aus CuCI, mit einer Temperatur /wischen 4.V.I und ()00 C getaucht und
anschließend einer Oberflächenbehandlung unter/ogen werden.
Die Verweil/eit des /u verkupfernden Gegenstandes
indem Schmelzbad hängt dabei von der Badtemperatur
ab.
Mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung schützt das auf der Oberfläche des in das Bad getauchten
Gegenstandes abgeschiedene Kupfersal/ vor einer inöulichen Oxidation, die wahrend des I leraus/iehens
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65 des Gegenstandes aus dem das Bad enthaltenden
(Kens erfolgen kann.
Die abschließende Oberflächenbehandlung des verkupferten Gegenstandes kann in einem Schmelzbad
eulektischer Zusammensetzung aus LiCI und KCI mit einer Ί einperatur von 500" C ausgeliihrt werden,
wobei die /\\ behandelnden Gegenstände S bis 10 s laut·, in dieses Mad eingetaucht werden.
Beim Eintauchen von Zirkonium oder einer Zikoniuinlegierung
in geschmolzenes CuCI1 findet eine Auslauschreaktion statt, bei der Zirkonium vom
Chlor angegriffen wird und das reduzierte Kupfer sich in dichter Form auf dem Gegenstand absetzt. Die Passivierungsschicht
vermag bei der 'Temperatur dieses Vorgangs nicht mehr zu schützen und ist leicht zerstörbar.
Zum anderen vermag das Kupfer wegen der erhöhten Temperatur des Bades mit der Unterlage
zn reagieren und bildet eine dünne Infiltrationszone,
die aus einer Verbindung von Zirkonium und Kupfer aufgebaut ist.
Die Dicke der Kupferschicht kann zwischen 5 und 10 /im liegen, wobei sie gänzlich dicht ist und fest
mit dem Schichtträger verhaltet ist. Beim Verlassen des Bades ist das Kupfer mit einer Mischung von
Chloriden überzogen, jedoch genügt eine geeignete Behandlung zum Beseitigen dieses Salzes.
Diese letzte Behandlung kinn beispielsweise mit
einer wäßrigen Lösung von K) bis 15% NH4OlI und einer Temperatur von SO bis 1K)" C ausgeführt werden.
Die besten Ergebnisse weiden ei halten, wenn die verkupferten Gegenstände S bis 10 s lang in ein
Bad eutektischer Zusammensetzung aus LiCI und KCI mit einer Temperatur von 500" C getaucht werden.
Diese Behandlung löst die in Wasser kaum löslichen Chloride an der Oberfläche des Gegenstandes und
hinterläßt auf der Oberfläche Spuren von Chlor, Lithium und Kalium, welche sehr leicht durch Abspülen
unter fließendem Wasser zu beseitigen sind.
Diese Kupferumhüllungen können ohne Umstände Umhüllungen aus verschiedenen Materialien aufnehmen,
indem das oben für das Verkupfern von Zirkonium beschriebene Verfahren angewendet wird. Es
können leicht Umhüllungen aus folgenden Elementen ausgeführt werden: Aus Ni, Au, Ag, Cr, Pd, As und
Sb auf elektrolytischem Wege und aus Nb, Mo und W durch Reduktion ihrer Halogenide im gasförmigen
Zustand.
Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand des folgenden Beispiels näher erläutert.
Eine Folie aus Zirkonium mit einer Reiheit von W.N und eine Folie aus einer Zirkoniumlegierung, die
etwa 1,5 Gewichtsprozent Zinn, 0,12 Gewichtsprozent Eisen, 0,10 Gewichtsprozent Chrom und 0,05
Gewichtsprozent Nickel enthält, werden in einem Bad folgender Zusammensetzung gebeizt:
Hf - 10 Volumprozent; HNO, - M) Volumprozent; H,O - M) Volumprozent.
Hf - 10 Volumprozent; HNO, - M) Volumprozent; H,O - M) Volumprozent.
Diese Folien werden sodann 2 min lang in ein bewegtes
Bad von geschmolzenem CuCI. mit 500" C Temperatur getaucht. Mittels eines Argonstromes
wird über dem Badgefäß eine Schutzgasatmosphäre aufrechlgehallen. Die aus dem Vet kupferungsbad gezogenen
Proben werden sodann <S s lang i;i eine eutektische
Mischung von CKI und LiCI mit 500 ' C uetaucht. Nachdem die Proben aus dem Bad entfernt
und unter fließendem Wasser gereinigt worden sind, werden sie in technischen Bädern teils vei kupiert und
teils \erehromi. Die mikroskopische Untersuchung
zeigt die Ausbildung einer kontinuierlichen und
gleichförmigen Umhüllung aus Kupfer mit einer Dicke von etwa S /<m. Auch nachdem die Proben
2-lOinal einer thermischen Wechselbeanspriichung
/wischen 400 und 20" C" bei 4 Wechseln pm Stunde unter/ogen worden sind, ist kein Ablösen der Umhüllung
/u beobachten.
Das Verfuhren nach der Iirfindung ist nicht auf das vorstehende Beispiel beschrank!. Ohne den lirl'indungsgedunken
/u verlassen, können auch andere Ausfiihrungslormen der lirfindung verwendet werden.
Claims (2)
1. Verfahren /um Verkupfern von Zirkonium
und Zirkoniumlegierungen durch chemischen Auslausch, dad ure h ge ke η η ze ich net, daß die
zu verkupfernden Gegenstände zunächst geheizt, da:in 10s his 20 min lang in ein unter Schul/gas
befindliches Schmelzbad aus CuCI, mit einer Temperatur zwischen 430 und ()00" C getaucht lf>
und anschließend einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbehandlung
der verkupferten Oberfläche in einem Schmelzbad > j
eutektischer Zusammensetzung aus LiCI und KCl mit eiiierTemperatur von 500" C ausgeführt wird,
wobei die /u beliatidelnde/i Cicgcnslünde
<S bis 10 s lang in dieses Bad eingetaucht werden.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT3694268 | 1968-05-13 | ||
| IT3694268 | 1968-05-13 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1924963A1 DE1924963A1 (de) | 1969-11-27 |
| DE1924963B2 DE1924963B2 (de) | 1977-01-13 |
| DE1924963C3 true DE1924963C3 (de) | 1977-09-01 |
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