DE1925481A1

DE1925481A1 - Korrosionsbestaendige Diffusionsschichten

Info

Publication number: DE1925481A1
Application number: DE19691925481
Authority: DE
Inventors: Harry Brill-Edwards
Original assignee: Chromalloy American Corp
Current assignee: Chromalloy American Corp
Priority date: 1968-05-31
Filing date: 1969-05-20
Publication date: 1970-03-19
Also published as: SE360889B; FR2010496A1; GB1249414A; DE6920184U; DE1925481B2; US3627503A

Description

PATENTANWÄLTE

D R. !. M A A S

DR, W. P F ELF F ER

DR. F. VOITHENLEITNER

8 MÜNCHEN 23
UNGERERStR. 25 - TEU 39 02 36

OLP 594

0IP 595

Chromalloy American Corporation, West Hyack, New York,

V.St.A.

Korrosionsbeständige Diffusionsschichten

Die Erfindung bezieht sich auf den Schutz von Gegenständen aus eisenhaltigen Metallen gegen Korrosion in stark salzhaltiger Atmosphäre und/oder Seeluft und betrifft insbesondere Diffusionsschichten auf Aluminiumbasis, mit denen außerdem ein hohes Maß an kathode schem Schütz erzielt wird und die bei verhältnismäßig niederen Üfcerzugsteinperaturen aufgetragen werden können.

lediglich als Beispiel für bestimmte Anwendungsgebiete, für die die Erfindung besonders in Betracht kommt, und die dabei auftretenden Schwierigkeiten wird auf die Verhältnisse und Bedingungen hingewiesen, die in Verbindung mit dem Betrieb bestimmter Komponenten von luftfahrzeugdüsenmotoreii in stark salzhaltiger Atmosphäre auftreten (z.B. bei niedrig fliegenden Luftfahrzeugen,

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SAD ORIGINAL

besonders Hubschraubern in der Nähe von Seehäfen und Meeresküsten). Während die Schwierigkeiten des Korrosionsschutzes von Turbinenkoiaponenten (im Gegensatz zu Kompressorkomponenten) von solchen Luftfahrzeugdüsenmotoren, die hauptsächlich der Einwirkung von Vei-bvennungagssen nit außerordentlich- hoher Temperatur ausgesetzt sind, in so starkem Maße mit der Oxidationsbeständigkeit bei solchen Temperaturen zusammenhängen, ua3 andere mögliche Korrosionsquellen unbedeutend v/erden, treten bei den Kompressorkomponenten solcher Düsenmotoren ganz andere Schwierigkeiten auf. Während beispielsweise die Kompressorkomponenten kaum Betriebstemperaturen über 480 ⁰G (900 ⁰P) ausgesetzt sind, unterliegen sie an der Lufteintrittsstelle der direkten Einwirkung von stark salzhaltiger Atmosphäre, die außerdem beträchtliche Mengen von mechanischem Verschleiß verursachenden teilchenförmigen Stoffen enthalten kann. Ferner sind solche Kompressorkomponenten starken mechanischen Beanspruchungen durch Zentrifugalkräfte, thermische Schockbeanspruchung, Vibrationen und dergleichen ausgesetzt, und zwar unter Umständen (besonders bei einmotorigen Luftfahrzeugen), unter denen ein vorzeitiges Versagen der Xoinpressorteile, gleichgültig au3 welchen Gründen, eine Katastrophe bedeuten kann, selbst wenn das größere Problem der Oxydationsbeständigkeit der heißen Turbinenkomponenten gegen außerordentlich hohe Temperaturen gelöst ist.

So können bei Verwendung der besonderen Werkstoffe, aus denen solche Maschinenkomponenten hergestellt

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werden (z.B. von hochfesten Eisenlegierungen, wie sie beispielsweise in den "Aero Space Material Specifications of the Society of Automotive Engineers" unter den Bezeichnungen AIiS 5505, AMS 5616, ΑΓΙ3 6304 usw. angegeben sind), wegsn ihrer mechanischen Festigkeit in dem Kompressor diese Werkstoffe ohne Durchführung einer Oberflächenschutzbehandlung eine unzureichende Salzbeständigkeit oder Verschleißfestigkeit aufweisen, und das in solchem Ausmaß, daß eine brauchbare Lebensdauer ohne Ausfälle, die der Lebensdauer der uoohteraperaturbeständigen Metalle oder Superlegierungen für die heißen Turbinenkomponenten der gleichen Düsenmotoren vergleichbar ist, nicht gewährleistet werden kann.

Düseniiiotorkohipressorlcoiiipanenten müssen j-uüch innerhalb sehr geringer Toleranzen mit sehr geringem Spiel funktionieren und ihre Punktionsfähigkeit behalten, die keine merkliche Ansammlung von Korrosionspiüdukten (TCost, pulvrige Oxide und dergleichen) erlauben. S_elbst geringfügiger LochfraS durch Salzkorrosion (für Teile aus praktisch sämtlichen korrosionsbeständigen Stählen charakteristisch, die salzhaltiger Atmosphäre ausgesetzt sind) kann die mechanische Festigkeit in einem Ausmaß verringern, das einer angemessenen Leistungsfähigkeit bei so hoch beanspruch bon T_eilen wie !Compress orschaufein, Kompressormotoren und besonders den Verbindungsstellen zwischen diesen Teilen, die starken Zentrifugalkräften und anderen Vibrationsbeanspruchungen und mechanischen Kräften im rotierenden Betrieb und bei Geschwindigkeiten ausgesetzt sind, bei denen keine merkliche Unwucht in Kauf genommen werden kann, abträglich ist. Ferner kann bei so hochfesten Werkstoffen eine VeA-

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schlechterung der mechaniBchen Eigenschaften eintrete^ wenn die Metallgegenstände oder Maschinenteile bei Temperaturen, die wesentlich über 540 ⁰O (1000 ⁰P) liegen (d. h. in einem Bereich, in dem 'viele, wenn nicht die meisten Diffusionsbeschichtungsverfahren durchgeführt werden), nachbearbeitet werden, so daß es wünschenswert ist, Schutzüberzüge, welcher Art sie auch seien, bei Überzugs- oder Behandlungstemperaturen aufzubringen, die nicht merklich über 540 ⁰O (1000 ⁰P) liegen.

Zum Korrosionsschutz in stark salzhaltiger und verschleißverursachender Atmosphäre wurden mehrkomponentige Diffusionsschichten mit solcher Zusammensetzung vorgeschlagen (in einer Anmeldung der gleichen Anmelderin vom gleichen Anmeldetag, internes Aktenzeichen OLP 602, OLP 603), daß mit allmählich abnehmender Dicke des Überzugs infolge Verschleiß (durch Sand oder Korallenstaub in der Atmosphäre) die kathodische Schutzwirkung des Überzugs zunimmt. Wenn man beispielsweise die Schaufeln eines Düsenmotorkompressors betrachtet, die direkt der Einwirkung aller verschleißverursachender Teilchen in der Atmosphäre ausgesetzt sind, sind solche Überzüge außerordentlich wertvoll. Wenn man dagegen den Scheiben- oder Rotorteil des gleichen Kompressors betrachtet, der zwar der Salzkorrosion, jedoch möglicherweise nicht einer direkten Einwirkung von Teilchen in der Atmosphäre ausgesetzt ist, kann unter Umständen zur Erzielung brauchbarer Ergebnisse auf die zusätzlichen Vorteile solcher Überzüge verzichtet werden.

Ferner wurde die Erzeugung von Diffusionsschichten auf Aluminiumbasis auf solchen Substraten aus

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Eisenmetallen bei Überzugstemperaturen von nicht mehr als 540 ⁰C vorgeschlagen (in einer weiteren Anmeldung der gleichen Anmelderin vom gleichen Anmeldetag, internes Aktenzeichen OLP 588,) um unerwünschte kristallographische oder metallurgische Umwandlungen in dem Substrat während des Überziehens zu vermeiden, die eine nachteilige oder unerwünschte Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften der Tpile haben können. Mit solchen Überzügen wird, zwar eine vorteilhafte Oxydations- und Verschleißfestigkeit erzielt und die Bildung pulvriger Korrosionsprodukte und dergleichen stark eingeschränkt, ein beträchtlicher Teil des schützenden Aluminiums in dem fertigen Überzug neigt jedoch offenbar zur Vereinigung mit Eisen in dem Substrat unter Bildung einer Intermetallverbindung, wie FeAl,, die in Bezug auf manche Eisenlegierungen als Substrate selbst nicht genügend anodisch ist, um diesen den gewünschten kathodischen Schutz gegen Salzkorrosion zu bieten, obwohl Aluminium selbst ein ausreichendes AnodenpotentüL aufweist, um den kathodischen Schutz von Eisen zu gewährleisten. ■

Im Gegensatz dazu wird erfindungsgemäß eine Diffusionsschicht für Gegenstände aus Eisenmetallen vorgesehen, die auf diese durch ein Einbettzementierverfahren aufgebracht wird, bei dem der zu überziehende Gegenstand in eine Pulverfüllung aus Über-: zugsmaterial eingebettet und darin erwärmt wird. Dabei bildet Aluminium die Grundlage des Überzugs für den Korrosionsschutz, dieser enthält aber auch Man-

dem gan zur chemischen Verbindung mit/Aluminium in dem Überzug, wenn dieses in die Oberfläche des als Substrat dienenden Eisenmetalls eindiffundiert, so daß

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an der Oberfläche des Überzugs eine Aluminium-Kangan-Verbindung oder -Komponente entsteht, die in Bezug auf das eisenhaltige Substrat genügend anodisch ist, um dem Substrat kathodischen Schutz gegen dessen chemische Korrosion in salzhaltigen Atmosphären zu verleihen. 2in zusätzlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß mit dem Aluminium und dem Mangan brauchbare Diffusionsschichten auf dem eisenhaltigen Substrat bei Überzugs- oder bei

fc Behandlungstemperaturen erhalten v/erden, die unter den Temperaturen liegen, bei denen unerwünschte kristallographische oder metallurgische Änderungen in den zu überziehenden Ketallgegenständen auftreten, und daß durch das Diffusion3-Bescbicbtungs-Verfahren der Überzug mit dem zu überziehenden Gegenstand zu abgegrenzten jedoch metallurgisch vereinigten Gebieten zur Erzielung des gewünschten Korrosionsschutzes verbunden wird, dabei aber eine solche Verbindung mit dem Substrat eingeht, daß eine Ablösung des Überzugs trotz starker thermischer und mechanischer Schockbeanspruchung, der der überzogene Gegenstand beim Gebrauch ausgesetzt sein kann, vermieden oder

w stark eingeschränkt wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf einen Gegenstand aus Eisenmetall, der beim Gebrauch einer Korrosion in salzhaltiger Umgebung ausgesetzt ist, eine mehrkomponentige Oberflächendiffusionsschicht, die dem Gegenstand sowohl mechanischen als auch kathodischen Schutz gegen. Salzkorro3ion bietet, aufgebracht, indem man zur Diffusionsbescbichtung des Gegenstands mit einer Oberflächenschicht aus Mangan diesen Gegenstand in eine Zementierpulverpackung

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zur Diffusionsbeschictvtung, die Mangan enthält, einbettet und erhitzt, dann den überzogenen Gegenstand mit einer Diffusionsschicht aus Aluminium durch Erwärmen deB mit Mangan überzogenen Gegenstands, der in eine Zementierpulverpackung zur Diffusionsbeschicbtung eingebettet ,ist, die Aluminium zur Diffusion des Aluminiums in und durch die Manganschicht unter Ausbildung der mehrkomponentige Diffusionsschicht enthält, die eine überwiegende Konzentration von Eieenaluminid an der Gegenstand-Überzugs-Grenzfläche und eine überwiegende Konzentration von Manganaluminid an der Außenseite des Überzugs aufweist, versieht und das Erwärmen des Gegenstands in der aluminiumhaltigen Zementierfüllung solange durchführt, bis der mehrkomponentige Überzug und der Gegenstand metallurgisch miteinander vereinigt und verbunden sind.

Gegenstand der Erfindung sind ferner Gegenstände aus Eieenmetallen, die beim Gebrauch einer Korrosion durch salzhaltige Umgebungen ausgesetzt sind und in der an der äußeren Oberfläche ein mehrkoraponentiger Diffusionsüberzug eindiffundiert ist, der den Gegenständen mechanischen und kathodischen Schutz gegen Salzkorrosion bietet und ein erstes ÜberaugsmetaJl, das unter Diffusion in dem Metall des Gegenstands löslich ist, jedoch wenn darin diffundiert, kein elektrochemisch ausreichendes Anodenpotential in Bezug auf das Metall des Gegenstands aufweist, um diesem einen kathodischen Schutz gegen Salzkorrosion zu verleihen, und ein zweites Überzugsmetall enthält, das mit dem ersten Überzugsmetall zu einer Intermetallverbindung verbunden ist, die wesentlich anodischer als der Gegenstand ist und diesem dadurch kathodischen Schutz verleiht, wobei

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die beiden Überzugsmetalle und ihre Intermetallverbindungen innerhalb des Überzugs differentiell so verteilt sind, daß an der Außenseite des Überzugs die stärker anodische Intermetallverbindung konzentriert ist und alle Überzugsmetalle und ihre Intermetallverbindungen sowie der Metallgegenstand miteinander metallurgisch vereint und durch Diffusion miteinander verbunden sind.

Im folgenden werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert.

Es ist bekannt, daß Gegenständen aus Eisenmetallen durch Diffusionsbeschichtung mit Aluminium (durch eine Beibe von bekannten "Alitier"-Verfahren) gegen Korrosion geschützt werden. Es ist jedoch von Bedeutung, ob ein brauchbarer Überzug bei so niederen Überzugstemperaturen erzielt werden kann, daß die kristallographischen oder metallurgischen Eigenschaften, die von dem eisenhaltigen Substrat gewünscht werden, erzielt werden (was nach dem Verfahren der einen (OLP 588) der oben genannten eigenen Anmeldungen erreicht werden kann). Beim Arbeiten nach früheren Vorschlägen besteht das Endergebnis der Beschichtung offenbar in der Bildung einer Eisen-Aluminium-Intermetallverbindung wie FeAl,. V/enn man die elektrochemische Korrosion von eisenhaltigen Substraten in salzhaltiger Atmosphäre betrachtet, kann es sein, daß ein solches Eisenaluminxö in Bezug auf das eisenhaltige Substrat nicht genügend anodisch ist, um dem Substrat einen merklichen oder beträchtlichen kathodischen Schutz zu verleihen, besonders im Hinblick auf die Bildung winziger Löcher, die als Ergebnis selbst eines gründlichen Diffusionsbeschichtungsverfahrens unvermeidlich erscheinen oder mit denen gerechnet werden muß, und das

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trotz der Tatsache, das Aluminium selbst zur Erzielung eines kathodischen Schutzes als ausreichend anodisch gelten kann.

Selbst wenn die überwiegend Aluminium enthaltende Difjksinnssohicht mit einem beträchtlichen Anteil an Zink modifiziert wird (wie es in den oben genannten Anmeldungen der gleichen Anmelderin vom gleichen Anmeldetag, interne Aktenzeichen OLP 602, OLP 603 bzw. OLP 588, vorgeschlagen wird), um dadurch einen besseren kathodischen Schutz zu erreichen, kann dennoch die durch Diffusion entstandene Oberflächenschicht in Bezug auf das eisenhaltige Substrat nicht genügend anodisch sein, um den gewünschten zusätzlichen Vorteil eines kathodischen Schutzes zu ergeben, besonders dann, wenn das Substrat aus einer der sogenannten "korrosionsbeständigen" Eisenlegierungen besteht, die einen beträchtlichen Anteil an Chrom enthalten, das bekanntlich das Elektrodenpotential des Substrats erhöht, so daß für den Überzug ein Material mit noch höherem Elektrodenpotential erforderlich ist, um dem Substrat kathodischen Schutz zu bieten.

Verschiedene Metalle sind als Zusatzkomponenten zu überwiegend aus Aluminium bestehenden Diffusipnsschichten verfügbar, um den gewünschten kathodischen Schutz gegen Salzkorrosion zu erreichen. Aus anderen Überlegungen ergibt sich jedoch vom praktischen Standpunkt her, daß einige solcher verfügbarer Stoffe nicht bevorzugt sind. Beispielsweise wurden zwar mit Magnesium im Hinblick auf den kathodischen Schutz brauchbare Ergebnisse erzielt, dieses Material hat jedoch solche Eigenschaften, daß bei der Erzeugung einer Diffusionsbeschichtung bei solchen Temperaturen, wie sie zur Erzeugung einer Alumi-

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niumdiffusionssebicht geboten sind, erhebliche praktische Schwierigkeiten auftreten würden.

In Fällen, in denen die letzte Diffusionsschicht bei Temperaturen erzeugt werden soll, die nicht wesentlich über 540 ⁰G (1000 ⁰P) liegen, wird in der Praxis, und zwar hauptsächlich aus wirtschaftlichen Gründen, als Zusatzkomponente zu den hierin beschriebenen Überzügen zur Verstärkung des kathodischen Schutzes von fc Aluminium Mangan bevorzugt, besonders für direkte Zementierbeschicbtung durch Einbetten der Gegenstände aus Eisenmetallen in einer Pulverfüllung, in der die Abscheidung des Überzugsmaterials durch Anwesenheit " eines verdampfbaren halogenhaltigen Stoffs unterstützt wird; für die erfindungsgemäSen Zwecke kommen jedoch auch andere Überzugsmetalle, besonders in Kombination mit anderen Überzugsstoffen als Aluminium in Betracht..

Lediglich zur Erläuterung von Überzügen und Verfahren» auf die sich die Erfindung bezieht, wird darauf hingewiesen, daß brauchbare Ergebnisse durch Diffusion3beschichtung der Oberfläche von Eisenmetallgegenständen, ψ die beispielsweise aus dem oben genannten Stahl AMS 6304 hergestellt sind, mit einer Kombination von Aluminium und Mangan zur Erzielung von Korrosionsschutz erhalten wurden. Es wird angenommen, daß die verbesserten Ergebnisse auf den kathodischen Schutz zurückzuführen sind, der mit einem zweistufigen Zementierverfahren unter Verwendung einer Füllung, aus der das Mangan und das Aluminium unter Diffusion auf der Oberfläche des Substrats aus Eisenmetall abgeschieden werden, erzielt wird. Die Oberfläche des überzogenen Gegenstands besteht dabei offenbar überwiegend aus der Intermetallverbindung MnAIg, während eine darunterliegende Schicht,

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die an die Überzugs-Substrat-Grenzflache angrenzt, überwiegend aus PeAl, besteht, das durch Diffusion sowohl mit der MnAlg-Schicht als auch mit dem Substrat verbunden ist» Zwar weist das Manganaluminid etwa das gleiche Elektrodenpotential in salzhaltiger Atmosphäre wie reines Aluminium auf, es ist ,jedoch wesentlich anodischer als das Eisenaluminiä, das gewöhnlich aus Aluminiumüberzügen auf eisenhaltigen Substraten entsteht, und bietet daher einen Torteilhaften oder brauchbaren kathodischen Schutz* Außerdem ist es härter.

Beispielsweise zeigt eine Diffusionsschicht aus Aluminium und Zink (wie sie nach dem Verfahren der zweiten der oben genannten gleichzeitigen Anmeldungen der gleichen Anmelderin erhalten wird«, mit dem internen Aktenzeichen OLP 602_: OLP 603) auf Stahl AMS 6304 ein ElektrodenpotentÜL von nur 0,56 Volt bei Messung durch Eintauehen in eine Natriumchloridlösung» Dieses Potentu&l (wahrscheinlich das Potential der PeAl^-Außensctiicht) reicht für den gewünschten ke.tlioäischen Schutz nicht aus. Dagegen ergibt ein Überzug, in dein <3ie Außenschacht hauptstichl-j.o-li eup Manganaluminid besteht, unter den gleichen Testbedingungen ein Elektrodenpotential von 0,85 Volt und ist daher zum kathodischen Schutz des eisenhaltigen Substrats geeignet,

Befriedigende Ergebnisse wurden mit solchen mehrkomponentigen, durch zweistufige Zementierverfahren erzeugten aluminiumhaltigen Überzügen erzielt, bei denen das zweite Element (Mangan) zuerst durch Diffusionsbeschichtung auf das eisenhaltige Substrat aufgebracht und dann in einer zweiten Stufe die Aluminiumkomponente durch Diffusion zum Durchdringen des in der ersten

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Stufe erzeugten Überzugs und zum Eindringen in die Oberfläche des Substrats gebracht wurde. Es wurde gefunden, daß die gewünschte Aluminiumintermetallverbindung mit hoher Kathodenschutzwirkung sich nicht ohne weiteres auf der Oberfläche des Überzugs in der gewünschten V/eise bildet, wenn man zuerst Aluminium in das Substrat diffundieren läßt oder wenn beide Komponenten zusammen abgeschieden v/erden, weil Aluminium leicht diffundiert, und daß bevorzugte Ergebnisse erzielt werden, wenn man fc zuerst das zweite Metall durch Diffusionsbeschichtung aufbringt und dann das Aluminium in die so überzogene Oberfläche diffundieren läßt. Daraus geht ferner hervor, daß bei der Auswahl des zv/eiten Überzugselements zur Durchführung des ersten Beschichtungsabschnitts nicht nur sein galvanisches Potential nach seiner Verbindung mit Aluminium zu berücksichtigen ist, sondern auch sein Diffusionsvermögen und seine Löslichkeit in dem eisenhaltigen Substrat.

Als Beispiel für besondere Betriebsbedingungen, mit denen erfindungsgemäß brauchbare Ergebnisse erzielt wurden, wurde eine Diffusionsschicht aus Mangan auf ψ Gegenstände aus AMS 6304 als eisenhaltiges Substrat durch Einbetten der Gegenstände in eine Verpackung, die etwa 30 Gew.-$ gepulvertes Mangan, 0,5 Gewichts-?» Ammoniumiodid als verdampfbarem Halogenpromotor und 70 Gew.-$ gepulvertes Aluminiumoxid als inerten Füllstoff enthielt, nach dem bekannten Zementier-Diffusions-Beschichtungsverfahren aufgebracht. Die in der Füllung eingebetteten Gegenstände wurden in einer Retorte in Abwesenheit von Sauerstoff 20 bis 30 Stunden auf etwa 590 ⁰C (1100 ⁰F) erwärmt. Während dieses Abschnitts wurde Mangan in feste Lösung in der Oberfläche des Substrats übergeführt.

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Dann wurde in einer zweiten Beschiehtungsstufe eine Diffusionsschicht aus Aluminium auf und in dem Manganüberzug durch Einbetten der mit Mangan überzogenen Gegenstände in eine Diffusionsbeschichtungsfüllung, die etwa 20 Gew.-^ gepulvertes Aluminium, 0,5 Gew,-?6 Amraoniumiodid, 1 Gew.-$ gepulvertes Cadmium und als Rest gepulvertes Aluminiumoxid als Püllstoff enthielt, und Erwärmen in einer geschlossenen Retorte in Abwesenheit von Sauerstoff in einem Zyklus von 30 Stunden bei etwa 480 ⁰C (900 ⁰P) erzeugt. In dieser zweiten Stufe diffundierte das Aluminium rasch aus der Füllung durch die feste Mangan-Ei sen«* Lösung und löste sich in •dem Eisensubstrat unter Bildung der erwarteten PeAl-z-Inter« metallverbindung, während es außerdem vorher gelöstes Mangan zur Oberfläche unter Bildung der gewünschten MnAl,--Intermetallverbindung an der Außenseite des Überzugs verdrängte, mit der der gewünschte Kathodenschutz erzielt wird.

Mikroanalysen der so überzogenen Gegenstände ergaben, daß zwar eine sehr kleine Menge Eisen in fester Lösung an der überzogenen Oberfläche des Gegenstands vorhanden war, daß aber die Manganaluminidintermetallverbindung in diesem Gebiet überwog und den gewünschten kathodischen Schutz ergab. Die Mikroanalysen zeigten ferner, daß die Manganaluminidphase etwa 1/3 der gesamten Dicke des Überzugs, die etwa 0,051 mm (2 mil) betrug, ausmachte, während der Rest aufgrund der Analyse hauptsächlich aus Aluminium und Eisen in einem Gewichtsverhältnis, das dem Aluminid PeAl, entsprach, bestand.

Die Korrosionsprüfung durch intensive Salzbesprühung von überzogenen Gegenständen aus AMS 6304 ergab, daß mit diesem mehrkomponentigen Überzug ein besserer Kor-

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rosionsschutz auf solchen Eisenlegierungen erzielt wird als mit üblichen Aluminiumüberzogen (selbst wenn diese durch einen Gehalt an Zink verstärkt sind, wie es in den oben genannten eigenen Anmeldungen beschrieben ist) und daß die Zeit bis zum ernten Auftreten von rotem Rost erheblich verlängert sov/ie die Empfindlichkeit des Substrats gegen Lochfraß verringert wurde,

Bs werden also mit den hierin beschriebenen Arbeitsweisen und Stoffen auf Gegenständen aus Eioenmetallen bei verhältnismäßig niederen Überzugstemperaturen korrosionsbeständige und schützende Überzüge erzeugt, die besonders zum Korrosionsschutz in stark salzhaltiger Atmosphäre geeignet sind, wobei von der Schutzwirkung von Aluminiumdiffusionsschichten Gebrauch gemacht, außerdem aber eine zusätzliche Komponente verwendet v/ird, um den kathodischen Schutz in solchen salzhaltigen Umge- · bungen, der sonst mit Aluminiumüberzügen selbst bei Verstärkung mit Zink und anderen ähnlichen Komponenten erreicht wurde, zu verbessern. Solche Überzüge lassen sich ferner bei Behandlungstemperaturen, die nicht wesentlich über54O ⁰C (1000 ⁰F) liegen, leicht aufbringen (ob nun die zugesetzte Komponente aus Mangan oder einem anderen Metall besteht), so daß eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs, aus dem das Substrat besteht, vermieden wird, die infolge kristallographischer oder metallurgischer Änderungen eintreten könnte, v/enn der Metallgegenstand einer Nachbearbeitung bei Überzugs- oder Behandlungstemperaturen in der Gegend von 820 ⁰C (1500 ⁰P) oder darüber ausgesetzt wird. Diese Überzüge werden durch einfache und bekannte Zementierverfahren zur Diffusionsbeschichtung

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mit jedem der verschiedenen Überzugstoffe aufgebracht, wobei die Gegenstände aus eisenhaltigen Metallen lediglich in eine Pulvei*füllung, die sich in einer Rotorte befindet und das aufzubringende Metall, eine leicht verdampfbare halogenhaltige Komponente als Beschleuniger und einen inerten Füllstoff enthält, nach der bekannten Zementierüberzugstechnik eingebettet und erwärmt werden.

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Claims

Patentansprüche

1· Verfahren zum Beschichten eines Gegenstands aus einem Eisenmetall, der bei Gebrauch einer Korrosion in salzhaltiger Umgebung ausgesetzt ist, mit einer mehrkomponentigen Oberflächendiffusionsschicht, die dem Gegenstand sowohl mechanischen als auch kathodischen Schutz gegen Salzkorrosion bietet, dadurch gekennzeichnet, daß man auf den Gegenstand durch Diffusionsbeschichtung eine

fc Obeeflächenschicht aus Mangan aufbringt, indem man den Gegenstand in eine Pulverfüllung, die Mangan, enthält, zur Diffusionsbeschichtung des Gegenstands mit einer Oberflächenschicht aus Mangan einbettet und erwärmt, dann den so überzogenen Gegenstand mit einer Diffusionsschicht aus Aluminium versieht, indem man den mit Mangan überzogengen Gegenstand in eine Pulverfüllung einbettet, die Aluminium enthält,und das Aluminium in und durch die Manganschicht unter Bildung der mehrkomponentigen Diffusionsschicht diffundieren läßt, die in überwiegender Konzentration Eisenaluminid an der Gegenstand-Überzugs-Grenzfläche und in überwiegender Konzentration Manganaluminid an der Außenseite des Überzugs

' enthält, und das Erwärmen in der aluminiumhaltigen Füllung fortsetzt, bis der mehrkomponentige Überzug und der Gegenstand metallurgisch vereint und miteinander verbunden sind c

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aluminiumdiffusionsbeschiohtungsstufe bei einer Temperatur, die nicht wesentlich über 540 ⁰C (1000 ⁰F) liegt, und während einer Zeit durchführt, in der sich das Eisenaluminid in Form von FeAl, und das Manganaluminid in Form von MnAIg bildet.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man beide Diffusionsbeschichtungsstufen bei Temperaturen durchführt, die nicht wesentlich über 540 ⁰C (1000 ⁰P) liegen.

4· Gegenstand aus Eisenmetall nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der bei Gebrauch einer Korrosion in salzhaltigen Umgebungen ausgesetzt ist und auf seiner Außenseite eine mehrkomponentige Diffusionsschicht aufweist, die dem Gegenstand sowohl mechanischen als auch kathodischen Schutz gegen Salzdiffusion bietet, dadurch gekennzeichnet, daß.der mehrkomponentige Überzug aus einem ersten Überzugsmetall, das unter Diffusion in dem Metall des Gegenstands löslich ist, im diffundierten Zustand jedoch kein elektrichemisch ausreichendes Anodenpotential in Bezug auf den Gegenstand zum kathodischen Schutz des Gegenstands gegen Salzkorrosion aufweist, und aus einem zweiten Überzugsmetall besteht, das mit dem ersten Überzugsmetall zu einer Intermetallverbindung verbunden ist, die wesentlich stärker anodisch als der Gegenstand ist und diesem kathodischen Schutz verleiht, wobei die beiden Überzugsmetalle und ihre Intermetallverbindungen längs der Dicke des Überzugs differentiell so verteilt sind, daß die stärker anodische Intermetallverbindung an der Außenseite des Überzugs konzentriert ist und daß alle Überzugsmetalle und ihre Intermetallverbindungen und der Metallgegenstand metallurgisch vereint und durch Diffusion miteinander verbunden sind.

5. Überzogener Eisenmetallgegenstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß. das erste Überzugsmetall aus Aluminium und das zweite Überzugsmetall aus Mangan besteht.

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Überzogener Eisenmetallgegenstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminium an der Gegenstand-Uberzugs-Grenzfläche als Eisenaluminid konzentriert ist und daß das Mangan an der Außenseite des Überzugs als Manganaluminid konzentriert ist.

7. Überzogener Eisenmetallgegenstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenaluminid aus FeAl, und das Manganaluminid aus MnAIg besteht.

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