DE2325149B2 - Verfahren zum beschichten von metallgegenstaenden - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Metallgegenständen mit einem korrosions- und
wärmebeständigen, doppelschichtigen Überzug, gemäß dem auf den vorbereiteten Gegenstand jeweils mittels
Plasmaspritzens zuerst eine Grundschicht aus wenigttens zwei unterschiedlichen Metallkomponenten und
darauf eine Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgebracht und der überzogene Gegenstand anschließend
erhitzt wird.
Nach »Bosch Techn. Berichte 2«, Heft 2, Juli 1967, Seiten 63 bis 71, ist es bekannt, Werkstoffe einzeln als
Legierungen oder in Form von Pulvergemengen auf Unterlagen aufzuspritzen und anschließend Diffusionsglühungen
unter Schutzgasatmosphäre vorzunehmen.
Die Zeitschrift »Blech«, 1966, Nr. 11, Seiten 551 bis 555, beschreibt einen Mehrschichtaufbau des Überzuges,
der nach dem Aufbringen einer Wärmebehandlung unterworfen wird.
In der DT-OS 15 21393 wird ebenfalls ein mehrschichtiger
Überzug beschrieben, über dessen weitere Behandlung in dieser Veröffentlichung nichts gesagt
wird.
Nach der US-PS 36 39 177 ist es bekannt, bei Spritzauftragsschichten zunächst eine Diffusionsglühung
unter nicht oxydierenden Bedingungen und anschließend eine Erhitzung unter oxydierender Atmo-Sphäre
vorzunehmen.
Nach diesem bekannten Verfahren werden korrosions- und wärmebeständige Überzüge erhalten, die
aber den höchsten Anforderungen nicht entsprechen.
Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung von Überzügen der eingangs erwähnten Art, die besonders
wärme- und korrosionsbeständig sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch-gelöst,
daß der doppelt überzogene Gegenstand im Vakuum oder in inerter Atmosphäre einer Wärmebehandlung
zur Diffusionsglühung der Grundschicht ausgesetzt und anschließend bei erhöhter Temperatur unter oxydierend
wirkender Atmosphäre gehalten wird.
Vorzugsweise wird bei einem Verfahren, nach welchem eine Grundschicht aus einer Chromligierung
mit Nickel, Eisen oder Kobalt, als dem einen Bestandteil und eine Deckschicht aus Aluminiumoxid auf den
Gegenstand aufgetragen werden, als zweiter Bestandteil der Grundschicht Aluminium verwendet
Es empfiehlt sich, den Partialdruck des Sanerstoffs in der oxydierend wirkenden Atmosphäre so niedrig zu
halten, daß lediglich ein Bestandteil der Grundschicht an ihrer Außenseite oxydiert wird.
Die Auswahl der Grundschicht und des Gegenstandes wird durch den Endverwendungszweck des überzogenen
Gegenstandes bestimmt
Im folgenden werden lediglich als Beispiele einige Materialien für Gegenstände aufgeführt, die in verschiedener
korrosiver Umgebung verwendet werden können: Stahl, rostfreier Stahl, Legierungen auf Eisenbasis,
Aluminium, Legierungen auf Aluminiumbasis, Nickel, Legierungen auf Nickelbasis, Kobalt, Legierungen auf
Kobaltbasis, Kupfer, Legierungen auf Kupferbasis, Chrom, Legierungen auf Chrombasis, hochschmelzende
Metalle und Legierungen auf der Basis hochschmelzender Metalle. In gleicher Weise sind für die Grundschicht
beispielsweise die folgenden Materialien geeignet: Metalle, Metallegierungen, intermetallische Phasen.
Hartmetalle, Metalloxide, Metallnitride, Metallcarbide, Metallboride und Metallsilicide. Zu den Metallen
gehören Nickel, Aluminium, Kobalt, Eisen, Chrom. Kupfer, Molybdän, Wolfram Niob, Tantal, Titan,
Antimon, Calcium, Mangan, Zirkon, Vanadium, Hafnium, Magnesium, Zink, Gold, Silber, Platin, Rhodium,
Rubidium und Palladium, und zu den Legierungen oder intermetallische Phasen, die der vorstehend genannten
Metalle, wie Nickel-Chrom-, Kobalt-Chrom-, Eisen-Chrom-Legierungen, welche auch zusätzliche Seltene
Erden enthalten können, und Kupfer-Aluminium-Legierungen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung gehört
Yttrium zu einem der Seltenen Erdmetalle.
Ein Hartmetall besteht z. B. aus einer Wolframcarbid-Kobalt-Mischung.
Die erfindungsgemäße Grundschicht muß zumindest aus zwei Materialien bestehen, von denen jedes
zumindest aus einer der folgenden Gruppen gewählt wird, nämlich elementare Metalle, Legierungen und
intermetallische Phasen, wobei diese Materialien in nicht reagiertem Zustand auf dem Gegenstand niedergeschlagen
werden müssen, d. h. in einer ineinandergreifenden, lamellaren Struktur, die aus Plättchen der
einzelnen Materialien besteht. Die Auswahl der zwei oder mehr Materialien für die Grundschicht ist wichtig,
da diese bei erhöhter Temperatur miteinander reagieren und/oder ineinander diffundieren müssen, um eine
weitgehend einheitliche Legierung und/oder intermetallische Phasen zu bilden; die Materialien müssen mit dem
Gegenstand verträglich sein, und mit diesem eine gute Bindung aufbauen, während sie gleichzeitig nicht
merklich in den Gegenstand hineindiffundieren sollen während der anschließenden Wärmebehandlung; die
Materialien müssen auch mit der Deckschicht verträglich sein, so daß sie mit dieser nicht merklich reagieren
und/oder in sie hineindiffundieren; nachdem die Reaktion/Diffusion erfolgt ist, müssen die Materialien
eine im wesentlichen wirksame Grenzschicht zwischen
dem Gegenstand und dem beliebig korrosiven Medium bilden, das im Verlauf des vorgesehenen Verwendungszweckes
auftreten kann und das durch die Deckschicht hindurchdringen kann. Die Reaktion/Diffusion erfolgt
jährend der Wärmebehandlung in einer nicht verunreinigenden
Atmosphäre, führt zu einer wirkungsvollen Abdichtung der Grundschicht und erzeugt eine
Grenzschicht gegen korrosiven Angriff.
Ferner kann im Verlauf der Wärmebehandlung eine vorübergehend intermetallische Verbindung gebildet
werden, die nach Beendigung der Wärmebehandlung in eine Legierung übergeht Das heißt, zu irgendeinem
besonderen Zeitpunkt im Verlauf der Wärmebehandlung können eine intermetallische Verbindung und eine
Legierung, die beide aus den Materialien der Grundschicht gebildet wurden, gleichzeitig nebeneinander
existieren. Bei einer bevorzugten \usführungsform besteht die Grundschicht jedoch aus einer weitgehend
homogenen Legierung oder einer weitgehend homogenen intermetallischen Phase, obwohl auch Grundschichten
aus intermetallischen Verbindungen, in denen weitgehend einheitlich eine Legierungsmatrix verteilt
ist, für gewisse Anwendungsfälle geeignet sind.
Die im Verlauf der Reaktion/Diffusion zur Erzielung einer weitgehenden Homogenisierung und Abdichtung
erforderliche Wärmebehandlung und die erforderlichen Temperaturen sind eine Funktion der für die Grundschicht
verwendeten Materialien. Es ist jedoch wesentlich, daß im Verlauf des Niederschiagens mittels Plasma
eine minimale Oxydation der Materialien auftritt und daß die frisch aufgebrachte Mischung aus einer
mechanischen Mischung aus diskreten, im wesentlichen unreagierten Materialien besteht. Wenn diese Bedingungen
nicht weitgehend erfüllt sind, dann ist die Wechselwirkung zwischen den Materialien im Verlauf
der Reaktions-/Diffusions-Stufe behindert, und eine vollständige Abdichtung tritt nicht auf. Obwohl in den
meisten Fällen die Diffusion aus der Grundschicht in den Gegenstand oder in die Deckschicht sehr gering ist,
kann eine geringe Diffusion die Bindungsfestigkeit erhöhen.
Die besonderen für die Grundschicht auf dem Gegenstand ausgewählten Materialien sollten nach der
Reaktion/Diffusion gegenüber dem korrosiven Medium beständig sein, das bei dem vorgesehenen Verwendungszweck
in der Umgebung des überzogenen Gegenstandes auftritt. In einigen besonderen Fällen
besitzt das ausgewählte Material für die Grundschicht nach der Reaktion nicht diejenige Korrosionsbeständigkeit,
die für einen besonderen Anwendungsfall erforderlieh ist, und es ist daher ein zusätzlicher Verfahrensschritt erforderlich, um solche Eigenschaften hervorzubringen
oder zu verstärken. Ein üblicher Verfahrensschritt zur Oxydierung reicht aus, um korrosionsbeständiges
Oxid auf den Segmentbereichen der Grundschicht zu bilden, die über die innere Porosität der Deckschicht
nach außen gerichtet sind. Diese Verfahrensstufe zur Behandlung der nach außen gerichteten Segmentbereiche
der Grundschicht findet in einer besonders geregelten Umgebung statt, so daß lediglich ein einziges
der Grundmaterialien reagiert, so daß die Bildung der Schichtdicke auf solchen Segmentbereichen gesteuert
wcden kann oder daß eine Schicht auf den Segmentbereichen gebildet wird, welche ausreichende Korrosionsbeständigkeit
aufweist. Die Erzeugung einer Schicht, welche dicker als notwendig ist, kann zum Abschälen
oder Absplittern der Deckschicht führen.
Jeder Fachmann kann die Materialien für die
Grundschicht auswählen, die in nichtreagiertem Zustand niedergeschlagen und anschließend einer Wärmebehandlung
ausgesetzt werden können, um eine undurchlässige Grundschicht aus einer weitgehend
homogenen Legierung und/oder einer weitgehend homogenen intermetallischen Phase zu bilden, nachdem
die Materialien für den Gegenstand und die Deckschicht ausgewählt sind, und die Umgebung bei dem vorgesehenen
Verwendungszweck bekannt ist
Die Grundschicht wird nach der Diffusionsglühung oxydiert, um ihre Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen.
Beispielsweise können die Segmentbereiche der Grundschicht, die über die innere Porosität der Deckschicht
nach außen gerichtet sind, oxydiert werden, indem sie einer Mischung aus Wasserdampf und Wasserstoff in
solchen Verhältnissen ausgesetzt werden, daß lediglich die gewünschte Komponente der Grundschicht oxydiert
wird, wie etwa das Aluminium in einer Grundschicht aus Nickel-Aluminium.
Ein allgemeines Verfahren für die Ausführung der vorliegenden Erfindung wird mit den folgenden
Beispielen erläutert. Bei der Herstellung von feuermetallisiertem Stahlblech sind Rollen vorgesehen, um das
Stahlblech in besonderer Weise durch das Schmelzbad ;?u führen. Da beispielsweise geschmolzenes Zink ein
sehr korrosives Medium darstellt, bestehen die zur Zeit verwendeten Rollen aus teuren Legierungen, wie etwa
aus rostfreien Spezialstählen. Die Lebensdauer solcher Rollen ist relativ kurz und beträgt etwa 5 bis 20 Tage,
danach sind diese Rollen durch das geschmolzene Zink zu sehr zerstört. Zusätzlich haben die Nebenprodukte,
die bei dieser Reaktion gebildet werden, schädliche Auswirkungen auf das Stahlblech, indem sie darauf
Flecken bilden. Der Einsatz einer einfachen Rolle aus mit Aluminiumoxid überzogenem Kohlenstoff-Stahl
würde nicht nur das Fleckigwerden des Stahlbleches beseitigen, da Aluminiumoxid nicht mit Zink reagiert,
sondern damit würden auch die Anschaffungskosten und die Kosten für die Verwendung der Rollen gesenkt
werden. Jedoch ohne Maßnahmen zum Abdichten des porösen Überzuges und zur Erhöhung der Bindungsfestigkeit
würde der Überzug aufgrund der thermischen Belastung absplittern und das Zink mit dem Träger aus
Kohlenstoff-Stahl reagieren. Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung kann eine Mischung aus 85 bis
96 Gew.-% Eisen-Chrom-Legierung (80% Eisen, 20% Chrom) und 4 bis 15 Gew.-% Aluminium gleichzeitig
mittels Plasma auf der Rolle aus Kohlenstoff-Stahl niedergeschlagen werden und anschließend nach
üblichen Verfahren mit Aluminiumoxid überzogen werden. Die überzogenen Rollen werden anschließend
bei einer Temperatur zwischen 700 und 900°C in einer Wasserstoff- oder Argon-Atmosphäre wärmebehandelt
für eine ausreichende Zeit, etwa 4 bis 20 h, damit die Reaktion/Diffusion der Bestandteile der Grundschicht
eintreten kann, um den Überzug abzudichten und eine Grundschicht aus einer im wesentlichen homogenen
Legierung zu bilden. Es ist möglich, daß diese Legierung nicht vollständig beständig gegen den Angriff von
geschmolzenem Zink ist, da segmentierte Bereiche der Legierung über die Porosität der Deckschicht aus
Aluminiumoxid den äußeren Einflüssen ausgesetzt sind. Um dem abzuhelfen, wird die überzogene Rolle an Luft
bei einer Temperatur zwischen 700 und 9000C für eine ausreichende Zeitspanne, ungefähr 4 h, oxydiert, um
eine Oxidschicht auf den nach außen gerichteten Bereichen der Grundschicht zu bilden. Da dieses Oxid
durch Zinn nicht angegriffen wird, ist diese überzogene
Rolle in idealer Weise geeignet für die Verwendung in einer Umgebung, in der sie mit geschmolzenem Zink in
Berührung kommt Sogar, wenn Risse senkrecht zur Oberfläche des Trägers entstehen, schält oder splittert
das Aluminiumoxid wegen der Harken Bindung zu der S
Grundschicht nicht von dieser ab, und da sich in der Grandschicht keine Risse bilden, ist die Rolle gegen den
Angriff durch Zink geschützt Für einige Anwendungs fälle kann es wesentlich sein, daß lediglich das
Aluminium in der Grandschicht oxydiert wird. Um diesem Erfordernis zu genügen, kann die Oxydierung in
einer Atmosphäre erfolgen, die lediglich einen solchen Partialdruck an Sauerstoff aufweist, der erforderlich ist,
wobei dei Partialdruck jedoch nicht ausreicht, um Eisen
oder Chrom wirksam zu oxydieren.
Auf zwei feste Stäbe mit einem Durchmesser von 2,5 cm und einer Länge von 1,25 cm, der eine aus
einfachem Kohlenstoff-Stahl 1018 und der andere aus rostfreiem Stahl 410, wurde mittels Plasma ein 0,11 mm
dicker Überzug aus Aluminiumoxid aufgebracht. Die beiden Stäbe wurden einer zyklischen Oxidationsprüfung
unterworfen, die darin bestand, die Stäbe für eine halbe Stunde bei Raumtemperatur zu halten und sie
anschließend für 2,5 h Luft auszusetzen, die auf 900°C
erwärmt worden war. Nachdem diese zyklische Prüfung 120 h durchgeführt wurde, splitterte in beiaen Fällen das
mittels Plasma aufgebrachte Aluminiumoxid von den Stäben ab. Auf identische Stäbe wurde eine übliche
vorlegierte Grundierung aus Nickel-Chrom (80% Nickel, 20% Chrom) mit einer Dicke von 0,05 bis
0,08 mm und darüber ein 0,11 mm dicker Hauptüberzug aus Aluminiumoxid aufgebracht. Die doppelt überzogenen
Stäbe wurden für die gleiche Versuchsdauer der gleichen zyklischen Oxydationsprüfung ausgesetzt, und
es zeigten sich Risse in beiden Schichten des doppelten Überzuges, und die freigelegten Stäbe wurden außerordentlich
stark oxydiert
Auf zwei Stäben, ähnlich den beschriebenen, wurde eine 0,05 bis 0,08 mm dicke Grandschicht aus einer
Mischung aus 95 Gew.-% Nickel und 5 Gew.-% Aluminium und darüber eine 0,11 mm dicke Deckschicht
aus Aluminiumoxid aufgebracht. Wiederum wurden die doppelt überzogenen Stäbe für die gleiche Versuchsdauer der gleichen zyklischen Oxydationsprüfung
ausgesetzt, und wiederum traten Risse in beiden Überzügen aus, wordurch die Stäbe der Sauerstoffumgebung
ausgesetzt wurden, was sowohl zu einer außerordentlich starken Oxydation der Stäbe als auch
zu einer inneren Oxydation der Grundschicht führte. Darüber hinaus splitterte bei dem Stab aus dem
rostfreien Stahl 410 der größte Teil des Aluminiumoxid-Überzuges von der Grundschicht ab.
Auf zwei Stäbe, ähnlich den beschriebenen, wurde mittels Plasma eine 0,05 bis 0,08 mm dicke Grundschicht
aus Aluminiumteilchen aufgebracht, die mit Nickel überzogen waren, mit der Absicht, eine Nickel-Aluminium-Grundschicht
zu bilden. Anschließend wurde darüber eine 0,11 mm dicke Deckschicht aus Aluminiumoxyd
aufgetragen. Die doppelt überzogenen Proben wurden für die gleiche Versuchsdauer der gleichen
zyklischen Oxydationsprüfung ausgesetzt, und wieder- 65 um traten in beiden Überzügen Risse auf, welche die
Stäbe freilegten. Sowohl die Stäbe als auch die Grundschicht wurden stark oxydiert, und bei beiden
Stäben waren Teile des Aluminiumoxidüberzuges vollständig abgesplittert
Auf zwei Stäbe, ähnlich den beschriebenen, wurde
mittels Plasma eine Mischung aus 80 Gew.-% Nickel und 20 Gew.-% Chrom aufgesprüht, was zu einer 0,05
bis 0,08 mm dicken Grandschicht führte, darüber wurde eine 0,11 dicke Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgebracht
Die doppelt überzogenen Stäbe wurden unter Wasserstoff für 10 h auf 9000C erwärmt, und anschließend
bei 9000C für 26 h in einer Mischung aus Wasserstoff und Wasserdampf mit einem Taupunkt von
ungefähr — 100C selektiv oxydiert, was ausreichte, um
auf den Oberflächenbereichen der Grundschicht Chromoxid zu bilden. Bei der Durchführung der
beschriebenen zyklischen Oxydationsprüfung wies die metallurgisch abgedichtete Grandschicht auf beiden
Stäben nach 120 h keinerlei Beschädigung auf.
Auf einem Stab aus rostfreiem Stahl 410 und aus Kohlenstoff-Stahl 1018, wurde ein Doppelüberzu»
aufgebracht, indem mittels Plasma eine 0,05 bis 0,08 mm dicke Grundschicht aus einer mechanischen Mischung
aus 76 Gew.-% Eisen, 20 Gew.-% Chrom und 4 Gew.-% Aluminium niedergeschlagen wurde, auf die eine
0,11 mm dicke Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgebracht
wurde. Die Stäbe wurden anschließend für 10 h unter Wasserstoff auf 9000C erwärmt, und dann für 26 h
einer Mischung aus Wasserstoff und Wasserdampf mit einem Taupunkt von ungefähr —45°C ausgesetzt, was
ausreichte, um Aluminiumoxid zu bilden, was jedoch die Bildung von Eisenoxiden oder Chromoxid und deren
Spinelle verhinderte. Nach einer zyklischen Oxydationsprüfung über die gleiche Zeitdauer wie vorstehend
angegeben, zeigte der überzogene Stab aus rostfreiem Stahl 410 keine Beschädigung, während sich der
Überzug auf dem Stab aus Stahl 1018 infolge der thermischen Belastung verzogen hatte.
Auf einem Stab aus Stahl 1018 wurde ein Doppelüberzug aufgebracht, indem mittels Plasma eine 0,05 bis
0,08 mm dicke Grundschicht aus einer mechanischen Mischung von 65 Gew.-% Eisen, 20 Gew,-% Chrom und
15 Gew.-% Aluminium aufgebracht, und darüber eine 0,11 mm dicke Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgetragen
wurde. Der überzogene Stab wurde für 12 h unter Wasserstoff bei 7000C wärmebehandelt und
anschließend 8 h bei 7000C in einer Mischung aus Wasserstroff und Wasserdampf mit einem Taupunkt
von -45°C selektiv oxydiert. Der Stab wurde für die gleiche Versuchsdauer, wie vorstehend angegeben, der
zyklischen Oxydationsprüfung ausgesetzt, und bei der folgenden metallographischen Untersuchung zeigte sich
keine erkennbar Beschädigung.
Auf einem Träger aus Stahl 1095 mit einem Durchmesser von 2,5 cm, einer Länge von 15 cm und mit
einem halbkugeligen Ende wurde mittels Plasma eine 0,05 bis 0,1 mm dicke Grundschicht aus einer Mischung
aus 80 Gew.-% Nickel und 20 Gew.-% Chrom aufgebracht. Darüber wurde mittels Plasma eine 0,10 bis
0,15 mm dicke Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgespritzt. Der überzogene Träger wurde für 8 h unter
Wasserstoff bei 900°C und anschließend für 4 h an Luft
bei 8000C wärmebehandelt. Der überzogene Träger wurde für 428 h bei Temperaturen zwischen 585°C und
6000C in eine Atmosphäre über geschmolzenem Zink gebracht und zeigte bei der anschließenden Untersuchung
keinerlei Anzeichen einer Beschädigung
Beis
Auf vier Proben aus Stahl 1018 wurden mittels Plasma
unterschiedliche Mischungen von Materialien aufgesprüht, wie sie in der folgenden Tabelle aufgeführt sind.
Über die 0,05 bis 0,10 mm dicken Grundschichten wurde mittels Plasma eine 0,11mm dicke Deckschicht aus
Aluminiumoxid aufgebracht. Die doppelt überzogenen Proben wurden anschließend der Wärmebehandlung für
die Reaktion/Diffusion ausgesetzt. An diese Stufe schloß sich die Voroxydation an, wie in der Tabelle
ρ i e aufgeführt. Die
10
auigciuiiii. i^iv. Proben wurden anschließend einer
zyklischen Korrosionsprüfung unterworfen, und nach einer Versuchsdauer von 900 h zeigten die Proben 1, 3
und 4 keinerlei Beschädigung. Der Versuch für die Probe 2 wurde aus versuchstechnischen Gründen nach
800 h abgebrochen, und die anschließende optische und mteallographische Untersuchung zeigte keinerlei Anzeichen
für eine Beschädigung.
Probe | Zusammensetzung der |
Grundschicht | |
1 | Fe + 20 Gew.-% Cr |
+ 4 Gew.-% Al | |
2 | Ni + 20 Gew.-% Cr |
3 | Ni + 31 Gew.-% Al |
4 | Ni + 31 Gew.-o/o Al |
Wärmebehandlung zur Reaktion/Diffusion
Voroxydation
h bei 8000C im Vakuum
h bei 8000C unter Wasserstoff
h bei 8000C unter Wasserstoff
h bei 800° C im Vakuum
5 h bei 8000C an Luft
2 h bei 800° C an Luft
4 h bei 8000C an Luft
5 h bei 8000C an Luft
Zur Bestimmung der kombinierten Wirkung von
äußerlich angreifender Belastung und einer Hochtemperatur-Umgebung
mit geschmolzenem Meta I wurde ein doopelt überzogener Gegenstand nach folgendem
Verfahren hergestellt: Die saubere Oberfläche aus einer
Rolle aus niedrig legiertem Kohlenstoff-Stahl (Stahl 1080) mit einem Druchmesser von 50 cm und einer
Länge von 150 cm, wie etwa eine Tiegelrolle welche in
der Stahlindustrie verwendet werden, um e.n Stahlblech in einem Tiegel mit geschmolzenem Alumin.um
untergetaucht zu halten und um die Oberfläche des Stahlstreifens mit Aluminium zu überziehen, wurde
entfettet. Die Oberfläche wurde mittels eines Sandstrahlgebläses mechanisch aufgerauht unter Verwendung
von Aluminiumoxid-Schleifkörnern mit einer Korngröße von 0,25 mm. Die Rolle wurde anschließend
in eini Maschine gebracht, die das Werkstuck mit einer Geschwindigkeit von 159 U/m.n drehte, und ein
Plasmabrenner mit einer Geschw.nd.gke.t von 8 mm/s
daran vorbeigeführt. Der Plasmabrenner war mit einer
Kupferanode ausgestattet und wurde zum Aufsprühen der Grundschicht verwendet. Als inerte Gasabschirmung
wurde Argon verwendet, um eine Oxydation de
Materials während des Aufsprühen zu verhindern. Das Grundschicht-Material wurde als mecihamsche Mischung
zweier Pulver aufgesprüht, namhch 96% einer LegieLg aus ^f^^iZ^^SS^
. Die Dicke der
80Gew.-% Eisen und 20 Gew.-Grundschicht
betrug 0,075 mm. „u^h^n
Auf die oberste Schicht der fnsch ajifgebrach en
Grundschicht wurde unmittelbar *nsc*f *ε™*™
0,08 mm dicke Deckschicht aus reinem
T 'ssss
saaarsSS
und Verschiebegeschwmdigke.t des HaaMbwnners
wurden auch befo beim Aufbringen der Deckschicht aus Aus 1020 Stahl wurde eine Retorte mit einem
Innendurchmesser von 60 cm und einer Longe von 300 cm konstruiert. An einem Ende der Retorte wurden
Verbindungsstücke zum Gaseinlaß und zum Durchführen eines Thermoelementes angebracht. Die Rolle
wurde in die Retorte gebracht und an ihren Enden auf Zapfen gelagert. Anschließend wurde die Retorte dicht
verschweißt und auf LecksteUen untersucht Die Retorte wurde mit einer Vakuumpumpe evakuiert und zweimal
mit Argon gespült, um Sauerstoff aus dem Behälter zu entfernen. Mit der Rolle wurde die Retorte in einen
gasbeheizten Ofen gebracht und reiner Wasserstoff in die Retorte geleitet, während die Temperatur in dem
Ofen auf 8000C gesteigert und für 4 h bei diesem Wert
gehalten wurde, um die Abdichtung der Grundschichi durch Reaktion/Diffusion zu bewirken. Rolle und
Retorte wurden im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt, und die Retorte zur Inspektion geöffnet. Mil
freiem Luftzutritt zu der Rolle wurde die Temperatur irr Ofen erneut auf 8000C gebracht, und diese Temperatui
für 4 h aufrechterhalten, um eine Oxyd-Grenzschicht au den nach außen gerichteten Bereichen der Grundschich
herzustellen. Anschließend konnte die Rolle au Raumtemperatur abkühlen, wobei sie eine glatt«
Oberfläche aus weißem Aluminiumoxyd zeigte.
Die Rolle wurde in einem Ofen mit einen festgeklemmten Glühstab auf eine Temperatur voi 3000C vorgewärmt und anschließend in einer Vorrich tung installiert, in der kontinuierlich Stahlbleche mi einer Geschwindigkeit von annähernd 45 m/min mi Aluminium beschichtet wurden. Nach einem Einsatz voi über 176 h wurde die Rolle untersucht und zeigt keinerlei Verschlechterung. Als Ergebnis dieses Vcrsu ches wurde geschätzt, daß die Lebensdauer dieser Roll zumindest über 350 h lag. Eine nichtüberzogene Roll aus 1080 Stahl besitzt eine Lebensdauer zwischen 7 und 120 h, bevor sie ersetzt werden muß. Daher kann bt Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Steigung der Lebensdauer für eine überzogene Rolle ir Vergleich zu einer nicht überzogenen Rolle von 250 bi 300% erwartet werden.
Die Rolle wurde in einem Ofen mit einen festgeklemmten Glühstab auf eine Temperatur voi 3000C vorgewärmt und anschließend in einer Vorrich tung installiert, in der kontinuierlich Stahlbleche mi einer Geschwindigkeit von annähernd 45 m/min mi Aluminium beschichtet wurden. Nach einem Einsatz voi über 176 h wurde die Rolle untersucht und zeigt keinerlei Verschlechterung. Als Ergebnis dieses Vcrsu ches wurde geschätzt, daß die Lebensdauer dieser Roll zumindest über 350 h lag. Eine nichtüberzogene Roll aus 1080 Stahl besitzt eine Lebensdauer zwischen 7 und 120 h, bevor sie ersetzt werden muß. Daher kann bt Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Steigung der Lebensdauer für eine überzogene Rolle ir Vergleich zu einer nicht überzogenen Rolle von 250 bi 300% erwartet werden.
6C9 552/3
Claims (3)
1. Verfahren zum Beschichten von Metallgegenständen
mit einem konosions- und wärmebeständigen, doppelschichtigen Überzug, gemäß dem auf den
vorbereiteten Gegenstand jeweils mittels Plasmaspritzens zuerst eine Grundschicht aus wenigstens
zwei unterschiedlichen Metallkompor.enten und
darauf eine Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgebracht und der überzogene Gegenstand anschließend
erhitzt wird, dadurch gekennzeich net, daß der doppelt überzogene Gegenstand im
Vakuum oder in inerter Atmosphäre einer Wärmebehandlung zur Diffusionsglühung der Grundschicht
ausgesetzt und anschließend bei erhöhter Temperatur unter oxydierend wirkender Atmosphäre gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, gemäß dem eine Grundschicht aus einer Chromlegierung mit Nickel,
Eisen oder Kobalt als dem einen Bestandteil und eine Deckschicht aus Aluminiumoxid auf den
Gegenstand aufgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Bestandteil der Grundschicht
Aluminium verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des Sauerstoffs in der
oxydierend wirkenden Atmosphäre so niedrig gehalten wird, daß lediglich ein Bestandteil der
Grundschicht an ihrer Außenseite oxydiert wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US25545772 | 1972-05-22 | ||
US00255457A US3837894A (en) | 1972-05-22 | 1972-05-22 | Process for producing a corrosion resistant duplex coating |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2325149A1 DE2325149A1 (de) | 1973-12-06 |
DE2325149B2 true DE2325149B2 (de) | 1976-12-23 |
DE2325149C3 DE2325149C3 (de) | 1977-08-11 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2325149A1 (de) | 1973-12-06 |
CH574506A5 (de) | 1976-04-15 |
FR2185696B1 (de) | 1976-05-28 |
US3837894A (en) | 1974-09-24 |
FR2185696A1 (de) | 1974-01-04 |
CA1000130A (en) | 1976-11-23 |
JPS4942533A (de) | 1974-04-22 |
GB1438381A (en) | 1976-06-03 |
JPS5320931B2 (de) | 1978-06-29 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |