DE601847C

DE601847C - Verfahren zum Einbringen eines Stoffes in ein Metall

Info

Publication number: DE601847C
Application number: DES108883D
Authority: DE
Inventors: Dr Georg Mierdel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-04-01
Filing date: 1933-04-01
Publication date: 1934-08-25

Description

"DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
25. AUGUST 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

ICLASSE 48 b GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. April 1933 ab

Es ist ein Verfahren zur Vergütung von Metallen bekannt, bei dem der zur Vergütung dienende Stoff in das Metall dadurch eingebracht wird, daß das Metall im Teilvakuum einer den einzubringenden Stoff enthaltenden Gasatmosphäre ausgesetzt wird, wobei die Reaktion durch die Einwirkung einer elektrischen Sprühentladung unterstützt wird. Auf diese Weise kann z. B. Eisen, Wolfram o. dgl. im Teilvakuum unter der Einwirkung von Kohlenwasserstoff, Kohlenoxyd, Leuchtgas o. dgl. karbonisiert werden. Durch die Sprühentladung werden bei diesem Verfahren die Kohlenwasserstoffe aktiviert, und es wird erreicht, daß der Kohlenstoff in die Metalle hineindiffundiert. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieses Verfahren immerhin noch verhältnismäßig langsam vor sich geht. Im folgenden wird nun angegeben, auf welche Weise man eine erhebliche Beschleunigung einer

ao solchen Reaktion erreichen kann.

Erfindungsgemäß wird die angegebene, zur Vergütung von Metallen dienende Reaktion dadurch wesentlich beschleunigt, daß die Glimmentladung eine schlagartige Entladung eines kapazitiven Energiespeichers ist, also durch kurzzeitige Stoßspannungsimpulse erzeugt wird, bei denen die Impulsdauer bzw. das Maximum der Impulsdauer etwa io"^s bis io~⁶ Sek. beträgt. Auf diese Weise ist es möglich, die Feldstarke in der Entladungszone des Behandlungsapparates wesentlich zu erhöhen. Außerdem können auf diese Weise sehr hohe Ionendichten in dem Behandlungsapparat erzeugt werden, die das Mehrfache derjenigen Ionendichte betragen, die bei gewöhnlicher Sprühentladung durch Wechsel- oder Gleichstrom erzielbar sind. Durch die Anwendung dieser hohen Ionendichte ist es möglich, die bisher notwendige Reaktionszeit des Vergütungsverfahrens auf einen Bruchteil dieser Zeit herunterzusetzen. Um vorzeitige Über-Schläge zwischen den Elektroden zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die Pausen zwischen den einzelnen Stoßimpulsen mindestens iomal so groß zu wählen als die Impulsdauer selbst, damit in der Zwischenzeit eine Entionisierung der· Gasstrecke eintreten kann.

Das angegebene Verfahren kann in allen solchen Fällen mit großem Vorteil angewendet werden, wo es sich darum handelt, die Diffusion von Gasen in feste Körper zu erzielen, in denen durch die Gase irgendwelche Reaktionen hervorgerufen werden sollen. So ist dieses Verfahren beispielsweise auch sehr geeignet, um die Diffusion von Phosphor in Bronze oder von Silicium in Eisen, Aluminium u. dgl. zu erzielen.

Auf der Zeichnung ist nun beispielsweise eine Vorrichtung dargestellt, mit deren Hilfe das Verfahren gemäß der Erfindung ausgeführt werden kann. 1 ist eine im Querschnitt dargestellte Vakuumkammer, die mit Acetylengas von etwa 0,08 mm Quecksilbersäule gefüllt ist. Die Kammer 1 ist ferner mit zwei Stromein-

*) Von dein Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Georg Mierdel in Berlin-Siemensstadt.

führungen 2 und 3 versehen, zwischen denen ein Eisenstab 4 von etwa 10 mm Durchmesser eingespannt ist. Die beiden Stromeinführungen 2 und 3 sind auf der Außenseite an den Heiztransformator 5 angeschlossen, durch den der Eisenstab 4 auf etwa 880 ° C erhitzt wird. 6 ist ein in die Kammer 1 führendes Zuführungsrohr, durch welches das Acetylengas in die Kammer eingeführt wird. Das Ableitungsrohr 7 ist mit einer nicht besonders dargestellten Pumpe verbunden, die den Unterdruck in der Kammer 1 erzeugt. Oberhalb des Eisenstabes 4 ist ferner eine Hochspannungselektrode 8 angeordnet, der die Hochspannung mittels einer durch den Hochspannungsisolator 9 gehenden Leitung 10 zugeführt wird. Unterhalb des Eisenstabes 4 ist eine weitere Elektrode 11 angeordnet, die durch die Leitung 12 geerdet ist. Die Kammer 1 ist zweckmäßig durch die Leitung 13 ebenfalls geerdet. Durch die folgenden zwei Versuche wird nun gezeigt, welche Vorteile das neue Verfahren gegenüber dem bisherigen Verfahren bringt.

1. Versuch

Die beiden Sprühelektroden 8 und 11 werden in der bisher üblichen Weise an eine auf der Zeichnung nicht besonders dargestellte Wechselstromquelle von etwa 2000 Volt Spannung gelegt, wobei der Strom etwa 100 mA beträgt. Auf diese Weise wird der Stab 4 20 Minuten in dem Ofen behandelt, dann aus dem Ofen herausgenommen, abgekühlt und zerschnitten. Hierbei zeigt sich nun, daß das Eisen bis auf eine Tiefe von 0,6 mm karboniert ist.

2. Versuch

Für diesen Versuch wird dieselbe Einrichtung benutzt, jedoch werden die beiden Elektroden 8 und 11 nicht mit gewöhnlichem Wechselstrom, sondern mit Stoßspannungsimpulsen gespeist. Diese Stoßspannungsimpulse werden durch folgende an sich bekannte Einrichtung erzeugt:

Als Hochspannungsquelle dient ein Transformator 14, der an das Leitungsnetz angeschlossen ist. Das eine Ende der Sekundärspule dieses Transformators ist durch die Leitung 15 mit der geerdeten Elektrode 11, das andere Ende der Sekundärspule des Transformators ist durch die Leitung 16 mit der Hochspannungselektrode 8 verbunden. In die Leitung 16 sind nun, vom Transformator 14 aus gesehen, ein Gleichrichter 17 und eine Funkenstrecke 18 eingeschaltet. Außerdem ist parallel zu den beiden Leitungen 15 und 16 noch ein Kondensator 19 geschaltet, der als Stoßkondensator dient. Schließlich sind noch in den beiden Leitungen 15 und 16 die Dämpfungswiderstände 20 und 21 vorgesehen. Wenn bei dieser Anordnung der Kondensator 19 über die Ventüröhre 17 mit hochgespanntem Gleichstrom aufgeladen ist, so entlädt er in außerordentlich kurzer Zeit (etwa 10"⁵ Sekunden und weniger) das in ihm angehäufte, verhältnismäßig hohe Energiequantum in einem schlagartigen Stoß auf die beiden Elektroden 8 und 11. In einer Sekunde erfolgen 6g etwa zehn derartige Stöße, zwischen denen spannungslose Zwischenpausen sind. Durch entsprechende Einstellung der Funkenstrecke 18 und geeignete Bemessung des Stoßkondensators 19 kann man bei einem mittleren Strom von etwa 100 mA eine Spannung von etwa 4200 Volt anwenden, ohne daß Überschläge oder Kurzschlüsse zwischen den Elektroden eintreten, da sich bei der Kürze der Dauer eines jeden Impulses ein Überschlag gar nicht erst entwickeln kann. Wird nun .der Eisenstab 4 in solcher Weise etwa 12 Minuten behandelt, so zeigt sich schon in dieser erheblich kürzeren Zeit, daß der Kohlestoff ebenfalls 0,6 mm tief in den Eisenstab eingedrungen ist, wie dies bei der Wechsel-Strombehandlung gemäß dem ersten Versuch erst nach 20 Minuten Dauer erreichbar ist.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zum Einbringen eines Stoffes in ein Metall, z. B. zur Karbonierung von Eisen, Wolfram o. dgl., im Teilvakuum durch eine Gasatmosphäre, z. B. von Kohlenwasserstoffen, Acetondämpfen, Kohlenoxyd, go Leuchtgas o. dgl., unter Einwirkung einer elektrischen Glimmentladung, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmentladung eine schlagartige Entladung eines kapazitiven Energiespeichers ist, also durch kurzzeitige Stoßspannungsimpulse erzeugt wird, bei denen die Impulsdauer bzw. das Maximum der Impulsdauer etwa io~⁵ bis io~⁶ Sek. beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pausen zwischen den einzelnen Stoßimpulsen mindestens iomal so groß sind als die Impulsdauer selbst.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen