DE68906221T2

DE68906221T2 - Verfahren zum schnelleren zuechten von haarkristallen auf folien aus einer eisen-chrom-aluminium-legierung.

Info

Publication number: DE68906221T2
Application number: DE8989306607T
Authority: DE
Inventors: David R Sigler; Gerald L Vaneman
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1988-09-06
Filing date: 1989-06-29
Publication date: 1993-08-05
Anticipated expiration: 2009-06-30
Also published as: JPH02212400A; JPH0547520B2; EP0358309B1; US4915751A; CA1316436C; EP0358309A1; DE68906221D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Oxidation einer Aluminium enthaltenden, ferritischen rostfreien Stahlfolie unter Bedingungen, die Oxid-Whiskerkristalle bilden, die im wesentlichen die Folienoberfläche bedecken und eine Adhäsion einer aufgetragenen Beschichtung verbessern. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren zum Züchten der Whiskerkristalle, wie in dem Oberbegriff von Anspruch 1 spezifiziert, wie in US-A 4 331 631 dargelegt.
Ein kraftfahrtechnischer katalytischer Wandler aus einem Metallmonolith weist typischerweise ein Aluminium enthaltendes, ferritisches rostfreies Stahlfoliensubstrat auf, das eine Aluminiumoxidbeschichtung trägt, welche mit einem Edelmetallkatalysator imprägniert ist. Geeignete Legierungen auf Eisenbasis für das Substrat weisen in Gewichtsanteilen etwa 15 bis 25 Prozent Chrom und etwa 3 bis 6 Prozent Aluminium auf. Die Legierung kann auch bis zu 1 Prozent Yttrium oder bis zu 0,1 Prozent eines Seltenerdmetalls, am bemerkenswertesten Zer, enthalten, um den Hochtemperatur-Korrosionswiderstand zu steigern.
Vor einem Beschichten wird die Folie oxidiert, um eine schützende Oxidschicht zu bilden. United-States Patent Nos. 4 331 631 und 4 318 828 beschreiben eine Oxidationsbehandlung der Folie, um eine Oxidschicht zu bilden, die durch dicht gepackte Whiskerkristalle gekennzeichnet ist, die eine Adhäsion der aufgetragenen Beschichtung verbessern. Die Folie kann durch Kaltwalzen oder durch einen Metall-Abschälungsprozeß gebildet werden. Bei kaltgewalzten Folien wird die Folie durch Erhitzen in einer Atmosphäre mit niedrigem Sauerstoffgehalt vorbehandelt, um einen dünnen Vorläufer-Oxidfilm zu bilden, der für eine Keimbildung der Whiskerkristalle geeignet ist. Obwohl Whiskerkristalle auf einer abgeschälten Folie ohne eine Vorbehandlung mit niedrigem Sauerstoffgehalt gezüchtet werden können, wird solch eine Vorbehandlung nichtsdestoweniger bevorzugt, um ein gleichmäßiges Wachstum sicherzustellen.
Um die Whiskerkristalle zu züchten, wird die vorbehandelte Folie in einer leicht oxidierenden Atmosphäre, so wie Luft, für eine ausgedehnte Zeitspanne erhitzt. Im allgemeinen werden Whiskerkristalle von bevorzugter Größe und Form zum Binden einer aufgetragenen Beschichtung durch Erhitzen bei Temperaturen zwischen 900ºC und 950ºC gebildet. Bei höheren Temperaturen neigt das Wachstum der Whiskerkristalle dazu, gehemmt zu werden, sehr wahrscheinlich durch die Bildung von Alpha- Aluminiumoxid, das kein Whiskerkristall ist. Die spezielle höchste Temperatur für ein Züchten von Whiskerkristallen reagiert empfindlich auf die Legierungszusammensetzung. Zum Beispiel hat man festgestellt, daß eine typische handelsübliche, Zer enthaltende Legierung von Whiskerkristallen bedeckt wird nach einer Behandlung bei 960ºC, aber wenige, verstreute Whiskerkristalle bildet, wenn sie bei 980ºC erhitzt wurde. Auf der anderen Seite ist es wünschenswert, die Behandlungszeit zu reduzieren, um die Kosten zu vermindern. Sogar innerhalb des bevorzugten 900ºC bis 950ºC Wachstumsbereichs sind vordem Behandlungszeiten von acht Stunden oder mehr zur Züchtung von Whiskerkristallen geeigneter Größe erforderlich gewesen, um die aufgetragene Beschichtung fest zu binden.
Ein Verfahren zum Züchten von Oxid-Whiskerkristallen auf einer geeignet vorbereiteten, Aluminium enthaltenden, ferritischen rostfreien Stahloberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 spezifizierten Merkmale gekennzeichnet.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine verbesserte Behandlung zum Züchten von Oxid-Whiskerkristallen auf einer Aluminium enthaltenden, ferritischen rostfreien Stahlfolie zu liefern, wobei das Verfahren eine Whiskerkristalle bildende Mehr-Temperatur- Oxidationsbehandlung verwendet, um die zum Züchten von vollentwickelten Whiskerkristallen erforderliche Zeit zu reduzieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung weist ein verbessertes Verfahren zum Züchten von Aluminiumoxid-Whiskerkristallen auf einer geeignet vorbereiteten, Aluminium enthaltenden, ferritischen rostfreien Stahlfolie ein Erhitzen in Luft auf bei einer ersten Temperatur für eine kurze Zeitspanne, die ausreicht, um eine Bildung der Whiskerkristalle zu initiieren, und danach bei einer zweiten, relativ höheren Temperatur, um das Wachstum zu vollentwickelten Whiskerkristallen bei einer beschleunigten Rate fortzusetzen. Die bloße Folie, die abgeschält oder kaltgewalzt sein kann, wird vorzugsweise durch Erhitzen in einer Atmosphäre mit niedrigem Sauerstoffgehalt bei einer Temperatur zwischen etwa 875ºC und 925ºC vorbehandelt. Eine geeignete Vorbehandlungsatmosphäre schließt einen Sauerstoffpartialdruck von nicht mehr als 200 Pa (1,5 Torr) ein, vorzugsweise weniger als 100 Pa (0,75 Torr). Nur eine kurze Vorbehandlung wird benötigt, um einen ungeordneten Oxidfilm zu bilden, der für eine Keimbildung der Whiskerkristalle geeignet ist. Danach wird die vorbehandelte Folie in Luft erhitzt, um eine Bildung der Whiskerkristalle zu beginnen. Dieser anfängliche Behandlungsschritt wird bei einer Temperatur unterhalb von 960ºC und vorzugsweise zwischen 900ºC und 950ºC ausgeführt. Dies entspricht annähernd dem vordem bevorzugten Bereich zum Züchten von Whiskerkristallen. Jedoch wird gemäß dieser Erfindung diese anfängliche Wachstumsstufe für eine verkürzte Zeitspanne ausgeführt, die nicht genügt, um vollentwickelte Whiskerkristalle zu bilden, beispielsweise weniger als zwei Stunden und vorzugsweise weniger als 15 Minuten. Danach wird die Temperatur auf zwischen 960ºC und 990ºC erhöht, um das Wachstum bei einer beschleunigten Rate fortzusetzen. Man hat festgestellt, daß Whiskerkristalle, die bei der niedrigeren Temperatur initiiert wurden, das Wachstum bei der erhöhten Temperatur fortsetzen, wenn auch diese Temperatur oberhalb des Temperaturbereichs liegt, der für eine Bildung von Whiskerkristallen von Anfang an auf der vorbehandelten Folie geeignet ist. Desweiteren hat man festgestellt, daß die höhere Temperatur die Rate beschleunigt, bei der sich die Whiskerkristalle bilden. Somit kann diese Erfindung die Zeitspanne, die erforderlich ist zum Züchten von vollentwickelten Whiskerkristallen einer gewünschten Größe und Form, um bis zu der Hälfte oder mehr reduzieren.

Beschreibung der Figuren

Die Figuren 1 bis 10 der beiliegenden Zeichnungen sind Elektronen-Mikrophotogramme, welche Oxidschichten zeigen, die auf Aluminium enthaltenden, ferritischen rostfreien Stahlfolienoberflächen gebildet werden, die unter verschiedenen Bedingungen, die in den folgenden Beispielen ausgeführt werden, oxidiert werden.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Diese Erfindung wird besser verstanden unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele.

Beispiel I

Eine abgeschälte Folie wurde aus einer Legierung gebildet, die in Gewichtsanteilen etwa 19,7 Prozent Chrom, 5,31 Prozent Aluminium, 0,30 Prozent Silizium, 0,28 Prozent Mangan, 0,03 Prozent Kohlenstoff, 0,007 Prozent Stickstoff, nicht mehr als 0,002 Prozent Schwefel, weniger als 0,002 Prozent Magnesium und den Rest an Eisen aufweist. Die Folie wurde durch einen Metall-Abschälungsprozeß hergestellt, wie in US-Patent No. 4 331 631 beschrieben, das an Chapman et al. 1982 erteilt wurde. Die bloße Folie wurde durch Erhitzen in einem Vakuumofen bei etwa 900ºC für etwa 15 Minuten vorbehandelt. Vor dem Erhitzen wurde der Ofen bis etwa 1 × 10&supmin;² Pa (7,5 × 10&supmin;&sup5; Torr) evakuiert. Der Sauerstoffpartialdruck wurde auf etwa 2 × 10&supmin;³ Pa (1,5 × 10&supmin;&sup5; Torr) geschätzt.
Der Vorbehandlung folgend wurde die Folie in einem Ofen mit einer Luftatmosphäre angeordnet und für eine Stunde bei 925ºC und dann für drei Stunden bei 960ºC erhitzt.
Das resultierende Oxid wird in Figur 1 gezeigt und besteht aus gut entwickelten Oxid-Whiskerkristallen, die zufällig orientiert sind und im wesentlichen die Oberfläche bedecken. Die Whiskerkristalle sind durch ein großes Längenverhältnis gekennzeichnet und sind effektiv für ein Binden einer aufgetragenen Keramikbeschichtung.

Vergleichsbeispiel 1a

Eine Probe der abgeschälten Folie in Beispiel 1 wurde wie in Beispiel 1 vorbehandelt und danach durch Erhitzen in Luft für vier Stunden bei 925ºC oxidiert. Das resultierende Oxid wird in Figur 2 gezeigt und weist Whiskerkristalle auf, die im Vergleich zu den in Beispiel 1 gebildeten Whiskerkristallen signifikant kleiner sind, wenngleich die jeweiligen Whiskerkristall-Wachstumsbehandlungen für vergleichbare Zeiten durchgeführt wurden.

Vergleichsbeispiel 1b

Zu weiteren Vergleichszwecken wurde eine zweite Probe der in Beispiel 1 beschriebenen Folie auch wie in Beispiel 1 vorbehandelt und danach durch Erhitzen in Luft für vier Stunden bei 960ºC oxidiert. Das resultierende Oxid wird in Figur 3 gezeigt und weist eine rauhe Oxidschicht auf, die wenige, verstreute Whiskerkristalle besitzt, in auffälligem Gegensatz zu den in Figur 1 gezeigten Oxid-Whiskerkristallen, die im wesentlichen die Oberfläche bedecken. Somit war das Verfahren dieser Erfindung, wie in Beispiel 1 ausgeführt, effektiv, um Whiskerkristalle bei Temperaturen zu züchten, die normalerweise nicht die gewünschten Whiskerkristalle von Anfang an erzeugen würden.

Beispiel 2

Eine zweite Probe der in Beispiel 1 beschriebenen Folie wurde gemäß dieser Erfindung behandelt, um darauf Whiskerkristalle zu züchten. Die Probe wurde auch wie in Beispiel 1 vorbehandelt und danach in Luft für zwei Stunden bei 925ºC und dann für zwei Stunden bei 990ºC oxidiert. Das resultierende Oxid wird in Figur 4 gezeigt. Das Oxid besteht aus Whiskerkristallen mit großem Längenverhältnis, die im wesentlichen die Oberfläche bedecken, um eine Bindung einer aufgetragenen Beschichtung zu verbessern.

Vergleichsbeispiel 2a

Zum Zwecke des Vergleichs wurde eine Probe der in Beispiel 1 beschriebenen Folie auch wie in Beispiel 1 vorbehandelt und danach für vier Stunden bei 990ºC erhitzt. Das resultierende Oxid wird in Figur 5 gezeigt. Das Oxid besteht aus kleinen Knoten, in auffälligem Gegensatz zu dem dichten, in Beispiel 2 ausgebildeten Whiskerkristallwachstum. Somit ermöglichte diese Erfindung, wie in Beispiel 2 gezeigt, das Wachstum von Whiskerkristallen bei Temperaturen oberhalb des Bereichs, der vordem als geeignet für ein solches Whiskerkristallwachstum betrachtet wurde.

Beispiel 3

Eine Probe der in Beispiel 1 beschriebenen Folie wurde wie in Beispiel 1 vorbehandelt und danach in Luft für eine Stunde bei 925ºC, dann für eine Stunde bei 960ºC und zuletzt für zwei Stunden bei 990ºC erhitzt. Das resultierende Oxid wird in Figur 6 gezeigt und weist vollentwickelte Oxid-Whiskerkristalle mit großem Längenverhältnis auf, die im wesentlichen die Folienoberfläche bedecken und gut geeignet sind, um in eine aufgetragene Beschichtung zur Verbesserung einer Bindung davon einzudringen.

Beispiel 4

Eine Probe einer kaltgewalzten Folie wurde gemäß dieser Erfindung behandelt, um das Whiskerkristallwachstum zu beschleunigen. Die Folie bestand aus einer Legierung, die in Gewichtsanteilen 20,2 Prozent Chrom, 5,06 Prozent Aluminium, 0,37 Prozent Silizium, 0,12 Prozent Mangan, 0,003 Prozent Schwefel, 0,039 Prozent Zer, zusammen 0,079 Prozent an Seltenerdmetallen (einschließlich Zer) und den Rest an Eisen und Verunreinigungen aufweist. Die Folie wurde durch Erhitzen bei 900ºC für 10 Sekunden in einer Stickstoffatmosphäre, die 100 ppm Sauerstoff enthält, unter Umgebungsdruck vorbehandelt. Whiskerkristalle wurden durch Erhitzen der vorbehandelten Folie in Luft für 15 Minuten bei 915ºC und danach für 3,75 Stunden bei 965ºC gezüchtet. Das resultierende Oxid wird in Figur 7 gezeigt und weist vollentwickelte Oxid-Whiskerkristalle mit großem Längenverhältnis auf, die im wesentlichen die Folienoberfläche bedecken. Zu Vergleichszwecken wurde ein vergleichbares Whiskerkristallwachstum durch Erhitzen einer ähnlich vorbehandelten Folie bei 940ºC für acht Stunden erhalten. So wurde geschätzt, daß die Zweitemperatur-Behandlung dieser Erfindung das Whiskerkristallwachstum um einen Faktor von etwa zwei beschleunigt.

Beispiel 5

Eine Probe der kaltgewalzten, in Beispiel 4 beschriebenen Folie wurde gemäß dieser Erfindung behandelt, um das Whiskerkristallwachstum darauf zu beschleunigen. Die Folie wurde wie in Beispiel 4 vorbehandelt und danach in Luft bei 940ºC für 15 Minuten und danach bei 985ºC für 3,75 Stunden oxidiert. Das resultierende Oxid wird in Figur 8 gezeigt und weist vollentwickelte Whiskerkristalle mit großem Längenverhältnis auf, die im wesentlichen die Oberfläche bedecken. Zu Vergleichszwecken wurde eine Probe einer ähnlich vorbehandelten Folie in Luft bei 985ºC für acht Stunden erhitzt, wobei aber wenige, verstreute Whiskerkristalle erzeugt wurden.

Beispiel 6

Eine Probe einer kaltgewalzten Folie aus einer mit Kalzium angereicherten, ferritischen rostfreien Stahllegierung wurde gemäß dieser Erfindung behandelt, um das Whiskerkristallwachstum darauf zu beschleunigen. Die Legierung enthielt in Gewichtsanteilen etwa 18,7 Prozent Chrom, 5,0 Prozent Aluminium, 0,007 Prozent Schwefel, 0,018 Prozent Kalzium und den Rest hauptsächlich an Eisen. Die Probe wurde durch Erhitzen bei etwa 900ºC für 10 Sekunden in einer Stickstoffatmosphäre, die 100 ppm Sauerstoff enthält, unter Umgebungsdruck vorbehandelt. Die vorbehandelte Folie wurde für 15 Minuten bei 915ºC erhitzt und danach in Luft für 3,75 Stunden bei 965ºC erhitzt. Das resultierende Oxid wird in Figur 9 gezeigt und besteht aus einem Übermaß an Oxid-Whiskerkristallen mit großem Längenverhältnis, die im wesentlichen die Folienoberfläche bedecken. Zu Vergleichszwecken erzeugte eine Eintemperatur- Oxidationsbehandlung, die an einer ähnlich vorbehandelten Probe bei 965ºC durchgeführt wurde, vergleichbare Whiskerkristalle, aber nur nach etwa acht Stunden. Somit reduzierte das Verlahren dieser Erfindung erfolgreich die Zeit für das Züchten von Whiskerkristallen um etwa die Hälfte.

Beispiel 7

Eine Probe der in Beispiel 6 beschriebenen Folie wurde ähnlich vorbehandelt und einem beschleunigten Whiskerkristall-Wachstumsprozeß gemäß dieser Erfindung ausgesetzt. Die Probe wurde wie in Beispiel 6 vorbehandelt und in Luft bei 940ºC für etwa 15 Minuten und danach bei 985ºC für 3,75 Stunden erhitzt. Die resultierenden Whiskerkristalle werden in Figur 10 gezeigt. Zu Vergleichszwecken wurde eine vergleichbar behandelte Probe bei 985ºC für acht Stunden erhitzt, wobei aber wenige, verstreute Whiskerkristalle erzeugt wurden, in auffälligem Gegensatz zu dem Übermaß von Whiskerkristallen, die im wesentlichen die Folienoberfläche bedecken, wenn sie gemäß dieser Erfindung behandelt wird.
Daher beschleunigt das Verfahren dieser Erfindung das Whiskerkristallwachstum auf einer Aluminium enthaltenden, ferritischen rostfreien Stahlfolie und reduziert dadurch die Zeit und den Aufwand, die erforderlich sind, um die Folie zu behandeln, zum Beispiel um eine aufgetragene Beschichtung aufzunehmen. Das optimale Temperaturprogamm für ein beschleunigtes Whiskerkristallwachstum hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Legierungszusammensetzung. Obwohl nicht auf irgendeine besondere Theorie beschränkt, glaubt man, daß die Whiskerkristalle von einer Übergangsaluminiumoxid-Verbindung gebildet werden, die hauptsächlich aus Delta- und Theta-Aluminiumoxid besteht. Man glaubt, daß die Bildung dieses Übergangsaluminiumoxids auf Aluminium enthaltendem, ferritischem rostfreiem Stahl zwischen 900ºC und 950ºC begünstigt wird. Die Bildung von Alpha-Aluminiumoxid, das zum Bilden von Whiskerkristallen nicht geeignet ist, wird bei höheren Temperaturen begünstigt und überwiegt bei Temperaturen oberhalb 1000ºC. Somit nimmt auch die Neigung, Alpha-Aluminiumoxid zu bilden, zu, wenn die Oxidationstemperatur zunimmt, was die Bildung von Whiskerkristallen reduziert. Aus diesem Grund ist es vordem ein übliches Verfahren gewesen, Whiskerkristalle bei Temperaturen unterhalb von 960ºC zu züchten, obwohl die maximale Temperatur für ein Whiskerkristallwachstum in Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung variiert und insbesondere empfindlich auf Zusätze reagiert, die eine Oxidbildung beeinflußen, so wie Oxid-Adhäsionsmittel. Es ist nun gemäß dieser Erfindung festgestellt worden, daß das Whiskerkristallwachstum, das innerhalb eines optimalen Temperaturbereichs für eine Bildung von Übergangsaluminiumoxid initiiert wurde, fortgesetzt und tatsächlich bei höheren Temperaturen beschleunigt werden kann, einschließlich von Temperaturen oberhalb des Bereichs, der normalerweise für eine Initiierung eines Whiskerkristallwachstums geeignet ist. Somit kann, wenn das Whiskerkristallwachstum einmal innerhalb der bevorzugten Temperatur für eine Bildung von Übergangsaluminiumoxid initiiert wurde, es geeignet bei höheren Temperaturen fortgesetzt werden bis zu der Temperatur, bei welcher Übergangsaluminiumoxid dazu neigt, sich in Alpha-Aluminiumoxid umzuwandeln, typischerweise etwa 1000ºC.
Somit wird das Whiskerkristallwachstum gemäß dieser Erfindung bei Temperaturen innerhalb unterschiedlicher Bereiche initiiert und durchgeführt. In einem ersten Schritt wird der Stahl bei einer Temperatur zwischen 900ºC und 950ºC erhitzt, um das Whiskerkristallwachstum zu initiieren. Dieser anfängliche Schritt kann ohne weiteres durch Erhitzen für etwa zwei Stunden ausgeführt werden, obwohl längere Zeitspannen nicht schädlich für das Whiskerkristallwachstum sind. Vorzugsweise kann das Whiskerkristallwachstum durch Erhitzen für 15 Minuten oder weniger initiiert werden. Danach wird die Temperatur allmählich erhöht, um eine volle Entwicklung der entstehenden Whiskerkristalle zu Whiskerkristallen der gewünschten Größe zu beschleunigen. Dieser Schritt zur vollen Entwicklung wird bei Temperaturen zwischen 960ºC und 1000ºC ausgeführt. Vorzugsweise wird die Oxidationstemperatur anfangs innerhalb des Temperaturbereichs der Whiskerkristall-Initiierung eingestellt und allmählich auf eine Temperatur innerhalb des geeigneten Temperaturbereichs für eine volle Entwicklung der Whiskerkristalle erhöht. Die für das vollständige Whiskerkristallwachstum erforderliche Zeit ist teilweise abhängig von der Größe der gewünschten Whiskerkristalle. Obwohl in den beiliegenden Figuren große Whiskerkristalle mit einem großen Längenverhältnis dargestellt sind, werden die Fachleute richtig einschätzen, daß kleinere Whiskerkristalle für besondere Anwendungen geeignet sein können. Zum Beispiel können kleinere Whiskerkristalle geeignet sein für ein Binden einer Keramik-Waschbeschichtung von der Art, die bei der Herstellung eines kraftfahrtechnischen katalytischen Wandlers eingesetzt wird, und können in einer Gesamtzeit von etwa einer Stunde durch das Verfahren dieser Erfindung durch ein Vorgehen gebildet werden, das ein Oxidieren für 15 Minuten innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs für eine Whiskerkristall-Initiierung und danach ein Oxidieren für die verbleibende Zeit innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs für eine volle Entwicklung der Whiskerkristalle aufweist.
In den Beispielen wurde das Whiskerkristallwachstum in Luft durchgeführt, was in auffälligem Gegensatz zu den sauerstoffarmen Atmosphären steht, die für die bevorzugte Vorbehandlung erforderlich sind. Diese Erfindung ist darauf gerichtet, an Aluminium enthaltenden, ferritischen rostfreien Stahllegierungen durchgeführt zu werden, die Chrom und Aluminium aufweisen und wahlweise Oxid-Ahäsionsmittel, so wie Yttrium und Zer, enthalten. Bevorzugte Legierungen weisen in Gewichtsanteilen etwa 15 bis 25 Prozent Chrom und etwa 3 bis 6 Prozent Aluminium auf. Dieses Verfahren ist besonders geeignet, um Whiskerkristalle auf einer Folie zu züchten, wobei die Folie entweder durch Kaltwalzen oder durch einen Metall-Abschälungsprozeß gebildet werden kann. Für eine kaltgewalzte Folie ist eine Vorbehandlung mit wenig Sauerstoff notwendig, um ein Vorläufer-Oxid zu bilden, das zur Keimbildung einer Whiskerkristallbildung geeignet ist. Geeignete Vorbehandlungen sind in U.S.-Patent No. 4 318 828 beschrieben. In den obigen Beispielen wurde eine Vorbehandlung entweder in einem Vakuum, das einen geeignet niedrigen, restlichen Sauerstoffpartialdruck aufweist, oder in einer Stickstoffatmosphäre, die einen geregelten Sauerstoffzusatz enthält, durchgeführt. Ein anderes Beispiel einer geeigneten Vorbehandlung weist ein Erhitzen in einer Kohlendioxidatmosphäre auf, die dissoziiert, um reaktiven Sauerstoff in für eine Vorbehandlung geeigneten Mengen zu erzeugen. Obwohl eine Vorbehandlung nicht notwendig ist für eine durch einen Metall-Abschälungsprozeß gebildete Folie, wird sie nichtsdestoweniger bevorzugt, um ein verläßliches und gleichmäßiges Whiskerkristallwachstum sicherzustellen.

Claims

1. Ein Verfahren zum Züchten von Oxid-Whiskerkristallen auf einer geeignet vorbereiteten, Aluminium enthaltenden, ferritischen rostfreien Stahloberfläche, welches ein Erhitzen der Oberfläche in einer leicht oxidierenden Atmosphäre aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche in Luft bei einer Anfangstemperatur in dem Bereich von 900ºC bis 960ºC für eine Zeitspanne von weniger als zwei Stunden erhitzt wird, um ein Whiskerkristallwachstum zu initiieren, und danach in Luft bei einer relativ höheren Temperatur in dem Bereich von 960ºC bis 1000ºC erhitzt wird, um das Whiskerkristallwachstum für eine Zeitspanne fortzusetzen, die ausreicht, um vollentwickelte Whiskerkristalle einer gewünschten Größe auf der Oberfläche zu züchten.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminium enthaltende, ferritische rostfreie Stahl von einer Legierung auf Eisenbasis gebildet wird, die in Gewichtsanteilen zwischen 15 und 25 Prozent Chrom, zwischen 3 und 6 Prozent Aluminium und wahlweise ein Oxid-Adhäsionsmittel enthält, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Yttrium und Seltenerdmetallen besteht.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche vor der Initiierung des Whiskerkristallwachstums durch einen Vorbehandlungsprozeß vorbereitet wird, der ein Erhitzen der Oberfläche aufweist, während sie einer Atmosphäre ausgesetzt wird, die Sauerstoff in einer Menge von nicht mehr als 100 Pa (0,75 Torr) Partialdruck enthält, um auf der Oberfläche einen den Whiskerkristallen vorausgehenden Oxidfilm zu bilden.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 1, um Oxid-Whiskerkristalle auf einer Aluminium enthaltenden, ferritischen rostfreien Stahlfolie zu züchten, die aus einer Legierung auf Eisenbasis besteht, die in Gewichtsanteilen zwischen 15 und 25 Prozent Chrom und zwischen 3 und 6 Prozent Aluminium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ein Vorbehandeln der Folie durch Erhitzen der Folie aufweist, während sie einer Atmosphäre ausgesetzt wird, die Sauerstoff in einer Menge von nicht mehr als 100 Pa (0,75 Torr) Partialdruck enthält, um einen den Whiskerkristallen vorausgehenden Oxidfilm auf der Folie zu bilden, und ein Erhitzen der vorbehandelten Folie aufweist, während die Folie Luft ausgesetzt wird, um Oxid-Whiskerkristalle mit großen Längenverhältnis zu züchten, die im wesentlichen die Folienoberfläche bedecken, wobei das Erhitzen bei einer Anfangstemperatur in dem Bereich von 900ºC bis 950ºC für eine Zeitspanne gleich oder kürzer als 15 Minuten und danach bei einer relativ höheren Temperatur in dem Bereich von 960ºC bis 990ºC ausgeführt wird, um die gewünschten vollentwickelten Whiskerkristalle zu züchten.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung weiter ein Oxid-Adhäsionsmittel einschließt, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Yttrium und Seltenerdmetallen besteht.

6. Ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine kaltgewalzte Folie ist.

7. Ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie durch einen Metall-Abschälungsprozeß gebildet wird.

8. Ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzeit, in der die Folie erhitzt wird, um darauf die Whiskerkristalle zu züchten, vier Stunden nicht überschreitet.

9. Ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur, bei der die Folie erhitzt wird, um die Whiskerkristalle zu züchten, allmählich von einer Temperatur innerhalb des anfänglichen Temperaturbereichs auf eine Temperatur innerhalb des relativ höheren Temperaturbereichs erhöht wird.