DE849790C

DE849790C - Verfahren zur Herstellung hitzebestaendiger UEberzuege auf aus hochschmelzenden Metallen bestehenden Formkoerpern durch Aufbringen einer Deckschicht eines ein hochschmelzendes Oxyd bildenden Metalls

Info

Publication number: DE849790C
Application number: DEP47879A
Authority: DE
Inventors: Richard Dr Phil Nat Kieffer; Eduard Dr-Ing Nachtigall
Original assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Current assignee: Metallwerk Plansee GmbH
Priority date: 1948-10-25
Filing date: 1949-07-05
Publication date: 1952-09-18

Description

Verfahren zur Herstellung hitzebeständiger Überzüge auf aus hochschmelzenden Metallen bestehenden Formkörpern durch Aufbringen einer Deckschicht eines ein hochschmelzendes Oxyd bildenden Metalls Es ist bereits bekannt, metallische Formkörper, die hohen Temperaturen ausgesetzt werden sollen, wie z. 13. Reizleiter, Maschinenteile, Ofenteile usw., finit einem zunderfesten Überzug zu versehen, der aus hitzebestiindigen Oxyden, wie z. 13. aus Oxyden der l?leinente Alunlinitun, Magnesium, Silicium, lierylliuni, Thoriiini usw., besteht. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, für diesen Zweck .Muniiniumsilicate zti verwenden, die als Sillimanit und Mullfit bekannt sind und sich durch besonders gute Ifitzebestiindigkeit auszeichnen. 1)ie bekannten Überzüge dieser die gewöhnlich durch Aufsintern oder .xufscllnlclzen der liitzeliest:indigen Oxyde hergestellt wurden, waren jedoch liiclit zufriedenstellend, weil deren ncltwcndigc Haftung auf dein metallischen (@runllk<irl>er nur mangelhaft ist. Es ist ferner bekannt, auf Eisen-, Kupfer- oder Messinggegenständen, um dieselben korrosionsbeständig zu machen, durch Tauchen, Spritzen oder Diffusion einen Aluminiumüberzug aufzubringen, der durch Oxydation bei hohen Temperaturen in Aluminiumoxyd übergeht. Diese aus reinem Aluminiumoxyd bestehenden Überzüge haben sich jedoch als nicht genügend gasdicht und widerstandsfähig erwiesen.
Des weiteren ist es bekannt, Eisengegenstände dadurch korrosionsbeständig zu machen, daß sie in eine Mischung von Aluminium- und Siliciumpulver oder Aluminium-Silicium-Legierungspulver eingebettet und bei iooo° C geglüht werden. Auf diese Weise diffundiert etwas Aluminium und Silicium oberflächlich in die Eisenkörper ein, wobei eine dünne, aus Eisen, Aluminium und Silicium bestehende zünderfeste Schutzschicht entstehen soll. Mit Hilfe dieses Verfahrens gelingt es jedoch nicht, gleichmäßige gasdichte und korrosionsbeständige Deckschichten auf hochschmelzenden Metallen herzustellen, weil es nicht möglich ist, den Diffusionsvorgang so zu beherrschen, daß die Oberflächenschicht an allen Stellen die optimalsten Eigenschaften aufweist.
Man hat auch schon versucht, Heizleiter aus Molyl>dän in keramischen Rohren gasdicht einzuschließen und zwischen Rohrwandung und Heizleiter gegebenenfalls noch eine Zwischenschicht aus hochschmelzenden Oxyden anzuordnen. Die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Metall und keramischem Material jedoch führen dabei aber vielfach zu Undichtigkeiten und zum Springen der Keramik.
Schließlich hat man auch bereits daran gedacht, auf einem Heizleiter aus Molybdän eine Aluminiumschicht aufzubringen, die nachträglich oxydiert wird, und darüber eine gasdichte silicatische Deckschicht anzuordnen. Auch in diesem Falle führen die mangelnde Haftung der Deckschicht und die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Leiter und Überzug vielfach zu Undichtigkeiten und Beschädigungen der gasdichten Deckschicht.
Die Erfindung, welche diese Nachteile vermeidet, betrifft ein Verfahren zur Herstellung festhaftender, gasdichter Überzüge auf aus hochschmelzenden Metallen bestehenden Formkörpern mittels hitzebeständiger Oxyde und besteht darin, daß die Formkörper zunächst mit einer Deckschicht einer siliciumlialtigen Legierung versehen werden, die nachträglich oxydiert wird. Zum Überziehen der hochschmelzenden Formkörper können vorteilhaft Legierungen hochschmelzende Oxyde bildender Metalle verwendet werden., die sich mit dem Grundmetall in einer festhaftenden Diffusionsschicht verhinden und eine silicatische, gasdichte Schicht liefern. Man erzielt auf diese Weise, daß auch nach der Oxydation der Deckschicht eine gute Haftung der hitzebeständigen Oxyde auf dem Grundmetall erfolgt. Zum Überziehen der hochschmelzenden Formkörper können vorteilhaft siliciumhaltige Legierungen der Metalle Aluminium, Magnesium; Zirkon, Titan, Thorium, Chrom, Beryllium usw. verwendet werden. Als besonders geeignet haben sich für diesen Zweck Aluminium-Silicium-Legierungen in einer derartigen Zusammensetzung gezeigt, daß nach der Oxydation ein Überzug von einer Zusammensetzung nach :Art des Sillimanits oder iMullits entsteht.
Die Herstellung der Deckschidht auf dem Grundmetall kann in bekannter Weise, z. B. durch Tauchen, Spritzen oder Aufdampfen, erfolgen, wobei die Oxydation des Überzuges durch Erhitzen an der Luft oder einer anderen sauerstoffhaltigen .Atmosphäre oder auch durch bekannte chemische, z. B. elektrolytische Oxydationsverfahren, vorgenommen werden kann. Die Dicke der iDeckschicht soll nicht mehr als o,4 mm betragen und vorzugsweise zwischen 013 und o,o5 mm liegen. Dünnere Schichten sind zu leicht verletzlich und gegebenenfalls nicht genügend dicht; dickere Schichten neigen zum Abblättern.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Herstellung von hitzebeständigen Überzügen auf Molybdän- und Wolframkörpern geeignet, die als Maschinen- und Geräteteile, Turbinenschaufeln, Heizleiter, Elektroden, Glühbehälter usw. Verwendung finden. Es kann iiati@i,rlich vorteilhaft auch zur Herstellung von hitzebeständigen Überziegen auf anderen hochschmelzenden Metallen, wieTantal, Niob, Chrom usw., sowie auf liocliscliinelzenden Metallen dieser Legierungen unter sich oder mit Metallen der Eisengruppe verwendet werden.
Die Erfindung wird an Hand folgender Ausführungsbeispiele näher erläutert: Beispiel i Zwecks Herstellung eines Überzuges auf einem Molybdänheizleiter wird ein Molybdänstab mit einer Drahtstärke von 4 mm, der aus zwei haarnadelförmigen Schleifen gebildet ist, etwa '/z Minute in ein auf etwa iooö° C erhitztes Bad getaucht, das aus einer Legierung von 65% Aluminium und 35% Silicium besteht. Nach Entfernung des Heizleiters aus dein Bad wird der Körper von eventuellen überschüssigen Legierungsanhängen befreit. Hierauf wird er im direkten Stromdurchgang einige Stunden an der Luft auf 1400° C erhitzt, wobei sich eine festhaftende gasdichte (Deckschicht aus Sillimanit bildet. Der so hergestellte Heizleiter hat sich im Dauerbetrieb in oxydierender und abwechselnder reduzierender Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 1300 und i5oo° C ausgezeichnet bewährt. Beispie12 Zur Herstellung eines Glühbehälters wird aus Wolframpulver unter einem Druck von 15 bis 2o t/cm' ein tiegelartiger Formkörper gepreßt und bei 2500° C dicht gesintert. Der Sinterkörper wird in ein Bad von 4o% Silicium, 5% Titan und Rest Aluminium bei einer Temperatur von 103o° C bis zur Bildung einer o,2 mm dicken Decksschicht wiederholt getaucht und anschließend im Muffelofen bei i2oo° C unter Bespülen in Sauerstoff oder Kohlensäure i, Stunde lang erhitzt. Ein auf diese Weise hergestellter Tiegel hat sich als Glüh- und Sinterbehälter für das Brennen und Sintern oxyd-und metallkeramischer Körper bei 1300° C in neutraler bis oxydierender Atmosphäre bewährt und eine überraschend gute Temperaturwechselbeständigkeit bewiesen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung hitzebeständiger Überzüge auf aus hochschmelzenden Metallen bestehenden Formkörpern durch AufbringeT# einer Deckschicht eines ein hochschmelzendes Oxyd bildenden Metalls, das dann durch Oxy- dieren in Oxd übergeführt wird, dadurch gekennzeichnet' claß zur Herstellung der Über- zugsschicht eine siliciumhaltige Legierung ver- wendet wird. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch ge- kennzeichnet, da(3 zum Überziehen der Form- Legierungen hochschtnel- zrncle Oxyde bildender Metalle, wie beispiels- weise Aluminium. Magnesium, Zirkon, Titan, "hhc>rium, Clmm, I@eryllium. verwendet werden. vorzttgs\\,eise Legierungen, die sich mit (lern zu überziehenden Grundmetall in Form einer metallischen I)ifittsiotisscllicllt festhaftend ver- binden. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, claß zum Überziehen Silicitttll-Altttltittittnl-Legierungen derartiger Zusammensetzungen verwendet werden, daß nach der Osvdation ein Überzug von etwa der

Zusammensetzung des Sillimanits oder Mullits entstellt. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzüge durch Tauchen, Aufspritzen oder Aufdampfen auf den Fortnl;iirller in einer Schichtdicke unter o,.f min, vorzugsweise 0,3 bis o,o5 tnm, auf- gebracht werden. 5. `'erfahren nach den Anspriichen i bis ,4, dadurch gekennzeichnet, daß als hochschmel- zende Grundmetalle Molybdün, Wolfram, Tantal, Niob, Chrom oder Legierungen dieser Metalle untereinander oder mit Metallen der Eisengruppe verwendet werden.

_=angezogene Druckschriften: 1i a c lt u . Metallische Crberz@üge, 1941- S. 330, 331 und 335: L'S:\.-l'atetltscllrift Nr. 2 097 021.