CH310262A - Verfahren zur Erzeugung eines oxydationsbeständigen Überzuges auf einem aus mindestens 50% Molybdän bestehenden Gegenstand und nach diesem Verfahren erhaltener Gegenstand. - Google Patents
Verfahren zur Erzeugung eines oxydationsbeständigen Überzuges auf einem aus mindestens 50% Molybdän bestehenden Gegenstand und nach diesem Verfahren erhaltener Gegenstand.Info
- Publication number
- CH310262A CH310262A CH310262DA CH310262A CH 310262 A CH310262 A CH 310262A CH 310262D A CH310262D A CH 310262DA CH 310262 A CH310262 A CH 310262A
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- coating
- molybdenum
- silicon
- aluminum
- oxidation
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 103
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 79
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 52
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 title claims description 51
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 title claims description 50
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims description 28
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 36
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 30
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 29
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 8
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 4
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- FTCOLJMKHSUTRG-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ni].[Mo] Chemical compound [Si].[Ni].[Mo] FTCOLJMKHSUTRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N bis($l^{2}-silanylidene)molybdenum Chemical compound [Si]=[Mo]=[Si] YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 229910021343 molybdenum disilicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 2
- 229910021484 silicon-nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001148 Al-Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001279686 Allium moly Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N iron silicon Chemical compound [Si].[Fe] XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical class [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229940098458 powder spray Drugs 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/18—After-treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
Verfahren zur Erzeugung eines oxydationsbeständigen Überzuges auf einem aus mindestens 50 % Molybdän bestehenden Gegenstand und nach diesem Verfahren erhaltener Gegenstand. Die vorliegende Erfindung bezieht. sich i?uf ein Verfahren zur Erzeugung eines oxy dationsbeständigen Überzuges auf .einem aus mindestens 50% Molybdän bestehenden Ge- genstand sowie auf einen nach diesem Ver fahren erhaltenen Gegenstand.
Wegen seiner Härte und Festigkeit bei er höhten Temperaturen wurde Molybdän, lange Zeit als ein vielversprechendes '11eta11 für Bauteile angesehen, -die bei hohen Tempera turen iin Bereich von 800 bis 1650 oder noch höher einer Beanspruchung unterworfen wer den. Es sind bemerkenswerte Anstrengungen O emacht worden, um es für .solche Zwecke verwendbar zu machen.
Bis heute ist Molyb- dän jedoch nur beschränkt verwendet wor den, weil es leicht oxydiert, wenn es einer oxydierenden Atmosphäre bei Temperaturen über 3'70 ausgesetzt wird. Bei Temperaturen über 650 verflüchtigt sich das Oxyd in einem Solchen Ausmass, dass eine fortschreitende Oxydation mit grosser Geschwindigkeit unun terbrochen stattfindet.
Es sind viele oxydationsbeständige Über züge für Molybdän untersucht worden, um dieses Problem zu lösen, jedoch ohne beson deren Erfolg. Ein Überzug, der wesentlichen Schutz gegen Oxydation gewährt, ist ein Überzug aus Molybdändisilicid. Es ist jedoch i ausserordentlich schwierig, einen haftenden Überzug aus Molybdändisilicid auf Molybdän herzustellen; das bisher einzig vorgeschlagene Verfahren zum Herstellen solcher Überzüge, nämlich der Dampfniederschlag, erfordert ein Erhitzen des zu überziehenden Molybdän- gegenstandes auf eine Temperatur über 1400 .
Dieses Verfahren ist nicht nur kostspielig, sondern liefert auch nur sehr dünne Über züge. Ausserdem besitzt, es den schwerwiegen den Nachteil, dass es ein Erhitzen des Molyb- dän-Gegenstandes auf eine über der Um kristallisierungstemperatur des Molybdäns liegende Temperatur mit dein Ergebnis erfor derlich macht, dass die Festigkeit und Zähig keit des Molybdäns ernstlich beeinträchtigt werden.
Die Umkristallisierungstemperatur von Molybdän und Legierungen auf Molyb- dän-Basis ändert sich etwas je nach der Zu sammensetzung des Metalles und der mecha nischen Behandlung, der es unterworfen wurde, liegt jedoch in, dem allgemeinen Be reich von 900-1540 und kann in den meisten Fällen als über 1100 liegend angesehen wer den.
Das Problem, auf Molybdän einen geeigne ten Schutzüberzug herzustellen, wird durch die Tatsache, dass ein unterbrechungsfreier Schutzüberzug wesentlich ist, noch schwieri ger gestaltet. Selbst kleine öffnungen oder Risse von der Grösse der Spitze einer. Steck nadel ermöglichen eine fortschreitende Oxy dierung des darunterliegenden Molybdäns bei Temperaturen über 650 ; da das flüchtige Oxyd durch derartige öffnungen entweichen kann.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Verfahren ist dadurch gekennzeich net, dass auf dem Gegenstand ein Aluminium und Silicium enthaltender Überzug aufge bracht und der überzogene Gegenstand unter Molybdän nicht oxydierenden Bedingungen auf einer erhöhten Temperatur gehalten wird, um zwischen dem Überzug und dem darunterliegenden molybdänhaltigen Metall eine Diffusion zu bewirken und dadurch einen nicht oxydierten metallischen Überzug, der Aluminium, Silizium und Molybdän enthält, zu erhalten.
Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn der Überzug 1^-20 Gewichtsteile Aluminium auf einen Gewichtsteil Silicium enthält.
Legierungen aus Aluminium und Silicium haben meist Schmelzpunkte unter 650 und müssen daher noch- andere Bestandteile ent halten, die den Schmelzpunkt wesentlich er höhen, wenn ein Schutz bei Temperaturen über 815 gewünscht wird. Anderseits ist es, wenn der Überzug durch Eintauchen in ein geschmolzenes Bad aufgetragen werden soll, vorzuziehen, .dass das Bad selbst einen nied rigen .Schmelzpunkt hat, um zu vermeiden, dass der Molybdän-Gegenstand über die Um- kristallisierungstemperatur erhitzt wird. Diese Schwierigkeit wird gemäss der vorliegenden Erfindung :dadurch überwänden, :
dass man zwischen dem Molybdän in dem zu behan delnden Gegenstand und den Metallen des Überzuges eine Diffusion stattfinden lässt, die nicht nur eine gute Bindung herstellt, son dern auch einen Überzug erzeugt, der Molyb- dän enthält, welches .den Schmelzpunkt des Überzuges und seine Fähigkeit, Oxydations beständigkeit zu erzeugen, erhöht. Will man diese Ergebnisse durch Eintauchen des Gegen standes in ein Bad erzielen, wird die Tempe ratur des geschmolzenen. Bades vorzugsweise auf 730 und darüber gehalten. .
Wenn der Überzug :durch Spritzen aufge tragen wird, kann der überzogene Gegenstand bei mindestens 7,60 lind vorzugsweise bei 8'7'0- oder mehr unter Bedingungen wärmebehandelt werden, durch .die keine Oxydation- des Molyb- däns während einer Zeitdauer hervorgerufen wird, die ausreicht, den Überzug fest werden zu lassen, und zu bewirken, dass er sich mit dem Grluudmetall fest verbindet.
Während die ser Wärmebehandlung erfolgt die erforderliche Diffusion zwischen :dem Grundmetall und dem Überzug. So enthält der endgültige Überzug in allen Fällen Molybdän, das in einigen Fäl len dem Überzug auch absichtlich zugesetzt werden kann, wie nachstehend mehr im ein zelnen dargelegt wird. Das Eindringen des Molybdäns in den Überzug und umgekehrt verändert nicht nur den Charakter des Über zuges, sondern erzeugt auch eine feste Bin dung zwischen dem Überzug und dein Grund metall.
Bei dem Aufbringungsverfahren durch Eintauchen kann der Gegenstand in eine ge schmolzene Legierung aus Silicium und Alu- minilun eingetaucht werden. Die Temperatur der geschmolzenen Legierung ist nicht aus schlaggebend, .ausser insofern, dass hohe Tem- peraturen eine Diffusion zwischen dem Molyb- dän -und demanfänglichenüberziig,erleichtern; die Temperatur wird vorzugsweise unter der Umkristallisierungstemperatur des zu Über ziehenden Gegenstandes gehalten.
Einwand freie Ergebnisse sind bei Temperaturen im Be reich von 730-1090 erzielt worden, wobei eine Temperatur im Bereich von etwa 870 vorgezo gen wird, ausser da, wo der Siliciumgehalt des Bades dessen Erstarrungstemperatur über diesen Wert hinaus verschiebt. Das geschmol zene Bad kann in einem Graphittiegel gehal ten werden und sollte von der Atmosphäre durch irgendein geeignetes Hilfsmittel abge schlossen werden, um die Bildung von Oxyd zu verhindern.
Das einfachste Verfahren zur Verhinderung einer Oxydation des Bades be steht darin, dass man es mit einer schwim menden Decke aus einem Flussmittel, z. B., einem Gemisch aus 73 % Natriumchlorid und 27 fl/o Natriumfluorid, versieht. Man lässt den Gegenstand während einer Zeitdauer in dem geschmolzenen Bad hängen, die für die Erzie lung des gewünschten Diffusionsgrades zwi-, sehen dem Molybdän und dem Überzug aus- reicht. Eintauchzeiten von 15-30 Minuten haben zufriedenstellende Ergebnisse gezeitigt.
Verlängerung der Eintauchzeit bewirkt eine Dickenzunahme des Überzuges, und im allge meinen gewähren dickere Überzüge grösseren Schutz gegen eine Oxydatiön.
Einwandfreie Ergebnisse wurden mit dein obenbeschriebenen Eintauchverfahren erzielt, wenn das geschmolzene Bad für den Überzug eine Legierung aus 88 % Aluminium und 12 % Silicium enthielt. Ein 30 Minuten währendes Eintauchen bei 870 in diese Le gierung ergab einen glatten, haftenden,
etwa 0,05 mm dicken Überzug. Dieser Überzug war dehnbar genug, um einen Gegenstand aus rei nem Molybdän während eines begrenzten Schmiedearbeitsganges bei 1430 gegen eine Oxydation zu schützen, und verhinderte auch die Oxydation eines Gegenstandes aus reinem Molybdän 340 Stunden lang in gewöhnlicher Atmosphäre bei 930 . Überzüge dieser Art wurden auch mit Vorteil zum Schützen von Prüfstücken aus Molybdänlegierungen wäh rend bei hohen Temperaturen stattfindenden Zerreissproben benützt, da sie grosse Dehn barkeit besitzen.
Ähnliche, durch Eintauchen in Aluminium mit 5-20 /o Silicium erzeugte Überzüge er gaben vergleichbare Ergebnisse.
Das nachstehend beschriebene Aufbrin- nungsverfahren durch Spritzen hat gegenüber dem Eintauchverfahren eine Anzahl von Vor teilen. So können Gegenstände von beliebiger Grösse oder Form ohne komplizierte oder teure Ausrüstung bei Raumtemperatur be spritzt werden. Ausserdem kann das Spritz- verfahren dazu verwendet werden, einzig .und allein die Molybdänteile eines aus mehreren Teilen zusammengesetzten Gegenstandes zu überziehen oder um kleine Stellen zu reparie ren, an denen ein vorher aufgetragener Schutzüberzug versagt hat.
In letzterem Zu sammenhang zeigen Oxydationsversuche an den hier beschriebenen Überzügen, dass -ein Versagen der Überzüge meistens .an Rissen auftritt, die sich in den Überzügen bilden, und zwar oft nur an einer Stelle, die sich ständig vergrössert. Wenn diese Stelle von neuem überzogen wird, gewährt der übrige Teil des Überzuges oft während eines langen Zeitraumes weiteren Schutz.
Zum Auftragen der Überzüge können han delsübliche Spritzpistolen verwendet werden. Von diesen Pistolen gibt es zwei Arten: die eine arbeitet mit Metallpulverzuführung und die andere mit Metalldrahtzuführung. Welche von beiden Arten verwendet wird; hängt von der Natur des in dem Überzug verwendeten Metalles ab. Grosse Sorgfalt ist erforderlich, will man auf allen Teilen des Gegenstandes einen einheitlichen Überzug erzeugen.
Ein einziger, aufgespritzter Überzug aus einer Legierung von 95 % Aluminium und 5<B>%</B> Silicium und von einer Dicke bis zu etwa 0,38 mm bildete nach einer halbstündigen Wärmebehandlung bei 925 in trockenem Wasserstoff einen einheitlichen haftenden Überzug mit einer Dicke von etwa 0,13 bis 0,25 mm; dieser Überzug schützte einen Ge genstand aus reinem Molybdän 768 Stunden lang bei 925 in gewöhnlicher Atmosphäre.
Der Überzug ist nach dem Aufspritzen teil weise porös und etwas unregelmässig, und aus diesem Grund muss die Wärmebehandlung t.nter Bedingungen durchgeführt werden, unter denen Molybdän nicht oxydiert wird. Während der Wärmebehandlung der gespritz ten Aluminium-Silicium-Legierung kann der Überzug schmelzen; die Diffusion zwischen dem Grundmetall und dem Überzug ergibt dann eine gut haftende Bindung und einen Überzug mit höherem Schmelzpunkt.
Es kön nen auch andere Ausführungsformen nicht- oxydierenderWärmebehandlungsverfahrenanr gewandt werden. Zum Beispiel kann der über zogene Gegenstand im Vakuum, in einer Atmosphäre von inertem Gas oder in einem geschmolzenen neutralen Metall- oder Salzbad erhitzt werden.
Bei dem Spritzverfahren können Metalle mit hohem Schmelzpunkt, wie Molybdän und Chrom, dem Überzug unmittelbar zugesetzt werden. Überzüge, die diese Metalle oder Eisen und Nickel enthalten, haben ausgezeich nete Ergebnisse gezeitigt, wenn sie mit Alu minium und Silicium oder Aluininiuxn-Sili- cium-Legierungen in abwechselnden Schichten aufgebracht wurden. In allen Fällen ist es vorteilhaft, wenn die erste, auf das molybdän- haltige Metall aufgebrachte Schicht.
vorwie gend aus Aluminium besteht. Beispiele für mehrschichtige Überzüge sind u. a. folgende: 1. Ein Blech aus reinem Molybdän wurde durch Spritzen mittels einer mit Drahtzufüh rung arbeitenden Pistole zuerst mit einem Alnminiumüberziig bis zur Erreichung einer Dicke von 0,05 mm versehen.
Danach wurde ein Überzug von 0,05 mm Dicke aus einer Legierung aus 37 % Molybdän, 32 % Sili- cium und 30 % Nickel aufgespritzt. Dann wurden nacheinander eine zweite Schicht von 0,05 mm Aluminium, eine zweite Schicht -von 0,
05 mm derselben lZolybdän-Siliciuin-Niekel- Legierung und eine dritte Aluminiumschicht von 0,05 mm Dicke .aufgetragen. Die Molyb- dän-Silicium-Nickel-Legierung wurde zu einem Pulver zerkleinert und aus einer Pulverspritz pistole verspritzt.
Der Mehrschichtenüberzug wurde bei 1090 4 Stunden lang in trockenem Wasserstoff wärmebehandelt. Einer der ent standenen Überzüge gewährte 315 Stunden lang bei 925 Schutz gegen Oxydation. Wäh rend der Prüfung dieses Überzuges stieg die Temperatur infolge einer fehlerhaften Steuer vorrichtung etwa 30 Minuten lang sogar auf 1205 .
Ein weiteres Muster mit demselben Überzug versagte nach 87 Stunden an einer Ecke wegen fehlerhaften --4,iifsprit,zens. Die oxydierte Ecke wurde repariert, indem die selbe Art von Überzug aufgespritzt und noch mals-behandelt wurde; dann wurde der Ver such weitergeführt. Ein Versagen des repa rierten Musterstückes trat .erst. nach insgesamt 674 Stunden an einer andern Stelle des ur sprünglichen Überzuges ein.
Das Nickel in diesem Überzug dient zur Herabsetzung der Schmelztemperatur der Molybdäii-Silicium- Nickel-Legierung und erleichtert somit die Spritzbarkeit. Nickel scheint auch vom Stand- Punkt der Oxydationsbeständigkeit von Vor teil zu sein. 2.
Ein Blech aus reinem Molybdän wurde bis zur Erreichung einer Dicke von etwa 0,063 mm zuerst mit einem Alumini-Li.müber- zug und dann mit einer Eisen-Silicium-Legie- rung (57,51% Silicium, Rest Eisen) auf eine Dicke von 0,13 mm überzogen. Dann wurde ein letzter Aluminiumüberzug von 0,063 mm Dicke aufgebracht. Der Überzug wurde 4 Stunden lang bei 1090 in trockenem Wasser stoff wärmebehandelt.
Es gewährte in ge wöhnlicher Atmosphäre 662 Stunden lang bei 925 Schutz vor Oxydation.
3. Ein Blech aus reinem Moly bdän wurde zuerst mit einem Aluminiumüberzug in einer Dicke von etwa 0,05 mm und dann mit einem Gemisch aus 33 % Aluminiumpulver , und 67 % einer gepulverten Legierung aus Chrom,
Molybdän und Silicium (31'9/o Chrom, 31% Molybdän, 33 % Silicium) bis zu einer Dicke von etwa 0,12 mm überzogen. Dann wurde ein letzter Überzug aus Aluminium mit einer Dicke von 0,05 mm aufgetragen. Der Überzug wurde in trockenem Wasserstoff 4 Stunden lang bei 1090 wärmebehandelt.
Er schützte 1030 Stunden lang bei 925 und weitere 21 Stunden lang bei 1090 vor Oxydation In die sem Überzug setzt das in der Zwisehenschicht befindliche Aluminiumpulver den Schmelz punkt des gespritzten Materials herab und er leichtert somit das Spritzen.
4. Ein Überzug, der bis auf die Tatsache, dass er eine halbe Stunde lang bei 930 wärme- behandelt wurde, mit dem Überzug aus Bei spiel 3 identisch war, schützte 786 Stunden lang bei 925 vor Oxydation.
5. Ein Blech aus reinem Molybdän wurde zuerst etwa 0,05 mm dick mit Aluminium und dann mit einer Silieiuni- Aluininium-Lc- gierung, die 70 % Silicium und 30 % Alumi- nium enthielt, bis zu einer Dicke -,-on 0,7 111111 Überzogen. Dann wurde ein letzter Überzug aus Aluminium 0,05 mm dick aufgetragen.
Nach halbstündiger Wärmebehandlung bei 930 in trockenem Wasserstoff gewährte der entstehende Überzug: 682 Stunden lang bei 925 Schutz vor Oxydation.
Es wird angenommen, dass der Unter schied zwischen den bei Beispiel 3 und Bei spiel 4 erhaltenen Ergebnissen nicht auf den Unterschied zwischen den Diffiisionswärme- behandlungen zurückgeht. Weitere Untersu- chungen zeigten nämlich, dass eine einstün dige Behandlung bei 925 vollkommen hinrei chend ist.
Wenn gewünscht, können die Aluminium schichten eines jeden der oben angeführten Mehrschichtenüberzüge anstatt durch Auf spritzen durch Eintauchen in geschmolzenes Aluminium bei Temperaturen im Bereich von 870-925 aufgetragen werden, und die Zwi- schensehiehten, die einen höheren Schmelz punkt haben, können, wie oben beschrieben, aufgespritzt werden. Ausserdem können die Aluminiumschichten 5-:1.5 % Silicium ent- halten.
Bei allen Oxydationsprüfungen wurden die Prüfstücke in einem von Luft durchflosse- nen elektrischen Ofen erhitzt. Die Temperatur wurde, wenn nicht anders angegeben, bei 925 gehalten, und die Prüfstücke wurden alle 24 Stunden zweimal herausgenornm.en und zwecks genauer Besichtigung auf 24 abkühlen gelas sen. Bei dem ersten Anzeichen einer Oxyda tion auf einem Prüfstück wurde der Versuch mit, diesem Stück unterbrochen.
Die oben an gegebene Gesamtstundenzahl ist diejenige, die bis zum Versagen der Prüfstücke gezählt wurde. Dieses Prüfungsverfahren berücksich tigt auch die Fähigkeit der Überzüge, wieder holte Temperaturwechsel auszuhalten. Dies ist wichtig, da viele Überzüge, die bei 925 eini gen Schutz gewährten, versagten, wenn sie von 925 auf Raumtemperatur abgekühlt wur den.
Da das Versagen bei allen sonst einwand freien Überzügen von mikroskopischen Rissen in dem Überzug herzurühren schien, wird an genommen, da.ss das wiederholte Erhitzen und Abkühlen sowie der Unterschied zwischen den Ausdehnungskoeffizienten des Überzuges und des Molybdäns die Entstehung der Risse be wirkten.
Ein Grund für die gesteigerte Wirksam keit von einigen der aufgespritzten Mehr schichtenüberzüge gegenüber den durch Ein tauchen oder durch Aufspritzen einer einzigen Schicht erzeugten Überzüge kann in der grö sseren Dicke der ersteren bestehen. Ausserdem schwankte die Einheitlichkeit der aufgespritz ten Schichten ein wenig, und demnach stellt die oben angegebene Dauer der Oxydations beständigkeit bei 925 nicht notwendigerweise ; das Optimtun für jede Art von Überzug dar. Die Prüfungsergebnisse zeigen, dass die Spritz- technik ein wichtiger Faktor für die Lebens dauer des Überzuges sein. kann.
Der Prozentsatz jedes indem Überzug vor handenen Elementes ist nur schwer festzustel len, und zwar teilweise wegen der Diffusion, die zwischen dem Überzug und dem Molyb- dän indem Grundmetall stattfindet. Versuch ergebnisse lassen vermuten, dass die Zusam-, mensetzung des endgültigen Überzuges in verschiedenen Tiefen verschieden sei; hier über sind jedoch noch keine eingehenden Un tersuchungen angestellt worden.
In gewissen Fällen kann die äussere Oberfläche, nachdem sie der Diffusionsbehandlung unterworfen oder bei hohen Temperaturen einer oxydieren den Atmosphäre ausgesetzt wurde, eine dünne, poröse Oxydschicht besitzen, die leicht abgeschabt werden kann, und offensichtlich nur geringen, wenn überhaupt irgendeinen Schutz gegen Oxydation bietet. Eine dichte, haftende Schicht, .die aus einem Oxyd zu be stehen scheint, liegt unter der porösen Schicht. Der Barunterliegende Hauptkörper des Über zuges scheint wenig Oxyd zu enthalten, wenn er überhaupt solches aufweist, und ist sehr hart.
Die äussern 5 bis 7 Hundertstell.milli- meter des Hauptkörpers der Überzüge der obigen Beispiele 2 und 5, ergaben in der Ana lyse etwa 36<B>IM</B> Molybdän.
Die mit den Überzügen der vorliegenden Erfindung erzielten Ergebnisse sind noch nicht ganz aufgeklärt und nur schwer zu er klären, besonders hinsichtlich der Tatsache, dass weder Aluminium noch Silicium allein das Molybdän bei 925 gegen eine Oxydation schützen. Es wird jedoch angenommen, dass der Überzug eine Komplexverbindung von lfolybdän, Aluminium und Silicium und wahrscheinlich eine Mehrzahl solcher Verbin dungen enthält.
Ein wichtiges Kennzeichen dieser über- züge ist die Tatsache, dass sie nicht nur Mo lybdän gegen eine Oxydation schützen, son dern dass das Aluminium irgendwelche Mo- lybdänoxyde, die sich während oder vor dem Aufbringen der Überzüge gebildet haben, re duziert und dabei Aluminüunoxy d bildet, das anscheinend in dem Überzug zurückbleibt.
So mit ist es unnötig, die Oberfläche des Mo- ly bdängegenstandes vor dem Auftragen des Überzuges zu desoxydieren. :Jedoch werden sichtbare Oxydschichten vorzugsweise ent fernt.
Dies kann durch Eintauchen in ein Bad aus 90 % KOH und 10 % Na.N 02 bei 400 geschehen, worauf der Gegenstand in kaltem Wasser gewaschen oder seine Ober Fläche mit einem Sandstrahlgebläse behandelt wird. Die Behandlung mit einem Sandstrahl gebläse wird bevorzugt., da sie eine auf geraubte Oberfläche erzeugt.
Die Herstellung einer grossen Anzahl von Aluminium und Silicium enthaltenden über zügen mit oder ohne Zusätze von Molybdän, Chrom, Nickel und Eisen hat nicht gezeigt, dass es bei den relativen Mengen dieser Be standteile irgendeinen kritischen Umstand ausser insofern gibt, als Aluminium und Si licium unerlässlich sind, und Nickel. und Eisen zweckmässig zu sein scheinen. Das Aluminium ist vorteilhafterweise mindestens in der glei chen Menge wie das Silicium vorhanden, lIo- lybdän ist nach der Diffusionsbehandlung vorhanden, ob es nun gesondert zugesetzt wurde oder nicht.
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Erzeugung eines oxyda tionsbeständigen Überzuges auf einem aus mindestens 50 % Molybdän bestehenden Ge- genstand, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Gegenstand ein Aluminium und Silicium enthaltender Überzug aufgebracht und der überzogene Gegenstand unter Molybdän nicht oxydierenden Bedingungen auf einer erhöhten Temperatur gehalten wird,um zwischen dem Überzug und dem darunterliegenden molyb- dänhaltigen Metall eine Diffusion zu bewir ken und dadurch einen nichtoxydierten me tallischen Überzug, der Aluminium, Silicium und Molybdän enthält, zu erhalten.II. Nach dem Verfahren gemäss Patent- anspruch I erhaltener, aus mindestens 50 % Molybdän bestehender Gegenstand, gekenn zeichnet durch einen oxydationsbeständigen Überzug, der als hauptsächliche Bestandteile Aluminium, Silicium und Molybdän enthält. UNTERANSPRÜCHE 1.Verfahren nach Patentansprcuh I, da durch gekennzeichnet., dass mindestens ein Teil des Aluminiums durch Eintauchen des Gegenstandes in ein geschmolzenes, Alumi nium enthaltendes Bad aufgebracht wird, und da,ss ein Silicium enthaltendes Metall an schliessend auf die Oberfläche aufgespritzt -wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das ganze Ahimi- nium und Silicium auf die Oberfläche des Ge genstandes aufgespritzt wird. 3.Verfahren nach Patentanspruch I lind Unteranspruch 2, dadurch gek ennzeiehnet., dass der Überzug aufgebracht und über die ganze Dicke des Überzuges eine Diffusion be- vi,rkt wird, um einen Überzug, ,der Molybdän, Silicium und Aluminium enthält, zu erhalten, ohne den Gegenstand auf eine Temperatur oberhalb von 1093 zii bringen. 4.Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene, Aluminium enthal tende Bad auf einer Temperatur zwischen 870 und 925 gehalten wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch l: und Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gekenn zeichnet, .dass das auf die Oberfläche des Ge genstandes aufgespritzte Metall ausser Sili- eiiun auch Chrom enthält.G. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass das auf die Oberfläche des Ge genstandes aufgespritzte Metall ausser Sili cium auch Eisen enthält. 7. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gel@enn- zeiehnet, dass das auf die Oberfläche des Ge genstandes aufgespritzte Metall ausser Sili- eium auch Nickel enthält. B.Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Überzug 1-20 Gewiehts- teile Aluminium auf einen Gewichtsteil Sili cium enthält. 9. Gegenstand nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug im übrigen alts Chrom besteht. 10. Gegenstand nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug im übrigen aus Eisen besteht. 11. Gegenstand nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug im übrigen aus Nickel besteht.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US310262XA | 1951-06-29 | 1951-06-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH310262A true CH310262A (de) | 1955-10-15 |
Family
ID=21857255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH310262D CH310262A (de) | 1951-06-29 | 1952-01-31 | Verfahren zur Erzeugung eines oxydationsbeständigen Überzuges auf einem aus mindestens 50% Molybdän bestehenden Gegenstand und nach diesem Verfahren erhaltener Gegenstand. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH310262A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1109482B (de) * | 1958-06-04 | 1961-06-22 | Plansee Metallwerk | Verfahren zur Herstellung von Silizierungsschichten |
-
1952
- 1952-01-31 CH CH310262D patent/CH310262A/de unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1109482B (de) * | 1958-06-04 | 1961-06-22 | Plansee Metallwerk | Verfahren zur Herstellung von Silizierungsschichten |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3839775C2 (de) | Kathoden-Zerstäubungstarget und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE2560523C2 (de) | Metallgegenstand mit einem Hafnium und Aluminium enthaltenden metallischen Überzug und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| DE3329908A1 (de) | Verfahren zur bildung einer schutzdiffusionsschicht auf teilen aus einer nickel-, kobalt- und eisenlegierung | |
| EP0438971A1 (de) | Beschichtetes metallisches Substrat | |
| CH654595A5 (de) | Verfahren zur herstellung schuetzender oxidschichten auf einer werkstueckoberflaeche. | |
| DE10039375A1 (de) | Korrosionsgeschütztes Stahlblech und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE2510328A1 (de) | Verfahren zur verbesserung der korrosions-widerstandsfaehigkeit von formkoerpern aus ferrometallen | |
| CH647265A5 (de) | Verfahren zur herstellung schuetzender oxidschichten. | |
| DE2754801A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines - insbesondere blattartigen - materials aus nicht oxydierbarem stahl | |
| DE931624C (de) | Verfahren zur Herstellung eines Schutzueberzuges auf Molybdaen, Titan, Zirkonium oder mindestens 50% dieser Metalle enthaltende Legierungen | |
| DE1216065B (de) | Aufbringen eines UEberzuges auf eine Molybdaen-Grundlage im Diffusionsverfahren | |
| DE3027730C2 (de) | ||
| DE2830702C2 (de) | Verfahren zur Erzeugung eines Überzugs aus Reinaluminium auf Stahlröhren geringen Durchmessers | |
| DE19722023B4 (de) | Oberflächenbehandeltes Eisenmaterial und Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Eisenmaterial | |
| DE3601439C1 (de) | Schichtverbundwerkstoff,insbesondere fuer Gleit- und Reibelemente,sowie Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE1771162B1 (de) | Verfahren zum elektrolytischen abscheiden von dichten und festhaftenden chromueberzuegen auf zirkon und zirkon legierungen | |
| DE2353858B2 (de) | Verfahren zum aluminisieren einer metalloberflaeche | |
| DE2418607A1 (de) | Gegen hochtemperaturkorrosionen widerstandsfaehige bauteile, insbesondere fuer gasturbinen | |
| CH310262A (de) | Verfahren zur Erzeugung eines oxydationsbeständigen Überzuges auf einem aus mindestens 50% Molybdän bestehenden Gegenstand und nach diesem Verfahren erhaltener Gegenstand. | |
| DE3147755A1 (de) | Verfahren zum beschichten eines metalls mit einem davon verschiedenen metall | |
| DE3800885C1 (de) | ||
| DE2925995C2 (de) | Verfahren zum Vorbehandeln einer Oberfläche eines eisenhaltigen Materials und zum Aufbringen einer Farbschicht auf die vorbehandelte Oberfläche | |
| DE1521317A1 (de) | Schutzueberzug | |
| DE69211423T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer metallischen Beschichtung auf einem Verbundkörper SiC/SiC | |
| DE69304028T2 (de) | Silizidschicht beständig gegen geschmolzene Metalle |