DE1091830B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Oberflaechen-Legierung durch Diffusion von Metallen aus der Gasphase - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Oberflächenlegierung durch Diffusion von Metallen aus der Gasphase, bei dem die zu behandelnden Gegenstände in einem Ofen in Gegenwart des zu diffundierenden Metalles in fester Form erhitzt werden.

Es sind bereits Verfahren dieser Art bekannt, bei denen eine in einem porösen nichtmetallischen Material, z. B. Porzellan, eingelagerte Metallverbindung (z. B. Cr Cl₂) durch Erhitzung aus den feinen Kanälen des porösen Materials ausgetrieben wird und dabei auf das zu überziehende Metall gelangt.

Die nach den bekannten Verfahren erzielten Überzüge sind in ihrer Qualität noch nicht zufriedenstellend, weil das als Verunreinigung wirkende poröse Material Komplikationen ergibt, welche einen dünnen Überzug in möglichst gleichmäßiger Dicke und ohne Poren bzw. Unregelmäßigkeiten nicht zustande kommen lassen.

Erfindungsgemäß werden bessere Ergebnisse dadurch erreicht, daß die Gasphase des zu diffundierenden Metalls unter Verwendung eines gesinterten Metalls hergestellt wird. Durch die Verwendung eines reinen Sintermetallkörpers kann man wie bei den bekannten Verfahren eine sehr große Oberfläche des zu verdampfenden Metalls erreichen, ohne aber hierbei Verunreinigungen beimengen zu müssen.

Mehrere beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die Ansicht eines Tiegels in senkrechtem Schnitt mit vorbereiteten vielzelligen Kästchen für die Behandlung kleiner Stücke,

Fig. 2 die schematische Ansicht eines Ofens in senkrechtem Schnitt für die Behandlung von Rohren im Dauerbetrieb,

Fig. 3 die Ansicht dieses Ofens im Schnitt nach Linie ΙΠ-ΙΙΙ der Fig. 2,

Fig. 4 eine Abänderungsform eines Teils der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung und

Fig. 5 eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel die Anwendung der Erfindung zur Aufbringung von Chrom auf kleine Stücke P in Serienform, wie Ritzel, Schrauben u. dgl. Die Stücke P sind zwecks Verchromung in Ausnehmungen A untergebracht, die in großer Zahl im Kästchen E vorgesehen sind, wobei ein Stück P auf eine Ausnehmung A kommt. Jedes Kästchen E ist mit im voraus zubereitetem Chrompuder angereichert. Mehrere solcher Kästchen E sind in einem Tiegel R aufgestapelt. Die Ausnehmungen jedes Kästchens werden durch das unmittelbar darüber angeordnete Kästchen überdeckt und verschlossen, während ein Verfahren und Vorrichtung
zum Herstellen einer Oberflächen-Legierung durch Diffusion
von Metallen aus der Gasphase

Anmelder:
Paul Vulliez,
Pont-Audemer, Eure (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Hentschel, Patentanwalt,
Remscheid, Freiheitstr. 26

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 30. Juni, 7. Juli 1955 und 21. Januar 1956

Paul Vulliez, Pont-Audemer, Eure (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

Deckel C den Verschluß der Ausnehmungen des obersten auf dem Stapel angeordneten Kästchens sichert. Außerdem wird ein halogenes Reagenz ins Innere oder in die Nachbarschaft der Kästchen zugeführt.

Der Tiegel R wird im Ofen unter einer geeigneten Temperatur bei reduzierender Atmosphäre gehalten.

Nach einer gewollten Zeit sind die Stücke P mit einer vollkommen gleichmäßigen Chromschicht überzogen, die frei von Einstichen und anderen Fehlern ist.

Die Fig. 2 und 3 zeigen als Ausführungsbeispiel die Anwendung der Erfindung bei der Behandlung des Äußeren von Rohren oder anderen Stücken gleichbleibenden Profils zur Aufbringung von Chrom. Man erkennt in Fig. 2 den Ofen 1, in welchem die Feuerplatte 2 angeordnet ist, während 3 eine Vorwärmkammer und 4 eine Abkühlkammer bezeichnet. Eine starre, feuerfeste Röhre 5 durchquert das Ganze. Sie reicht von der Vorwärmkammer 3 über den Ofen 2 bis zur Abkühlkammer 4. Die äußeren Enden der festen Röhre 5 gehen etwas ins Freie hinaus. Sie sind auf der einen Seite mit einer Zufuhrleitung 6 für

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Wasserstoff und auf der anderen Seite mit einer Ableitung 7 versehen.

Eine Reihe von Tragröhren 8, 9, 10, 11 sind mit ihren Enden mittels Muffen 12, 13 und 14 aneinandergereiht, wovon jede einen mittleren Halsteil besitzt, deren Abmessungen identisch mit dem äußeren Umfang der Tragröhren ist. Jeder Halsteil weist ferner zwei symmetrische Teile auf. Er kann am äußersten Ende der Tragröhre angebracht werden und so als Mundstück dienen. Im Innern einer Tragröhre können Elemente 15 aus einem oder zwei Teilen angeordnet sein, die aus vorbereitetem Trägermetall bestehen und eine Röhre bilden, in deren Innerem sich die zu behandelnde Röhre 16 befindet.

Die verschiedenen Tragröhren durchlaufen bei ihrem Ein- und ihrem Austritt aus der starren Röhre 5 eine nicht dargestellte Dichtung, welche beispielsweise eine Wergdichtung mit Asbestgarnitur sein kann.

Die Fördergeschwindigkeit der Tragröhren ist der- ao art geregelt, daß jeder Punkt einer Röhre im heizenden Teil des Ofens die erforderliche Zeit bleibt, um dem zu behandelnden Stück eine normale Verchromung zu sichern.

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach III-III der Fig. 2 durch einen Ofen gemäß der Erfindung, der mit fünf starren Röhren 5a, 5b, 5c, 5d und 5e ausgerüstet ist, die auf der Feuerplatte 2 des Ofens gelegt sind. In diesen Röhren laufen die Tragröhren, welche mit den Elementen 15 aus vorbereitetem Trägermetall bestückt sind. Diese Elemente 15 umgeben die zu behandelnden Röhren 16.

Es ist bemerkenswert, daß das einen festen Körper darstellende Trägermetall dank seinen durch die Vorbereitung gut bestimmten Formen eine zweckmäßige Übertragung des Reagenzmittels zuläßt, was eine gute Verteilung des letzteren gestattet, wovon der Erfolg der Behandlung abhängen kann, wenn die Stücke lang sind.

Die Anordnung nach Fig. 4 zeigt eine Abänderung^- form der Erfindung nach den bereits beschriebenen Fig. 2 und 3 mit der Ausnahme, daß die Röhren nicht mehr auf ihrem Äußeren, sondern in ihrem Inneren verchromt sind. In diesem Fall spielen die zu behandelnden Röhren die Rolle der Transportröhren 8 nach Fig. 2, und die vorbereiteten Chromblöcke 15 sind im Inneren der Röhren nach Art von Kernen angeordnet. Die Blöcke 15 sind vorzugsweise hohl ausgebildet, derart, daß wenigstens einer von ihnen eine geeignete Beschickung mit einem Reagenzmittel erhalten kann, wie es bei 20 dargestellt ist.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 und der Fig. 4 begleiten die vorbereiteten Blöcke die zu behandelnden Stücke während ihres Weges in den Ofen. Bei dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind dagegen die vorbereiteten Blöcke feststehend im Ofen aufgestapelt, wobei sie eine Relativbewegung in bezug auf die zu behandelnden Stücke erfahren.

In Fig. 5 ist mit 21 der Ofen bezeichnet, in welchem sich die Muffel 22 befindet. In letzterer sind übereinander ringförmige Elemente 23 aus vorbereitetem Trägermetall angeordnet. Ein ringförmiger Ansatz 24 gestattet, die Elemente genauestens zu zentrieren, wodurch eine vollkommen zylindrische mitt- Ö5 lere Röhre 25 gebildet wird, in deren Innerem die zu behandelnde Röhre 26 hindurchgeht. Sie wird in Richtung des Kanals 25 durch Führungseinrichtungen gehalten, die zum wenigsten aus zwei Paar Rädern 27 und 28 bestehen.

Die Bewegung der Räder 27 und 28 werden derart geregelt, daß sie eine regelmäßige Abwärtsbewegung der Röhre 26 sichern oder eine ruckartige Abwärtsbewegung zulassen, also eine solche Bewegung, bei welcher sich längere Halte abwechseln. Diese Bewegungen sind außerdem so aufeinander abgestimmt, daß die Räder 27 das Gewicht des oberen Teils der Röhre 26 und der ihr folgenden Röhre tragen, während die Räder 28 den unteren Teil der Röhre 26, welcher bereits behandelt worden ist, führen.

Die Röhre 26 tritt in das Innere des Ofens durch eine Dichtung 29 ein, die oberhalb einer Eintrittskammer 30 angebracht ist, d. h. in einer verhältnismäßig kalten Zone. Die Dichtung 29 besteht vorzugsweise aus einer Wergpackung, die so eingerichtet ist, daß sie ein inertes Gas durchläßt. Auf ähnliche Weise tritt die Röhre 26 aus dem Ofen über eine Abkühlkammer 31, wobei sie eine Dichtung 32 passiert, welche erforderlichenfalls vorgesehen ist. Im oberen Teil der Kammer 30 wird Wasserstoff durch die Leitung 33 zugeführt, welcher wieder am unteren Ende des Ofens über die Leitung 34 austritt.

Die vorbereiteten Elemente 23 werden jedes von einer oder mehreren Bohrungen 35 durchdrungen, welche eine senkrechte Leitung bilden, die am oberen Ende bei 36 verschlossen ist. Durch die Leitung 35 kann mittels einer die Kühlkammer 31 durchquerenden Rohrleitung 38 mit einer Mündung 37 ein Reagenzmittel zugeführt werden. In einem oder mehreren der vorbereiteten Blöcke 23 können vorzugsweise radiale Kanäle 40 vorgesehen sein, welche sich von der Röhre 35 bis zur Röhre 25 erstrecken, so daß beide Röhren miteinander in Verbindung stehen.

Die Kontinuität der aufeinanderfolgenden Röhren 26 wird durch ein Verbindungsstück 39 gesichert. Letzteres besteht gleichfalls aus vorbereitetem Trägermetall, da die Stoßkanten der Röhre ebenfalls behandelt werden sollen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Oberflächenlegierung durch Diffusion von Metallen aus der Gasphase, bei dem die zu behandelnden Gegenstände in einem Ofen in Gegenwart des zu diffundierenden Metalls in fester Form erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasphase des zu diffundierenden Metalls unter Verwendung eines Sintermetallkörpers hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Sintermetallkörpers der zu behandelnden Oberfläche so angepaßt wird, daß die Bedingungen der Gasdiffusion an allen Punkten dieser Oberfläche annähernd die gleichen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterkörper mit einer reaktionsfähigen Halogenverbindung imprägniert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kästen (E) aus gesintertem Metall Ausnehmungen (A) aufweisen zwecks Aufnahme der zu behandelnden Stücke.

5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterkörper (15) und die Werkstücke (16) in einer starren Führung (5) zur fortlaufenden Durchführung durch den Ofen angeordnet ist.

6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterkörper (23) ortsfest angeordnet sind und nahe dem Durchtritt der Werkstücke (26) aufgestapelt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2 715 585; Goetzel, Treatise on Powder Metallurgy, Bd. II, 1950, S. 688 bis 692.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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