DE2907072A1

DE2907072A1 - Hitzebestaendiges, korrosionsschuetzendes stahlmaterial

Info

Publication number: DE2907072A1
Application number: DE19792907072
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Usui
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1978-04-27
Filing date: 1979-02-23
Publication date: 1979-10-31
Also published as: BR7901277A; JPS54142133A; JPS5637300B2; DE2907072C2; GB2019897A; AU519854B2; FR2424130A1; AU4455479A

Description

6 pVe'ni·.: ■-■ i am MaIa 70
Schne'-kcnhofch. 27 - Tel. 617075

22. Februar 1979
Gzm/Ra.

Usui Kokusai Sangyo Kabushiki Kaisha

Hitzebeständiges, korrosionsschützendes Stahlmaterial

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stahlmaterial, z,B* eine Stahlplatte, Streifen, Rohre, Stange oder Draht, das eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und eii^en ausgezeichneten
Korrosionsschutz aufweist, und zwar*durch Verbesserung der
Beschichtung,

Ein Stahlmaterial, das durch Auftragen einer Aluminiumbeschichtung direkt auf die Stahlhaut mit Hilfe eines Schmelzverfahrens hergestellt wird, ist bereits als hitzebeständiges, korrosionsschützendes Stahlmaterial bekannt (siehe die japanische Patentschrift Nr. 16486/41 aus dem Jahre 1966 oder Metals Handbook,
8. Auflage, Band 6, 1964). Von einem derart beschichteten Stahlmaterial kann jedoch kaum behauptet werden, daß es beide Eigenschaften gleichzeitig in genügendem Ausiaaße aufweist und die
Hitzebeständigkeit soll deshalb weiter verbessert werden.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein hitzebeständiges,
korrosionsschützendes Stahlmaterial, das dadurch erhalten wird, daß ein Stahlmaterial mit geschmolzenem Aluminium beschichtet
wird und bezüglich der beiden oben erwähnten Eigenschaften
weiter verbessert wird. Das hitsebeständige korrösionsschützendc Stahlmaterial gemäß der Erfindung v/ird dadurch hergestellt, daß eine Elektroplattierschicht aus Nickel auf der Oberfläche eines

90984/4/0639

■*.

Stahlmaterials hergestellt wird, das eine Plattierschicht aus Kupfer aufweist oder auch nicht aufweist; dann wird eine geschmolzene Plattierschicht aus Aluminium auf der Nickelschicht gebildet, so daß eine Schicht aus Ni₇-Al gebildet wird, das eine intermetallische Verbindung ist und von der Aluminiumschicht und Nickelschicht gebildet werden kann.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung zeigt die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen vergrößerten Teilausschnitt einer Stahlröhre, die aus einer Ausführungsform des Stahlmaterials gemäß der Erfindung hergestellt ist,

Fig. 2 dieselbe Ansicht wie in Fig. 1, aber von einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Fotografie (200-fach vergrößert) eines Querschnitts der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen:

Die BeSchichtungen gemäß der Erfindung sind in den Fig. 1 und. 2 gezeigt. Fig. 1 zeigt ein Beispiel, das dadurch hergestellt wird, daß eine Elektroplattierschicht aus Nickel direkt auf der Oberfläche eines Stahlmaterials gebildet wird und dann eine Schicht aus der intermetallischen Verbindung Ni₇Al gebildet wird^ zusammen mit einer Aluminiumschicht auf der Nickelschicht mit Hilfe eines Aluminiumschmelz- und Plattierverfahrens. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet ein Stahlmaterial,

909844/0639

3 "bezeichnet eine Nickelelektroplattierschicht, 4 bezeichnet eine Schicht aus der intermetallischen Verbindung Ni₃Al und 5 bezeichnet eine geschmolzene Plattierschicht aus Aluminium. Fig. 3 entspricht der Fig. 1, abgesehen davon, daß das Stahlmaterial eine Elektroplattierschicht 2 aus Kupfer auf der Oberfläche aufweist und eine Nickelplattierschicht 3 auf die Schicht 2 aufgetragen wird.

Es ist bekannt, daß, wenn Aluminium geschmolzen ist und aufgetragen wird, um direkt die Oberfläche eines Stahlmaterials zu plattieren, eine intermetallische Verbindung zwischen dem Stahlmaterial und der Aluminiumschicht gebildet wird. Die erhaltenen Wirkungen bezüglich der Hitzebeständigkeit und des Korrosionsschutzes sind nicht vergleichbar mit den Wirkungen gemäß der Erfindung. Die Unterschiede sind sehr ausgeprägt, wie aus Tabelle 1 hervorgeht.

Beispiel 1

Ein Stahlröhrenmaterial aus dem Material SPC-1, äußere Durchmesser 10 mm, Dicke 1,0 mm und Länge 500 mm wurde auf die übliche Art 'gereinigt; eine Nickelschieht (Dicke 10 Mikron) wurde auf der erhaltenen reinen Stahlhautoberfläche mit Hilfe eines unten erwähnten Nickelplatüerverfahrens gebildet, dann wurde mit Hilfe eines weiter unten erwähnten AluminiumschrneIz- und Plattierverfahrens auf der erhaltenen Nickelplattierschicht eine Aluminiumplattierschicht gebildet und zur selben Zeit bildete sich zwischen der Nickelschicht und der Aluminiumschicht mit Hilfe dieses Schmelzplattierens eine Schicht aus der intermetallischen Verbindung Ni-^Al, wobei eine hitzebeständige, korrosionsschützende Stahlröhre erhalten wurde.

909844/0839

Die Fig. 1 und 3 zeigen Teilansichten der hitzebeständigen, korrosionsschützenden Stahlmafcerialien, die durch die so gebildeten Beschichtungsschichten erhalten werden. Insbesondere Fig. 3 ist eine mikroskopische Fotografie (200-fache Vergrößerung) Die Nickelschicht (Teil 3), die Wi₃Al-ScMcIIt (Teil 4) und die Aluminiumschi eh+: (Teil 5) hatten die Abmessungen von 6, 4 und 19 Mikron.

Die Testergebnisse der oben erwähnten hitzebeständigen, korrosi ons schützenden Stahliaaterialien sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Bemerkungen:

1« Nickelelektroplattierverfahren:

Es wurde ein Elektrolyt mit dem pH-Wert 5,0 verwendet, der aus 240 g/l UiSO. bestand, 45 g/l NiCIp und 30 g/l H₇BO₇; mit Hilfe einer Anode wurde Nickel elektroplattiert, es floß ein elektrischer Strom 15 Minuten lang, und zwar mit einer Stromdichte von 3 A/dm bei einer Temperatur der Flüssigkeit von 40°C.

2. Aluminiumschmelzplattierverfahren: .

Ein Stahlröhrenmaterial, das durch Nickelplattieren erhalten wurde, wurde 1 Minute lang bei Normaltemperatur in 10 ?oige Salzsäure getaucht, dann wurde es 20 Sekunden lang in ein Schmelzbad getaucht, das aus einer Mischung von LiCl, KCl, NaCl und NaF bestand (die Badtemperatur betrug 69O⁰C, damit das Bad geschmolzen ist); dann wurde das Stahlröhrenmaterial 15 Sekunden lang in ein Bad bei der Temperatur von 700⁰C getaucht, das durch Schmelzen von Aluminium der Reinheit 99,99 % erhalten wurde, dann wurde das Material so schnell wie möglich herausgenommen und sofort mit heißem Wasser gewaschen.

909844/0639

Beispiel 2

Es wurde dasselbe Stahlröhrenmaterial wie in Beispiel 1 verwendet, abgesehen davon, daß eine Elektroplattierschicht aus Kupfer der Dicke von 5 Mikron auf der_äußeren Oberfläche vorgesehen war; die Oberfläche wurde auf die übliche Weise gereinigt, wie in Beispiel 1 wurde 8 Minuten lang ein elektrischer Strom auf die Plattierschicht aus Kupfer geleitet, so daß sich eine Nickelplattierschicht der Dicke 5 Mikron bildet; dann wurde eine Aluminiums chi cht auf dieselbe Art und tieise wie in Beispiel 1 auf der erhaltenen Plattierschicht aus Nickel gebildet und zur selben Zeit bildete sich eine Schicht aus» der intermetallischen Verbindung Ni₇Al aus der Nickelschicht und der Aluminiums chi cht, \tfobei die hitzebeständige, korrosionsschützende Stahlrohre entstand. \

33er Querschnitt dos hitzebeständigen, korrosionsschützenden Stahlmaterials, das durch die so gebildeten Beschichtungss chi eilten erhalten wurde, ist in Fig. 2 gezeigt. Die Nickelschicht 3y die Hi,Al-Schicht 4 und die Aluminiumschicht 5 hatten die Abmessungen 2, 3 und 21 Mikron.

Die Testresultate der so erhaltenen hitzebeständigen, korrosionsschützenden Stahlmaterialien sind in Tabelle 1 aufgeführt.

909844/0 639

Tabelle 1 ~ Testresultatc

Nr. 1 Nach Ablauf von 2000 Std. -Nach Ablauf von 1000 Std.

wurde keine Anormalität wurde keine Anormalitüt

entäe cJr';. ent de ckt,

Nr. 2 Wie oben Wie oben

Nr. 3 Nach Ablauf von 900 Std. Nach 600 Std, trat

wurde ein flüssiger roter Abschälen auf. Rost bemerkt. ·

Bemerkungen:

1) Die Probe Nr. 1 war eine Stahlrohre, die nicht mit Kupfer plattiert war und nach Beispiel 1 erhalten wurde.

2) Die Probe Nr. 2 war eine Stahlröhre, plattiert mit Kupfer, und erhalten nach Beispiel 2.

3) Die Probe Nr. 3 war ein konventionelles Produkt, plattiert mit geschmolzenem Aluminium, direkt auf der Stahlhautoberflache.

4) Die Korrosionsschutztests wurden gemäß JIS Z-2371 durchgeführt.

5) Bei der Prüfung der Hitzebeständigkeit wurde die Probe kontinuierlich bei 700⁰C in einer Atmosphäre aus einem propandenaturierten Gas erhitzt und die Zeit bis zum Eintreten des Abschälens wurde gemessen.

Ein hitzebeständiges, korrosionsschützendes Stahlmaterial, das dadurch hergestellt wird, daß eine Elektroplattierscliicht aus Nickel auf der Oberfläche eines Stahlmaterials gebildet wird,

909844/0639

■Ä-

das eine Plattierschicht aus Kupfer aufweist oder auch nicht aufweist; dann wird eine geschmolzene Plattierschient aus Aluminium auf der Nickelschicht gebildet, so daß aus beiden Schichten aus Nickel und Aluminium eine Schicht aus der intermetallischen Verbindung Ni₇-Al gebildet werden kann, indem diese geschmolzen und plattiert v/erden. Ein derartiges Stahlmatorial weist gegenüber einem konventionellen aluminiumbeschichteteii Stahlmaterial eine verbesserte Hitzebeständigkeit und einen verbesserten Korrosionsschutz auf_β

90 984 4/0 639

, -40-

L e e r s e

it

Claims

Patentansprüche

Hitzebeständiges, korrosionsschützendes Stalilmaterial, W gekennzeichnet durch eine Elektroplattierschicht aus Nickel, die auf der Oberfläche des Stahlmaterials gebildet wird, eine geschmolzene Plattierschicht aus Aluminium, die auf der Nickelschicht gebildec wird und eine Verbindungsschicht aus der Nickelschicht und der Aluminiumschicht, die zwischen beiden Schichten gebildet wird.
2. Stahlmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Kupferplattierschicht zwischen der Oberfläche des Stahlmaterials und der Nickelschicht aufweist.
3. Stahlmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschicht aus Ni^Al besteht.
4. Stahlmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelschicht mit Hilfe eines Elektrolyten des pH-Werts 5,0 gebildet wird, der aus 240 g/l NiSO_z besteht, 45 g/l und 30 g/l H^BO^, eine Anode nickelelektroplattiert

wird und ein elektrischer Strom 15 Minuten lang fließt, und

c
der Flüssigkeit von 40⁰C.

zwar mit einer Stromdichte von 3 A/dm bei einer Temperatur
5. Stahlmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahlmaterial, das eine Nickelplattierschicht aufweist, 1 Minute lang in 10 ?£ige Chlorwasserstoff säure getaucht wird, 20 Sekunden lang in ein Schmelzbad der Temperatur von 690⁰C

9098U/0S39

-a-

getaucht wird, das aus einem Gemisch von LiCl,KCl, NaCl und NaP besteht, 15 Sekunden in ein Bad der Temperatur von 700⁰C gotaucht wird, das erhalten wird durch Schmelzen von im wesentlichen reinem Aluminium, herausgenommen wird und mit heißem Wasser gewaschen wird, um die Aluminiumschicht zu bilden.
6. Hitzebeständiges, korrosionsschützendes Stahlmaterial, gekennzeichnet durch eine Kupferplattierschicht auf der Oberfläche des Stahlmaterials, eine Elektroplattierschicht aus Nickel auf der Kupferplattierschjcht und eine geschmolzene Plattierechicht aus Aluminium auf der Nickelschicht und eine'Ni^Al-Schicht, die aus der Nickelschicht und der Aluminiumschicht ■entsteht.

909844/0639