DE698897C

DE698897C - Verfahren zur Herstellung von Schichten grosser Haerte und Widerstandsfaehigkeit aufGegenstaenden aus Eisen, Stahl oder anderen Metallen

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Publication number: DE698897C
Application number: DE1936B0173563
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1936-03-31
Filing date: 1936-03-31
Publication date: 1940-11-19

Description

Verfahren zur Herstellung von Schichten großer Härte und Widerstandsfähigkeit auf Gegenständen aus Eisen, Stahl oder anderen Metallen Man hat bereits Eisen- und Stahlgegenstände mit einer Schicht Nickel und mit einer Schicht Chrom plattiert und dann die aufgebrachten Schichten thermisch bei hohen Temperaturen von z. B. i ioo bis i3oo' C behandelt. Die dadurch erhaltenen Chromnickelüberzüge lassen aber in bezug auf ihre Härte noch zu wünschen übrig, und außerdem sind die Überzüge mit dem Grundmetall nicht verwurzelt. Man hat auch auf solchen Chromnickelschichten zum Schutze gegen Korrosion noch Oxydschichten aufgebracht. Diese Oxydschichten sind aber, wenn es auf eine harte widerstandsfähige Oberfläche ankommt, auch nicht brauchbar.
Man hat ferner an sich schon Legierungen aus Aluminium und Chrom, nebst anderen xletallzusätzen, wie Nickel, hergestellt, aber diese Legierungen sind meist so spröde, daß daraus hergestellte Gegenstände sehr stoß-und schlagempfindlich sind. Durch die Erfindung werden die geschilderten Nachteile vermieden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichteis großer Härte, Widerstandsfähigkeit und Verschleißfestigkeit auf Gegenständen aus Eisen, Stahl oder anderen Metallen, welches sich dadurch auszeichnet, daß der Metallgegenstand ztill:lcllst mit einer Chromschicht und alsdann mit einer Aluminiumschicht überzogen wird oder umgekehrt und daß der Körper einer erhöhten Temperatur zur Vereinigung dieser Schichten ausgesetzt wird. Auf diese Weise wird eine außerordentlich harte, im Grundmetall fest verwurzelte Schicht erhalten.
Man kann die Chromschicht .auf dem Metallgegenstand vorteilhaft auf galvanischem Wege und die Aluminiumschicht alsdann durch vorübergehendes Eintauchen des mit der Chromschicht versehenen Gegenstandes in ein Aluminiumschmelzbad aufbringen. Der auf diese Weise mit der Aluminium- und Chromschicht versehene Gegenstand wird alsdann vorteilhaft einer erhöhten Temperatur, z. B. einer Behandlung im Ofen, mittels einer Gebläseflainnie oder mittels des elektrischen Lichtbogens ausgesetzt.
Die Temperatur bei der Nachbehandlung wird dadurch so hoch gewählt, daß die Chrom- und Aluminiumschicht sich durch Diffusion vereinigen oder daß eine Zusamnienschinelzung eintritt. Im allgemeinen koinnien hierfür Temperaturen von 8oo bis =cioo- l: in Frage. Der hocherhitzte, mit der vergüteten bzw. verschmolzenen Schicht verselieiie \letallgegcnstand wird dabei vorteilhaft vor allem im Nochteniperaturgebiet einer langsamen Abkühlung unterworfen, wodurch eine bessere Haftfähigkeit der Schicht erzielt wird. _ An Stelle von Aluminium kann auch mit Vorteil eine Aluminiumlegierung verwendet werden. Diese Aluminiumlegierung kann auch eine geringe Menge des Grundmetalls, aus dem der Gegenstand besteht, enthalten.
Die durch das Verfahren auf den metallischen Gegenstand atts Eisen, Stahl usw. erzeugte Schicht ist außeror(lentlich hart und verschleißfest und hat eine hohe Ritzhärte und ein metallglänzendes Aussehen. Die Mengen des auf -den zu vergütenden Gegenstand gebrachten Chroms und Aluminiums richten sich dabei nach .der Härte der Oberflächenschicht, und zwar wird die Härte bei größerem- Aluminiumgehalt geringer, während sie sich bei abnehmendem Aluminiumgehalt einem Maximalwert nähert, der firn Bereich von i bis 300!o Aluminiumgehalt und der Rest Chrom liegt.
Die Härte der Schicht ist so groß, daß sie vom Diamanten kaum geritzt wird. Die Schicht eignet sich besonders zum Vergüten von Werkstücken aller Art, Bohrer, Meißel; vor allem auch zum Überziehen von Teilen, die einer großen Reibung ausgesetzt sind. Die Schicht ist außerordentlich widerstandsfähig gegen Temperatureinflüsse und ehemische Angriffe, so daß die mit einer derartigen Schicht versehenen 'Metallgegenstände auch eine große Korrosionsfestigkeit aufweisen. Die Schicht eignet sich auch für die Zähne von Zahnrädern, für Turbinenschaufeln usw., überhaupt für alle hochbeanspruchten Gegenstände.
Im folgenden ist das Verfahren nach der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben: Eine Stahlplatte wurde zunächst galvanisch verchromt, vom anhaftenden Elektrolyten durch Abwaschen befreit und getrocknet. Alsdann wurde die verchromte Stahlplatte in ein Schmelzbad von Aluminium, welches eine Temperatur von etwa Zoo bis 750° C hatte, kurze Zeit eingetaucht und nach der Herausnahme einer Temperaturnachbehandlung bei etwa 80o bis g50° C unterworfen: Es bildete sich dabei auf der Stahlplatte ein äußerst harter und verschleißender Überzug, der auch chemisch sehr beständig war. -Man kann für die Nachbehandlung auch eine Temperatur von iooo bis i 50o' C kurzzeitig anwenden.
Wenn man dein Aluniiniunil)ri(1 selber eine höhere Temperatur gibt, z. B. cgoo his i000° C, so wird v iclfach eine nachfolgende Wärmebehandlung des in (las Aluiiiiniuinbiid getauchten verchromten Metallgegenstandes überflüssig. Durch entsprechende Bemessung (?er Clironiscliiclitdicl:e tillil (ler aut'@(#brarht@#n Altuniniummenge- kann man die Härte cles aufgebrachten Überzuges regeln. Im übrigen nimmt mit steigendem Chromgehalt die Härte und Festigkeit der Schicht zu. Der Chrom--chalt kann- zwischen io bis 950'o li(2gen. Der i'berzug ist finit dem Grund-e, äußerst fest verbunden. Man kann in die t berzugschicht auch eine geringe Menge des Grundmetalls einbringen bzw. beim Vergiitungsprozeß eindiffundieren lassen.
1lan kann die Aluminiumschicht und gegebenenfalls auch die- Chromschicht auch durch Aufstäuben mittels einer Spritzpistole oder mittels Kathödenzerstäubung auf den zu vergütenden Gegenstand aufbringen.
Es ist bereits das sog. Alumettierverfahren bekannt, welches darauf beruht, daß ein Aluminiumüberzug in der erforderlichen Dicke auf die Gegenstände aufgespritzt wird; diese «-erden zugleich unter Benutzung von Flüßmitteln hocherhitzt; damit das Aluminium in das Eisen und das Eisen in das Aluminium zu diffundieren vermag, wobei sich -die beiden Metalle unter llischkristallbildung vereinen. Obgleich (las Alumettieren z. B. von Siederohreg auch die Veränderung des Gefüges unter der Einwirkung der Feuergase verhindert, so besteht doch die Gefahr, daß die alumettierten Rohre infolge ihrer verminderten Zugfestigkeit aufplatzen. Für Rohre, die einem Innendruck ausgesetzt sind, verwendet man daher nicht reines Aluminium, sondern Legierungen des Aluminiums mit solchen hochschmelzenden Metallen, die der Mischkristallbildung Fe-Al entgegenwirken.
Im Gegensatz zu dem ibekannten Verfahren verhindert die bei der Erfindung verwendete Chromschicht einen starken Angriff des Aluininiüms auf .das Eisen, so .daß sich die Eigenfestigkeit des Grundmaterials des behandelten Gegenstandes nicht vermindert.
Es ist ferner bekannt, Chrom- und Aluininium-Pulver-Gemische, z. B. 5o°10 Chrörnpulver und 50 °joAluminiumpulv er, auf Gegenstände aufzuspritzen und bei hohen Temperaturen, z. B.1300', eiiizudifffuni(liereii. Dieses Verfahren ergibt keine brauchbaren Schichten, sondern die Proben zerfielen in graues Pulver.
Das gleichzeitige Aufspritzen eines Geinisuhes von Aluminiumpulver und Chrompulver-hat nämlich= den Nachteil, daß sich das "1Itrniiiiiüiiil)uli,er an der Oberfläche schnell mit einer Oxydschicht überzieht, die finit in der Schicht eingelagert wird, so daß keine fest(: metallische hindung erzielt wird, son-(lcrn durch die Oxydeinlagerungen eine bröckliche Schicht eiltstelit, die sieh leicht vorn Grundmetall abhebt.
Im (3eäensatz zu dein bekannten Verfahren tritt bei der Erfindung, bei der die Auftragung schichtenweise getrennt erfolgt, dieser Nachteil nicht ein. Wird z. B. der Gegenstand mit einer Chromschicht überzogen und das Aluminium aufgebracht, so legiert sich mit dem Chrom nur das reine Aluminium, während die Oaydschicht infolge ihres hohen Schmelzpunktes nicht eindiffundiert, sondern an der Oberfläche zurückbleibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Schichten großer Härte und Widerstands-. fähigkeit auf Gegenständen aus Eisen. Stahl oder anderen Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallgegenstand zunächst mit einer Chromschicht und alsdann mit einer Aluminiumschicht überzogen wird oder umgekehrt und daß der Gegenstand einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromschicht auf dem Gegenstand auf galvanischem Wege und die Aluminiumschicht durch vorübergehendes Eintauchen des mit der Chromschicht versehenen Gegenstandes in ein Aluminiumschmelzbad aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer Chromschicht und Aluminiumschicht versehene Gegenstand einer erhöhten Temperatur, z. B. einer Behandlung irti Ofen, mittels einer Gebläseflamme oder mittels des elektrischen Lichtbogens ausgesetzt wird. ,
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß .die Temperatur bei der Nachbehandlung so hoch gewählt wird, daß die Chrom- und Aluminiumschicht sich durch Diffusion vereinigen oder daß eine Schmelzung eintritt.
5. Verfahren nach Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, daß der hocherhitzte, mit dervergüteten bzw. verschmolzenen Schicht versehene Metallgegenstand einer langsamen Abkühlung unterworfen wird.
6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Aluminium eine Aluminiumlogierung tritt. ;. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumschicht und gegebenenfalls auch die Chromschicht durch Aufstäuben mittels einer Spritzpistole oder mittels Kathodenzerstäubung auf den zu vergütenden Gegenstand aufgebracht wird.