DE2325149B2

DE2325149B2 - Verfahren zum beschichten von metallgegenstaenden

Info

Publication number: DE2325149B2
Application number: DE19732325149
Authority: DE
Inventors: Robert Clark Indianapolis Ind. Tucker jun. (V.StA.) frü er DPK 48b 7-00
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1972-05-22
Filing date: 1973-05-18
Publication date: 1976-12-23
Also published as: CA1000130A; CH574506A5; GB1438381A; DE2325149A1; US3837894A; FR2185696A1; JPS4942533A; FR2185696B1; JPS5320931B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Metallgegenständen mit einem korrosions- und wärmebeständigen, doppelschichtigen Überzug, gemäß dem auf den vorbereiteten Gegenstand jeweils mittels Plasmaspritzens zuerst eine Grundschicht aus wenigttens zwei unterschiedlichen Metallkomponenten und darauf eine Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgebracht und der überzogene Gegenstand anschließend erhitzt wird.

Nach »Bosch Techn. Berichte 2«, Heft 2, Juli 1967, Seiten 63 bis 71, ist es bekannt, Werkstoffe einzeln als Legierungen oder in Form von Pulvergemengen auf Unterlagen aufzuspritzen und anschließend Diffusionsglühungen unter Schutzgasatmosphäre vorzunehmen.

Die Zeitschrift »Blech«, 1966, Nr. 11, Seiten 551 bis 555, beschreibt einen Mehrschichtaufbau des Überzuges, der nach dem Aufbringen einer Wärmebehandlung unterworfen wird.

In der DT-OS 15 21393 wird ebenfalls ein mehrschichtiger Überzug beschrieben, über dessen weitere Behandlung in dieser Veröffentlichung nichts gesagt wird.

Nach der US-PS 36 39 177 ist es bekannt, bei Spritzauftragsschichten zunächst eine Diffusionsglühung unter nicht oxydierenden Bedingungen und anschließend eine Erhitzung unter oxydierender Atmo-Sphäre vorzunehmen.

Nach diesem bekannten Verfahren werden korrosions- und wärmebeständige Überzüge erhalten, die aber den höchsten Anforderungen nicht entsprechen.

Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung von Überzügen der eingangs erwähnten Art, die besonders wärme- und korrosionsbeständig sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch-gelöst, daß der doppelt überzogene Gegenstand im Vakuum oder in inerter Atmosphäre einer Wärmebehandlung zur Diffusionsglühung der Grundschicht ausgesetzt und anschließend bei erhöhter Temperatur unter oxydierend wirkender Atmosphäre gehalten wird.

Vorzugsweise wird bei einem Verfahren, nach welchem eine Grundschicht aus einer Chromligierung mit Nickel, Eisen oder Kobalt, als dem einen Bestandteil und eine Deckschicht aus Aluminiumoxid auf den Gegenstand aufgetragen werden, als zweiter Bestandteil der Grundschicht Aluminium verwendet

Es empfiehlt sich, den Partialdruck des Sanerstoffs in der oxydierend wirkenden Atmosphäre so niedrig zu halten, daß lediglich ein Bestandteil der Grundschicht an ihrer Außenseite oxydiert wird.

Die Auswahl der Grundschicht und des Gegenstandes wird durch den Endverwendungszweck des überzogenen Gegenstandes bestimmt

Im folgenden werden lediglich als Beispiele einige Materialien für Gegenstände aufgeführt, die in verschiedener korrosiver Umgebung verwendet werden können: Stahl, rostfreier Stahl, Legierungen auf Eisenbasis, Aluminium, Legierungen auf Aluminiumbasis, Nickel, Legierungen auf Nickelbasis, Kobalt, Legierungen auf Kobaltbasis, Kupfer, Legierungen auf Kupferbasis, Chrom, Legierungen auf Chrombasis, hochschmelzende Metalle und Legierungen auf der Basis hochschmelzender Metalle. In gleicher Weise sind für die Grundschicht beispielsweise die folgenden Materialien geeignet: Metalle, Metallegierungen, intermetallische Phasen. Hartmetalle, Metalloxide, Metallnitride, Metallcarbide, Metallboride und Metallsilicide. Zu den Metallen gehören Nickel, Aluminium, Kobalt, Eisen, Chrom. Kupfer, Molybdän, Wolfram Niob, Tantal, Titan, Antimon, Calcium, Mangan, Zirkon, Vanadium, Hafnium, Magnesium, Zink, Gold, Silber, Platin, Rhodium, Rubidium und Palladium, und zu den Legierungen oder intermetallische Phasen, die der vorstehend genannten Metalle, wie Nickel-Chrom-, Kobalt-Chrom-, Eisen-Chrom-Legierungen, welche auch zusätzliche Seltene Erden enthalten können, und Kupfer-Aluminium-Legierungen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung gehört Yttrium zu einem der Seltenen Erdmetalle.

Ein Hartmetall besteht z. B. aus einer Wolframcarbid-Kobalt-Mischung.

Die erfindungsgemäße Grundschicht muß zumindest aus zwei Materialien bestehen, von denen jedes zumindest aus einer der folgenden Gruppen gewählt wird, nämlich elementare Metalle, Legierungen und intermetallische Phasen, wobei diese Materialien in nicht reagiertem Zustand auf dem Gegenstand niedergeschlagen werden müssen, d. h. in einer ineinandergreifenden, lamellaren Struktur, die aus Plättchen der einzelnen Materialien besteht. Die Auswahl der zwei oder mehr Materialien für die Grundschicht ist wichtig, da diese bei erhöhter Temperatur miteinander reagieren und/oder ineinander diffundieren müssen, um eine weitgehend einheitliche Legierung und/oder intermetallische Phasen zu bilden; die Materialien müssen mit dem Gegenstand verträglich sein, und mit diesem eine gute Bindung aufbauen, während sie gleichzeitig nicht merklich in den Gegenstand hineindiffundieren sollen während der anschließenden Wärmebehandlung; die Materialien müssen auch mit der Deckschicht verträglich sein, so daß sie mit dieser nicht merklich reagieren und/oder in sie hineindiffundieren; nachdem die Reaktion/Diffusion erfolgt ist, müssen die Materialien eine im wesentlichen wirksame Grenzschicht zwischen

dem Gegenstand und dem beliebig korrosiven Medium bilden, das im Verlauf des vorgesehenen Verwendungszweckes auftreten kann und das durch die Deckschicht hindurchdringen kann. Die Reaktion/Diffusion erfolgt jährend der Wärmebehandlung in einer nicht verunreinigenden Atmosphäre, führt zu einer wirkungsvollen Abdichtung der Grundschicht und erzeugt eine Grenzschicht gegen korrosiven Angriff.

Ferner kann im Verlauf der Wärmebehandlung eine vorübergehend intermetallische Verbindung gebildet werden, die nach Beendigung der Wärmebehandlung in eine Legierung übergeht Das heißt, zu irgendeinem besonderen Zeitpunkt im Verlauf der Wärmebehandlung können eine intermetallische Verbindung und eine Legierung, die beide aus den Materialien der Grundschicht gebildet wurden, gleichzeitig nebeneinander existieren. Bei einer bevorzugten \usführungsform besteht die Grundschicht jedoch aus einer weitgehend homogenen Legierung oder einer weitgehend homogenen intermetallischen Phase, obwohl auch Grundschichten aus intermetallischen Verbindungen, in denen weitgehend einheitlich eine Legierungsmatrix verteilt ist, für gewisse Anwendungsfälle geeignet sind.

Die im Verlauf der Reaktion/Diffusion zur Erzielung einer weitgehenden Homogenisierung und Abdichtung erforderliche Wärmebehandlung und die erforderlichen Temperaturen sind eine Funktion der für die Grundschicht verwendeten Materialien. Es ist jedoch wesentlich, daß im Verlauf des Niederschiagens mittels Plasma eine minimale Oxydation der Materialien auftritt und daß die frisch aufgebrachte Mischung aus einer mechanischen Mischung aus diskreten, im wesentlichen unreagierten Materialien besteht. Wenn diese Bedingungen nicht weitgehend erfüllt sind, dann ist die Wechselwirkung zwischen den Materialien im Verlauf der Reaktions-/Diffusions-Stufe behindert, und eine vollständige Abdichtung tritt nicht auf. Obwohl in den meisten Fällen die Diffusion aus der Grundschicht in den Gegenstand oder in die Deckschicht sehr gering ist, kann eine geringe Diffusion die Bindungsfestigkeit erhöhen.

Die besonderen für die Grundschicht auf dem Gegenstand ausgewählten Materialien sollten nach der Reaktion/Diffusion gegenüber dem korrosiven Medium beständig sein, das bei dem vorgesehenen Verwendungszweck in der Umgebung des überzogenen Gegenstandes auftritt. In einigen besonderen Fällen besitzt das ausgewählte Material für die Grundschicht nach der Reaktion nicht diejenige Korrosionsbeständigkeit, die für einen besonderen Anwendungsfall erforderlieh ist, und es ist daher ein zusätzlicher Verfahrensschritt erforderlich, um solche Eigenschaften hervorzubringen oder zu verstärken. Ein üblicher Verfahrensschritt zur Oxydierung reicht aus, um korrosionsbeständiges Oxid auf den Segmentbereichen der Grundschicht zu bilden, die über die innere Porosität der Deckschicht nach außen gerichtet sind. Diese Verfahrensstufe zur Behandlung der nach außen gerichteten Segmentbereiche der Grundschicht findet in einer besonders geregelten Umgebung statt, so daß lediglich ein einziges der Grundmaterialien reagiert, so daß die Bildung der Schichtdicke auf solchen Segmentbereichen gesteuert wcden kann oder daß eine Schicht auf den Segmentbereichen gebildet wird, welche ausreichende Korrosionsbeständigkeit aufweist. Die Erzeugung einer Schicht, welche dicker als notwendig ist, kann zum Abschälen oder Absplittern der Deckschicht führen.

Jeder Fachmann kann die Materialien für die

Grundschicht auswählen, die in nichtreagiertem Zustand niedergeschlagen und anschließend einer Wärmebehandlung ausgesetzt werden können, um eine undurchlässige Grundschicht aus einer weitgehend homogenen Legierung und/oder einer weitgehend homogenen intermetallischen Phase zu bilden, nachdem die Materialien für den Gegenstand und die Deckschicht ausgewählt sind, und die Umgebung bei dem vorgesehenen Verwendungszweck bekannt ist

Die Grundschicht wird nach der Diffusionsglühung oxydiert, um ihre Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Beispielsweise können die Segmentbereiche der Grundschicht, die über die innere Porosität der Deckschicht nach außen gerichtet sind, oxydiert werden, indem sie einer Mischung aus Wasserdampf und Wasserstoff in solchen Verhältnissen ausgesetzt werden, daß lediglich die gewünschte Komponente der Grundschicht oxydiert wird, wie etwa das Aluminium in einer Grundschicht aus Nickel-Aluminium.

Ein allgemeines Verfahren für die Ausführung der vorliegenden Erfindung wird mit den folgenden Beispielen erläutert. Bei der Herstellung von feuermetallisiertem Stahlblech sind Rollen vorgesehen, um das Stahlblech in besonderer Weise durch das Schmelzbad ;?u führen. Da beispielsweise geschmolzenes Zink ein sehr korrosives Medium darstellt, bestehen die zur Zeit verwendeten Rollen aus teuren Legierungen, wie etwa aus rostfreien Spezialstählen. Die Lebensdauer solcher Rollen ist relativ kurz und beträgt etwa 5 bis 20 Tage, danach sind diese Rollen durch das geschmolzene Zink zu sehr zerstört. Zusätzlich haben die Nebenprodukte, die bei dieser Reaktion gebildet werden, schädliche Auswirkungen auf das Stahlblech, indem sie darauf Flecken bilden. Der Einsatz einer einfachen Rolle aus mit Aluminiumoxid überzogenem Kohlenstoff-Stahl würde nicht nur das Fleckigwerden des Stahlbleches beseitigen, da Aluminiumoxid nicht mit Zink reagiert, sondern damit würden auch die Anschaffungskosten und die Kosten für die Verwendung der Rollen gesenkt werden. Jedoch ohne Maßnahmen zum Abdichten des porösen Überzuges und zur Erhöhung der Bindungsfestigkeit würde der Überzug aufgrund der thermischen Belastung absplittern und das Zink mit dem Träger aus Kohlenstoff-Stahl reagieren. Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung kann eine Mischung aus 85 bis 96 Gew.-% Eisen-Chrom-Legierung (80% Eisen, 20% Chrom) und 4 bis 15 Gew.-% Aluminium gleichzeitig mittels Plasma auf der Rolle aus Kohlenstoff-Stahl niedergeschlagen werden und anschließend nach üblichen Verfahren mit Aluminiumoxid überzogen werden. Die überzogenen Rollen werden anschließend bei einer Temperatur zwischen 700 und 900°C in einer Wasserstoff- oder Argon-Atmosphäre wärmebehandelt für eine ausreichende Zeit, etwa 4 bis 20 h, damit die Reaktion/Diffusion der Bestandteile der Grundschicht eintreten kann, um den Überzug abzudichten und eine Grundschicht aus einer im wesentlichen homogenen Legierung zu bilden. Es ist möglich, daß diese Legierung nicht vollständig beständig gegen den Angriff von geschmolzenem Zink ist, da segmentierte Bereiche der Legierung über die Porosität der Deckschicht aus Aluminiumoxid den äußeren Einflüssen ausgesetzt sind. Um dem abzuhelfen, wird die überzogene Rolle an Luft bei einer Temperatur zwischen 700 und 900⁰C für eine ausreichende Zeitspanne, ungefähr 4 h, oxydiert, um eine Oxidschicht auf den nach außen gerichteten Bereichen der Grundschicht zu bilden. Da dieses Oxid durch Zinn nicht angegriffen wird, ist diese überzogene

Rolle in idealer Weise geeignet für die Verwendung in einer Umgebung, in der sie mit geschmolzenem Zink in Berührung kommt Sogar, wenn Risse senkrecht zur Oberfläche des Trägers entstehen, schält oder splittert das Aluminiumoxid wegen der Harken Bindung zu der S Grundschicht nicht von dieser ab, und da sich in der Grandschicht keine Risse bilden, ist die Rolle gegen den Angriff durch Zink geschützt Für einige Anwendungs fälle kann es wesentlich sein, daß lediglich das Aluminium in der Grandschicht oxydiert wird. Um diesem Erfordernis zu genügen, kann die Oxydierung in einer Atmosphäre erfolgen, die lediglich einen solchen Partialdruck an Sauerstoff aufweist, der erforderlich ist, wobei dei Partialdruck jedoch nicht ausreicht, um Eisen oder Chrom wirksam zu oxydieren.

Beispiel 1

Auf zwei feste Stäbe mit einem Durchmesser von 2,5 cm und einer Länge von 1,25 cm, der eine aus einfachem Kohlenstoff-Stahl 1018 und der andere aus rostfreiem Stahl 410, wurde mittels Plasma ein 0,11 mm dicker Überzug aus Aluminiumoxid aufgebracht. Die beiden Stäbe wurden einer zyklischen Oxidationsprüfung unterworfen, die darin bestand, die Stäbe für eine halbe Stunde bei Raumtemperatur zu halten und sie anschließend für 2,5 h Luft auszusetzen, die auf 900°C erwärmt worden war. Nachdem diese zyklische Prüfung 120 h durchgeführt wurde, splitterte in beiaen Fällen das mittels Plasma aufgebrachte Aluminiumoxid von den Stäben ab. Auf identische Stäbe wurde eine übliche vorlegierte Grundierung aus Nickel-Chrom (80% Nickel, 20% Chrom) mit einer Dicke von 0,05 bis 0,08 mm und darüber ein 0,11 mm dicker Hauptüberzug aus Aluminiumoxid aufgebracht. Die doppelt überzogenen Stäbe wurden für die gleiche Versuchsdauer der gleichen zyklischen Oxydationsprüfung ausgesetzt, und es zeigten sich Risse in beiden Schichten des doppelten Überzuges, und die freigelegten Stäbe wurden außerordentlich stark oxydiert

Auf zwei Stäben, ähnlich den beschriebenen, wurde eine 0,05 bis 0,08 mm dicke Grandschicht aus einer Mischung aus 95 Gew.-% Nickel und 5 Gew.-% Aluminium und darüber eine 0,11 mm dicke Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgebracht. Wiederum wurden die doppelt überzogenen Stäbe für die gleiche Versuchsdauer der gleichen zyklischen Oxydationsprüfung ausgesetzt, und wiederum traten Risse in beiden Überzügen aus, wordurch die Stäbe der Sauerstoffumgebung ausgesetzt wurden, was sowohl zu einer außerordentlich starken Oxydation der Stäbe als auch zu einer inneren Oxydation der Grundschicht führte. Darüber hinaus splitterte bei dem Stab aus dem rostfreien Stahl 410 der größte Teil des Aluminiumoxid-Überzuges von der Grundschicht ab.

Auf zwei Stäbe, ähnlich den beschriebenen, wurde mittels Plasma eine 0,05 bis 0,08 mm dicke Grundschicht aus Aluminiumteilchen aufgebracht, die mit Nickel überzogen waren, mit der Absicht, eine Nickel-Aluminium-Grundschicht zu bilden. Anschließend wurde darüber eine 0,11 mm dicke Deckschicht aus Aluminiumoxyd aufgetragen. Die doppelt überzogenen Proben wurden für die gleiche Versuchsdauer der gleichen zyklischen Oxydationsprüfung ausgesetzt, und wieder- 65 um traten in beiden Überzügen Risse auf, welche die Stäbe freilegten. Sowohl die Stäbe als auch die Grundschicht wurden stark oxydiert, und bei beiden Stäben waren Teile des Aluminiumoxidüberzuges vollständig abgesplittert

Auf zwei Stäbe, ähnlich den beschriebenen, wurde mittels Plasma eine Mischung aus 80 Gew.-% Nickel und 20 Gew.-% Chrom aufgesprüht, was zu einer 0,05 bis 0,08 mm dicken Grandschicht führte, darüber wurde eine 0,11 dicke Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgebracht Die doppelt überzogenen Stäbe wurden unter Wasserstoff für 10 h auf 900⁰C erwärmt, und anschließend bei 900⁰C für 26 h in einer Mischung aus Wasserstoff und Wasserdampf mit einem Taupunkt von ungefähr — 10⁰C selektiv oxydiert, was ausreichte, um auf den Oberflächenbereichen der Grundschicht Chromoxid zu bilden. Bei der Durchführung der beschriebenen zyklischen Oxydationsprüfung wies die metallurgisch abgedichtete Grandschicht auf beiden Stäben nach 120 h keinerlei Beschädigung auf.

Auf einem Stab aus rostfreiem Stahl 410 und aus Kohlenstoff-Stahl 1018, wurde ein Doppelüberzu» aufgebracht, indem mittels Plasma eine 0,05 bis 0,08 mm dicke Grundschicht aus einer mechanischen Mischung aus 76 Gew.-% Eisen, 20 Gew.-% Chrom und 4 Gew.-% Aluminium niedergeschlagen wurde, auf die eine 0,11 mm dicke Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgebracht wurde. Die Stäbe wurden anschließend für 10 h unter Wasserstoff auf 900⁰C erwärmt, und dann für 26 h einer Mischung aus Wasserstoff und Wasserdampf mit einem Taupunkt von ungefähr —45°C ausgesetzt, was ausreichte, um Aluminiumoxid zu bilden, was jedoch die Bildung von Eisenoxiden oder Chromoxid und deren Spinelle verhinderte. Nach einer zyklischen Oxydationsprüfung über die gleiche Zeitdauer wie vorstehend angegeben, zeigte der überzogene Stab aus rostfreiem Stahl 410 keine Beschädigung, während sich der Überzug auf dem Stab aus Stahl 1018 infolge der thermischen Belastung verzogen hatte.

Auf einem Stab aus Stahl 1018 wurde ein Doppelüberzug aufgebracht, indem mittels Plasma eine 0,05 bis 0,08 mm dicke Grundschicht aus einer mechanischen Mischung von 65 Gew.-% Eisen, 20 Gew,-% Chrom und 15 Gew.-% Aluminium aufgebracht, und darüber eine 0,11 mm dicke Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgetragen wurde. Der überzogene Stab wurde für 12 h unter Wasserstoff bei 700⁰C wärmebehandelt und anschließend 8 h bei 700⁰C in einer Mischung aus Wasserstroff und Wasserdampf mit einem Taupunkt von -45°C selektiv oxydiert. Der Stab wurde für die gleiche Versuchsdauer, wie vorstehend angegeben, der zyklischen Oxydationsprüfung ausgesetzt, und bei der folgenden metallographischen Untersuchung zeigte sich keine erkennbar Beschädigung.

Beispiel 2

Auf einem Träger aus Stahl 1095 mit einem Durchmesser von 2,5 cm, einer Länge von 15 cm und mit einem halbkugeligen Ende wurde mittels Plasma eine 0,05 bis 0,1 mm dicke Grundschicht aus einer Mischung aus 80 Gew.-% Nickel und 20 Gew.-% Chrom aufgebracht. Darüber wurde mittels Plasma eine 0,10 bis 0,15 mm dicke Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgespritzt. Der überzogene Träger wurde für 8 h unter Wasserstoff bei 900°C und anschließend für 4 h an Luft bei 800⁰C wärmebehandelt. Der überzogene Träger wurde für 428 h bei Temperaturen zwischen 585°C und 600⁰C in eine Atmosphäre über geschmolzenem Zink gebracht und zeigte bei der anschließenden Untersuchung keinerlei Anzeichen einer Beschädigung

Beis

Auf vier Proben aus Stahl 1018 wurden mittels Plasma unterschiedliche Mischungen von Materialien aufgesprüht, wie sie in der folgenden Tabelle aufgeführt sind. Über die 0,05 bis 0,10 mm dicken Grundschichten wurde mittels Plasma eine 0,11mm dicke Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgebracht. Die doppelt überzogenen Proben wurden anschließend der Wärmebehandlung für die Reaktion/Diffusion ausgesetzt. An diese Stufe schloß sich die Voroxydation an, wie in der Tabelle

ρ i e aufgeführt. Die

10

auigciuiiii. i^iv. Proben wurden anschließend einer zyklischen Korrosionsprüfung unterworfen, und nach einer Versuchsdauer von 900 h zeigten die Proben 1, 3 und 4 keinerlei Beschädigung. Der Versuch für die Probe 2 wurde aus versuchstechnischen Gründen nach 800 h abgebrochen, und die anschließende optische und mteallographische Untersuchung zeigte keinerlei Anzeichen für eine Beschädigung.

Tabelle

Probe	Zusammensetzung der
	Grundschicht
1	Fe + 20 Gew.-% Cr
	+ 4 Gew.-% Al
2	Ni + 20 Gew.-% Cr
3	Ni + 31 Gew.-% Al
4	Ni + 31 Gew.-o/o Al

Wärmebehandlung zur Reaktion/Diffusion

Voroxydation

h bei 800⁰C im Vakuum

h bei 800⁰C unter Wasserstoff

h bei 800° C im Vakuum

Beispiel 4

5 h bei 800⁰C an Luft

2 h bei 800° C an Luft

4 h bei 800⁰C an Luft

5 h bei 800⁰C an Luft

Zur Bestimmung der kombinierten Wirkung von äußerlich angreifender Belastung und einer Hochtemperatur-Umgebung mit geschmolzenem Meta I wurde ein doopelt überzogener Gegenstand nach folgendem Verfahren hergestellt: Die saubere Oberfläche aus einer Rolle aus niedrig legiertem Kohlenstoff-Stahl (Stahl 1080) mit einem Druchmesser von 50 cm und einer Länge von 150 cm, wie etwa eine Tiegelrolle welche in der Stahlindustrie verwendet werden, um e.n Stahlblech in einem Tiegel mit geschmolzenem Alumin.um untergetaucht zu halten und um die Oberfläche des Stahlstreifens mit Aluminium zu überziehen, wurde entfettet. Die Oberfläche wurde mittels eines Sandstrahlgebläses mechanisch aufgerauht unter Verwendung von Aluminiumoxid-Schleifkörnern mit einer Korngröße von 0,25 mm. Die Rolle wurde anschließend in eini Maschine gebracht, die das Werkstuck mit einer Geschwindigkeit von 159 U/m.n drehte, und ein Plasmabrenner mit einer Geschw.nd.gke.t von 8 mm/s daran vorbeigeführt. Der Plasmabrenner war mit einer Kupferanode ausgestattet und wurde zum Aufsprühen der Grundschicht verwendet. Als inerte Gasabschirmung wurde Argon verwendet, um eine Oxydation de Materials während des Aufsprühen zu verhindern. Das Grundschicht-Material wurde als mecihamsche Mischung zweier Pulver aufgesprüht, namhch 96% einer LegieLg aus ^f^^iZ^^SS^

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und Verschiebegeschwmdigke.t des HaaMbwnners wurden auch befo beim Aufbringen der Deckschicht aus Aus 1020 Stahl wurde eine Retorte mit einem Innendurchmesser von 60 cm und einer Longe von 300 cm konstruiert. An einem Ende der Retorte wurden Verbindungsstücke zum Gaseinlaß und zum Durchführen eines Thermoelementes angebracht. Die Rolle wurde in die Retorte gebracht und an ihren Enden auf Zapfen gelagert. Anschließend wurde die Retorte dicht verschweißt und auf LecksteUen untersucht Die Retorte wurde mit einer Vakuumpumpe evakuiert und zweimal mit Argon gespült, um Sauerstoff aus dem Behälter zu entfernen. Mit der Rolle wurde die Retorte in einen gasbeheizten Ofen gebracht und reiner Wasserstoff in die Retorte geleitet, während die Temperatur in dem Ofen auf 800⁰C gesteigert und für 4 h bei diesem Wert gehalten wurde, um die Abdichtung der Grundschichi durch Reaktion/Diffusion zu bewirken. Rolle und Retorte wurden im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt, und die Retorte zur Inspektion geöffnet. Mil freiem Luftzutritt zu der Rolle wurde die Temperatur irr Ofen erneut auf 800⁰C gebracht, und diese Temperatui für 4 h aufrechterhalten, um eine Oxyd-Grenzschicht au den nach außen gerichteten Bereichen der Grundschich herzustellen. Anschließend konnte die Rolle au Raumtemperatur abkühlen, wobei sie eine glatt« Oberfläche aus weißem Aluminiumoxyd zeigte.
Die Rolle wurde in einem Ofen mit einen festgeklemmten Glühstab auf eine Temperatur voi 300⁰C vorgewärmt und anschließend in einer Vorrich tung installiert, in der kontinuierlich Stahlbleche mi einer Geschwindigkeit von annähernd 45 m/min mi Aluminium beschichtet wurden. Nach einem Einsatz voi über 176 h wurde die Rolle untersucht und zeigt keinerlei Verschlechterung. Als Ergebnis dieses Vcrsu ches wurde geschätzt, daß die Lebensdauer dieser Roll zumindest über 350 h lag. Eine nichtüberzogene Roll aus 1080 Stahl besitzt eine Lebensdauer zwischen 7 und 120 h, bevor sie ersetzt werden muß. Daher kann bt Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Steigung der Lebensdauer für eine überzogene Rolle ir Vergleich zu einer nicht überzogenen Rolle von 250 bi 300% erwartet werden.

6C9 552/3

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beschichten von Metallgegenständen mit einem konosions- und wärmebeständigen, doppelschichtigen Überzug, gemäß dem auf den vorbereiteten Gegenstand jeweils mittels Plasmaspritzens zuerst eine Grundschicht aus wenigstens zwei unterschiedlichen Metallkompor.enten und darauf eine Deckschicht aus Aluminiumoxid aufgebracht und der überzogene Gegenstand anschließend erhitzt wird, dadurch gekennzeich net, daß der doppelt überzogene Gegenstand im Vakuum oder in inerter Atmosphäre einer Wärmebehandlung zur Diffusionsglühung der Grundschicht ausgesetzt und anschließend bei erhöhter Temperatur unter oxydierend wirkender Atmosphäre gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch i, gemäß dem eine Grundschicht aus einer Chromlegierung mit Nickel, Eisen oder Kobalt als dem einen Bestandteil und eine Deckschicht aus Aluminiumoxid auf den Gegenstand aufgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Bestandteil der Grundschicht Aluminium verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des Sauerstoffs in der oxydierend wirkenden Atmosphäre so niedrig gehalten wird, daß lediglich ein Bestandteil der Grundschicht an ihrer Außenseite oxydiert wird.