Steuerbares Alitieren zur Erhöhung der Zunderbeständigkeit von Eisen- und Nickelbasiswerkstoffen

Das Alitieren ist ein thermochemisches Randschicht-Behandlungsverfahren, um die Zunderbeständigkeit von Eisen- und Nickelbasiswerkstoffen zu erhöhen. Die mit diesem Verfahren erzeugten aluminiumhaltigen Randschichten gewähren einen lang anhaltenden Schutz durch Ausbildung einer dichten und fest haftenden Oxidschicht bei erhöhter Temperatur. Das Alitieren erfolgt bislang vielfach durch nicht-regelbare Prozesse, wie z.B. dem Pulverpackalitieren. Eine Regelbarkeit und deutlich bessere Reproduzierbarkeit der Alitierergebnisse lässt sich durch ein CVD-Verfahren ermöglichen, wobei die Zugabe des aktivierenden Stoffes von außen erfolgt. In dem vorliegenden Beitrag wird gezeigt, dass sich mit dem gasförmigen Aktivator Chlorwasserstoff (HCl) sehr gut Alitierschichten auf Nickel- und Eisenlegierungen durch direkte Einleitung des Gases in den Reaktionsraum erzeugen lassen. Für die Erzielung optimaler Schichtdicken bei einer vertretbaren korrosiven Anlagenbelastung hat sich das Alitieren mit Wasserstoffüberschuss erwiesen, wobei es nicht auf das genaue Gasmischungsverhältnis von H2zu HCl ankommt; jedoch sollten Verhältnisse von etwa 4:1 bis 2:1 eingestellt werden. Ohne Wasserstoffzugabe bzw. bei zu geringem Chlorwasserstoffanteil in der Prozessatmosphäre werden die Alitierschichten bei gleicher Prozessdauer signifikant dünner. Eine einmalige Zugabe von Chlorwasserstoff erzeugt den gleichen Alitiereffekt wie ein kontinuierlicher Durchfluss, da das Chlorid nicht in der Alitierreaktion verbraucht wird. Es wird gezeigt, dass auf Eisenbasislegierungen aufgrund eines höheren Diffusionskoeffizienten generell dickere Aluminidschichten als im Falle des Nickels erhalten werden, obwohl deren Oxidationsbeständigkeit geringer als die der Nickelaluminidschichten erscheint.