AT156345B - Verfahren zur elektrolytischen Mittelleiterbeize von Werkstücken aus Metallen und Metalllegierungen, besonders Eisen und Eisenlegierungen. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur elektrolytischen Mittelleiterbeize von Werkstücken aus Metallen und Metall- legierungen, besonders Eisen und Eisenlegierungen. 
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 zum Abscheiden des beim Beizen sich im Beizbad anreichernden Metallsalzes zu kombinieren. Es werden hiedurch Säureersparnisse erzielt und Abwässer vermieden. Die Abscheidung des Metallsalzes, z. B. Ferrosulfat, erfolgt bei den bekannten Verfahren durch Kühlung und Auskristallisation der bei der Kühltemperatur übersättigten Lösung. Der Einfachheit und Anschaulichkeit halber wird im folgenden nur die Schwefelsäurebeize beschrieben. Die Beschreibung gilt jedoch, sinngemäss übertragen, für alle Säurebeizen. 



   Es ist auch bekannt, dass man den Durchsatz der Beize und die Sulfatabscheidung so aufeinander abstimmt, dass die Sulfatkonzentration im Beizbad praktisch konstant bleibt. Dieser Sulfatgehalt muss bei der chemischen Beize allerdings sehr niedrig sein, wenn die Beize rationell arbeiten soll : bei hohem Sulfatgehalt steigt der Säureverbrauch pro Einheit Beizgut und die Beizzeit. Um bei der chemischen Beize bei geringem Sulfatgehalt dennoch eine Sulfatabscheidung durchführen zu können, ist eine   Tiefkühlungsanlage   nötig.

   Abgesehen von den hohen Anlagekosten einer Tiefkühlungsanlage ist diese Methode der Abscheidung sehr unwirtschaftlich, denn jene Wärmemenge, die dem zirkulierenden Beizbad mit viel Kostenaufwand entzogen wird, muss ihm wieder mittels einer Heizvorrichtung zugeführt werden, da die zweckmässigste Arbeitstemperatur der chemischen Beize   (50 )   hoch über der Temperatur der gekühlten Beizlauge (z. B. 10  C) liegt. 



   Erfindungsgemäss eignen sich die elektrolytischen Mittelleiterbeizverfahren ganz besonders zu einer Kombination mit diesen an sich bekannten Sulfatabscheidungsverfahren, weil festgestellt wurde, dass auch eine sehr hohe Sulfatkonzentration (heiss gesättigt) noch nicht störend auf den Beizeffekt 
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 Bad deshalb von grosser Bedeutung, weil durch eine auch geringe Kühlung schon ein grosser Ausscheidungseffekt erzielbar ist, wodurch erfindungsgemäss ein geringer Wärmeverlust gewährleistet ist. Meistens reicht hier schon gewöhnliche Luftkühlung aus ; hiedurch wird die Anlage einfach. Die Kombination mit einer Sulfatausscheidung ist besonders dann zu empfehlen, wenn bei einer Mittelleiterbeize nach dem österr.

   Patent Nr. 154358 die Säureregeneration durch den hindurchgehenden 

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   Beizstrom   nicht dem   Säurverbrauch   des Materialdurchsatzes entspricht. In einem solchen Falle kann man durch eine gleichzeitige Sulfatabscheidung einwechseln des Beizbades und damit Beizablaugen vermeiden. Die Sulfatabscheidung kann in einer Weise erfolgen, dass stets ein Teil der Beizflüssigkeit durch ein Kristallisationssystem zirkuliert, wobei ein Teil der in Lösung enthaltenen Metallsalze durch Wärmeabgabe bzw. Temperatursenkung auskristallisiert, während die verbleibende Mutterlauge wieder dem Beizbad zugeführt wird.

   Sollten sich im Beizbad verschiedene Metallsalze befinden, so ist es auch möglich, die Beizlauge auf einem längeren Weg schrittweise zu kühlen, so dass die verschiedenen Metallsalze je nach dem Fortschritt der Kühlung und je nach der Verschiedenheit der betreffenden physikalischen Eigenschaften, örtlich getrennt, auskristallisieren, so dass sie getrennt abgenommen werden können, während die Mutterlauge wieder dem Beizbad zugeführt wird. 



   Auch die oben geschilderten Schwierigkeiten bei der Anordnung der Diaphragmen werden erfindungsgemäss dadurch beseitigt, dass man sowohl Anoden-als auch Kathodendiaphragmen beim Mittelleiterverfahren als Gefässe ausbildet, welche die Anoden-bzw. die Kathodenräume umschliessen. 



  Eine vorzugsweise Ausführungsform dieser Diaphragmen ist die Ausbildung als Zylinder. Erfindungsgemäss ist es von besonderem Vorteil, nicht nur einen Anodenraum bzw. Kathodenraum in einer Beizanlage zu haben, weil dadurch der Betrieb auch bei Bruch einiger Diaphragmen zumindest noch so lange aufrechterhalten werden kann, bis-auch während des Betriebes-Reservediaphragmen eingesetzt worden sind. Von besonderem Vorteil kann es sein, das Diaphragmengefäss nicht aus einem Stück herzustellen, sondern aus mehreren   Einzelstücken   zusammenzufügen. Es kann die Bodenplatte des Diaphragmas aus nichtleitendem Material, wie z. B. einem Kunstpressstoff, hergestellt sein. Diese Bodenplatte kann in bekannter Weise auch durch irgendeine Aufhängevorrichtung, z.

   B. eine Eisenstange, auf der   Kathoden-oder der Anodenschiene   befestigt sein und trägt auf diese Weise das ganze Diaphragma. 
An der Aufhängestange können auch gleichzeitig das oder   die Kathodenbleehe,   oder im Falle eines Anodendiaphragmas eine oder mehrere Anoden, beliebig zweckmässiger Form befestigt sein, welche in das   Diaphragmeninnere-den   Kathoden bzw. den   Anodenraum-hereinhängen.   Im Falle eines Anoden-Diaphragmengefässes kann es besonders zweckmässig sein, die   Aufhängung   isoliert auszuführen und den Anodenraum, d. i. das Zylinderinnere mit stückigem, chemisch indifferentem und stromleitendem Anodenmaterial zu füllen.

   Die Stromzuführung zur geschilderten Diaphragmenfüllung kann beispielsweise in einfachster Art dadurch erfolgen, dass eine Stange zweckmässiger Form, ebenfalls aus Anodenmaterial bestehend, in das Stückgut eingesetzt wird. Als Anodenmaterialien können beispielsweise Blei, Kohle, Graphit,   Feu04   oder   Mono,   verwendet werden. Bei der zuletzt geschilderten beispielsweisen Bauart der Anoden können die Anodenräume selbst sehr klein werden, da das Anodenmaterial fast den ganzen Anodenraum ausfüllt, was aber prinzipiell nicht von Bedeutung ist. Es ist die Erfindung diesbezüglich in keiner Weise eingeschränkt zu verstehen. Die Diaphragmen können aus jedem hiefür geeigneten und an sich bekannten Material hergestellt sein, so z. B. aus Geweben aller Art, Filzen oder keramischen Materialien.

   Zum Schutze der Diaphragmen vor mechanischer Beschädigung durch das Beizgut können beliebige Schutzvorrichtungen bekannter und geeigneter Bauart vorgesehen werden. Als Stromart kann neben Gleichstrom selbstverständlich auch Wechselstrom oder überlagerter Strom verwendet werden. 



   Durch das erfindungsgemässe Verfahren werden folgende Vorteile erzielt :
Störungen jeder Art, auch Undichtigkeit der Diaphragmen, können ohne Unterbrechung des Betriebes behoben werden. Ein Verunreinigen des Beizbades durch eventuell abbröckelndes Anodenmaterial ist verhindert. Die Anoden können in einfachster Weise auch durch blosses   Einsehliehten   von materialentsprechendem   stückigem   Gut in die Anoden-Diaphragmenräume hergestellt werden und unterliegen praktisch keiner Abnutzung. Die Kombination einer elektrolytischen Mittelleiterbeize mit einem Regenerationsverfahren (z. B. Sulfatabscheidungsverfahren) ermöglicht eine Betriebsführung ohne Abwässer und mit einem niedrigen   Säure- und Heizdampfverbrauch   pro Tonne Beizgut.

   Eine hohe Sulfatkonzentration im Bad stört nicht und macht jeden Sparbeizzusatz entbehrlich. Man kann trotz hohem Sulfatgehalt mit einer Säurekonzentration von nur 0'5% noch rationell beizen. Es reicht zur Erzielung des gewünschten   Krista1lisationseffektes   ein einfaches Kühlsystem, z. B. Luftkühlung, aus. 



    Ausführungsbeispiel l : In einem Holzbottich von 2'5'm. Länge, l ? K Breite und 1'2 m Hohe,   stehen auf den Stirnseiten je vier Diaphragmenzylinder, Höhe   1'3'In, Durchmesser   von aussen 170   mm,   Wandstärke   10' ? : ? ?.   Auf der Anodenseite umgeben die Diaphragmenzylinder je eine Graphitstange, welche auf der Anodenschiene aufgehängt ist. Auf der Kathodenseite tauchen je zwei Kathodenbleche aus Eisen, welche auf der Kathodenschiene aufgehängt sind, in die vier Kathodendiaphragmen. In 
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 heiss gesättigt ist, gefüllt. Durch Einblasen von Dampf wird die Badtemperatur auf zirka   55'C gebracht.   



  Der Strom wird eingeschaltet. Stromdichte 100   Amp. jm2,   Spannung 10 Volt. Es wird das Beizgut,   verzunderte Walzdrahtringe, eingebracht, welches   in zirka 20 Minuten blankgebeizt ist. Nach Ausbringung der gebeizten Ware ist die Beize wieder betriebsbereit.

   Diese Mittelleiterbeize kann mit Vorteil an Stelle der im Ausführungsbeispiel 2 geschilderten Mittelleiterbeize mit ungeschützten Elektroden verwendet, und auf gleiche Weise mit einer Sulfatabscheidung in Verbindung angewendet werden, 

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   AusHihrungsbeispiel   2 : Aus einer   Schwefelsäurebeize   für Walzdraht, die nach Mittelleiterprinzip mit nur mechanisch geschützten Elektroden arbeitet (Bottichinhalt   4 m3),   wird mittels einer regulierbaren Membranpumpe   l !/min   Beizbad abgezogen. Das Ansaugrohr befindet sich in einer Ecke des Beizbades, und das   Ansaugmundstück   wird ungefähr auf halbe Badhöhe eingestellt. Das Bad hat eine Temperatur von zirka 60  C.

   Die abgesaugte Beizlauge wird in einen Absetzkasten für den im Bad schwebenden abgelösten Zunder gepumpt. Dieser Absetzkasten befindet sich zirka 2 m oberhalb des Beizbadspiegels. Von hier fliesst die Ablauge nach Durchfliessen eines zweiten Absetzkastens durch ein beliebiges bekanntes   Kühl-und Kristallisationssystem.   Der Mutterlauge-Kristall-Brei wird zentrifugiert und die ablaufende Mutterlauge wird in den Beizbottich zurückfliessen gelassen. Die Einlaufstelle befindet sich dem Ansaugrohr diametral gegenüber. An dieser Stelle fliesst auch die zum Aufrechterhalten einer konstanten Säurekonzentration im Beizbad benötigte   Schwefelsäure- und   Wassermenge (Spülwasser) dauernd zu. Es wird zirka 12 kg   Schwefelsäuren/Tonne   gebeiztem Walzdraht benötigt.

   Die Erwärmung des Beizbades erfolgt mit direkt eingeblasenem Dampf. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Beizen von Werkstücken aus Metallen und Metallegierungen, besonders Eisen und Eisenlegierungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ware einem elektrolytischen Mittelleiterbeizverfahren unterworfen wird, bei welchem das Beizbad während des Betriebes regeneriert wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittelleiterverfahren das Verfahren nach Patent Nr. 154358 verwendet wird.

   3. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrolytisches Mittelleiterbeizverfahren auch jene Ausführungsform Verwendung finden kann, bei der sowohl Anoden als auch Kathoden von einem oder mehreren Diaphragmen umgeben sind, die als Gefässe ausgebildet sind.

   4. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrolytisches Mittelleiterbeizverfahren auch jene Ausführungsform Verwendung finden kann, bei der nur die Anode allein durch ein oder mehrere Diaphragmen geschützt ist, welche als Gefässe ausgebildet sind.

   5. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrolytisches Mittelleiterbeizverfahren auch jene Ausführungsart angewendet wird, bei der durch gleichzeitige Verwendung mehrerer Diaphragmengefässe und Anordnung um parallel geschaltete Elektroden sowohl der Kathodenraum als auch der Anodenraum oder nur der Anodenraum allein unterteilt wird.

   6. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Regenerationsverfahren jene Methode Anwendung findet, bei der die beim Beizen gebildeten Metallsalze aus dem Beizbad in der Weise entfernt werden, dass stets ein Teil der Beizflüssigkeit auch während des Betriebes durch ein Kristallisationssystem zirkuliert, wobei ein Teil der in der Lösung enthaltenen Metallsalze durch Wärmeabgabe bzw. Temperatursenkung auskristallisiert, während die verbleibende Mutterlauge wieder dem Beizbad zugeführt wird.

   7. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Regenerationsverfahren jene Methode Anwendung findet, bei der die zirkulierende Beizlauge, welche verschiedene Metallsalze enthält, auf einem längeren Weg schrittweise gekühlt wird, so dass man die verschiedenen Metallsalze, je nach dem Fortschritt der Kühlung und je nach der Verschiedenheit der betreffenden physikalischen Eigenschaften, örtlich getrennt auskristallisieren lässt, während die verbleibende Mutterlauge wieder dem Beizbad zugeführt wird.