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Verfahren zur Vorbereitung von Drähten für die Kaltverformung durch Aufbringung einer Phosphatschicht, vorzugsweise im Durchzugsverfahren
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Das erfindungsgemässe Verfahren kann sowohl absatzweise als auch kontinuierlich durchgeführt werden.
Im ersten Falle werden die Drähte in Form von Ringen oder Bunden zweckmässigerweise in gelocker- tem Zustand auf einer entsprechenden Vorrichtung, z. B. einer waagrechten Stange, in das Phosphatiei rungsbad gehängt, worauf sie nach etwa 60 - 120 Sekunden aus diesem gezogen und entweder an der Luft oder in einem Trockenschrank getrocknet werden. Sie sind sodann ziehbereit und können entweder sofort dem Ziehprozess unterworfen oder aber vor dem Ziehen noch eine Zeit lang gelagert werden.
Bei dem kontinuierlichen Verfahren werden beim Drahtzug die Drahtbunde in aufgelöster Form durch das Bad gezogen, dessen Länge so bemessen ist, dass die erforderliche Tauchdauer eingehalten wird. wiebei werden die Drahtenden vor dem Eintritt in das Bad aneinander geschweisst. Meistens ist es jedoch aus
Platzmangel nicht möglich, langgestreckte Bäder zu benutzen. Für diesen Fall wird eine Vorrichtung verwendet, die im folgenden beschrieben werden wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann für die Entzunderung der Drähte ein kombiniertes chemisch-mechanisches Verfahren in Anwendung gelangen.
Es wurde zwar in der letzten Zeit vielfach vorgeschlagen, verzunderte Drähte auf mechanischem
Wege, d. h. durch Verbiegen zu entzundern. Die dadurch verursachten Änderungen der physikalischen
Eigenschaften des Materials wirkten sich jedoch im Ziehverfahren ungünstig aus, und die glatten Draht- oberflächen verhinderten die Mitnahme der üblichen Schmiermittel. Auch ist keine vollständige Zunder- entfernung durch Verbiegen allein zu erreichen.
Erfindungsgemäss werden die verzunderten Drähte in dem Phosphatierungsbade selbst durch ein Rol- lensystem entzundert, wobei dieses die Drähte in an sich bekannter Weise nach drei Richtungen hin ver- biegt und unter Mitwirkung des beim Eintauchen des Drahtes in die saure Badflüssigkeit zwischen dem
Zunder und der Eisenoberfläche gebildeten Wasserstoffes den Zunder zum Abspringen bringt. Der abge- sprungene Zunder setzt sich hiebei auf dem Boden des Behälters ab, wo er mittels einer bekannten För- dervorrichtung aus dem Bad entfernt werden kann. Auf diese Weise wird vermieden, dass das Bad durch
Auflösung des Zunders abgeschwächt wird.
Die Behandlungsdauer der verzunderten Drähte in dem oben angegebenen Phosphatierungsbade beträgt bei einer Temperatur von etwa 70 bis 900C etwa 1-3 Minuten.
Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung besteht aus einem Behälter für die
Badflüssigkeit, in dem eine oder mehrere Walzen oder Haspeln hintereinander angebracht sind, auf denen ein über eine lose Haspel abrollender Draht aufgerollt wird.
Da die Verdampfung bei der Arbeitstemperatur einen Wasserverlust des Bades mit sich bringt, muss dafür gesorgt werden, dass entweder automatisch oder von Hand aus mit frischem, vorzugsweise destillier- tem oder Kondenswasser nachgefüllt wird.
Um Wasserverluste zu vermeiden, ist der Behälter für die Badflüssigkeit vorzugsweise mit einem
Deckel versehen.
Die Walzen oder Haspeln werden zweckmässigerweise so angeordnet, dass sie zwecks Einziehens eines neuen Drahtes aus der Badflüssigkeit herausgenommen werden können.
Um die Benetzung der Drähte mit der Badflüssigkeit möglichst vollständig zu gestalten, sind die zylindrischen oder konischen Walzen oder Haspeln an ihrem Umfang mit vorzugsweise nach aussen spitz zulaufenden Längsrillen oder in Abständen voneinander in der Längsrichtung angeordneten Stäben belie- bigen Querschnittes versehen.
Um ein allzulanges Verbleiben des das Bad verlassenden Drahtes im Wasserdampf zu vermeiden, was auf die Phosphatierung einen ungünstigen Einfluss hätte und eine Weissfärbung der Drähte bewirken würde, lässt man diese eine mit einem Abzugrohr versehene beheizte Röhre durchlaufen. Diese ist seitlich am
Behälter für die Badflüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angebracht und wird mit warmer Luft im
Gegenstrom beschickt, die sodann unter Mitnahme von Wasserdampf durch das Abzugrohr entweicht.
Der das Bad durch die beheizte Röhre in trockenem Zustand verlassende Draht kann entweder zu einem Bund gewunden oder direkt in die Drahtziehmaschine geleitet werden.
Die Vorrichtung zur chemisch-mechanischen Entzunderung der Drähte besteht darin, dass in der oben beschriebenen Vorrichtung noch ein Rollsystem zum Verbiegen der Drähte angeordnet ist, wodurch be- wirkt wird, dass der durch die Wasserstoffbildung aufgelockerte Zunder leichter abspringt.
Die an sich bekannte (s. z. B. deutsche Patentschriften Nr. 912563, Nr. 909562, Nr. 619820, franz.
Patentschrift Nr. 788. 129) mechanische Entzunderungseinrichtung wird hiebei durch im Beizbad selbst angeordnete Rollen oder Walzen gebildet, deren Achsen in einem Winkel vorzugsweise senkrecht zuein- ander angeordnet sind und wobei der Draht od. dgl. derart über die Rollen geleitet wird, dass sich die
Biegerichtung auf jeder Rolle oder Walze ändert.
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Vorzugsweise ist dem Behälter zur Durchführung dieses Verfahrens eine unterhalb oder oberhalb des
Flüssigkeitsspiegels endende, mit einem Loch zum Durchgang des Drahtes versehene schiefe Wand zuge- ordnet, die zusammen mit einem konisch ausgebildeten Teil des Badbehälters zum Sammeln des abge- sprungenen Zunders dient.
Die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels endende Wand hat den Vorteil, dass die etwa in der Flüssigkeit schwebenden Zunderteilchen nicht in die andere Abteilung gelangen und so das Phosphatierungsbad ab- schwächen.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäss der Erfindung.
Fig. 2 stellt ebenfalls schematisch einen Längsschnitt durch eine andere Vorrichtung nach der Erfindung dar.
In einem bis zur Höhe 2 mit einer Badflüssigkeit gefüllten Behälter 1 sind zwei Walzen 3, 3'ange- ordnet, auf denen der von der losen Haspel 4 abrollende Walzdraht 5 hintereinander aufgerollt wird. Der
Behälter 1 ist seitlich mit einem Rohr 7, durch das der Walzdraht 5 nach Verlassen des Bades läuft, ver- sehen. Das Rohr 7 trägt ein Abzugrohr 6 und wird mittels warmer Luft durch die Öffnung 8 gespeist. Hie- bei wird der in der Röhre 7 befindliche Wasserdampf durch das Abzugrohr 6 abgeführt.
In Fig. 2 ist in einem Behälter 9 für die Badflüssigkeit ausser den Haspeln 15, 15'ein Rollensy- stem 13, 13', 13", 13'" angeordnet. Der Behälter 9 ist bis zur Höhe 11 mit einer oben beschriebenen Bad- flüssigkeit gefüllt. Ein von der losen Haspel 4 abrollender Walzdraht 12 wird in dem Rollensystem 13, 13',
13", 13"nach drei Richtungen hin verbogen und vom Zunder befreit. Der abgesprungene Zunder 14 sam- melt sich am Boden des Behälters 9 in dem Raum an, der durch eine mit einem Loch 16 zum Durchgang des Drahtes 12 versehene Scheidewand 10 und durch den konischen Teil des Behälters 9 gebildet wird.
Der Zunder 14 kann durch eine in Fig. 2 nicht dargestellte kontinuierliche oder nicht kontinuierliche
Fördervorrichtung aus dem Bad entfernt werden. Der Draht 12 wird nach dem Verlassen des Rollensystems 13, 13', 13"und 13"auf den zwei Haspeln 15, 15'aufgehaspelt und verlässt das Bad durch das Rohr 7.
Beispiel l: In einem mit Schlangenheizung versehenen Bottich wird ein Bad angesetzt, das in wässeriger Lösung f11/0 Gesamtphosphorsäure, 0, xi Zinkphosphat und als Beschleunigungsmittel 0, 3% Natriumnitrit enthält. Das Bad wird auf 960C gehalten und die gelockerten, auf einer waagrechten Stange aufgehängten Drahtbunde werden für 70 Sekunden in das Bad getaucht, sodann rasch aus demselben gezogen und an der Luft oder in einem Trockenschrank getrocknet.
Beispiel 2 ; Das Bad enthält 5% Gesamtphosphorsäure und 0, 5% Manganphosphat mit 0, 1% Chromsäure als Beschleunigungsmittel. Dieses Bad wird in den Behälter gegeben, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Der Behälter enthält zwei zylindrische Haspeln mit einem Durchmesser von je 90 cm und einem Umfang von 2, 83 m. Bei einer Temperatur der Badflüssigkeit von 960C beträgt die Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes 2, 5 m/sec. Der 225 m lange Draht verbleibt 90 Sekunden im Bad und wird vierzigmal um jede Haspel aufgewunden. Der so behandelte phosphatierte Draht kann nach Verlassen des Bades ohne Schwierigkeiten gezogen werden.
Das vorliegende erfindungsgemässe Verfahren unterscheidet sich grundsätzlich von der bekannten Arbeitsweise der Erleichterung der spanlosen Kaltverformung durch Phosphatschichten dadurch, dass bei den bekannten Verfahren vorerst in einem gesonderten Arbeitsgang durch Beizen mit Schwefel- oder Salzsäure entzundert, dann gespült, hierauf in den üblichen Rostschutz-Phosphatierungslösungen phosphatiert und abermals gespült wird. Diese Arbeitsweise erfordert somit vier verschiedene Bäder und vier Behälter, bei einem zeitlichen Aufwand von etwa 20 Minuten. Diese getrennte Arbeitsweise ist deshalb erforderlich, weil die üblichen Rostschutz-Phosphatierungsbäder zuwenig freie Säure enthalten und daher stärkere Rostoder gar Zunderschichten nicht auflösen können.
Würde man versuchen, mit den üblichen RostschutzPhosphatierungsbädern gleichzeitig zu entzundern und zu phosphatieren, so würde man auf den verzunderten Werkstücken entweder gar keine Phosphatschicht erhalten oder diese-würde eine so ungenügende Haftfestigkeit aufweisen, dass sie z. B. beim Drahtziehen in den Ziehwerkzeugen von der Eisenoberfläche weggequetscht werden würde. Man ist daher bisher gezwungen gewesen, vor der Phosphatierung in den üblichen Rostschutz-Phosphatierungsbädern mit Schwefel- oder Salzsäure zu entzundern.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird hingegen gleichzeitig entzundert und phosphatiert, da das Phosphatierungsbad mehr freie Säure als gebundene Phosphorsäure enthält. Sie ist daher auch zur Auflösung von Zunderschichten befähigt. Da das erfindungsgemässe Bad gleichzeitig entzundernd und phosphatierend wirkt, benötigt man nur ein einziges Bad und einen einzigen Behälter, da auch die Spülungen entfallen. Die gesamte Behandlungsdauer beträgt nur 1 - 3 Minuten.
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Die stärkere Phosphorsäure winde unter Umständen die Ausbildung einer Phosphat ! chicht\on einer grösseren Dicke als etwa 1 1\ iihron beeinträchtigen können, wie sie jedoch für da : Kaltziehen usw. erfor- derlich ist, da sie die Phosphatierungslösung aus dem sogenannten"Hydrolysegleichgewicht"herausbringt, d. h. die Bildung der sekundären und tertiären Metallphosphate erschwert wird. Die hauptsächliche Schichtbildung geht jedoch beim vorliegenden Verfahren vorwiegend beim Trocknen bei höherer Tempe- ratur vor sich.
Der entzunderte Gegenstand nimmt beim Herausführen aus dem Phosphatierungsbad Lösung mit sich, die sodann an der Oberfläche der Metallgegenstände nach kürzerer Zeit bei der erhöhten Tem- peratur zur Ausbildung einer stärkeren Phosphatschicht führt. Zum Unterschied von der Rostschutz-Phos- phatierung wird beim vorliegenden Verfahren auch nicht gespült, da die anhaftende Phosphatierungslösung ja zur Schichtbildung benötigt wird. Die. erzeugte Phosphatschicht, welche die ungefähre Dicke von einigen Mikron aufweist, ist bereits ausreichend stark, um als Schmiermittelträger zu dienen, aber anderseits nicht stark genug, um ein Schreien in den Ziehsteinen und einen erhöhten Verschleiss derselben hervorzurufen.
Es sind zwar auch Reinigungsverfahren für verrostete Eisengegenstände bekanntgeworden (s. z. B. deutsche Patentschrift Nr. 659124, USA-Patentschriften Nr. 2, 493, 327, Nr. 1, 992, 045, Nr. 1, 949, 921), bei denen Bäder mit einem höheren Gehalt an freier Phosphorsäure verwendet werden. Bei diesen soll je- doch die Phosphorsäure nur vorwiegend entzundernd wirken und es treten dabei keine oder nur sehr geringe
Schichtbildungen mit Schichten von weit weniger als 1 Mikron auf. Diese bei Raumtemperatur angewen- deten Lösungen, die somit nur beizen, aber praktisch nicht phosphatierend wirken, ergeben somit nur
Phosphatschichten von weniger als 1 Mikron Dicke, die jedoch für eine Kaltverformung nicht geeignet sind. Auch bei den sogenannten"Rostumwandlern" (s. z. B. österr.
Patentschrift Nr. 168640) erhält man keine für das Ziehen geeigneten Phosphatschichten, da der Zunder nur oberflächlich in Phosphat umge- wandelt wird und die Phosphatschicht nur schlecht haftet.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der erhöhten Hygiene der Arbeitsbedingungen, da an Stelle der Schwefelsäurebäder phosphatische Bäder gesetzt werden, deren Inhalt viel geringer und deren Lebens- dauer praktisch unbegrenzt ist, so dass sie nur äusserst selten entleert werden müssen. Die Entleerung der
Schwefelsäurebäder in die Flüsse macht diese für das menschliche Baden und für den Fischbestand unge- eignet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Vorbereitung von Drähten für die Kaltformgebung durch Aufbringung einer Phos-
EMI4.1
verwendet wird,net, dass die verzunderten Drähte in einem einzigen Bad, das neben Phosphorsäure noch Phosphate, wie Zink-oder Manganphosphat und ein bekanntes Beschleunigungsmittel, wie Salpetersäure, Zinknitrat,
Chromsäure oder Natriumnitrit in Mengen von 2 bis 7% Gesamtphosphorsäure, 0, 2-1, 1% Phosphate und
0, 1-1, 0% Beschleunigungsmittel enthält, bis zur vollständigen Entzünderung gebeizt und gleichzeitig phosphatiert werden, wobei die Drähte unmittelbar nach dem Verlassen des Bades bei einer Temperatur unterhalb 2000C ohne zu spülen getrocknet werden, worauf sie gegebenenfalls mit Schmiermitteln, wie Ölen, Fetten, Seifen od. dgl. behandelt werden.