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Verfahren zum elektrolytischen Beizen von niedriglegierten und Kohlenstoffstählen
Nach dem Patentieren oder ähnlichen Wärmebehandlungen von Stahldrähten muss der Zunder entfernt werden. Es wurde nun häufig versucht, ein derartiges Beizverfahren zur Entfernung des Zunders im Durchzugsverfahren solcherart hinter die Wärmebehandlung zu schalten, dass der Draht mit gleicher Geschwindigkeit, ohne dazwischen aufgehaspelt zu werden, beide Behandlungen durchläuft. Doch konnte sich bislang kein derartiges Verfahren durchsetzen.
Auch bei rein chemischer Beize braucht man sowohl mit Schwefel- als auch mit Salzsäure mehrere Minuten Beizzeit, und auch bei der rascheren elektrolytischen Beize benötigt man immer noch 1 - 2 min sowie erheblichen Stromaufwand. Bei den heutigen hohen Glühgeschwindigkeiten erfordert dies also immer noch sehr lange Beizbehälter, die die Wirtschaftlichkeit sehr belasten. Ferner war die Beizqualität, ob chemisch oder elektrolytisch, nie völlig befriedigend wegen gewisser Beizrückstände, die sich äusserst ungünstig insbesondere auf die Standzeit der Ziehwerkzeuge auswirkten.
Das Verhalten des Zunders und die Bildung des sogenannten Beizschlammes erklärt sich aus dessen chemischem Aufbau : Der Zunder und damit der Beizschlamm der C-Stählebestehtnämlichhauptsächlich aus den Oxyden des Eisens, aber auch aus Kohlenstoff, Graphit, den Carbiden des Eisens und eventuell in geringer Menge der vorhandenen Begleitmetalle, also von Stahlverunreinigungen.
Der aus dem Zunder durch das Beizen entstandene Beizschlamm ist wegen des Gehaltes an Graphit und an Carbiden in Säuren nicht oder nur sehr langsam löslich. Es gab bisher nur mechanische Mittel zur Beseitigung des Beizschlammes : Entweder man setzte Bürstmaschinen ein, die einen hohen Verschleiss hatten, oder man zog den Draht durch nassen Sand oder Kies mit sehr mässigen Abstreifeffekt; als modernster Weg mag die Ultraschallreinigung angeführt werden, die enorm kostspielig in Anschaffung und Betrieb ist.
Vorliegendes Verfahren beruht nun auf der überraschenden Feststellung, dass die Kombination zweier verschiedener elektrolytischer Beizbehandlungen die erforderliche Beizzeit weit über den Summeneffekt hinaus herabsetzt, und neben dem damit erreichten geringeren Strom-, Chemikalien-und Investitions- aufwand auch eine hervorragende Beizqualität ohne Auftreten eines Beizrückstandes ermöglicht, die mit den bisherigen Verfahren nicht zu erreichen war.
Die erste Behandlung erfolgt abwechselnd anodisch und kathodisch in neutraler Alkalisalzlösung.
Man verwendet Gleichstrom, ändert mindestens einmal die Stromrichtung. Die Schlussbehandlung ist vorzugsweise kathodisch. Anschliessend folgt eine ähnliche anodisch-kathodische Wechselbehandlung, nun aber in verdünnter Mineralsäure, vorzugsweise Schwefelsäure. Auch hier wird mindestens einmal die . Stromrichtung umgekehrt, und die letzte Behandlung ist vorzugsweise kathodisch.
Zur Reinhaltung der Säure ist eine Spülung auch zwischen den beiden Behandlungen empfehlenswert, aber nicht unbedingt erforderlich.
Wenn man die elektrolytische Beize auf eine Wechselbehandlung entweder in Alkalisalzlösung oder in Mineralsäure allein beschränkt, erhöhen sich die Beizzeiten und Snomaufwände wesentlich, vor allem aber erreicht man in keinem Fall die völlig rückstandsfreie Oberfläche des gebeizten Drahtes nach dem Beizen in beiden Medien hintereinander. Vermutlich ist eine gewisse Aufschliessung oder Oberflächenvergrösserung des Zunders während der ersten Behandlungsphase im Neutralelektrolyt der Grund, weshalb das eigentliche Beizen in der Säure der zweiten Behandlungsphase so rasch vonstatten geht. Es bilden sich Grenzfilme anderer Art als in der Säure, z. B. bei der kathodischen Behandlung im Alkalineutralsalz ein
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Film aus Alkalilauge. Das ist alles, was sich theoretisch über das Verfahren sagen lässt.
Wegen der erforderlichen Stromwendungen und der Schwierigkeiten der direkten Stromaufbrhigur insbesondere auf den noch verzundertenDraht empfiehlt sich indirekte Stromaufbringung nachdem Mittel leiterverfahren.
Für die Neutralsalz-Vorbehandlung eignen sich die verschiedensten Alkalisalze von Mineralsäure wie z.B.NaCl,KSo,NH Cl usw. In den meisten Fällen genügt jedoch eine Behandlung inde wässerigen Lösung des billigen Natriumsulfats, das auch korrosionstechnisch günstig ist, Insbesondere al Gründen der Leitfähigkeitserhöhung empfehlen sich höhere Salzkonzentrationen über 150 gíl sowie auc höhere Temperaturen, u.zw. 50-100 C, wodurch auch die Behandlungszeiten günstig beeinflusst werdei Die günstigste Stromdichte pflegt hiebei zwischen 10 und 20 A/dm2 zu liegen.
Auch zur sauren Beize in der zweiten Behandlungsphase kann man verschiedene Säuren verwende z. B. Salz-oder Mischsäure, jedoch genügt meistens eine auch hier korrosionstechnisch am günstigste liegende Behandlung in verdünnter Schwefelsäure ab 100 g/l. In der Regel genügt es hier, wegen de guten Leitfähigkeit, die u. a. auch erlaubt, wesentlich grössere Stromdichten anzuwenden, kalt zu beizer Man arbeitet hier im Bereich von 10 bis 100 A/dm2.
Meistens genügen ein bis zwei Stromrichtungswechsel während der Behandlung in jedem der beide Bäder. In der Regel ist es aber eindeutig vorteilhafter, mit einer kathodischen Behandlung abzuschliesser u. zw. sowohl im neutralen, als auch im sauren Bade.
Die Stromdichten der einzelnen kathodischen und anodischen Behandlungsphassn in ein und dem selben Bad können verschieden hoch gehalten werden, nur die Strommenge muss kathodisch und anodisc in Summe gleichgross sein, wenn man im Mittelleiterverfahren beizt. Es empfiehlt sich, besonders di abschliessende kathodische Behandlung im sauren Bad kurz, aber mit hoher Stromdichte zu fahren, ur durch die kräftigeWasserstoffentwicklung eine sichere gründlicheEmfernung vonBeizschlamm zugewähr leisten.
Günstig ist es in vielen Fällen schliesslich, den Draht sowohl zu Beginn als auch am Ende seine elektrolytischen Behandlung kathodisch, u. zw. möglichst mit dem gleichen Potential zu behandeln, ur Potentiale und Kriechströme in der vor-und nachgeschalteten Anlage zu unterbinden.
Beispiele :
EMI2.1
<tb>
<tb> Drahtsorte <SEP> Bad <SEP> art <SEP> C <SEP> Elektrolyt <SEP> Stromdichte <SEP> A/dm2 <SEP> Dauer <SEP> (sec)
<tb> I <SEP> (1, <SEP> 6 <SEP> mm) <SEP> neutral <SEP> 80 <SEP> 2oog <SEP> Na <SEP> 2S04/1 <SEP> 15 <SEP> 3". <SEP> anod. <SEP> +3" <SEP> kath.
<tb> sauer <SEP> 25 <SEP> 350g <SEP> H2SO4/1 <SEP> 25 <SEP> anod., <SEP> 50 <SEP> kath. <SEP> 6"anod. <SEP> +3"kath. <SEP>
<tb>
II <SEP> (2, <SEP> 7mm) <SEP> neutral <SEP> 70 <SEP> 300 <SEP> g <SEP> Na2S0 <SEP> 4/l <SEP> 12 <SEP> 5" <SEP> anod. <SEP> +5" <SEP> kath. <SEP>
<tb> sauer <SEP> 20 <SEP> 400g <SEP> H2S0./1 <SEP> 35 <SEP> anod., <SEP> 70 <SEP> kath. <SEP> 6"anod. <SEP> +3"kath. <SEP>
<tb>
III <SEP> (1, <SEP> 8 <SEP> mm) <SEP> neutral <SEP> 75 <SEP> 150gNaCl/l <SEP> 10 <SEP> 3" <SEP> anod. <SEP> +3" <SEP> kath. <SEP>
<tb> sauer <SEP> 20 <SEP> 500g <SEP> H2SO4/1 <SEP> 50 <SEP> 3" <SEP> anod. <SEP> +3" <SEP> kath. <SEP>
<tb>
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum elektrolytischen Beizen von niedriglegierten und von Kohlenstoffstählen in DurchzugsverfahrennachdemPatentierenoderandernWärmebehandiungen, dadurchgekennzeich net, dass zunächst in wässerigen Lösungen neutraler Alkalisalze von Mineralsäuren und sodann i) wässerigen Lösungen von Mineralsäuren gebeizt wird, u. zw. mit Gleichstrom untermindestens einmaligen Umpolen in jedem der beiden Elektrolyten.