Verfahren zur Reinigung der Oberfläche von aus Eisen oder Eisenlegierungen bestehenden Teilen von Vakuumentladungsappar aten. Es ist bekannt, dass die aus Eisen oder Eisenlegierungen bestehenden Wandungen (Einbaukörper, Anodenschutzrohre oder der gleichen) in. Innern von Stromrichtergefässen einen ausserordentlich hohen Grad von Rein heit, der den sonst in der Technik üblicben Reinheitsgrad wesentlich übersteigt, besitzen müssen, um eine Verschlechterung des Va kuums und Störungen des Entladungsvor ganges, wie zum Beispiel Rückzündungen, zu vermeiden.
Als störende Verunreinigungen, die be seitigt werden müssen, kommen in erster Linie Alkali- und Erdalkaliverbindungen, ferner Fett- und Zunderschichten in Betracht. Alkalien und Erdalkalien begünstigen eine Emmission der Eisenteile und damit Rück zündungen, während Fett- und Zunderschich- ten insbesondere insofern schädlich sind, als sie die Haftfähigkeit anderer Verunreinigun gen begünstigen.
Die Beseitigung der Ver- unreinigungen auf chemischem Wege bringt bei den bekannten Reinigungsverfahren Schwierigkeiten mit sich, da die gereinigten Oberflächen wegen des meist erforderlichen nachträglichen Abspüblens mit Wasser stark zur Oxydation und infolgedessen zu neuer Verschmutzung neigen. Man hat deshalb bis her die Reinigung der Teile meist auf trok- kenem Wege durch mechanische Bearbeitung der Oberfläche, zum Beispiel mittels Schleif scheibe oder Sandstrahlgebläse vorgenommen.
Auch diese Reinigung ist aber in keiner Weise befriedigend, da die Oberfläche auf gerauht und damit die Haftfähigkeit für Verunreinigungen begünstigt wird und zum Beispiel bei einem Sandstrahlgebläse die Sandkörner leicht in die Eisenoberfläche hineingetrommelt werden, aus der sie kaum wieder entfernt werden können. Auch hier durch ergeben sich Ansatzpunkte zu neuer Verschmutzung, wobei auch die Sandkörner selbst eine Verschmutzung darstellen. Mit den bekannten Verfahren können daher selbst bei äusserster Sorgfalt nur schwer wirklich reine und in gewissem Masse korrosionsbe ständige Oberflächen erhalten werden.
Die Erfindung betrifft ein Reinigungsver fahren der Oberfläche von aus Eisen oder Eisenlegierungen bestehenden Teilen von Va kuumentladungsapparaten, dem die Nachteile der bekannten Verfahren nicht anhaften und mit dem sich metallisch reine, ausserordentlich korrosionsbeständige Oberflächen erzielen las sen. Das neue Verfahren ist dabei äusserst einfach und auch fabrikmässig leicht anwend bar, da der Grad der erzielten Reinheit im Gegensatz zu den bekannten Reinigungsver fahren praktisch nicht bezw. nur in geringem Masse von der Geschicklichkeit und der Sorg falt des betreffenden Arbeiters abhängt.
Dieses Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, dass man die für den Bau der betref fenden Apparate bestimmten und zu reini genden Teile zuerst entfettet, darauf in einem Säurebeizbad behandelt und anschliessend passiviert. Durch die Passivierung wird die chemische Aktivität der gereinigten Ober fläche auf chemischem Wege so verändert, dass sie korrosionsbeständig wird und bei dem nachfolgenden Zusammenbau der Apparate teile nicht so leicht verschmutzen kann.
Zur Passivierung der Eisenteile kommen in erster Linie oxydierende Bäder, wie Wasser stoffsuperoxyd, Chromsäure und insbesondere Salpetersäure von hoher Konzentration in Betracht. In diese Bäder werden die Eisen teile kurzzeitig eingetaucht.
Konzentrierte Salpetersäure greift Eisen nur so lange an, bis sich eine Schutzschicht auf der Oberfläche gebildet hat, die eine weitere Reaktion zwischen dem Eisen und der Säure verhindert. Die Schutzschicht be sitzt nur molekulare Dicke und ist demgemäss unsichtbar.
Zwischen der zur Passivierung erforder lichen Grenzkonzentration der Säure und ihrer Temperatur besteht eine Beziehung derart, dass die Grenzkonzentration um so höher ist, je höher die Temperatur des Säure- bades ist. Für Salpetersäurebäder von höch stens 20 C haben sich Konzentrationen von einem spezifischen Gewicht von mindestens 1,25, insbesondere einem spezifischen Gewicht von 1,37 (40 Be) bei 20 C, als besonders vorteilhaft erwiesen.
Die Passivierung geht zwar ausserordentlich rasch vor sich, jedoch ist es zweckmässig, die Tauchzeit der Eisen teile in dein Salpetersäurebad mindestens fünf Sekunden, sogar einige Minuten zu wählen.
Zur Passivierung kann auch ein elektro lytisches Bad benutzt werden, in welchem die zu passivierenden Oberflächen als Anode geschaltet und durch anodische Oxydation verändert werden.
Nach der Behandlung im Passivierungs- bad können die Eisenteile unmittelbar mit Wasser abgespült und getrocknet werden.
Im einzelnen wird man das gesamte Reini gungsverfahren beispielsweise irr folgender Weise vornehmen Zuerst werden die Metallteile entfettet, indem sie in einem fettlösenden oder in einem fettemulgierenden Reinigungsbad gewaschen werden. FettlösendeFlüssigkeiten haben meist den Nachteil, dass sie entweder feuergefähr lich sind oder aber, wie zurr Beispiel Tri- chloräthylen und Perchloräthylen, giftige Dämpfe entwickeln.
In grösseren Betrieben werden deshalb zweckmässig fettemulgierende Bäder verwendet, wie sie für viele Reinigungs zwecke zum Beispiel unter dem Namen "Sili- rorre" oder "Henkels P311 in den Handel ge bracht werden. Das Waschen der Eisenteile in dein Bad wird zweckmässig durch einfaches Tauchen, gegebenenfalls Abkochen, vorge nommen. Unter Umständen kann gleichzeitig die Reinigung durch eine mechanische Ein wirkung, zum Beispiel mittels Bürsten noch verbessert werden.
In bestimmten Fällen kann es zweck mässig sein, das Entfetten der Teile durch Erhitzen vorzunehmen. In der Hitze werden die auf der Oberfläche haftenden Fettschich ten zerstört.
Nach dein Entfetten werden die Eisen teile in einem Säurebeizbad, zum Beispiel kalte verdünnte Salzsäure, von Zunder (Oxyd schichten), Alkalien und Erdalkalien befreit. Als Beizsäure können an Stelle von kalter oder heisser verdünnter Salzsäure kalte oder heisse Schwefelsäure, ebenfalls verdünnt, oder irgendwelche andere flusssäurehaltigen Spezial beizen verwendet werden. Letztere kommen insbesondere für die chemisch widerstands fähigen Chromeisenlegierungen in Betracht.
Die Eisenteile verbleiben im Beizbad je nach Konzentration der Säure eine bis mehrere Stunden, bei einer etwa 10 o/oigen Salzsäure etwa 1-2 Stunden. Durch Bürsten der Oberflächen kann diese Zeit noch verkürzt werden. Auf diese Weise gebeizte Eisenoberflächen sind nun ausserordentlich wenig korrosions beständig und es gelingt nicht, sie zu trock nen und auch nur kurze Zeit aufzubewahren, ohne dass Rosten und damit ein Aufrauen der Oberflächen eintritt, was ein erneutes Verschmutzen der Eisenteile begünstigt. Aus diesem Grund wird die Passivierung der Eisenteile anschliessend an das Beizen vor genommen.
Zu diesem -Zweck werden die Eisenteile zum Beispiel nach ihrem Heraus nehmen aus dem Beizbad abgewaschen, ge gebenenfalls unter einer Brause abgespült und in kaltes Leitungswasser eingetaucht. Darauf werden die Teile noch in nassem Zustand in das Passivierungsbad, zum Bei spiel in Salpetersäure, eingetaucht, wo sie zweckmässig einige Minuten verbleiben. Bei Eintauchen der Teile findet eine ganz kurze, vorübergehende Gasentwicklung an den Eisen oberflächen statt, während welcher sich die Bildung der Schutzschicht vollzieht.
An schliessend an die Passivierung kann man die Teile in vorzugsweise kaltes Leitungswasser (Brunnenwasser) tauchen und darauf zur Ent fernung der im Leitungswasser enthaltenen Kalksalze mit kaltem destilliertem Wasser abspülen, dann zwecks Beschleunigung der Trocknung mittels heissem destilliertem Was ser erwärmen und schliesslich schnell, vor zugsweise durch Anblasen mit Heissluft, voll ständig trocknen. Die so gereinigten und passivierten Teile sind silberweiss und haben eine glatte Ober fläche. Sie können lange lagern, ohne dass eine Korrosion befürchtet werden muss. Die Gefahr der Verschmutzung der Teile, etwa beim Zusammenbau des Vakuumentladungs- apparate, ist dadurch bedeutend verringert.
Die Herstellung von Vakuumsentladungs- apparaten mit nach dem erfindungsgemässen Verfahren gereinigten Eisenteilen wird man vorteilhaft so vornehmen, dass der ganze Apparat vor dem Reinigen besagter Teile zur Probe zusammengesetzt wird. Darauf wird er wieder auseinandergenommen und die einzelnen Eisenteile in der oben erläuterten Weise gereinigt. Erst dann wird die endgül tige Zusammensetzung vorgenommen, vor zugsweise in einem staubfreien Raum und unter besonderen Vorsichtsmassregeln (An fassen der Teile mit Handschuhen).
Der ganze Reinigungsvorgang kann lau fend, und zwar auch verhältnismässig rasch vorgenommen werden, indem die verschie denen chemischen und Spülbäder in Kesseln (für die Säuren zum Beispiel aus Beton mit säurefester Ausmauerung, für das destillierte Wasser zum Beispiel aus oberflächlich oxy diertem Aluminium) nebeneinander aufgestellt werden und die einzelnen Teile, gegebenen falls mittels eines Kranes, aufeinanderfolgend in die Kessel getaucht werden.
Damit die Bäderflüssigkeiten auch mit Sicherheit jede einzelne Stelle der Oberfläche der einzelnen Teile erreichen, ohne dass ein besonderes Bürsten oder dergleichen notwendig ist, wird man die zu reinigenden Teile von vornherein vorteilhaft so ausbilden, dass sie keine toten Ecken oder dergleichen Räume besitzen, in denen licht Luft ansammeln könnte. Kappen- förmige Teile werden vorzugsweise oben mit einer Bohröffnung versehen, durch die die Luft beim Tauchen entweichen kann.
In der als Beispiel angegebenen Durch führung des erfindungsgemässen Verfahrens war kurz von Eisen die Rede, es sollen aber darunter auch andere Eisenmetalle verstan den sein, insbesondere Chromeisen, Nickel eisen oder dergleichen.
Process for cleaning the surface of iron or iron alloy parts of vacuum discharge apparatus. It is known that the walls made of iron or iron alloys (built-in bodies, anode protection tubes or the like) in the interior of converter vessels must have an extraordinarily high degree of purity, which significantly exceeds the degree of purity otherwise usual in technology, in order to deteriorate of the vacuum and disruptions to the discharge process, such as re-ignition.
The disruptive impurities that must be eliminated are primarily alkali and alkaline earth compounds, and also layers of fat and scale. Alkalis and alkaline earths promote the emission of iron parts and thus backfiring, while layers of fat and scale are particularly harmful in that they promote the adhesion of other contaminants.
With the known cleaning methods, the removal of the contamination by chemical means involves difficulties, since the cleaned surfaces have a strong tendency to oxidation and consequently to new contamination because of the subsequent rinsing with water which is usually required. For this reason, up to now the parts have mostly been cleaned in a dry way by mechanical treatment of the surface, for example using a grinding wheel or a sandblasting blower.
However, this cleaning is in no way satisfactory, since the surface is roughened and thus the adhesion for impurities is favored and, for example, with a sandblasting fan, the grains of sand are easily drummed into the iron surface, from which they can hardly be removed again. Here, too, there are starting points for new pollution, with the grains of sand themselves also representing pollution. With the known method, therefore, even with the greatest care, it is difficult to obtain really pure and to a certain extent corrosion-resistant surfaces.
The invention relates to a cleaning method of the surface of iron or iron alloy parts of Va kuentrladungsapparaten, which do not adhere to the disadvantages of the known methods and with which metallically pure, extremely corrosion-resistant surfaces can be achieved. The new process is extremely simple and easy to use in the factory, since the degree of purity achieved, in contrast to the known cleaning process, practically does not drive or. depends only to a small extent on the skill and care of the worker concerned.
This process is characterized in that the parts intended for the construction of the apparatus concerned and to be cleaned are first degreased, then treated in an acid pickling bath and then passivated. Passivation chemically changes the chemical activity of the cleaned surface in such a way that it becomes corrosion-resistant and cannot so easily get dirty when the equipment is subsequently assembled.
To passivate the iron parts, oxidizing baths such as hydrogen peroxide, chromic acid and, in particular, nitric acid of high concentration come into consideration. The iron parts are briefly immersed in these baths.
Concentrated nitric acid only attacks iron until a protective layer has formed on the surface that prevents further reaction between the iron and the acid. The protective layer has only a molecular thickness and is therefore invisible.
There is a relationship between the limit concentration of the acid required for passivation and its temperature such that the limit concentration is higher, the higher the temperature of the acid bath. Concentrations of a specific gravity of at least 1.25, in particular a specific gravity of 1.37 (40 Be) at 20 C, have proven to be particularly advantageous for nitric acid baths of at most 20 C.
The passivation takes place extremely quickly, but it is advisable to choose the immersion time of the iron parts in your nitric acid bath at least five seconds, even a few minutes.
An electrolytic bath can also be used for passivation, in which the surfaces to be passivated are connected as anode and changed by anodic oxidation.
After treatment in the passivation bath, the iron parts can be rinsed off with water and dried immediately.
In detail, the entire cleaning process will be carried out, for example, in the following manner. First, the metal parts are degreased by washing them in a fat-dissolving or in a fat-emulsifying cleaning bath. Grease-dissolving liquids usually have the disadvantage that they are either flammable or, such as trichlorethylene and perchlorethylene, emit toxic fumes.
In larger companies, therefore, it is advisable to use fat-emulsifying baths, as they are marketed for many cleaning purposes, for example under the name "Silirorre" or "Henkels P311. Washing the iron parts in your bath is practical by simply dipping, If necessary, the cleaning can be improved by a mechanical action, for example by brushing.
In certain cases it can be useful to degrease the parts by heating them. The layers of fat adhering to the surface are destroyed in the heat.
After degreasing, the iron parts are freed from scale (oxide layers), alkalis and alkaline earths in an acid pickling bath, for example cold diluted hydrochloric acid. As pickling acid, cold or hot sulfuric acid, also diluted, or any other special pickling acid containing hydrofluoric acid can be used instead of cold or hot diluted hydrochloric acid. The latter are particularly suitable for the chemically resistant chrome iron alloys.
The iron parts remain in the pickling bath for one to several hours, depending on the concentration of the acid, and about 1-2 hours for about 10% hydrochloric acid. This time can be shortened by brushing the surfaces. Iron surfaces stained in this way are now extremely resistant to corrosion and it is not possible to dry them and store them for a short time without rusting and thus roughening of the surfaces, which favors renewed contamination of the iron parts. For this reason, the iron parts are passivated after pickling.
For this purpose, the iron parts are washed off after they have been removed from the pickling bath, if necessary rinsed under a shower and immersed in cold tap water. The parts are then immersed in the passivation bath, for example in nitric acid, while still wet, where they are expediently left for a few minutes. When the parts are immersed, a very brief, temporary evolution of gas takes place on the iron surfaces, during which the protective layer is formed.
After passivation, the parts can be immersed in cold tap water (well water) and then rinsed with cold distilled water to remove the calcium salts contained in the tap water, then heated with hot distilled water to accelerate the drying process and finally quickly, preferably dry completely by blowing hot air. The parts cleaned and passivated in this way are silver-white and have a smooth surface. They can be stored for a long time without the fear of corrosion. The risk of contamination of the parts, for example when assembling the vacuum discharge apparatus, is thereby significantly reduced.
The manufacture of vacuum discharge apparatuses with iron parts cleaned by the method according to the invention is advantageously carried out in such a way that the entire apparatus is put together to form a sample before the said parts are cleaned. It is then taken apart again and the individual iron parts cleaned in the manner described above. Only then is the final composition carried out, preferably in a dust-free room and under special precautionary measures (touching the parts with gloves).
The entire cleaning process can be carried out continuously and relatively quickly by setting up the various chemical and rinsing baths in kettles (for the acids, for example, from concrete with acid-proof lining, for the distilled water, for example, from superficially oxidized aluminum) and the individual parts, if necessary by means of a crane, are successively submerged in the boiler.
So that the bath fluids reach every single point on the surface of the individual parts with certainty, without special brushing or the like being necessary, the parts to be cleaned are advantageously designed from the outset so that they have no dead corners or similar spaces in which light could collect air. Cap-shaped parts are preferably provided with an opening at the top through which the air can escape when diving.
In the implementation of the method according to the invention given as an example, iron was briefly mentioned, but it should also include other ferrous metals, in particular chrome iron, nickel iron or the like.