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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung
des Entschlammungs- und Ausfällungsverhaltens
unerwünschter Stoffe,
Ionen oder Schlämme
in einem Prozessmedium beim Behandeln metallischer Werkstücke mit dem
Prozessmedium in einem Prozessbad, wobei der sich bildende Schlamm
durch Filtration, Sedimentation oder andere Schlammabscheideeinrichtungen
abgetrennt wird.
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Aus
der
DE 102 08 400
A1 ist ein Verfahren zur Phosphatierung metallischer Oberflächen mittels eines
phosphathaltigen Prozessmediums in einem Phosphatierbad bekannt,
bei dem der sich bildende Schlamm durch Filtration abgetrennt wird.
Die zu phosphatierende Oberfläche
besteht aus Stahl oder wenigstens teilweise aus Aluminium. Während und/oder
nach der Phosphatierung erfolgt eine Beaufschlagung des Prozessmediums
mit einem Gas oder einem Gasgemisch (Luft). Mit einem derartigen Verfahren
können
beispielsweise Karosserieteile von Automobilen phosphatiert werden,
um einen wirksamen Korrosionsschutz zu erreichen. Die Phosphatierung
von Karosseriebauteilen kann insbesondere vor einer anschließenden Elektrotauchlackierung
als Vorbeschichtung erfolgen. Ein Ziel der Phosphatierung besteht
darin, eine möglichst
geschlossene Phosphatschicht auf der Oberfläche des Karosseriebauteils
zu erzeugen, um einen zuverlässigen
Korrosionsschutz zu gewährleisten.
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Durch
das Belüften
des phosphathaltigen Prozessmediums mit einem Gas oder einem Gasgemisch
werden die Filtrierfähigkeit
und weitere Eigenschaften des aus dem Phosphatierbad abzutrennenden
Schlamms sowie die Schichtbildung auf der metallischen Oberfläche positiv
beeinflusst. Durch das Belüften
des phosphathaltigen Prozessmediums wird insbesondere erreicht,
dass der beim Phosphatieren von Aluminiumbauteilen erzeugte Kryolithschlamm relativ
schnell aus dem phosphathaltigen Prozessmedium ausfällt, so
dass er einfach und mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand in einer
Filtriereinrichtung herausgefiltert werden kann. Es hat sich gezeigt,
dass auf Grund der Belüftung
des Prozessmediums etwa 50 % weniger Schlammkonditionierer als bei
den bislang bekannten Verfahren zugegeben werden musste.
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Des
Weiteren wurde festgestellt, dass durch das Belüften/Begasen des Prozessmediums
offenbar kein Mehrverbrauch an Phosphatierchemikalien auftritt.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass das Entschlammungs- und Ausfällungsverhalten
unerwünschter
Stoffe, Ionen oder Schlämme
in Prozessmedien noch weiter verbessert werden muss, damit zum Beispiel
der Anteil an Schlammkonditionierern weiter verringert werden kann.
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Hier
setzt die vorliegende Erfindung an.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Verbesserung des Entschlammungs- und Ausfällungsverhaltens unerwünschter
Stoffe, Ionen oder Schlämme
in einem Prozessmedium beim Behandeln metallischer Werkstücke mit
dem Prozessmedium in einem Prozessbad zur Verfügung zu stellen, bei dem die
Schlammausfällung
gegenüber
dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren mit einfachen
Mitteln weiter verbessert und optimiert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit
den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich gemäß Anspruch
1 dadurch aus, dass das Prozessmedium vor, während und/oder nach dem Behandeln
der metallischen Werkstücke
gekühlt
wird. Bevorzugt erfolgt die Kühlung
im Prozessmedium punktuell, räumlich
begrenzt oder im gesamten Prozessmedium. Es hat sich überraschend
gezeigt, dass die Temperatur des Prozessmediums einen signifikanten
Einfluss auf das Ausfällungsverhalten
des Schlamms im Prozessmedium hat.
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Die
vorliegende Erfindung hat gegenüber
der aus der
DE 102
08 400 A1 bekannten Lösung
den Vorteil, dass die Schlammausfällung durch die Kühlung des
Prozessmediums erheblich verbessert werden kann. Es wurde überraschend
festgestellt, dass durch eine entsprechende Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
eine weitere Reduzierung und in besonders vorteilhafter Weise auch
der vollständige
Entfall des Einsatzes von Schlammkonditionierern erreicht werden
kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die zu entsorgende Schlammmenge,
die durch den Einsatz von Schlammkonditionierern erzeugt wird, wesentlich
verringert werden. Auf diese Weise können die Prozesskosten, insbesondere
die Kosten für
die eingesetzten Chemikalien reduziert werden, da durch die Verringerung
der Menge des verwendeten Schlammkonditionierers weniger Schichtbildner
mit der Schlammphase ausgetragen werden. Durch den niedrigeren Schlammgehalt
des Prozessmediums wird darüber
hinaus weniger Schlamm in die nachfolgenden Prozesszonen verschleppt.
Es hat sich darüber
hinaus gezeigt, dass es zu einer Qualitätsverbesserung der Beschichtung auf
den metallischen Oberflächen
kommt, wenn das Prozessmedium schlammärmer betrieben wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist zum Beispiel bei der Beschichtung von metallischen Oberflächen, wie
Normalstahl, verzinktem Stahl oder Edelstahl, und metallischen Oberflächen, die
wenigstens teilweise aus Aluminium bestehen, wie zum Beispiel kombinierte
Bauteile in Mischbauweise aus Aluminium und Stahl oder aus Aluminium
und verzinktem Stahl, oder bei der gleichzeitigen Behandlung von
Aluminiumbauteilen oder teilweise aus Aluminium bestehenden Bauteilen
in Gegenwart von Bauteilen mit anderen metallischen Oberflächen anwendbar.
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Das
hier vorgestellte Verfahren kann insbesondere beim Phosphatieren
metallischer Oberflächen
eingesetzt werden, um einen wirksamen Korrosionsschutz zur Verfügung zu
stellen. Dann wird ein phosphathaltiges Prozessmedium eingesetzt.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen,
dass das (zunächst warme)
Prozessmedium zur Kühlung
mit einem Gas oder einem Gasgemisch beaufschlagt wird. Die Temperatur
des Gases oder des Gasgemisches ist dabei kleiner als die Temperatur
des warmen Prozessmediums vor dem Kühlen. Eine Beaufschlagung des
Prozessmediums mit einem gekühlten
Gas ist auch über einen
längeren
Zeitraum relativ einfach prozesstechnisch realisierbar. Die erfindungsgemäße Verfahrensmaßnahme des
gezielten Belüftens
des Prozessmediums mit einem gekühlten
Gas oder Gasgemisch führt
dazu, dass die sich ausbildende Schlammflocke größer wird und schneller sedimentiert.
Die Entwässerung
des Schlamms erfolgt dabei erheblich schneller als ohne die Beaufschlagung
mit einem gekühlten
Gas oder Gasgemisch. Durch das belüftete Prozessmedium entsteht
an einer Grenzschicht zwischen dem Substrat (z. B. einem Karosseriebauteil)
und dem Prozessmedium ein Mikrorühreffekt,
der den Stoffaustausch, z. B. die Wasserstoffentfernung verbessert.
Hierdurch kommt es zu einer Verbesserung der beschichteten Oberfläche und
der Haftung. Die Verkrustung der Prozessbecken und Rohrleitungswandungen
wird verringert. Die Zuführung
des gekühlten
Gases beziehungsweise Gasgemisches in das Prozessmedium kann zum
Beispiel in der Weise erfolgen, wie in der
DE 102 08 400 A1 beschrieben.
Insbesondere kann das gekühlte
Gas beziehungsweise Gasgemisch direkt in einer Filtrationseinrichtung
(zum Beispiel in einer Kammerfilterpresse) oder in einer Sedimentationseinrichtung
(z. B. in einem Behälter,
Schrägklärer, Eindicker,
etc.) zugegeben werden.
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Es
besteht in einer besonders bevorzugten Ausführungsform die Möglichkeit,
dass die Temperatur des Gases oder des Gasgemisches gleich der Umgebungstemperatur
des Prozessbads oder kleiner als die Umgebungstemperatur des Prozessbads ist.
Es hat sich gezeigt, dass durch diese Maßnahme die Schlammausfällung weiter
erhöht
werden kann.
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Es
kann in einer vorteilhaften Ausführungsform
vorgesehen sein, dass die Temperatur des Gases oder des Gasgemisches
etwa 0°C
beträgt.
Die Temperatur des Gases oder des Gasgemisches kann in einer weiteren
vorteilhaften Ausführungsform
auch kleiner als 0°C
sein.
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Eine
Kühlung
des zugeführten
Gases beziehungsweise Gasgemisches kann bei einem Einsatz von herkömmlicher
Druckluft in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zum Beispiel mit Hilfe
eines Drucklufterzeugers (zum Beispiel mittels eines Kompressors)
erfolgen, wobei die Druckluft nach dem Kondensator des Drucklufterzeugers
abgenommen wird. Es besteht in einer alternativen Ausführungsform
die Möglichkeit,
dass die Kühlung
der zugeführten
Druckluft mit Hilfe eines Drucklufterzeugers (zum Beispiel mittels
eines Kompressors) erfolgt, wobei die Druckluft nach dem Wärmetauscher beziehungsweise
nach dem Erwärmen
der Druckluft abgenommen wird. Die Druckluft kann zum Beispiel auch
aus einem Drucklufterzeuger (zum Beispiel einem Kompressor) mit
einem sich daran anschließenden
Wärmetauscher
entnommen werden, wobei der Wärmetauscher
mit Kaltwasser aus einem Kaltwassernetz oder mit Frisch-, Trink-
oder Verbrauchswasser, welches in den Zonen vor, in oder nach dem
zu belüftenden
Prozessmedium für
andere Prozesszonen benötigt
wird, betrieben wird.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen,
dass das Gas oder das Gasgemisch dem Prozessmedium mittels einer
Pumpe und/oder mindestens eines Ventilators zugeführt wird.
Eine mögliche
bevorzugte Variante sieht vor, dass eine Belüftung des Prozessmediums im
Prozessbecken oder in einem separaten Becken in einem Teilvolumen
erfolgt. Die Belüftung
kann im Prozessbecken zum Beispiel über Flutsysteme erfolgen, insbesondere über Seitenflutsysteme
und/oder Bodenflutsysteme. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung
sieht daher vor, das genannte Belüftungssystem auch in Aktivierzonen,
Beschichtungszonen (Phosphatierzonen) und Passivierzonen beim Beschichten
von Aluminium, Magnesium, Stahl und verzinktem Stahl bei Mischbauweise
und beim Beschichten der reinen Metalle einzusetzen. Die Belüftung kann
beispielsweise auch in einem Zulaufbereich zur Filter- oder Sedimentationseinrichtung
erfolgen.
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Die
Belüftung
des Prozessmediums kann beispielsweise über zusätzliche freie Ausflüsse des Prozessmediums über dem
Radniveau erfolgen. Alternativ oder gleichzeitig ist es möglich, die
Belüftung über Spritzsysteme
vorzunehmen, die das Prozessmedium zerstäuben. Des weiteren kann eine
Belüftung über einen
Flüssigkeitsstrahl-Gaskompressor mit
atmosphärischer
Luftansaugung oder einen Flüssigkeitsstrahl-Gasmischer
mit Druckluftbeaufschlagung erfolgen.
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Es
besteht in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform die Möglichkeit,
dass das Gas oder das Gasgemisch dem Prozessmedium in einem flüssigen oder
in einem festen Aggregatzustand zugeführt wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird gemäß Anspruch
9 vorgeschlagen, dass das warme Prozessmedium durch Hinzugeben eines
zuvor abgekühlten
Prozessmediums gekühlt
wird. Das Hinzugeben des zuvor abgekühlten Prozessmediums kann zusätzlich oder
alternativ zu der vorstehend beschriebenen Beaufschlagung des warmen
Prozessmediums mit einem Gas oder Gasgemisch erfolgen.
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Die
Temperatur des abgekühlten
Prozessmediums kann in einer bevorzugten Ausführungsform vor dem Hinzugeben
zum warmen Prozessmedium gleich der Umgebungstemperatur des Prozessbads
oder kleiner als die Umgebungstemperatur des Prozessbads sein. Dadurch
kann das Ausfällungs- und
Entschlammungsverhalten weiter verbessert werden.
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Es
besteht in einer vorteilhaften Ausführungsform weiterhin die Möglichkeit,
dass die Temperatur des abgekühlten
Prozessmediums vor dem Hinzugeben zum warmen Prozessmedium etwa
0°C beträgt.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass die Temperatur des abgekühlten Prozessmediums
vor dem Hinzugeben zum warmen Prozessmedium kleiner als 0°C ist.
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Es
besteht in einer vorteilhaften Ausführungsform weiterhin die Möglichkeit,
dass das abgekühlte
Prozessmedium dem Prozessmedium in einem festen Aggregatzustand
zugeführt
wird.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen,
dass das abgekühlte Prozessmedium
dem warmen Prozessmedium in Form von Eispellets zugegeben wird.
Derartige Eispellets können
zum Beispiel aus Ergänzungswasser, VE-Wasser,
Frischwasser, das infolge von Verdampfung oder Verschleppung benötigt wird,
bestehen. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass
unter Umständen
keine zusätzlichen
Chemikalien zugeführt
werden müssen,
um eine Ausfällungsreaktion
in dem Prozessmedium zu erhalten. Dadurch lässt sich das zu entsorgende
Schlammvolumen weiter reduzieren.
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Das
Abkühlen
des Prozessmediums vor dem Hinzugeben zum warmen Prozessmedium kann
zum Beispiel in einem Wärmetauscher
erfolgen. Der Wärmetauscher
kann zum Beispiel mit Kaltwasser aus einem Kaltwassernetz oder mit
Frisch-, Trink- oder Verbrauchswasser, welches in den Zonen vor,
in oder nach dem zu belüftenden
Prozessmedium für
andere Prozesszonen benötigt
wird, betrieben werden. Eine weitere Variante besteht in der Zugabe
eines kühleren
Prozessmediums in eine Zufuhrleitung des Prozessmediums zur Filtrationsreinigung
(zum Beispiel zur Kammerfilterpresse) und/oder in der Zugabe kühlerer Prozessflüssigkeit
direkt in die Filtrationseinrichtung (zum Beispiel in die Filtrationskammern
der Kammerfilterpresse) oder die Sedimentationseinrichtung.
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Die
Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens kann zum Beispiel bei
Beschichtungsanlagen mit Tauchprozessen, Spritzprozessen oder kombinierten
Tauch- und Spritzprozessen erfolgen. Das hier beschriebene Verfahren
kann insbesondere beim Tauchphosphatieren, beim Spritzphosphatieren oder
beim kombinierten Tauch- und Spritzphosphatieren teilweise aus Aluminium
bestehender Oberflächen
eingesetzt werden.
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Das
Verfahren kann darüber
hinaus auch bei Spritz- oder Tauchphosphatierprozessen und kombinierten
Spritz-Tauchphosphatierprozessen eingesetzt werden, bei denen Substrate
aus Normalstahl, verzinktem Stahl, Aluminium, Magnesium, Titan, Edelstahl,
etc. beschichtet werden. Derartige Teile können zum Beispiel Bleche Schrauben,
Karosserien oder Karosserieteile sein.
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Das
Verfahren kann ferner bei Beiz- und Beizpassivierprozessen im Spritz-
oder Tauchverfahren oder im kombinierten Spritz-Tauchverfahren eingesetzt
werden, bei denen Substrate aus Normalstahl, verzinktem Stahl, Aluminium,
Magnesium, Titan, Edelstahl, etc., behandelt werden. Derartige Teile
können
zum Beispiel Bleche Schrauben, Karosserien oder Karosserieteile
sein.
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Ferner
besteht die Möglichkeit,
das hier beschriebene Verfahren bei Aktivier- und Passivierprozessen
im Spritz- oder Tauchverfahren oder als kombiniertes Spritz-Tauchverfahren einzusetzen,
bei denen Substrate aus Normalstahl, verzinktem Stahl, Aluminium,
Titan, Magnesium, Edelstahl, etc. behandelt werden. Derartige Teile
können
zum Beispiel Bleche Schrauben, Karosserien oder Karosserieteile sein.
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Denkbar
ist ferner der Einsatz des hier beschriebenen Verfahrens bei Nanobeschichtungsprozessen
im Spritz- oder Tauchverfahren oder im kombinierten Spritz-Tauchverfahren, die
zum Beispiel Silane enthalten, bei denen Substrate aus Normalstahl, verzinktem
Stahl, Aluminium, Magnesium, Titan, Edelstahl, etc. behandelt werden.
Derartige Teile können
zum Beispiel Bleche Schrauben, Karosserien oder Karosserieteile
sein.
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Ein
weiteres Anwendungsgebiet bieten Zirkon-Oxid–Technologieprozesse im Spritz-
oder Tauchverfahren oder als kombinierte Spritz-Tauchverfahren,
bei denen Substrate aus Normalstahl, verzinktem Stahl, Aluminium,
Magnesium, Titan, Edelstahl etc. behandelt werden. Derartige Teile
können zum
Beispiel Bleche Schrauben, Karosserien oder Karosserieteile sein.
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Ferner
kann das Verfahren bei Entfettungsprozessen im Spritz- oder Tauchverfahren
oder als kombinierte Spritz-Tauchverfahren eingesetzt werden, bei
denen Substrate aus Normalstahl, verzinktem Stahl, Aluminium, Magnesium,
Titan, Edelstahl etc. behandelt werden. Derartige Teile können zum Beispiel
Bleche Schrauben, Karosserien oder Karosserieteile sein.
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Darüber hinaus
bietet sich ein Einsatz des Verfahrens in Sedimentationsbecken,
wie zum Beispiel Schrägklärer- und
Eindicker in Abwasseranlagen und Phophatierzonen an.
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Das
Prozessmedium kann in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Galvanikflüssigkeit
enthalten oder vollständig
aus einer Galvanikflüssigkeit
bestehen.
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Das
Prozessbad kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
ein Galvanikbad sein.
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Die
vorliegende Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert werden.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wurden umfangreiche Versuche in
einer Anlage durchgeführt,
in der Fahrzeugbauteile in einem Prozessbad unter Einsatz eines
phosphathaltigen Prozessmediums beschichtet (phosphatiert) wurden
und der Schlamm anschließend
durch Filtrieren abgetrennt wurde. Dabei wurde mit gekühlten Gasen
zur Belüftung
des Prozessmediums gearbeitet und zum Vergleich wurde unter gleichen
Versuchsbedingungen nach einer Phosphatierung im unbelüfteten Prozessbad
filtriert.
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Den
Untersuchungen lag die Fragestellung zugrunde, was mit der Schlammausfällung in
dem phospahthaltigen Prozessmedium geschieht, wenn das zugeführte Gas
beziehungsweise Gasgemisch gekühlt
beziehungsweise kälter
als das Prozessmedium zugeführt
wird. In erster Linie wurden die Ergebnisse der Belüftungsversuche
in einer Normalstahlfelgenanlage ausgewertet. In dieser Felgenanlage wurden
keine Aluminiumteile phosphatiert, so dass demzufolge auch kein
Kryolithschlamm gebildet wurde.
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Ein
phosphathaltiges Prozessmedium aus einer Normalstahlfelgenanlage
wurde in einem Imhoff-Trichter mit einer herkömmlichen Pumpe mit Luft beaufschlagt
und dadurch belüftet.
Dabei wurde Luft bei Umgebungstemperatur des Prozessbads (Raumtemperatur)
sowie Luft mit Temperaturen zwischen etwa 4° und etwa 6°C mit Hilfe der Pumpe für einen Zeitraum
von zehn Minuten in das phosphathaltige Prozessmedium eingebracht.
In weiteren Versuchen wurde das phosphathaltige Prozessmedium mit
etwa 27°C
und 55°C
warmer Luft belüftet.
Weitere Vergleichsversuche wurden mit unbelüfteten phosphathaltigen Prozessmedien
durchgeführt.
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Das
Gas beziehungsweise Gasgemisch wurde dem phosphathaltigen Prozessmedium
in Form von Druckluft aus. einem Druckluftnetz zugeführt. Anhand
eines Temperaturfühlers
in der Druckluftzuleitung wurde festgestellt, dass die Druckluft
aus dem Druckluftnetz ohne eine weitere Kühlung mit einer Temperatur
von etwa 27°C
zugeführt
wird. Zur Reinigung wurde die Druckluft während der Drucklufterzeugung
bis unter ihren Taupunkt abgekühlt.
Durch diese bekannte Maßnahme
fallen die in der Druckluft enthaltenen Verschmutzungen, wie zum
Beispiel Abriebstoffe, Staub, Feuchtigkeit, Öl, etc., aus. Anschließend wurde
die Druckluft über
einen Gegenstrom-Wärmetauscher
wieder auf die gewünschte Temperatur
von etwa 27°C
erwärmt.
Die eingemischte Druckluft hatte gegenüber dem phosphathaltige Prozessmedium,
die eine Radtemperatur von etwa 52°C besaß, bei diesem Versuch eine
Temperaturdifferenz von etwa 25°C.
Bei typischen Raumtemperaturen war die Temperaturdifferenz noch
größer. Bei einer
Belüftungstemperatur
von 27°C
wurde nach 30 Minuten ein ausgefälltes
Schlammvolumen von 2,0 ml pro Liter gemessen.
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Die
weiteren Untersuchungen haben ergeben, dass durch eine Beaufschlagung
(Belüftung) des
phosphathaltigen Prozessmediums mit etwa 4 bis 6°C kalter Luft die Schlammausfällung aus
dem Prozessmedium im Vergleich zu einer Beaufschlagung (Belüftung) des
phosphathaltigen Prozessmediums mit Luft bei Raumtemperatur weiter
erhöht werden
kann. Bei einer Belüftungstemperatur
(Temperatur der dem Prozessmedium zugeführten Druckluft) von 4,5°C wurde zum
Beispiel nach 30 Minuten ein ausgefälltes Schlammvolumen von 3,3
ml pro Liter gemessen.
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Bei
Vergleichsversuchen, bei denen das phosphathaltige Prozessmedium
mit etwa 52 bis 55°C
warmer Luft belüftet
wurde, war zu beobachten, dass im Vergleich zu einem unbelüfteten phosphathaltigen
Prozessmedium keine erhöhte
Schlammausfällung
auftrat.
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Diese
Beobachtungen können
möglicherweise
eine Erklärung
dafür liefern,
warum trotz reiner Spritzphosphatierung, die eigentlich sehr viel
Luft in das phosphathaltige Prozessmedium der Felgenanlage einbringt,
durch eine Belüftung
mit Hilfe der Pumpe und der Raumluft eine Erhöhung der Schlammausfällung erreicht
werden kann. Durch das Betreiben der Spritzringe mit einem 52°C warmen
phosphathaltigen Prozessmedium gibt es lokal nur eine ganz geringe
Abkühlung
in dem phosphathaltigen Prozessmedium, welche die Schlammausfällung einleitet
oder unwesentlich unterstützt.
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Um
den lokalen Temperatureinfluss auf die Schlammausfällung näher zu untersuchen,
wurden weitere Untersuchungen im Imhoff-Trichter mit einem gekühlten phosphathaltigen
Prozessmedium durchgeführt.
Mit Hilfe einer Bürette
wurden 2 × 10
ml eines auf 29°C
abgekühlten
phosphathaltigen Prozessmediums in einen Liter eines warmen phosphathaltigen Prozessmediums
eingeimpft. Nach dem Einimpfen kam es sofort zu einer Phosphatschlammausfällung. Dabei
war zu beobachten, dass der Zeitraum der Schlammausfällung im
Vergleich zu einer belüfteten Schlammausfällung nicht
sehr lange andauerte. Da das phosphathaltige Prozessmedium im Vergleich
zu Luft eine höhere
spezifische Wärmekapazität besitzt, wird
vermutet, dass der Temperaturausgleich zwischen dem warmen und dem
kälteren
phosphathaltigen Prozessmedium verhältnismäßig schnell erfolgt. Dadurch
kann die Phosphatschlammausfällung
relativ schnell zum Erliegen kommen.
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Anders
stellt sich die Situation beim Einmischen eines kühleren Gases
beziehungsweise Gasgemisches (Luft) dar. Die Luft besitzt nur eine
verhältnismäßig schlechte
Wärmeleitung
und eine geringere Wärmekapazität als Wasser
und verbleibt daher längere
Zeit auf einem tieferen Temperaturniveau. Ferner gibt es durch die
aufsteigenden Luftblasen auch einen Mikrorühreffekt, welcher den Stoffaustausch
begünstigt.
Es ist davon auszugehen, dass durch das Einblasen kälterer Luft
in das phosphathaltige Prozessmedium im Bereich der Luftblasen eine lokale
Temperaturabsenkung stattfindet, welche die Löslichkeitsgrenze verändert und
dadurch die Schlammausfällung
begünstigt.
Vermutlich entstehen durch die lokale Temperatur Schlammkeime, die sich
mit anderen Schlammkeimen schneller zu einer Schlammflocke verbinden
und sedimentieren.
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Ein
weiterer Vorteil, den Gase beziehungsweise Gasgemische, wie zum
Beispiel Luft, bieten, besteht darin, dass diese auch auf Temperaturen
unter 0°C
abgekühlt
und dabei dem phosphathaltigen Prozessmedium relativ einfach zugemischt
werden können.