DE102006030680A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft 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. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Prozessmedium vor, während und/oder nach dem Behandeln der metallischen Werkstücke gekühlt wird.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Temperatur des abgekühlten Prozessmediums vor dem Hinzugeben zum warmen Prozessmedium kleiner als 0°C ist.
  • Es besteht in einer vorteilhaften Ausführungsform weiterhin die Möglichkeit, dass das abgekühlte Prozessmedium dem Prozessmedium in einem festen Aggregatzustand zugeführt wird.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Darüber hinaus bietet sich ein Einsatz des Verfahrens in Sedimentationsbecken, wie zum Beispiel Schrägklärer- und Eindicker in Abwasseranlagen und Phophatierzonen an.
  • Das Prozessmedium kann in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Galvanikflüssigkeit enthalten oder vollständig aus einer Galvanikflüssigkeit bestehen.
  • Das Prozessbad kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ein Galvanikbad sein.
  • Die vorliegende Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (19)

  1. 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, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmedium vor, während und/oder nach dem Behandeln der metallischen Werkstücke gekühlt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmedium zur Kühlung mit einem Gas oder einem Gasgemisch beaufschlagt wird, dessen Temperatur kleiner als die Temperatur des Prozessmediums vor dem Kühlen ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gases oder des Gasgemisches gleich der Umgebungstemperatur des Prozessbads oder kleiner als die Umgebungstemperatur des Prozessbads ist
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gases oder des Gasgemisches etwa 0°C beträgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gases oder des Gasgemisches kleiner als 0°C ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas oder das Gasgemisch dem Prozessmedium mittels einer Pumpe und/oder mindestens eines Ventilators zugeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des Prozessmediums mit dem Gas oder Gasgemisch im Prozessbecken oder in einem separaten Becken in einem Teilvolumen erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas oder das Gasgemisch dem Prozessmedium in einem flüssigen oder in einem festen Aggregatzustand zugeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das warme Prozessmedium durch Hinzugeben eines zuvor abgekühlten Prozessmediums gekühlt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des abgekühlten Prozessmediums vor dem Hinzugeben zum warmen Prozessmedium gleich der Umgebungstemperatur des Prozessbads oder kleiner als die Umgebungstemperatur des Prozessbads ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des abgekühlten Prozessmediums vor dem Hinzugeben zum warmen Prozessmedium etwa 0°C beträgt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des abgekühlten Prozessmediums vor dem Hinzugeben zum warmen Prozessmedium kleiner als 0°C ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das abgekühlte Prozessmedium dem warmen Prozessmedium in einem festen Aggregatzustand zugeführt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das abgekühlte Prozessmediums dem warmen Prozessmedium in Form von Eispellets zugegeben wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen des Prozessmediums in einem Wärmetauscher erfolgt.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmedium phosphathaltig ist.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmedium Silane und/oder Zirkon-Oxide enthält.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmedium eine Galvanikflüssigkeit enthält.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessbad ein Galvanikbad ist.
DE200610030680 2006-07-04 2006-07-04 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 Withdrawn DE102006030680A1 (de)

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