DE102008042219A1 - Chemical deburring of workpieces, e.g. zinc pressure castings, by treatment in aqueous acid containing oxidizing agent then in solution containing surfactant and builder - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum chemischen Entgraten von Werkstücken, wobei die zu bearbeitenden Teile nacheinander verschiedenen Prozesslösungen ausgesetzt werden, sowie Werkstücke, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung spezieller Lösungen zum chemischen Entgraten beziehungsweise Behandeln von Werkstücken.The The present invention relates to a method for chemical deburring of workpieces, wherein the parts to be machined sequentially various process solutions are exposed as well Workpieces which by the inventive Procedures are obtained. The present invention further relates the use of special solutions for chemical deburring or treating workpieces.
Leichtmetallbauteile werden häufig im Druckgussverfahren hergestellt. Derartige Bauteile aus Zink-, Magnesium- und/oder Aluminium-Legierungen werden in vielen Bereichen eingesetzt. Es gibt kaum einen Bereich des täglichen Lebens, in dem man nicht auf Bauteile aus Zinkdruckguss stößt. Meist sind diese unscheinbar und auf den ersten Blick nicht als solche erkennbar. Zinkdruckguss kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn hohe Festigkeit, Maßhaltigkeit und Korrosionsbeständigkeit gefragt sind. Wegen der hohen Standzeiten der Druckgussformen (500 000 bis 2 000 000 Einpressvorgänge sind beim Zinkdruckguss durchaus üblich), der kurzen Zykluszeiten, die eine hohe Produktivität gewährleisten, und der geringen erforderlichen Nachbearbeitung ist Zinkdruckguss vor allem für Großserien wirtschaftlich interessant. Der Selbstkostenpreis eines Druckgussteils wirkt sich deshalb beim Werkstoff Zink insbesondere bei Großserien ab 50 000 Abgüssen positiv, d. h. Kosten reduzierend, aus – auch im Vergleich mit anderen Produktionsverfahren wie Stanzen, Umformen oder Schmieden. Bauteile aus Zinkdruckguss finden unter anderem Einsatz im Automobilbau, im Maschinen- und Apparatebau, in der Elektrotechnik und Elektronik sowie im Bauwesen.Light metal components are often produced by die casting. such Components made of zinc, magnesium and / or aluminum alloys used in many areas. There is hardly an area of daily Life in which you do not encounter components made of die-cast zinc. Most of these are inconspicuous and not at first glance such recognizable. Zinc diecasting is mainly used when high strength, dimensional stability and corrosion resistance are in demand. Because of the long service life of die casting molds (500 000 to 2 000 000 press-fit processes are involved in zinc die-casting quite common), the short cycle times, the high Ensure productivity, and the low necessary finishing is zinc die casting especially for Large series economically interesting. The cost price of a die-cast part therefore has a particular effect on the material zinc for large series of 50,000 casts positive, d. H. Reducing costs, from - even in comparison with others Production processes such as stamping, forming or forging. components made of die-cast zinc are used, among other things, in the automotive industry, in mechanical and apparatus engineering, in electrical engineering and electronics as well as in construction.
Nachteilig an dem Druckgussverfahren von Zink- und Magnesium-Legierungs-Bauteilen ist jedoch, dass aufgrund des Herstellungsprozesses im Allgemeinen Press- und Schneidegrate sowie Späne an den Werkstücken verbleiben und die entsprechenden Fehlstellen durch Entgraten entfernt werden müssen.adversely on the die casting process of zinc and magnesium alloy components However, that is because of the manufacturing process in general Pressing and cutting burrs and chips on the workpieces remain and remove the corresponding defects by deburring Need to become.
Herkömmliche Verfahren zur Entfernung dieser Grate sind größtenteils mechanische Verfahren wie Schleifen, Polieren, Sandstrahlen und Elektrochemischer Abtrag (ECM). Die Qualität der hierdurch erhaltenen Werkstücke ist häufig nicht zufrieden stellend und ferner sind insbesondere die mechanischen Verfahren dahingehend von Nachteil, dass sie einen großen Personaleinsatz bedürfen. Ferner sind Werkstücke mit innenliegenden Graten mit herkömmlichen Verfahren praktisch gar nicht zufrieden stellend zu bearbeiten.conventional Procedures for removing these burrs are largely mechanical processes such as grinding, polishing, sandblasting and Electrochemical removal (ECM). The quality of this obtained workpieces is often not satisfied stellend and further are in particular the mechanical methods to the disadvantage of the fact that they have a large workforce require. Furthermore, workpieces with internal Burrs with conventional methods practically not satisfactory to work.
Ein Verfahren, welches nur einen geringen Personalaufwand bedarf und gleichzeitig auch innenliegende Grate verarbeiten kann, ist das so genannte chemische Entgraten.One Method, which requires only a small amount of personnel and At the same time it can process internal burrs so-called chemical deburring.
Ein
Verfahren zum chemischen Entgraten ist aus der
Die vorliegende Erfindung stellt sich im Hinblick auf den aufgezeigten Stand der Technik die Aufgabe, ein Verfahren zum chemischen Entgraten bereitzustellen, welches wirtschaftlich und hochflexibel zum Entgraten von (Druck-)Guss- und Spritzgussteilen einsetzbar ist.The The present invention is based on the one shown The object of the prior art is a method for chemical deburring which is economical and highly flexible for deburring of (pressure) cast and injection molded parts can be used.
Darüber hinaus soll das erfindungsgemäße Verfahren die Nachteile des Standes der Technik überkommen. Insbesondere soll das erfindungsgemäße Verfahren ohne die Verwendung von umweltgefährdenden Stoffen und/oder gesundheitsgefährdenden Stoffen auskommen.About that In addition, the inventive method is the Disadvantages of the prior art over come. Especially should the inventive method without the use of environmentally hazardous substances and / or hazardous to health Get along.
Die Lösung dieser Aufgabe geht aus von einem Verfahren zum chemischen Entgraten von Werkstücken. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dann dadurch gekennzeichnet, dass
- (1) in einem ersten Verfahrensschritt die zu behandelnden Werkstücke mit mindestens einer ersten wässrigen sauren Lösung mindestens einer oxidierenden Verbindung behandelt werden; und
- (2) in einem zweiten Verfahrensschritt die aus Verfahrensschritt (1) resultierenden Werkstücke mit mindestens einer zweiten Lösung, umfassend mindestens ein oberflächenaktives Mittel und mindestens eine Builderverbindung, behandelt werden.
- (1) in a first process step, the workpieces to be treated are treated with at least one first aqueous acidic solution of at least one oxidizing compound; and
- (2) in a second process step, the workpieces resulting from process step (1) are treated with at least one second solution comprising at least one surface-active agent and at least one builder compound.
Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, dass durch die zweistufige Behandlung, welche zunächst mit mindestens einer ersten wässrigen sauren Lösung von mindestens einer oxidierenden Verbindung und dann mit einer zweiten Lösung, umfassend mindestens ein oberflächenaktives Mittel und mindestens eine Builderverbindung, erfolgt, metallische Werkstücke effizient chemisch entgratet werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet darüber hinaus dahingehend Vorteile, als dass es weder umweltgefährdende Substanzen noch gesundheitsgefährdende Substanzen einsetzt.According to the invention, it has been found that by means of the two-stage treatment, which first takes place with at least one first aqueous acidic solution of at least one oxidizing compound and then with a second solution comprising at least one surface-active agent and at least one builder compound, metallic workpieces can be efficiently chemically deburred , The invention In addition, modern methods offer advantages in that they do not use environmentally hazardous substances or substances hazardous to health.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum chemischen Entgraten von metallischen Werkstücken geeignet. Unter metallischen Werkstücken werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung dreidimensionale Gegenstände verstanden, welche einen metallischen Anteil aufweisen, jedoch nicht vollständig aus metallischen Materialien bestehen müssen, und beispielsweise durch Press- und Schneidevorgänge hergestellt werden und insbesondere Grate (Fehlstellen) aufweisen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch bevorzugt, wenn das metallische Werkstück aus ein, zwei oder mehreren Metallen bzw. aus Legierungen besteht.The inventive method is for chemical Deburring of metal workpieces suitable. Under Metallic workpieces are under the present Invention understood three-dimensional objects, which have a metallic content, but not complete must consist of metallic materials, and for example be prepared by pressing and cutting operations and in particular Have burrs (defects). In the context of the present invention However, it is preferred if the metallic workpiece consists of one, two or more metals or alloys.
Unter dem chemischen Entgraten versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen gezielten Materialabtrag an einer Werkstückoberfläche zum Entfernen von Rauheiten bzw. Rauhigkeiten mittels einer chemischen Lösung.Under The chemical deburring is understood in the context of the present Invention targeted removal of material on a workpiece surface for removing roughness or roughness by means of a chemical Solution.
Die chemische Entgratung ist ein chemischer Prozess, bei welchem die zu bearbeitenden Werkstücke in eine erste, wie oben stehend definierte chemische Lösung getaucht werden, in welcher ein Abtrag des Materials erfolgt.The Chemical deburring is a chemical process in which the to be machined workpieces in a first, as above dipped defined chemical solution in which a removal of the material takes place.
Die vorteilhafte Wirkung dieses Verfahrens besteht insbesondere darin, dass sobald das zu bearbeitende Werkstück in das Bad getaucht ist, die Bearbeitung an allen benetzten Oberflächen weitgehend unabhängig von der Größe und Form des Bauteils erfolgt. Dabei wird Werkstoff durch chemische Auflösung an der Oberfläche abgetragen, die dabei eingeebnet und geglättet wird. Im Gegensatz zu mechanischen Entgratungsverfahren beginnt die Einebnung im Mikrobereich und erfasst erst mit zunehmender Behandlungsdauer auch größere Strukturen, die verrundet und an der Oberfläche geglättet werden.The advantageous effect of this method is, in particular, that as soon as the workpiece to be machined immersed in the bath is, the processing on all wetted surfaces largely regardless of the size and shape of the Component takes place. This material is by chemical dissolution abraded on the surface, which leveled and is smoothed. Unlike mechanical deburring methods begins the leveling in the micro range and recorded only with increasing Treatment duration also larger structures, the rounded and smoothed on the surface.
Bei Ecken und Kanten ist der Werkstoffabtrag um ein Mehrfaches verstärkt, was bewirkt, dass diese Bereiche bevorzugt abgebaut werden. Dabei werden Grate bis zu einigen Zehntel Millimeter Größe zuverlässig beseitigt. Der Werkstoffabtrag erfolgt ohne jede Belastung des Werkstücks. Aufgrund der Belastungsfreiheit des Verfahrens können weiche und biegeempfindliche Teile gefahrlos bearbeitet werden.at Corners and edges, the material removal is amplified many times, which causes these areas to be degraded preferentially. there be ridges up to a few tenths of a millimeter in size reliably eliminated. The material removal takes place without any load on the workpiece. Due to the freedom of loading of the Procedures can be soft and bend sensitive parts safely to be edited.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet in einem weiten Konzentrationsbereich sehr gleichförmig, bewirkt eine lange Lebensdauer des Bades und ermöglicht zuverlässig reproduzierbar die Einhaltung enger Toleranzen.The inventive method works in a wide Concentration range very uniform, causes a long Life of the bath and allows reliable reproducible compliance with tight tolerances.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in weitem Bereich anwendbar und eignet sich insbesondere für folgende Aufgabenstellungen:
- (1) Entgraten von Kanten und Flächen im gesamten Oberflächenbereich, also auch an nur schwer zugänglichen Stellen wie im Inneren von Bohrungen und Durchbrüchen;
- (2) Beseitigung von Schuppen, Flittern, Überlappungen und Partikeln von Oberflächen zur Schaffung partikelarmer Systeme und um die Verunreinigung von Betriebsmedien zu vermeiden;
- (3) Herstellung technisch reiner Oberflächen;
- (4) Glättung der Oberflächen zur Verminderung von Reibung und Verschleiß;
- (5) Erhöhung der Dauerfestigkeit durch Beseitigung von lokalen Zugspannungen und Risskeimen;
- (6) Vorbehandlung vor dem Beschichten, Galvanisieren und Emaillieren zur Verbesserung von Schichthaftung und -aufbau sowie der Kantenüberdeckung;
- (7) Vorbehandlung vor PVD-, CVD- und Diffusionsverfahren;
- (8) Verbesserung der Löt- und Schweißbarkeit; und
- (9) Verbesserung der Reinigungsfähigkeit.
- (1) deburring of edges and surfaces in the entire surface area, so also in hard to reach places such as inside holes and breakthroughs;
- (2) removal of scales, flakes, overlaps and particles from surfaces to create low particulate systems and to avoid contamination of operating media;
- (3) production of technically pure surfaces;
- (4) smoothing surfaces to reduce friction and wear;
- (5) increasing fatigue strength by eliminating local tensile stresses and cracking germs;
- (6) pretreatment before coating, plating and enameling to improve layer adhesion and buildup and edge coverage;
- (7) pretreatment before PVD, CVD and diffusion processes;
- (8) improvement of solderability and weldability; and
- (9) Improvement of cleanability.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich von der dreidimensionalen Ausbildung der einzelnen Werkstücke für beliebige Ausgestaltungen. Größere Werkstücke können somit in entsprechend großen Bädern für den ersten und zweiten Verfahrensschritt behandelt werden. Ferner ist es möglich, in einem Bad des ersten oder zweiten Verfahrensschritts mehrere Werkstücke gleichzeitig zu behandeln. Hierfür ist es möglich, die einzelnen Werkstücke an ein Gestell zu hängen und dann das Gestell zusammen mit den zu behandelnden Werkstücken in das Bad zu geben. Hierdurch ist auch eine Automatisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens leicht möglich.The inventive method is suitable from the three-dimensional design of the individual workpieces for any configurations. Larger workpieces can thus in correspondingly large bathrooms treated for the first and second process steps become. Furthermore, it is possible in a bath of the first or second process step, several workpieces simultaneously to treat. For this it is possible the individual To hang workpieces on a rack and then the Frame together with the workpieces to be treated in to give the bath. This is also an automation of the invention Process easily possible.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für das chemische Entgraten von Werkstücken aus einem beliebigen Metall oder beliebigen Metallmischungen (Legierungen). Insbesondere können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Werkstücke bearbeitet werden, welche als Hauptkomponenten Aluminium, Zink und/oder Magnesium enthalten. Deneben können in untergeordneten Mengen weitere in der einschlägigen Literatur bekannte Legierungsbestandteile, wie zum Beispiel Kupfer, Seltene Erden, Kalzium, Silizium und/oder weitere Metalle aus der Gruppe der Übergangselemente enthalten sein. Insbesondere ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Werkstücke, enthaltend Zink, Aluminium und Magnesium und deren Legierungen zu entgraten. Des weiteren ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, Werkstücke, umfassend Zink, Aluminium, Kupfer und deren Legierungen, zu entgraten.The inventive method is suitable for the chemical deburring of workpieces made of any metal or any metal mixtures (alloys). In particular, workpieces can be processed with the method according to the invention, which as the main components aluminum, zinc and / or magnesium. In addition, minor amounts of other alloy constituents known in the relevant literature, such as, for example, copper, rare earths, calcium, silicon and / or further metals from the group of transition elements, may be present in minor amounts. In particular, it is possible with the method according to the invention to deburr workpieces containing zinc, aluminum and magnesium and their alloys. Furthermore, it is possible by the inventive method, deburring workpieces comprising zinc, aluminum, copper and their alloys.
Diese Werkstücke werden vorzugsweise als Druckguss-Werkstücke erzeugt.These Workpieces are preferably as die-cast workpieces generated.
Insbesondere ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, Werkstücke aus Zinkdruckguss-Legierungen chemisch zu entgraten. Diese Legierungen enthalten üblicherweise geringe Mengen an Aluminium (im Allgemeinen bis zu 10 Gew.-%) und/oder Kupfer (bis zu 5 Gew.-%). Zu diesen Zink-Druckgusswerkstücken gehören insbesondere Werkstücke, welche ausgehend von der Legierungen Zamak® 3 und Zamak® 5 erhalten werden. Dass sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zum chemischen Entgraten von Werkstücken eignet, welche ausgehend von diesen kupferhaltigen Zinklegierungen eignen, ist insbesondere überraschend, da der Kupfergehalt dieser Legierungen bei dem chemischen Entgraten üblicherweise Probleme bereitet, da häufig ein fest anhaftender schwarzer Kupferbelag bzw. Kupferoxidbelag an der Oberfläche der Werkstücke verbleibt, welcher sich von dem Werkstück nicht einfach abtragen lässt.In particular, within the scope of the present invention, it is possible to chemically deburr workpieces made of die-cast zinc alloys. These alloys usually contain small amounts of aluminum (generally up to 10% by weight) and / or copper (up to 5% by weight). These zinc die-cast work pieces include, in particular workpieces, which are obtained starting from the alloys ® Zamak 3 and Zamak ®. 5 The fact that the method according to the invention is particularly suitable for the chemical deburring of workpieces which are suitable starting from these copper-containing zinc alloys is particularly surprising, since the copper content of these alloys usually causes problems in the case of chemical deburring, since a firmly adhering black copper coating or copper oxide coating on the Surface of the work remains, which can not be easily removed from the workpiece.
Ebenso vorteilhaft ist das Entgraten von Werkstücken aus Magnesium-Guss-Legierungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich. Derartige Legierungen sind zahlreich in der Literatur bekannt. Beispielhaft sollen Legierungen mit der Bezeichnung AZ 41 mit ca. 4% Aluminium und ca. 1% Zink und AZ 91 mit ca. 9% Aluminium und 1% Zink neben Magnesium genannt werden. Eine andere häufig benutzte Magnesium-Guss-Legierung, ZE 41, wird vorwiegend in Werkstücken für die Luftfahrttechnik eingesetzt. Sie enthält neben Magnesium ca. 4% Zink und ca. 1% Seltene Erden.As well Advantageously, the deburring of workpieces made of magnesium casting alloys within the scope of the present invention possible. such Alloys are well known in the literature. Exemplary Alloys with the designation AZ 41 with approx. 4% aluminum and approx. 1% zinc and AZ 91 with about 9% aluminum and 1% zinc besides magnesium to be named. Another commonly used magnesium casting alloy, ZE 41, is mainly used in workpieces for the Used aviation technology. It contains besides magnesium about 4% zinc and about 1% rare earths.
Bevor die Werkstücke dem ersten Behandlungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens unterworfen werden, können übliche Vorbehandlungs schritte an den Werkstücken durchgeführt werden. Hierzu gehören insbesondere die Reinigung der Oberflächen der Werkstücke von Schmutz- und/oder Ölresten. Zwischen diesen einzelnen Vorbehandlungsschritten und insbesondere vor dem ersten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt können jeweils Spülvorgänge vorgesehen sein. Durch diese Spülvorgänge kann erreicht werden, dass keine Verschleppung der jeweiligen Prozessmedien in die nächste Behandlungsstufe erfolgt, was andernfalls zu einer Schädigung der Bäder bis hin zur Unbrauchbarkeit der Bäder führen kann.Before the workpieces the first treatment step of the invention Can be subjected to the usual procedure Pretreatment steps performed on the workpieces become. These include, in particular, the cleaning of the surfaces the workpieces of dirt and / or oil residues. Between these individual pretreatment steps and in particular before the first method step according to the invention can each rinsing provided be. Through these rinses can be achieved that no carryover of the respective process media in the next Treatment level, which otherwise leads to injury the bathrooms to the uselessness of the bathrooms can lead.
Die so gegebenenfalls vorbehandelten Werkstücke werden dann dem ersten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zugeführt.The If necessary pretreated workpieces are then the first process step of the invention Process supplied.
Verfahrensschritt (1)Process step (1)
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst als einen ersten Verfahrensschritt (1) die Behandlung eines Werkstückes mit mindestens einer ersten wässrigen sauren Lösung mindestens einer oxidierenden Verbindung.The inventive method comprises as a first Process step (1) the treatment of a workpiece with at least a first aqueous acidic solution at least one oxidizing compound.
Die mindestens eine oxidierende Verbindung wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Salpetersäure, Salzen der Salpetersäure, Chlorsäure, Salzen der Chlorsäuren, Eisen(III)-chlorid und beliebigen Mischungen davon.The at least one oxidizing compound is preferably selected from the group consisting of nitric acid, salts of Nitric acid, chloric acid, salts of chloric acids, Ferric chloride and any mixtures thereof.
Die Konzentration dieser mindestens einen oxidierenden Verbindung beträgt vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das im Verfahrensschritt (1) verwendete Behandlungsbad.The Concentration of this at least one oxidizing compound is preferably 1 to 30% by weight, particularly preferably 2 to 20% by weight, in each case based on the treatment bath used in process step (1).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Salpetersäure besonders bevorzugt.in the The scope of the present invention is the use of nitric acid particularly preferred.
Die Verwendung von verdünnter Salpetersäure in einem Konzentrationsbereich von insbesondere 1,00 bis 30,00 Gew.-%, vorzugsweise 2,00 bis 20,00 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Behandlungsbad, ist hinsichtlich der chemischen Entgratung von Druckgussteilchen, umfassend Zink, besonders bevorzugt.The Use of dilute nitric acid in one Concentration range of in particular 1.00 to 30.00 wt .-%, preferably 2.00 to 20.00 wt .-%, each based on the treatment bath, is in terms of chemical deburring of die-cast particles comprising zinc, especially prefers.
Das Behandlungsbad, welches in Verfahrensschritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird, kann darüber hinaus noch weitere Zusätze enthalten.The Treatment bath, which in process step (1) of the invention In addition, the method used may have more Supplements included.
Ein möglicher Zusatz dabei sind oberflächenaktive Stoffe, welche vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 5 g/L, besonders bevorzugt 0,02 bis 3,5 g/L, insbesondere 0,02 bis 3,00 g/L, speziell 0,02 bis 2,00 g/L, jeweils bezogen auf das im Verfahrensschritt (1) verwendete Behandlungsbad, verwendet werden.One possible addition here are surface-active Substances which are preferably in an amount of 0.01 to 5 g / L, especially preferably 0.02 to 3.5 g / L, in particular 0.02 to 3.00 g / L, especially 0.02 to 2.00 g / L, in each case based on that in the process step (1) used treatment bath.
Besonders bevorzugt ist hierbei, wenn als oberflächenaktive Stoffe Tenside aus der Gruppe der Polyoxyethylenether mit 2 bis 10 Ethylenoxideinheiten verwendet werden.Especially in this case, preference is given as surface-active substances Surfactants from the group of polyoxyethylene ethers with 2 to 10 ethylene oxide units be used.
Als ein weiterer möglicher Zusatz zu dem Behandlungsbad des Verfahrensschrittes (1) kann mindestens ein Komplexbildner verwendet werden. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird erfindungsgemäß davon ausgegangen, dass der Komplexbildner das Kupfer komplexiert und somit bewirkt, dass es nicht zu der Reaktion von in Lösung gegangenem Kupfer mit der Oberfläche des Werkstückes kommt. Dadurch wird ein erneutes Abscheiden auf der Oberfläche des behandelten Werkstückes vermieden. Der Komplexbildner wird beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den Tartraten und Citraten. Insbesondere kann Ammoniumtartrat verwendet werden.When Another possible addition to the treatment of the Process step (1) can use at least one complexing agent become. Without wishing to be bound by theory, according to the invention thereof assumed that the complexing agent complexed the copper and thus it does not cause the reaction of in solution gone copper with the surface of the workpiece comes. This will re-deposit on the surface avoided the treated workpiece. The complexing agent becomes for example, selected from the group consisting of the tartrates and citrates. In particular, ammonium tartrate can be used become.
Die Arbeitstemperatur des Bades im Verfahrensschritt (1) kann in weiten Bereichen variieren. Üblicherweise wird der Verfahrensschritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Raumtemperatur durchgeführt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Verfahrensschritt (1) jedoch auch bei Temperaturen in einem Bereich von 10 bis 40°C durchgeführt werden.The Working temperature of the bath in process step (1) can in wide Ranges vary. Usually, the process step (1) the process of the invention at room temperature carried out. In the context of the present invention can the process step (1) but also at temperatures in one Range of 10 to 40 ° C are performed.
Die Dauer der Behandlung der Werkstücke mit der ersten Behandlungslösung kann in weiten Bereichen variieren und hängt im Wesentlichen von der Menge an Material ab, welche von dem Werkstück entfernt werden soll. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es jedoch bevorzugt, den Verfahrensschritt (1) für einen Zeitraum von 15 Sekunden bis zu 10 Minuten, besonders bevorzugt 15 Sekunden bis 5 Minuten, durchzuführen.The Duration of treatment of the workpieces with the first treatment solution can vary widely and depends essentially from the amount of material coming from the workpiece should be removed. For economic reasons However, it is preferred, the process step (1) for a Period of 15 seconds to 10 minutes, more preferred 15 seconds to 5 minutes to perform.
Im Anschluss an den ersten Verfahrensschritt werden die Werkstücke in ein zweites Bad für den zweiten Verfahrensschritt überführt.in the The workpieces are connected to the first process step transferred to a second bath for the second process step.
Verfahrensschritt (2)Process step (2)
In dem zweiten Verfahrensschritt werden die aus Verfahrensschritt (1) erhaltenen, bearbeiteten Werkstücke mit mindestens einer zweiten Lösung, umfassend mindestens ein oberflächenaktives Mittel und mindestens eine Builderverbindung, behandelt.In the second process step, the process step (1) obtained, machined workpieces with at least one second solution, comprising at least one surface-active Agent and at least one builder compound, treated.
Bei der mindestens einen Buiderverbindung handelt es sich vorzugsweise um eine Verbindung, die ausgewählt ist aus der Gruppe der Silicate, der Polyphosphate, der Phosphonocarbonsäuren, des Iminodisuccinats, der Polyasparginsäure, der Salze der Polyasparginsäure und Mischungen dieser Verbindungen. Unter diesen Builderverbindungen ist 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure und Iminodisuccinat besonders bevorzugt. Noch bevorzugter ist Iminodisuccinat.at the at least one buider compound is preferably to select a connection that is selected from the group of Silicates, the polyphosphates, the phosphonocarboxylic acids, Iminodisuccinat, polyaspartic acid, salts the polyaspartic acid and mixtures of these compounds. Among these builder compounds is 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid and iminodisuccinate particularly preferred. More preferred is iminodisuccinate.
Die Konzentration dieser mindestens einen Builderverbindung in dem Behandlungsbad des zweiten Verfahrensschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Behandlungsbad des zweiten Verfahrensschrittes.The Concentration of this at least one builder compound in the treatment bath of the second process step of the invention Method is preferably 1 to 30 wt .-%, especially preferably 2 to 20 wt .-%, each based on the treatment bath of the second process step.
Darüber hinaus kann das zweite Behandlungsbad weitere Zusätze umfassen. Zu nennen sind hier beispielsweise Beizinhibitoren. Diese Beizinhibitoren können dabei im Allgemeinen ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus 2-Propin-1-ol, 2-Butin-1,4-diol und Mischungen davon.About that In addition, the second treatment bath may comprise further additives. To mention here are, for example, pickling inhibitors. These pickling inhibitors can generally be selected from the group consisting of 2-propyn-1-ol, 2-butyne-1,4-diol and Mixtures thereof.
Die Konzentration dieser Beizinhibitor-Verbindung in dem Behandlungsbad des zweiten Verfahrensschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt vorzugsweise 0,01 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Behandlungsbad des zweiten Verfahrensschrittes.The Concentration of this pickling inhibitor compound in the treatment bath of the second process step of the invention Method is preferably 0.01 to 2 wt .-%, especially preferably 0.05 to 1 wt .-%, each based on the treatment bath of the second process step.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn das im zweiten Verfahrensschritt verwendete Behandlungsbad oberflächenaktive Substanzen umfasst. Besonders bevorzugt ist hierbei, wenn als oberflächenaktive Substanzen Tenside aus der Gruppe der Polyoxyethylenether mit 2 bis 10 Ethylenoxideinheiten verwendet werden.About that In addition, it is preferable that the one used in the second process step Treatment bath comprises surface-active substances. Especially in this case, preference is given as surface-active substances Surfactants from the group of polyoxyethylene ethers with 2 to 10 ethylene oxide units be used.
Die Konzentration dieser Verbindungen in dem Behandlungsbad des zweiten Verfahrensschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt vorzugsweise 0,001 bis 1 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Behandlungsbad des zweiten Verfahrensschrittes.The Concentration of these compounds in the treatment bath of the second Process step of the method according to the invention is preferably 0.001 to 1 wt .-%, more preferably 0.01 to 0.5 wt .-%, each based on the treatment of the second process step.
Die Behandlung in dem zweiten Verfahrensschritt erfolgt vorzugsweise in Gegenwart von Ultraschall, so dass es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, das zweite Behandlungsbad mit Ultraschall zu beaufschlagen.The Treatment in the second process step is preferably carried out in the presence of ultrasound, so it is within the present Invention is preferred, the second treatment bath with ultrasound apply.
Der dabei auf die zu behandelnden Werkstücke ausgeübte Energieeintrag durch den Ultraschall beträgt vorzugsweise 2 bis 60 W/L, besonders bevorzugt 5 bis 30 W/L.Of the thereby exerted on the workpieces to be treated Energy input by the ultrasound is preferably 2 to 60 W / L, more preferably 5 to 30 W / L.
Die Arbeitstemperatur des Bades im Verfahrensschritt (2) kann in weiten Bereichen variieren. Üblicherweise wird der Verfahrensschritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Raumtemperatur durchgeführt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Verfahrensschritt (2) jedoch auch bei Temperaturen in einem Bereich von 10 bis 60°C durchgeführt werden.The Working temperature of the bath in process step (2) can in wide Ranges vary. Usually, the process step (2) the process of the invention at room temperature carried out. In the context of the present invention can the process step (2) but also at temperatures in one Range of 10 to 60 ° C are performed.
Die Dauer der Behandlung der Werkstücke mit der zweiten Behandlungslösung kann in weiten Bereichen variieren und hängt im Wesentlichen von der Menge an Material ab, welche nach dem Entgraten im Verfahrens schritt (1) als Rückstand noch auf dem Werkstück verbleibt und von diesem heruntergespült werden muss. Üblicherweise ist es jedoch bevorzugt, den Verfahrensschritt (2) für einen Zeitraum von 30 Sekunden bis zu 60 Minuten, besonders bevorzugt 30 Sekunden bis 30 Minuten, insbesondere 1 Minute bis 30 Minuten, durchzuführen.The Duration of treatment of the workpieces with the second treatment solution can vary widely and depends essentially from the amount of material that went after deburring in the process (1) remains as residue on the workpiece and must be washed down by this. Usually However, it is preferred that the process step (2) for a period of 30 seconds to 60 minutes, more preferably 30 seconds to 30 minutes, especially 1 minute to 30 minutes to perform.
Im Anschluss an den Verfahrensschritt (2) können die Werkstücke noch beliebigen Veredelungsschritten unterworfen werden.in the Following the process step (2), the workpieces be subjected to any refining steps.
Die Bearbeitung der Werkstücke mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit insgesamt in mehreren Stufen, die sich in Vorbehandlung, Entgraten durch die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte (1) und (2) sowie Veredelung unterteilen lassen. Zwischen den einzelnen Bearbeitungsschritten können gegebenenfalls jeweils sorgfältige Spülvorgänge, die eine Verschleppung der jeweiligen Prozessmedien in die nächste Behandlungsstufe verhindern helfen, liegen, was andernfalls zu einer Schädigung der Bäder bis hin zur Unbrauchbarkeit führen kann. Ein oder mehrere weitere Spülvorgänge können auch zwischen den Verfahrensschritten (1) und (2) vorgesehen sein, sind jedoch nicht zwingend erforderlich. Insbesondere wird auf ein Spülschritt zwischen den Verfahrensschritten (1) und (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens verzichtet.The Processing of the workpieces by means of the invention The method can thus be divided into several stages, which can be divided into Pretreatment, deburring by the invention Divide process steps (1) and (2) and finishing. If necessary, you can choose between the individual processing steps each careful rinsing, the a carry-over of the respective process media to the next treatment stage help prevent lying, which otherwise leads to injury the bathrooms can lead to uselessness. One or more further rinses can also be provided between method steps (1) and (2), but are not mandatory. In particular, on a Rinsing step between process steps (1) and (2) omitted the process of the invention.
Die Behandlung in den einzelnen Verfahrensstufen, insbesondere der Verfahrensschritte (1) und (2), erfolgt zweckmäßigerweise in getrennten Tauchbädern, wobei Kleinteile als Schüttgut in Trommeln bearbeitet werden können, sofern sie nicht zum Veriegeln oder gegenseitiger Beschädigung neigen. Empfindliche und größere Teile können in Körben oder an individuellen Haltemitteln gehaltert bearbeitet werden. Durch lange Bohrungen kann die Badflüssigkeit durchgepumpt werden, während Drähte, Bänder und Ketten zweckmäßig im Durchzugverfahren behandelt werden können. Sehr große Teile können durch Berieseln bearbeitet werden.The Treatment in the individual process steps, in particular the process steps (1) and (2), is conveniently carried out in separate Dipping baths, whereby small parts as bulk goods in Drums can be edited unless they are to Sealing or mutual damage tend. sensitive and larger parts can be in baskets or edited on individual holding means edited. Through long holes, the bath liquid can be pumped through be while wires, straps and chains be appropriately treated in the drafting procedure can. Very large parts can through Sprinkling be edited.
Darüber hinaus ist es möglich, die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, jedoch insbesondere die Verfahrensschritte (1) und (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens, in einem Behälter durchzufüh ren, in welchem die Werkstücke zunächst mit der ersten Behandlungslösung für eine gewisse Zeit beaufschlagt werden, dann die erste Behandlungslösung entfernt wird, die Werkstücke gegebenenfalls gespült werden und schließlich mit der zweiten Behandlungslösung beaufschlagt werden. Nach dem Entfernen der zweiten Behandlungslösung aus der Kammer können dann die entgrateten Werkstücke gegebenenfalls einem weiteren Spülvorgang unterworfen werden und gegebenenfalls weiterverarbeitet werden.About that In addition, it is possible the individual process steps of the method according to the invention, but in particular the process steps (1) and (2) of the invention Procedure to perform in a container, in which the workpieces first with the first Treatment solution for a certain time applied be removed, then the first treatment solution is removed, the workpieces are optionally rinsed and finally with the second treatment solution be charged. After removing the second treatment solution from the chamber can then the deburred workpieces optionally be subjected to a further rinsing process and, where appropriate, further processed.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch nicht zwingend erforderlich, dass die Werkstücke weiteren Behandlungsschritten als den Verfahrensschritten (1) und (2) unterworfen werden. Damit besteht das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere nur aus den Verfahrensschritten (1) und (2), insbesondere ohne weitere Spül-, Vorbehandlungs- und/oder Veredelungsschritte.in the However, it is not absolutely necessary within the scope of the present invention that the workpieces further treatment steps than the Process steps (1) and (2) are subjected. That exists the inventive method in particular only from the process steps (1) and (2), in particular without further Rinsing, pretreatment and / or refining steps.
Das vorgeschlagene Verfahren unterscheidet sich auf erfinderische Weise von den aus dem Stand der Technik bekanten Verfahren insbesondere dahingehend, dass auf die Verwendung von chromhaltigen und/oder fluoridhaltigen Bädern verzichtet werden kann.The proposed method differs in an inventive way of the known from the prior art method in particular in that the use of chromium-containing and / or fluoride-containing baths can be dispensed with.
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird daher der erste Verfahrensschritt in Abwesenheit eines chromhaltigen Behandlungsbades durchgeführt.In a first embodiment of the present invention is therefore the first process step in the absence of a chromium-containing Treatment bath performed.
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der erste Verfahrensschritt in Abwesenheit eines fluoridhaltigen Behandlungsbades durchgeführt.In a second embodiment of the present invention becomes the first process step in the absence of a fluoride-containing Treatment bath performed.
In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der erste Verfahrensschritt in Abwesenheit eines chromhaltigen und eines fluoridhaltigen Behandlungsbades durchgeführt.In a third embodiment of the present invention is the first step in the absence of a chromium-containing and a fluoride-containing treatment bath.
In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der zweite Verfahrensschritt in Abwesenheit eines chromhaltigen Behandlungsbades durchgeführt.In A fourth embodiment of the present invention becomes the second process step in the absence of a chromium-containing Treatment bath performed.
In einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der zweite Verfahrensschritt in Abwesenheit eines fluoridhaltigen Behandlungsbades durchgeführt.In a fifth embodiment of the present invention Invention is the second process step in the absence of fluoride-containing treatment bath performed.
In einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der zweite Verfahrensschritt in Abwesenheit eines chromhaltigen und eines fluoridhaltigen Behandlungsbades durchgeführt.In a sixth embodiment of the present invention becomes the second process step in the absence of a chromium-containing and a fluoride-containing treatment bath.
Die Behandlungszeit hängt von dem geforderten Ergebnis und dem Ausgangszustand der Oberfläche ab. Entsprechende Behandlungszeiten für die Verfahrensschritte (1) und (2) wurden bereits vorstehend definiert und liegen in der Regel zwischen 15 Sekunden bis zu 60 Minuten. Sollten Bearbeitungszeiten deutlich unter einer Minute erforderlich sein, ist es im Sinne der Kontrollierbarkeit besser, das Bad stärker zu verdünnen und die Abtraggeschwindigkeit zu senken. Bei längeren Behandlungszeiten wegen notwendiger hoher Abtragsraten ist es mitunter vorteilhaft, zwischendurch zu spülen. Dies insbesondere, um die sich auf den Oberflächen bildenden Beläge zu entfernen und ein gleichmäßiges Bearbeitungsergebnis zu sichern.The Treatment time depends on the required result and the initial state of the surface. Appropriate treatment times for the process steps (1) and (2) were already above are defined and usually between 15 seconds to 60 Minutes. Should have processing times well under a minute be necessary, it is better in terms of controllability, to dilute the bath more and the ablation speed to lower. For longer treatment times because of necessary high removal rates, it is sometimes advantageous to in between do the washing up. This particular, to be on the surfaces to remove forming deposits and a uniform Save processing result.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen Werkstücke.Another The present invention relates to the inventive Procedure available workpieces.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer wässrigen sauren Lösung gemäß oben stehender Definition zum chemischen Entgraten von Werkstücken.Another The present invention is the use of an aqueous acidic solution as defined above for the chemical deburring of workpieces.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Lösung, umfassend mindestens ein oberflächenaktives Mittel und mindestens eine Builderverbindung, gemäß oben stehender Definition zur Reinigung von Werkstücken, welche vorher einem chemischen Entgraten un terworfen wurden. Das chemische Entgraten erfolgt dabei vorzugsweise nach der Vorgehensweise in Verfahrensschritt (1) des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens.Another The subject of the present invention is the use of a solution comprising at least one surfactant and at least one builder compound, according to above standing definition for cleaning workpieces, which previously subjected to a chemical deburring. The chemical Deburring is preferably carried out according to the procedure in Process step (1) of the invention described above Process.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert, ohne sie zu beschränken.The The present invention will become more apparent from the following examples explained without restricting it.
Ausführungsbeispiele:EXAMPLES
Beispiel 1:Example 1:
Es
werden Druckgussteile für Automobilschlösser mit
folgender Legierungszusammensetzung behandelt:
Al: 4 Gew.-%;
Cu:
1 Gew.-%; und
Zn: Rest (Zamak® 5).Die castings for automobile locks are treated with the following alloy composition:
Al: 4% by weight;
Cu: 1% by weight; and
Zn: remainder (Zamak ® 5).
Die Druckgussteile werden
- (1) in ca. 7-%iger HNO3 bei Raumtemperatur 2 Minuten behandelt.
- (1) treated in about 7% HNO 3 at room temperature for 2 minutes.
Das
Bad wurde zusammengefügt aus:
- (2) Nach Entnahme aus dieser Ätzlösung werden im zweiten Verfahrensschritt die Werkstücke direkt in ein Ultraschallbad überführt.
- (2) After removal from this etching solution, the workpieces are transferred directly into an ultrasonic bath in the second process step.
Das
Bad enthält:
Durch die Alkalität der Iminodisuccinat-Lösung wird die am Werkstück anhaftende Säure auf einen pH-Wert zwischen 3 und 7 abgepuffert. Die Ultraschallbehandlung erfolgt mit einem Energieeintrag von 10 W/L in 2 Minuten. Die Druckgussteile zeigten nach der Behandlung auch in den inneren Hohlräumen keine sichtbaren oder fühlbaren Grate mehr und waren frei von störenden dunklen Anhaftungen.By the alkalinity of the iminodisuccinate solution becomes the acid adhering to the workpiece to a pH buffered between 3 and 7. The ultrasound treatment takes place with an energy input of 10 W / L in 2 minutes. Die castings showed after treatment also in the internal cavities no visible or tactile burrs and were free from annoying dark buildup.
Beispiel 2:Example 2:
Druckgussteile
wie in Beispiel 1 werden in Schritt (1) bei Raumtemperatur 2 Minuten
in folgendem Bad behandelt:
Der Schritt (2) wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt.Of the Step (2) was carried out as in Example 1.
Die Druckgussteile zeigten nach der Behandlung keine sichtbaren oder fühlbaren Grate mehr und waren blank.The Die castings showed no visible or after treatment palpable ridges more and were blank.
Beispiel 3:Example 3:
Probestücke aus einer Magnesiumlegierung AZ-91 werden in Schritt 1 mit der Entgratungsflüssigkeit wie in Beispiel 1 zwei Minuten behandelt. Nach Entnahme aus dieser Ätzlösung werden die Werkstücke im zweiten Verfah rensschritt im Ultraschallbad mit der Radzusammensetzung wie in Schritt 2 des Beispiels 1 zwei Minuten mit 10 W/L behandelt.specimens magnesium alloy AZ-91 are used in step 1 with the deburring liquid such as treated in Example 1 for two minutes. After removal from this etching solution The workpieces are in the second procedural step in the ultrasonic bath with the wheel composition as in Step 2 of Example 1 two minutes treated with 10 W / L.
Die Probestücke weisen keine sichtbaren Grate auf waren glänzend und blank.The Specimens have no visible burrs were shiny and bright.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - US 2955027 [0006] - US 2955027 [0006]
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