DE102010042425A1 - Cleaning and passivating solution, useful for cleaning a workpiece, preferably magnet, comprises a water soluble salt of phosphoric acid, a water soluble salt of nitric acid, and an anionic surfactant e.g. sodium dodecyl sulfate - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Reinigungslösung und ein Reinigungsverfahren. Werden beispielsweise Magnete auf Seltenerd-(SE)-basis, wie Nd2Fe14B, SmCo5 oder Sm2Co17, in wässrigen Kühlschmierstoffen mechanisch bearbeitet, so entsteht dabei magnetischer Schleifschlamm, der leicht magnetisch an der Oberfläche des bearbeiteten Sintermagneten anhaftet und der deshalb mit Hilfe herkömmlicher Reinigungsprozesse nur schwer zu entfernen ist. In der Regel ist dabei zunächst eine Vorreinigung in einem alkalischen Reinigungsbad in einem Temperaturbereich von ca. 60°C bis 70°C erforderlich, gefolgt von einer Säurebehandlung, die die Magnetoberfläche abträgt und dabei gleichzeitig die Schleifschlammpartikel auflöst. Nach dem Prozess muss eine Passivierung der gebeizten Magnete erfolgen, um Korrosion (Rotrost) beim nachfolgenden Spülen und Trocknen zu vermeiden. Bei diesem Prozess werden die Maße der Magnete leicht verändert, wodurch sich die Streubreite vergrößert. Dadurch kann es vorkommen, dass sich die Abmessungen des fertigen Magneten außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes befinden.The invention relates to a cleaning solution and a cleaning method. If, for example, magnets based on rare earths (SE), such as Nd 2 Fe 14 B, SmCo 5 or Sm 2 Co 17 , are mechanically processed in aqueous cooling lubricants, this produces magnetic grinding sludge which adheres slightly magnetically to the surface of the processed sintered magnet and which is therefore difficult to remove using conventional cleaning processes. As a rule, first a pre-cleaning in an alkaline cleaning bath in a temperature range of about 60 ° C to 70 ° C is required, followed by an acid treatment, which removes the magnetic surface and at the same time dissolves the abrasive slurry particles. Passivation of the pickled magnets must be carried out after the process in order to prevent corrosion (red rust) during subsequent rinsing and drying. In this process, the dimensions of the magnets are slightly changed, which increases the spread. As a result, it may happen that the dimensions of the finished magnet are outside a predetermined tolerance band.
Zwar ist es möglich, die Abmessungen des Magneten nicht zu ungewollt zu verändern, wenn man als Reinigungsverfahren auf Ultraschallreinigung in wässrig alkalischen Reinigungsbädern zurückgreift, allerdings ist dieser Prozess bei SE-Dauermagneten schwierig durchzuführen und außerdem sehr zeitaufwändig. Um die Magnetschlammpartikel sicher zu entfernen, müssen besondere Prozessbedingungen eingehalten werden, wie z. B. wechselnde Ultraschallfrequenzen, Bewegung der zu reinigenden Magnete im Bad, hohe Umflutung der Magnete, nachträgliches Abspritzen mit Wasser unter Druck usw. Zum Zweck des Korrosionsschutzes muss danach ebenfalls eine Passivierung erfolgen, um die gereinigten Magnete vor Korrosion zu schützen.Although it is not possible to change the dimensions of the magnet too unintentionally, if one uses as a cleaning process on ultrasonic cleaning in aqueous alkaline cleaning baths, but this process is difficult to perform in SE permanent magnets and also very time consuming. To safely remove the magnetic sludge particles, special process conditions must be observed, such. B. changing ultrasonic frequencies, movement of the magnets to be cleaned in the bathroom, high flooding of the magnets, subsequent spraying with water under pressure, etc. For the purpose of corrosion protection must also be followed by a passivation to protect the cleaned magnets from corrosion.
Bei dem Korrosionsschutz kann es sich zum Beispiel um eine Konversionsschichtbehandlung wie Phosphatierung oder Chromatierung handeln. Alternativ können die gereinigten Magnete beölt werden, oder es kann Korrosionsschutzmittel aufgetrocknet werden. All diese Prozesse sind nicht zur Verkettung des Reinigungsprozesses mit den Schleifprozessen geeignet. So kann eine Schleifbehandlung mit nachfolgender Durchlaufreinigung nicht sinnvoll in einer Fertigungslinie integriert werden, da sowohl der Beizprozess mit Passivierung als auch der Ultraschall-Reinigungsprozess zu komplex sind und mit einer Behandlungszeit von ca. 10 min zu viel Zeit in Anspruch nehmen. Eine kombinierte Fertigungslinie würde sehr viel Platz benötigen und wäre aufgrund der hohen Investitionskosten gegenüber dem klassischen Konzept mit lokal getrennten Prozessen unrentabel.The corrosion protection may, for example, be a conversion layer treatment such as phosphating or chromating. Alternatively, the cleaned magnets may be oiled or anticorrosive may be dried. All of these processes are not suitable for linking the cleaning process with the grinding processes. For example, a grinding treatment with subsequent continuous cleaning can not be meaningfully integrated into a production line, as both the pickling process with passivation and the ultrasonic cleaning process are too complex and take too much time with a treatment time of about 10 minutes. A combined production line would require a lot of space and would be unprofitable due to the high investment costs compared to the classical concept with locally separated processes.
Bei der klassischen Fertigung werden die Magnete zunächst in einem Bearbeitungszentrum geschliffen und danach in einer separaten Galvanikanlage im Trommelverfahren gereinigt. Dazwischen müssen die Magnete aufgrund der verlängerten Standzeiten getrocknet und vor Korrosion konserviert werden.In classical production, the magnets are first ground in a machining center and then cleaned in a separate electroplating plant in a drum process. In between, the magnets must be dried due to the extended service life and preserved from corrosion.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Reinigungslösung bereitzustellen, die sich allgemein zur Reinigung verschmutzter Gegenstände, insbesondere zur Reinigung beschliffener Magnete, eignet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Reinigungsverfahren zur Reinigung verschmutzter Gegenstände bereitzustellen, sowie ein Verfahren zur Herstellung und Reinigung von Magneten, bei dem die Prozesse Schleifen, Reinigen, Passivieren und Trocknen in einem Durchlaufverfahren auf möglichst einfache Art miteinander vereint werden können, um eine gegenüber den herkömmlichen Prozessen signifikant kostengünstigere und schnellere Alternative zu schaffen.The object of the present invention is to provide a cleaning solution which is generally suitable for cleaning soiled articles, in particular for cleaning ground magnets. A further object of the invention is to provide a cleaning method for cleaning soiled articles, and a method for producing and cleaning magnets, in which the processes grinding, cleaning, passivation and drying can be combined in a single pass process in the simplest possible way to create a significantly cheaper and faster alternative to the conventional processes.
Diese Aufgaben werden durch eine Reinigungs- und Passivierungslösung gemäß Anspruch 1, durch ein Reinigungsverfahren gemäß Patentanspruch 15 bzw. durch ein Verfahren zur Bearbeitung und Reinigung eines Magneten gemäß Patentanspruch 26 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.These objects are achieved by a cleaning and passivation solution according to
Für das vorgesehene Reinigungsverfahren ist die Verwendung einer säurehaltigen Reinigungs- und Passivierungslösung auf Phosphatbasis vorgesehen, mittels der die Magnete sowohl gereinigt als auch vor Korrosion geschützt werden können. Im Folgenden wird der Einfachheit halber anstelle des Begriffs ”Reinigungs- und Passivierungslösung” abkürzend der Begriff ”Reinigungslösung” verwendet. Der Reinigungs- und Korrosionsschutzprozess kann optional in Form einer Ultraschallbad-Behandlung durchgeführt werden, bei der der zu bearbeitende Magnet in die genannte Reinigungslösung eingelegt wird. Im Ergebnis wird innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums von beispielsweise weniger als zwei Minuten ein optimales Reinigungsergebnis in Hinblick auf Partikelfreiheit und Korrosionsschutz erzielt, indem auf die Oberfläche des Werkstücks eine Phosphatschicht aufgewachsen wird, die sich über die gesamte Oberfläche des Werkstücks erstrecken kann. Diese Phosphatschicht kann beispielsweise eine Dicke von wenigstens 100 nm aufweisen. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass es während der Behandlung nicht zu einer Oberflächenschädigung des Magnetmaterials durch Wasserstoffaufnahme oder durch andere chemische Angriffe kommt. Die Phosphatschicht bildet eine Passivierungsschicht, die die Oberfläche des Magneten zum Einen vor Korrosion schützt, zum Anderen dient sie als Haftvermittler für eine nachfolgende Lackierung und/oder Klebung.For the intended cleaning process, the use of an acidic phosphate-based cleaning and passivation solution is provided, by means of which the magnets can be both cleaned and protected against corrosion. In the following, for the sake of simplicity, the term "cleaning solution" is used in abbreviated form of the term "cleaning and passivation solution". The cleaning and corrosion protection process can optionally be carried out in the form of an ultrasonic bath treatment, in which the magnet to be processed is inserted into said cleaning solution. As a result, within a very short period of time of, for example, less than two minutes, an optimum cleaning result in terms of particle freedom and corrosion protection is achieved by growing on the surface of the workpiece a phosphate layer which can extend over the entire surface of the workpiece. This phosphate layer may, for example, have a thickness of at least 100 nm. It is important in this context that during the treatment there is no surface damage to the magnetic material by hydrogen uptake or by other chemical attacks. The phosphate layer forms a passivation layer which protects the surface of the magnet on the one hand against corrosion, on the other hand it serves as a bonding agent for a subsequent coating and / or gluing.
GRUNDSTRUKTUR DER REINIGUNGSLÖSUNGBASIC STRUCTURE OF THE CLEANING SOLUTION
Die Reinigungslösung weist wenigstens ein wasserlösliches Salz der Phosphorsäure, wenigstens ein wasserlösliches Salz der Salpetersäure und wenigstens ein anionisches Tensid auf, sowie einen pH-Wert im Bereich von pH 1,5 bis pH 4.The cleaning solution comprises at least one water-soluble salt of phosphoric acid, at least one water-soluble salt of nitric acid and at least one anionic surfactant, and a pH in the range of pH 1.5 to
Die Einstellung des pH-Wertes auf den genannten Bereich kann durch Zugabe einer Säure, z. B. Salpetersäure oder Phosphorsäure, oder durch Zugabe einer Lauge, z. B. Natronlauge oder Kalilauge, erfolgen.The adjustment of the pH to said range can be achieved by adding an acid, e.g. As nitric acid or phosphoric acid, or by adding an alkali, for. As sodium hydroxide or potassium hydroxide solution, take place.
Bei dem wenigstens einen anionischen Tensid kann es sich zum Beispiel um eine beliebige Auswahl genau eines oder um eine beliebige Auswahl von zwei oder mehr aus den folgenden anionischen Tensiden handeln: ein langkettiges Alkylsulfat, wie z. B. Natriumdodecylsulfat; ein Ethoxylat von langkettigen aliphatischen Alkoholen, wie z. B. Nonylphenolethoxylat oder Isotridecanolethoxylat; ein langkettiges aliphatisches bzw. aromatisches Sulfonat, wie z. B. Dodecylbenzolsulfonat; ein Carboxylat der Fettsäuren (Seifen); ein sekundäres Alkylsulfonat (SAS): CnH2n+1-SO3 –Na+. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine aliphatisches Tensid als langkettig angesehen, wenn es wenigstens eine Kette mit 6 Kohlenstoffatomen aufweist.The at least one anionic surfactant may, for example, be any selection of exactly one or any two or more of the following anionic surfactants: a long-chain alkyl sulfate, such For example, sodium dodecyl sulfate; an ethoxylate of long chain aliphatic alcohols, such as. Nonylphenol ethoxylate or isotridecanol ethoxylate; a long-chain aliphatic or aromatic sulfonate, such as. B. dodecylbenzenesulfonate; a carboxylate of fatty acids (soaps); a secondary alkyl sulfonate (SAS): C n H 2n + 1 -SO 3 - Na + . For the purposes of the present invention, an aliphatic surfactant is considered long-chain if it has at least one chain of 6 carbon atoms.
Die anionischen Tenside, die eine negativ geladene funktionelle Gruppe besitzen, weisen einen polaren und einen unpolaren Bestandteil auf. Als polare, funktionelle Gruppe dient -COO–(Carboxylat) oder -SO3 –(Sulfonat) oder -SO42–(Sulfat), als unpolarer Teil dient ein Alkylrest.The anionic surfactants having a negatively charged functional group have a polar and a nonpolar component. The polar, functional group is -COO - (carboxylate) or -SO 3 - (sulfonate) or -SO 4 2 - (sulfate), as the nonpolar part is an alkyl radical.
OPTIONALE KOMPONENTEN DER REINIGUNGSLÖSUNGOPTIONAL COMPONENTS OF CLEANING SOLUTION
(a) Kationen(a) cations
Als optionale Komponente(n) kann die Reinigungslösung ergänzend zu den Grundkomponenten einen Typ oder eine beliebige Kombination von mehreren Typen von Metallkationen aufweisen, die in den Grundkomponenten noch nicht enthalten sind. Geeignete Metallkationen sind beispielsweise Kationen der Elemente der ersten Hauptgruppe (Alkalimetalle: Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium, Francium) und zweiten Hauptgruppe (Erdalkalimetalle: Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Radium) des Periodensystems, der Seltenerdmetalle sowie der Übergangsmetalle (also die Metalle mit den Ordnungszahlen 21 bis 30, 39 bis 48 und 57 bis 80), die im pH-Bereich von pH 1,5 bis pH 4 wasserlösliche Phosphatsalze bzw. wasserlösliche Salze beispielsweise mit zumindest einem der folgenden Anionen bilden: Chromat, Molybdat, Wolframat, Chlorat, Perchlorat, Manganat, Vanadat, Niobat, Tantalat, Titanat, Sulfat, Borat und andere. Daneben kommen auch organische Anionen in Frage, z. B.: Carboxylat, Alkylsulfonat, Arylsulfonat, aber auch andere organische Anionen.As an optional component (s), the cleaning solution may have, in addition to the base components, one type or any combination of several types of metal cations that are not yet included in the base components. Suitable metal cations are, for example, cations of the elements of the first main group (alkali metals: lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, francium) and second main group (alkaline earth metals: beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, radium) of the Periodic Table, the rare earth metals and the Transition metals (ie the metals with atomic numbers 21 to 30, 39 to 48 and 57 to 80), which form water-soluble phosphate salts or water-soluble salts in the pH range from pH 1.5 to
(b) Anionen(b) anions
Als andere optionale Komponente(n) kann die Reinigungslösung ergänzend zu den Grundkomponenten einen Typ oder eine beliebige Kombination von mehreren Typen von Anionen aufweisen, die in den Grundkomponenten noch nicht enthalten sind. Geeignete Anionen sind vor allem nicht durch Nitrat oxidierbare Anionen, beispielsweise: Chromat, Molybdat, Wolframat, Chlorat, Perchlorat, Manganat, Vanadat, Niobat, Tantalat, Titanat, Sulfat, Borat und andere. Daneben kommen auch organische Anionen in Frage, z. B.: Carboxylat, Alkylsulfonat, aber auch andere organische Anionen.As another optional component (s), the cleaning solution may have, in addition to the basic components, one type or any combination of several types of anions not yet contained in the basic components. Suitable anions are, above all, not nitrate-oxidizable anions, for example: chromate, molybdate, tungstate, chlorate, perchlorate, manganate, vanadate, niobate, tantalate, titanate, sulfate, borate and others. In addition, organic anions are also suitable, for. For example: carboxylate, alkyl sulfonate, but also other organic anions.
Als Anionen kommen auch Hydrotrope in Frage, von denen die Reinigungslösung ergänzend zu den Grundkomponenten ein oder mehrere enthalten kann. Diese Hydrotrope stellen eine Vorstufe von Tensiden dar und dienen als anionische Lösungsvermittler. Beispiele für geeignete Hydrotrope sind: Arylsulfonat, Cumolsulfonat, Xylolsulfonat oder Toluolsulfonat.Also suitable as anions are hydrotropes, of which the cleaning solution may contain one or more in addition to the basic components. These hydrotropes are a precursor of surfactants and serve as anionic solubilizers. Examples of suitable hydrotropes are: arylsulfonate, cumene sulfonate, xylene sulfonate or toluenesulfonate.
Eine Reinigungslösung, wie sie vorangehend erläutert wurde, kann die nachfolgend genannten Bestandteile in beispielsweise in den jeweils angegebenen Konzentrationsbereichen aufweisen:
Besonders vorteilhaft können folgende Konzentrationsbereiche sein:
Der pH-Wert der fertigen Reinigungslösung ist im Bereich von pH 1,5 bis pH 4 einstellbar. Besonders vorteilhaft ist ein pH-Wert im Bereich von pH 1,6 bis pH 2,4, da in diesem Bereich das Aufwachsen der Passivierungsschicht besonders schnell erfolgt.The pH of the finished cleaning solution is adjustable in the range of pH 1.5 to
Zur Reinigung und/oder Passivierung wird ein zu reinigendes bzw. zu passivierendes Werkstück für eine bestimmte Zeit, beispielsweise 45 Sekunden bis 90 Sekunden, in die Reinigungslösung eingelegt. Dabei kann die erforderliche Behandlungsdauer mit Verschmutzungsgrad ansteigen. Grundsätzlich sind auch Behandlungsdauern von weniger als 45 Sekunden oder von mehr als 90 Sekunden möglich. Die Arbeitstemperatur der Reinigungslösung während des Reinigungsvorgangs kann z. B. 5°C bis 95°C, oder 40°C bis 80°C betragen. Während des Reinigungsvorgangs kann das Werkstück vollständig oder nur teilweise in die Reinigungslösung eingetaucht werden.For cleaning and / or passivation, a workpiece to be cleaned or passivated is placed in the cleaning solution for a certain time, for example 45 seconds to 90 seconds. In this case, the required treatment duration can increase with degree of contamination. Basically, treatment times of less than 45 seconds or more than 90 seconds are possible. The working temperature of the cleaning solution during the cleaning process may, for. B. 5 ° C to 95 ° C, or 40 ° C to 80 ° C. During the cleaning process, the workpiece can be completely or only partially immersed in the cleaning solution.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand konkreter Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Die in den Beispielen angegebenen Werte oder Wertebereiche sowie die verwendeten Bestandteile der Reinigungslösung sind in keiner Weise als beschränkend zu verstehen. Bei den erläuterten Verfahrensschritten kann die Reihenfolge einzelner Verfahrensschritte vertauscht werden, sofern nicht ein Schritt zwingend voraussetzt, dass zuvor ein anderer Schritt ausgeführt wurde. Außerdem muss ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nicht zwingend sämtliche der erläuterten Schritte umfassen.The invention will now be described by way of concrete examples with reference to the accompanying figures. The values or ranges given in the examples and the constituents of the cleaning solution used are by no means to be understood as limiting. In the described method steps, the order of individual method steps can be interchanged, unless a step necessarily requires that another step has previously been carried out. In addition, a method according to the present invention does not necessarily have to include all of the explained steps.
Es zeigenShow it
die
Beispiel 1example 1
Es wurden zehn bereitgestellte Quadermagnete als Rohlinge
Die beschliffenen Rohlinge
Das mit den Rohlingen
Als Reinigungsflüssigkeit
Nach dem Einbringen in die Reinigungsflüssigkeit
Nach dem Spülen wurden die Quadermagnete
In der Reinigungsflüssigkeit
Die auf die beschriebene Weise gereinigten, oberflächenpassivierten und getrockneten Quadermagnete
Zum Vergleich wurde auch der Verrostungsgrad von identisch beschliffenen Quadermagneten ermittelt, die konventionell durch Beizen und Phosphatieren gereinigt und passiviert und dann ebenfalls für drei Tage in vollentsalztes Wasser eingelegt worden waren. Im Ergebnis zeigten die konventionell behandelten Quadermagnete einen Rostbefall von 10% bis 30% der Oberfläche bei Rostgraden im Bereich von Ri 3 bis Ri 4, während die Oberflächen von Quadermagneten, die gemäß der vorliegenden Erfindung gereinigt und oberflächenpassiviert wurden, rostfrei waren oder einen Rostbefall von maximal 1% der Oberfläche bei Rostgraden im Bereich von Ri 0 bis Ri 1 zeigten.For comparison, the degree of corrosion of identically ground block magnets was determined, which had been conventionally cleaned and passivated by pickling and phosphating and then also placed in demineralized water for three days. As a result, the conventionally treated block magnets showed a rust attack of 10% to 30% of the surface at degrees of rust ranging from Ri 3 to
Beispiel 2Example 2
Weiterhin wurden Quadermagnete als Rohlinge mit den Abmessungen 12 mm × 10 mm × 2 mm, die beschliffen und nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 gereinigt und oberflächenpassiviert wurden, auf Oberflächenschädigungen untersucht. Die magnetische Vorzugsrichtung der Quadermagnete war in Richtung der langen Seite (12 mm) der Quadermagnete gewählt. Die Beurteilung der Oberflächenschädigung erfolgte nach der Methode von
Beispiel 3Example 3
Es wurden Quadermagnete aus SmCo5 mit den Abmessungen 7 mm × 5,5 mm × 4,1 mm in wässrigem Kühlschmiermittel geschliffen und gemäß dem in Beispiel 1 erläuterten Verfahren in einer Reinigungsflüssigkeit mit der in Beispiel 1 erläuterten Zusammensetzung gereinigt und oberflächenpassiviert. Nach der Behandlung waren die Quadermagnete frei von anhaftenden Partikeln und wiesen eine gelblich irisierende Phosphatschicht auf.Block magnets of SmCo 5 with the
Auch bei diesem Beispiel konnten die nassen Quadermagnete nach dem Reinigen und Passivieren auf dem Edelstahlgitter absolut fleckenfrei getrocknet werden. Da der Werkstoff SmCo5 besonders fleckenanfällig ist, kann er mit dem konventionellen Reinigungsverfahren (d. h. Ultraschallreinigung in alkalischem Reinigungsmedium oder Ultraschallreinigung mit Beizen) überhaupt nicht wirksam behandelt werden. Bei dem konventionellen Verfahren muß deshalb eine gezielte Nachbehandlung (Passivierung) durchgeführt werden, bei der zusätzlich das auf den Werkstücken stehende Wasser abgeblasen wird, oder bei dem die Werkstücke mit Papier trocken getupft werden. Auffällig ist auch, dass beim Reinigen von SmCo-Werkstoffen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Reinigungsflüssigkeit kein Cobalt in Lösung geht. Im Unterschied dazu löst sich Cobalt bei der herkömmlichen alkalischen Ultraschallreinigung und die Lösung färbt sich rot. Aus Sicht des Arbeitsschutzes bieten sich so ebenfalls mit der neuen Reinigungs- und Passivierlösung Vorteile, da Cobaltlösungen bei Hautkontakt Allergien beim Menschen auslösen können.In this example too, the wet block magnets could be dried absolutely stain-free after cleaning and passivation on the stainless steel grid. Since the material SmCo 5 is particularly susceptible to staining, it can not be treated effectively with the conventional cleaning method (ie ultrasonic cleaning in an alkaline cleaning medium or ultrasonic cleaning with pickling). In the conventional method, therefore, a targeted post-treatment (passivation) must be carried out, in which in addition the standing on the workpieces water is blown off, or in which the workpieces are dabbed dry with paper. It is also noticeable that no cobalt goes into solution when cleaning SmCo materials with the aid of the cleaning liquid according to the invention. In contrast, cobalt dissolves in conventional alkaline ultrasonic cleaning and the solution turns red. From the point of view of occupational safety, the new cleaning and passivation solution also offers advantages, since cobalt solutions can trigger allergies in humans when they come into contact with the skin.
Vergleich zum Stand der TechnikComparison to the prior art
Im Vergleich zu den herkömmlichen Reinigungsverfahren weist die vorliegende Erfindung signifikante Vorteile auf. Die Prozessfolge bei dem herkömmlichen Verfahren umfasst die Schrittfolge: Ultraschall-Reinigen in wässrig alkalischen Reinigungsmedien (5 Minuten bis 10 Minuten); Spülen; Beizen der Magnete (1 Minute), um magnetisch anhaftende Schleifschlammpartikel aufzulösen; Spülen; Passivieren der Magnete zum Zweck des temporären Korrosionsschutzes (10 Minuten bis 20 Minuten); Spülen; Trocknen.Compared to the conventional cleaning methods, the present invention has significant advantages. The process sequence in the conventional method comprises the sequence of steps: ultrasonic cleaning in aqueous alkaline cleaning media (5 minutes to 10 minutes); Do the washing up; Pickling the magnets (1 minute) to dissolve magnetically adhering abrasive slurry particles; Do the washing up; Passivation of the magnets for the purpose of temporary corrosion protection (10 minutes to 20 minutes); Do the washing up; Dry.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hingegen umfasst die Schrittfolge: Abspülen von Kühlschmiermittel, Reinigen (z. B. 45 Sekunden bis 90 Sekunden) incl. Aufbringen eines temporären Korrosionsschutzes (Phosphatierung) mit Hilfe eines Reinigungsmittels gemäß der vorliegenden Erfindung, optional durch Unterstützung mit Ultraschall; Spülen; Trocknen.The process according to the present invention, however, comprises the sequence of steps: rinsing of cooling lubricant, cleaning (eg 45 seconds to 90 seconds) including application of a temporary corrosion protection (phosphating) with the aid of a cleaning agent according to the present invention, optionally by means of ultrasound support ; Do the washing up; Dry.
Völlig überraschend bei der Entdeckung der neuen Reinigungslösung war die enorme Verkürzung der Prozesszeiten gegenüber dem konventionellen Verfahren im wässrig-alkalischen Reinigermedium um einen Faktor von 5 bis 10. Dies beruht darauf, dass zur Erzielung von Partikelfreiheit die Entfernung des Magnetstaubes der geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist. Schleifschlamm besteht aus vielen kleinen Einzelmagneten mit einer Korngröße von typisch kleiner als 5 μm. Diese Partikel sind zum Teil noch hartmagnetisch und haften magnetisch relativ stark an der Oberfläche des zu reinigenden Magneten. Um diese Partikel zu entfernen, ist eine hohe Ultraschallleistung sowie eine sehr gute Umspülung der Teile (d. h. rasche Bewegung der Magnete im Reinigungsbad) notwendig.Completely surprising in the discovery of the new cleaning solution was the enormous shortening of the process times compared to the conventional process in the aqueous-alkaline cleaning medium by a factor of 5 to 10. This is due to the fact that the removal of the magnetic dust is the rate-determining step to achieve particle freedom. Abrasive sludge consists of many small individual magnets with a grain size of typically less than 5 microns. Some of these particles are still hard magnetic and adhere relatively strongly magnetically to the surface of the magnet to be cleaned. In order to remove these particles, a high ultrasonic power and a very good rinsing of the parts (ie rapid movement of the magnets in the cleaning bath) is necessary.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hingegen wächst auf die Magnetpartikel und auf die zu reinigenden Magnete rasch eine sehr dünne unmagnetische Phosphatschicht auf. Die Schichtstärke solcher Dünnschichtphosphate liegt im Bereich der Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Dies verrät die irisierende und in vielen Farben schillernde Phosphatschicht auf den Magneten nach dem Prozess. Durch die Phosphatschicht wächst der Abstand zwischen der Oberfläche des zu reinigenden Magneten und den magnetischen Partikeln mit zunehmender Behandlungsdauer an, so dass sich rasch ein Abstand r in der Größenordnung von 0,5 μm bis 1 μm bildet. Da die magnetische Anziehungskraft mit zunehmenden Abstand r sehr stark ab (proportional zu r4) abnimmt, führt dies dazu, dass die winzigen Partikel mit aufgewachsener Phosphatschicht magnetisch nicht mehr so stark anhaften und sich im Wesentlichen wie normale Staubpartikel verhalten, so dass sie innerhalb weniger Sekunden entfernbar sind, wobei die Reinigungswirkung optional durch die Beaufschlagung der Reinigungsflüssigkeit mit Ultraschall noch erhöht werden kann.In contrast, in the method of the present invention, a very thin non-magnetic phosphate layer rapidly grows on the magnetic particles and on the magnets to be cleaned. The layer thickness of such thin-layer phosphates is in the range of the wavelength of visible light. This betrays the iridescent and in many colors iridescent phosphate coating on the magnet after the process. As a result of the phosphate layer, the distance between the surface of the magnet to be cleaned and the magnetic particles increases with increasing duration of treatment, so that a distance r of the order of magnitude of 0.5 μm to 1 μm rapidly forms. Since the magnetic attraction decreases very sharply with increasing distance r (proportional to r 4 ), this causes the tiny particles with grown phosphate layer to not magnetically adhere so much and behave substantially like normal dust particles, so that they are within less Seconds are removable, the cleaning effect can be optionally increased by the application of cleaning liquid with ultrasound.
Die Erfindung wurde vorangehend beispielhaft anhand von Magneten als zu bearbeitende, zu reinigende und zu passivierende Werkstücke beschrieben. Grundsätzlich kann die Erfindung in Verbindung mit allen Arten von Magneten wie z. B. Sintermagneten, Magneten aus Seltenerdlegierungen, Magneten mit oder aus eisenhaltigen Magnetwerkstoffen, Magneten mit oder aus ferromagnetischen Magnetwerkstoffen, Magneten für Magnetokalorik usw. ebenso eingesetzt werden. Geeignete Magnete können auch einen oder mehrere weichmagnetische hartmagnetische, antiferromagnetische, diamagnetische, paramagnetische, dauermagnetische oder magnetokalorische Werkstoffe aufweisen oder aus einem oder mehreren dieser Werkstoff gebildet sein. Als magnetische oder magnetisierbare Werkstoffe seien beispielhaft Magnetlegierungen auf Eisenbasis genannt wie z. B. Werkstoffe, die NiFe oder aus CoFe bestehen oder zumindest eine dieser Legierungen aufweisen. Grundsätzlich geeignet sind Werkstoffe unabhängig davon, ob sie kristallin oder rascherstarrt sind. Alle Werkstücke, die aus einem magnetisierbaren Material bestehen, können sowohl in unmagnetisiertem als auch in magnetisiertem Zustand mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gereinigt werden. Außerdem lassen sich mit einer Reinigungsflüssigkeit und/oder einem Reinigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch nicht-magnetische oder nichtmagnetisierbare Werkstücke auf dieselbe Weise behandeln, wie dies am Beispiel von Magneten beschrieben wurde. The invention has been described above by way of example with reference to magnets as workpieces to be processed, cleaned and passivated. In principle, the invention can be used in conjunction with all types of magnets such. As sintered magnets, magnets made of rare earth alloys, magnets with or from ferrous magnetic materials, magnets with or from ferromagnetic magnetic materials, magnets for magnetocalorics, etc. are also used. Suitable magnets may also comprise one or more soft magnetic hard magnetic, antiferromagnetic, diamagnetic, paramagnetic, permanent magnetic or magnetocaloric materials or may be formed from one or more of these materials. Magnetic or magnetizable materials may be mentioned by way of example of iron-based magnet alloys, such as, for example, B. materials that consist of NiFe or CoFe or at least one of these alloys. In principle, materials are suitable irrespective of whether they are crystalline or rapidly solidified. All workpieces made of a magnetizable material can be cleaned in both the non-magnetized and the magnetized state by the method according to the present invention. In addition, non-magnetic or non-magnetizable workpieces can also be treated in the same way with a cleaning fluid and / or a cleaning method according to the present invention, as has been described using the example of magnets.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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