DE102015005521A1

DE102015005521A1 - Behandlungvorrichtung und Behandlungsverfahren zum Beizen und Phosphatieren von Metallteilen

Info

Publication number: DE102015005521A1
Application number: DE102015005521.6A
Authority: DE
Inventors: Joachim Schönberg
Original assignee: Rio Verwaltungs AG
Current assignee: Rio Verwaltungs AG
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2035-05-01
Also published as: RU2016146713A3; EP3137651B1; CA2947370A1; US10513784B2; RU2691443C2; JP2017514997A; CN106460185A; US20170051414A1; BR112016025403A2; DE102015005521B4; EP3137651A1; RU2016146713A; CN106460185B; CL2016002754A1; MX2016014200A; KR20160149226A; WO2015165600A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungsvorrichtung (1) zur einstufigen Behandlung eines metallischen Behandlungsgegenstands (2), wobei die Behandlung zumindest das Beizen und das Phosphatieren des Behandlungsgegenstands (2) umfasst, wobei die Behandlungsvorrichtung (1) zumindest die nachfolgend genannten Einrichtungen umfasst: einen Behandlungsbehälter (4) zum Aufnehmen des Behandlungsgegenstands (2) und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz (6), und eine Pumpeinrichtung (10) zum Austausch von zumindest einem Anteil der Behandlungssubstanz (6), wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands (2), insbesondere der gesamte Behandlungsgegenstand (2), von der Behandlungssubstanz (6) umströmt wird, wobei die Behandlungssubstanz (6) eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, wobei die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus Wasser und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz besteht, wobei die Reaktionssubstanz aus Phosphor oder einem Phosphat und einer zusätzlichen Behandlungseffektverbesserungssubstanz besteht, wobei der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 95% vol. beträgt, wobei die Reaktionssubstanz keine Anteile von Salzsäure und Schwefelsäure aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß Anspruch 1 auf eine Behandlungsvorrichtung zur einstufigen Behandlung von Gegenständen und gemäß Anspruch 12 auf ein Behandlungsverfahren zum zumindest Beizen und Phosphatieren eines metallischen Behandlungsgegenstands.
Bisherige Behandlungsanlagen zur Phosphatierung von Gegenständen erfordern eine Vielzahl von Arbeitsschritten, insbesondere 7 Arbeitsschritte, und weisen dafür eine Vielzahl an verschiedenen Bädern auf. Der Gegenstand wird dabei zunächst in ein erstes Bad eingelegt, in dem eine erste Flüssigkeit zum Entfetten des Gegenstands vorgesehen ist. Nach der Entfettung muss der Gegenstand aus dem ersten Bad heraus und in ein zweites Bad hinein gefördert werden. In dem zweiten Bad ist eine Spülflüssigkeit zum Spülen des Gegenstands vorgesehen. Nach dem Spülen wird der Gegenstand in ein drittes Bad gefördert. Das dritte Bad ist mit einer einem Salzsäure-/Schwefelsäuregemisch gefüllt. Nach der Salzsäure-/Schwefelsäurebehandlung wird der Gegenstand nacheinander in zwei weitere jeweils mit einer Spülflüssigkeit gefüllte Bäder zum Spülen des Gegenstands gefördert. Weiterhin wird der Gegenstand nach dem letzten Spülbad in ein Bad zum Passivieren gefördert. Nach dem Passivieren wird der Gegenstand phosphatiert und dann zum Trocknen an einen weiteren Ort gefördert. Bei einer solchen Anlage müssen nach ca. 6 bis 8 Wochen Produktionszeit die hochgiftigen und umweltschädlichen Chemikalien in den Entfettungsbädern und in den Behandlungsbädern komplett gewechselt werden, da die Chemikalien nach dieser Zeit abgenutzt sind und anfallender Schlamm aus den Bädern entfernt werden muss. Dies bedeutet einen Stillstand der Anlage und hohe Austausch- und Entsorgungskosten.
Es ist ersichtlich, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen zum einen sehr viel Platz benötigen, da sie sechs verschiedene Bäder bereitstellen müssen, und zum anderen sehr viele verschiedene chemische Substanzen in großen Mengen benötigen. Weiterhin erfordert das Fördern der Gegenstände von einem Bad zum nächsten sehr viel Zeit, entsprechende Transportanlagen und Bedienpersonal. Weiterhin sind die verwendeten Chemikalien giftig bzw. umweltschädlich, da z. B. Schwefelsäuren und Salzsäuren eingesetzt werden, wodurch entweder teure Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt werden müssen oder eine hohe Gefahr für das Personal und die Umwelt sowie die zumeist stählerne Hallekonstruktion besteht.
Ferner soll eine Wasserstoffversprödung der behandelten Werkstücke bzw. Behandlungsgegenstände verhindert werden. Eine Wasserstoffversprödung erfolgt gewöhnlich durch das Eindringen und Einlagern von Wasserstoff in ein Metallgitter und kann eine Materialermüdung zur Folge haben. Die Wasserstoffversprödung tritt auf, wenn auf der Metalloberfläche – entweder durch Wasserstoffkorrosion oder aber bei einer anderen chemischen Reaktion in der Metallverarbeitung, an der Wasserstoff beteiligt ist – atomarer Wasserstoff entsteht, der schneller an den Werkstoff gebunden wird, als er sich an der Werkstoffoberfläche zu nicht diffusionsfähigen H₂-Molekülen zusammenfügt. Ein Teil des Wasserstoffs wird dabei in das Metallgitter eingelagert oder lagert sich an Fehlstellen oder an der Korngrenze an. Je nach Beanspruchung des jeweiligen Gegenstandes, z. B. durch die Einleitung von Zugeigen- und/oder -lastspannungen besteht die Gefahr eines Materialversagens.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Behandlungsvorrichtung und ein Behandlungsverfahren bereitzustellen, wobei durch die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung und das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren zumindest ein Nachteil und bevorzugt mehrere und besonders bevorzugt alle zuvor genannten Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Behandlungsanlagen zur Phosphatierung von Gegenständen vermieden werden sollen.
Die zuvor genannte Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Behandlungsvorrichtung zur einstufigen Behandlung eines metallischen Behandlungsgegenstands gelöst, wobei die Behandlung zumindest das Beizen und das Phosphatieren des Behandlungsgegenstands umfasst. Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung, insbesondere eine Badanlage, umfasst bevorzugt einen Behandlungsbehälter zum Aufnehmen des Behandlungsgegenstands und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz, und eine Pumpeinrichtung zum Austausch von zumindest einem Anteil der Behandlungssubstanz, wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands, insbesondere der gesamte Behandlungsgegenstand, von der Behandlungssubstanz umströmt wird, wobei die Behandlungssubstanz eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, wobei die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus Wasser und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz besteht, wobei die Reaktionssubstanz aus Phosphor oder einem Phosphat und einer zusätzlichen Behandlungseffektverbesserungssubstanz besteht, wobei der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 95% (Volumenprozent) beträgt, wobei die Reaktionssubstanz keine Anteile von Salzsäure und Schwefelsäure aufweist.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da keine giftigen oder umweltschädlichen Chemikalien verwendet werden. Ferner muss die Behandlungssubstanz nicht alle 6–8 Wochen ausgetauscht und entsorgt werden, da durch die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung ein Anlagenaufbau geschaffen wird, bei dem die benutzte Chemie ständig gereinigt wird. Durch Verdunstung und Verschleppung entstehende Verluste der Behandlungssubstanz sind durch das Zusetzen von Wasser und der Reaktionssubstanz nachdosierbar, wodurch es möglich ist, dass die erforderliche Anzahl an Wechsel der Behandlungssubstanz pro Jahr auf weniger als 4 Wechsel, insbesondere auf 2 oder auf weniger als 2 Wechsel, auf 1 oder auf weniger als 1 Wechsel, reduzierbar ist. Bevorzugt wird die Behandlungssubstanz erst dann ausgetauscht, wenn sich eine vorbestimmte Konzentration an gelöstem Eisen in der Behandlungssubstanz befindet, wobei ein Austausch bevorzugt erst bei einer Konzentration an gelöstem Eisen von mehr als 2% erfolgt.
Ferner ist vorteilhaft, dass durch die vorliegende Erfindung eine sehr einfache Behandlung von Behandlungsgegenständen möglich ist. Die Behandlungsgegenstände müssen im Wesentlichen nur in die Behandlungssubstanz eingetaucht werden, die Behandlungssubstanz muss einwirken und nach dem Herausnehmen des Behandlungsgegenstands aus dem Bad trocknen. Insbesondere wird durch den hochreinen Phosphor bzw. das hochreine Phosphat eine Schutzschicht nach dem Abtrocknen auf den Behandlungsgegenständen ausgebildet, so dass diese über einen längeren Zeitraum, insbesondere mehreren Wochen, vor einem weiteren Ausbefall geschützt sind, wobei dies ohne die gemäß dem Stand der Technik erforderliche Passivierung und anschließende Phosphatierung erfolgt, und wobei insbesondere die sich ergebende Schutzschicht gegenüber dem Phosphatieren gemäß dem Stand der Technik weitaus überlegen ist. Diese Lösung ist ferner vorteilhaft, da die Behandlungssubstanz unbrennbar ist, durch den Einsatz der Behandlungssubstanz keine MAK-Werte (Maximale Arbeitsplatz-Konzentration) überschritten werden und keine korrosiven Dämpfe bewirkt werden, wodurch keine Absaugung erforderlich ist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die verwendeten Behandlungseffektverbesserungssubstanz/en eine erhebliche Schonung des Materials bewirkt wird und die Schweißfähigkeit nicht beeinträchtigt wird.
Noch ein weiterer Vorteil ist die vielfältige Verwendbarkeit der vorliegenden Erfindung. Sie kann z. B. für die Vor- und Nachbehandlung in Härtereien verwendet werden oder sie kann zur Entfernung der Oxidschicht auf Aluminium verwendet werden. Ferner können durch sie bei der galvanischen Nachbearbeitung von Gussteilen Ausblühungen vermieden werden. Die Ersparnis an Spachtel bei der Gusshautentfernung ist daher beträchtlich. Weiterhin können z. B. Hydraulikrohre und Rohrleitungen direkt auf Baustellen in einem einzigen Arbeitsgang gebeizt werden, ohne dass ein Nachspülen und Neutralisieren erforderlich wäre.
Besonders bevorzugt werden durch die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung neben dem Beizen und Phosphatieren des Behandlungsgegenstands bevorzugt ebenfalls das Entfetten und/oder Entrosten und/oder Entzundern und/oder Konservieren und/oder Entkalken des Behandlungsgegenstands bewirkt.
Als Behandlungsgegenstände können bevorzugt rein exemplarisch behandelt werden: Metallteile, wie Aluminiumteile, Eisenteile, Graugussteile, Draht, Stahlteile, Kupferteile oder Teile aus Legierungen, Polymerteile, wie Kunststoffteile oder Gummiteile, etc., insbesondere Fahrzeugrahmen, Rohre, Maschinenteile, Turboladerteile, Gehäuse, Autoteile, Hydraulikteile, gegossene Stahlteile, Turbinenteile.
Soweit sich aus dem Gegenstand dieser Erfindung nichts Anderes ergibt, so gelten die Prozentangaben hinsichtlich der Erfindung als Volumenprozent. Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die Prozentangaben und Temperaturangaben in °C bezüglich der Erfindung sich auf den Umgebungsdruck bzw. Normaldruck beziehen, falls sich aus dem Gegenstand der Erfindung nichts Anderes ergibt, und des Weiteren können die Angaben in °C entsprechend auch für Kelvin gelten. Dem Fachmann sind die Angaben der Erfindung zu den physikalischen Einheiten im Hinblick auf die Gesamtoffenbarung der Erfindung jedoch nicht weiter zu erläutern, falls jedoch ein physikalischer Parameter abgewandelt werden sollte, so ist es für den Fachmann ersichtlich, dass sich die dadurch ergebenden Änderungen der anderen physikalischen Größen entsprechend anpassen, ohne dabei den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei eine Temperierungseinrichtung zum Temperieren der in dem Handlungsbehälter vorhaltbaren Behandlungssubstanz vorgesehen ist, wobei mittels der Temperierungseinrichtung die Temperatur der Behandlungssubstanz definiert einstellbar ist.
Die bevorzugte Temperatur der Behandlungssubstanz ist bevorzugt höher als 0°C, insbesondere höher oder gleich 5°C, höher oder gleich 10°C, höher oder gleich 15°C, höher oder gleich 17°C, höher oder gleich 20°C, höher oder gleich 25°C, höher oder gleich 30°C, höher oder gleich 35°C, höher oder gleich 37°C, höher oder gleich 40°C, bevorzugt zwischen 20°C und 60°C und besonders bevorzugt zwischen 30° und 50°C. Bevorzugt stellt die Temperierung der Behandlungssubstanz eine Erwärmung der Behandlungssubstanz dar, wobei jedoch ebenfalls denkbar ist, dass die Temperierung eine Abkühlung darstellt. Weiterhin ist denkbar, dass durch die Temperierungseinrichtung die Behandlungssubstanz zeitweise erwärmbar und zeitweise abkühlbar ist. Die Temperierungseinrichtung ist bevorzugt als elektrische Heizeinrichtung, elektrische Kühleinrichtung und/oder als Wärmetauschersystem ausgebildet. In Abhängigkeit von der Temperatur der Behandlungssubstanz kann der Arbeitsablauf gesteuert werden. Rein beispielhaft kann bei der Entfettung von Rost der Beschleunigungsfaktor 20:20Cx6 betragen. Dies bedeutet, dass der Behandlungsgegenstand bei einer bei 20°C erfolgenden Behandlung, die 2 Std. dauert, oder mittels einer Behandlung bei 40°C, die 20 Minuten dauert rostfrei gemacht werden kann.
Ein besonders bevorzugter Betriebstemperaturbereich liegt bei 35°C bis 45°C, dieser Temperaturbereich ist vorteilhaft, da eine Absaugung nicht nötig ist, da keine korrosiven- oder gesundheitsschädlichen Dämpfe entstehen. Es ist jedoch denkbar, dass eine Absaugung vorgesehen wird, wenn z. B. der Arbeitsraum extrem niedrig ist oder wenn der Arbeitsraum nicht zu belüften ist.
Bevorzugt besteht die phosphor- und phosphathaltige Lösung aus vollentkalktem Wasser und der Reaktionssubstanz, wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser zwischen 1:4 und 1:7 liegt, wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1:6 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz in einem festen Zustand vorliegt oder wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1:5 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz in einem flüssigen Zustand vorliegt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Reaktionssubstanz ferner keine Anteile von Fluor, Chlor, Brom, Jod, Blei, Quecksilber und Selen auf, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne gesundheitsschädliche bzw. umweltschädliche Stoffe bzw. Substanzen arbeitet.
Die Pumpeinrichtung ist bevorzugt als Umwälzpumpe ausgebildet und bewirkt bevorzugt eine Umwälzung der Behandlungssubstanz innerhalb des Behandlungsbehälters. Es ist jedoch alternativ oder zusätzlich vorstellbar, dass eine Pumpeinrichtung zum Erzeugen einer Wehrströmung vorgesehen ist. Bevorzugt sind mit der Pumpeinrichtung eine oder mehrere Düsen gekoppelt, durch welche die Behandlungssubstanz insbesondere in Behandlungsbehälter, insbesondere zur Badumwälzung, ausgegeben wird.
Der Behandlungsbehälter ist bevorzugt in jeder beliebigen Größe ausführbar. Besonders bevorzugt weist der Behandlungsbehälter innenseitig, d. h. auf der mit der Behandlungssubstanz in Kontakt stehenden Seite ein Material oder eine Materialmischung auf, die von der Behandlungssubstanz nicht angegriffen wird. Bevorzugte Materialien sind hierbei neben anderen z. B: Edelstahl, GVP, PVC. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass nicht nur die mit der Behandlungssubstanz in Kontakt stehende Oberfläche des Behandlungsbehälters aus einem solchen Material besteht, sondern dass ebenfalls zusätzliche Elemente des Behandlungsbehälters, insbesondere der gesamte Behandlungsbehälter, aus einem solchen Material oder Materialgemisch besteht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Filtereinrichtung zum Filtern der Behandlungssubstanz vorgesehen, wobei durch das Filtern Verunreinigungen aus der Behandlungssubstanz entfernt werden, die sich in der Behandlungssubstanz anreichern. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Behandlungssubstanz in dem Behandlungsbehälter kontinuierlich oder zeitweise gereinigt bzw. aufbereitet werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Behandlungsbehälter mit mindestens zwei Aufnahmeräumen gekoppelt, wobei ein erster Aufnahmeraum ein bevorzugt unterhalb des Behandlungsbehälters ausgebildeter Pufferaufnahmeraum zum Aufnehmen einer bestimmten Menge der Behandlungssubstanz ist, und wobei ein zweiter Aufnahmeraum ein bevorzugt seitlich von dem Behandlungsbehälter ausgebildeter Temperierungsraum ist, wobei die Temperierungseinrichtung zumindest teilweise in dem Temperierungsraum angeordnet ist. Der erste Aufnahmeraum bzw. der Pufferraum kann z. B. zum Vorhalten eines gewünschten Volumens der Behandlungssubstanz dienen. Weiterhin ist denkbar, dass der erste Aufnahmeraum bzw. der Pufferraum zur Aufnahme bzw. zur Ablagerung von Sedimenten dient. Die Sedimente können hierbei z. B. Teile oder Partikel sein, die sich von den Behandlungsgegenständen während der Behandlung ablösen. Der Temperierungsraum ist bevorzugt seitlich neben dem Behandlungsbehälter angeordnet, da dadurch eine sehr gute Zugänglichkeit zu der Temperierungseinrichtung geschaffen werden kann. Ferner ist jedoch alternativ ebenfalls denkbar, dass die Temperierungseinrichtung in dem ersten Aufnahmeraums bzw. in dem Pufferraums, d. h. unterhalb des Behandlungsbehälters, ausgebildet bzw. angeordnet wird. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die einzelnen Anteile der Behandlungssubstanz in unterschiedliche Funktionsbereiche bzw. Aufnahmeräume und den Hauptaufnahmeraum gelangen können, ohne dass eine Beschädigung von in einem oder mehreren Aufnahmebereichen ausgebildeten oder angeordneten Einrichtungen, wie der Temperierungseinrichtung, durch einen Zusammenstoß mit dem Behandlungsgegenstand möglich ist.
Der Behandlungsbehälter ist gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine Wandung von einem Auffangraum zum Auffangen von über die Wandung fließender Behandlungssubstanz getrennt, wobei die in dem Auffangraum aufgefangene Behandlungssubstanz mittels einer Fördereinrichtung, insbesondere mittels der Pumpeinrichtung, über eine Förderleitung in den Behandlungsbehälter zurückförderbar ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die sich auf der Oberfläche der Behandlungssubstanz ansammelnden und von dem Behandlungsgegenstand abgelösten Partikel und/oder sich auf der Oberfläche der Behandlungssubstanz bildender Schaum und/oder sonstige Materialkonzentrationen aus dem Behandlungsbehälter ausleitbar sind und bevorzugt der Filtereinrichtung zuführbar sind.
Die Pumpeinrichtung und die Filtereinrichtung bilden gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Bestandteil der Förderleitung aus und die geförderte Behandlungssubstanz wird bevorzugt von der bzw. mittels der Pumpeinrichtung durch die Filtereinrichtung hindurch gefördert. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch diese Anordnung die Pumpeinrichtung die Förderung der Behandlungssubstanz durch die Filtereinrichtung hindurch und zumindest teilweise eine Umwälzung der Behandlungssubstanz in dem Behandlungsbehälter bewirkt.
Die bzw. eine Förderleitung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung derart gestaltet, dass bevorzugt durch die zurück in den Behandlungsbehälter geförderte Behandlungssubstanz eine Wehrströmung zum Ausleiten eines Teils der Behandlungssubstanz aus dem Behandlungsbehälter heraus und in den Auffangraum hinein erzeugbar ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da mittels bevorzugt einer Pumpeinrichtung die Förderung der Behandlungssubstanz durch die Filtereinrichtung hindurch, zumindest teilweise eine Umwälzung der Behandlungssubstanz in dem Behandlungsbehälter und die Schaffung einer Wehrströmung bewirkbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Dosiereinrichtung zum Anpassen der Zusammensetzung der Behandlungssubstanz vorgesehen, wobei die Behandlungssubstanz aus einer Mischung mehrerer Komponenten besteht. Bevorzugt ist die Dosiereinrichtung mit einer oder mehreren Sensoreinrichtungen direkt oder über eine Steuerungseinrichtung indirekt gekoppelt, wobei die Sensoreinrichtungen bevorzugt eine Überwachung bzw. Analyse der Zusammensetzung der Behandlungssubstanz und/oder eine Überwachung des Volumens bzw. der verbleibende Menge bzw. der Füllhöhe an in dem Behandlungsbehälter vorhandener Behandlungssubstanz ermöglicht bzw. ermöglichen.
Die Dosiereinrichtung bewirkt insbesondere den Ausgleich von Verlusten durch Zusetzung der entsprechenden Menge an verlorener Behandlungssubstanz, insbesondere werden Verdunstungs- und/oder Tauchverluste ausgeblichen. Bevorzugt erfolgt durch die Dosiereinrichtung die Zusetzung der die Behandlungssubstanz bildenden Komponenten, insbesondere von VE-Wasser, der Reaktionssubstanz und der Behandlungseffektverbesserungssubstanz. Die Zusetzung der die Behandlungssubstand bildenden Komponenten erfolgt bevorzugt in einem festen Verhältnis, insbesondere in dem Verhältnis, in dem die einzelnen Komponenten auch in dem Behandlungsbehälter vorgesehen sind oder in einem sonstigen festen Verhältnis. Weiterhin ist denkbar, dass die zuzusetzende Behandlungssubstanz bereits in Form einer fertigen Mischung bzw. fertigen Lösung zugesetzt wird.
Die Sensoreinrichtung kann bevorzugt als eine Vorrichtung zum Durchführen einer Titration, d. h. zur Konzentrationsbestimmung ausgebildet sein. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Dosierung und Einbringung von Substanzen in die Behandlungssubstanz teilweise, zeitweise oder stets manuell bewirkt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser zwischen 1:4 und 1:7, wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1:6 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz in einem festen Zustand mit dem VE-Wasser vermischt wird oder wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1:5 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz in einem flüssigen Zustand mit dem VE-Wasser vermischt wird.
Bevorzugt werden die Verluste ebenfalls in einem festen Verhältnis mehrerer Substanzen ersetzt. Die bevorzugte Substanz/en ist/sind hierbei somit fließfähige, insbesondere flüssige, oder feste Reaktionssubstanz/en, die bevorzugt mit einer Verdünnungssubstanz, wie z. B. Wasser, insbesondere entsalztem bzw. destilliertem Wasser oder vollentkalktem Wasser (VE-Wasser), vermischt wird/werden. Bevorzugte Mischverhältnisse zwischen der Reaktionssubstanz zu der Verdünnungssubstanz, insbesondere VE-Wasser, sind hierbei ferner z. B. 1:2; 1:3, 1:4; 1:5; 1:5,5; 1:6; 1:6,5; 1:7,5; 1:8; 1:8,5; 1:9.
Bevorzugt erfolgt automatisch oder manuell in Abhängigkeit von durch die Sensoren erzeugten Werten eine Beimischung einer Mischung oder Lösung aus einer oder mehrerer Zusatzsubstanzen, insbesondere einer oder mehrerer Flüssigkeiten, insbesondere VE-Wasser, und/oder einem oder mehreren bevorzugt löslichen Additiven, zu der Behandlungssubstanz. Ferner ist denkbar, dass eine Zusatzsubstanz, insbesondere zum Beizentfetten und/oder zum Entschäumen, der Behandlungssubstanz zugegeben wird. Bevorzugt wird die Zusatzsubstanz mit ca. 0,5% bis 10%, insbesondere mit 1% bis 5%, des Volumens der Behandlungssubstanz der Behandlungssubstanz beigesetzt. Die Verwendung von VE-Wasser ist hierbei bevorzugt, da dadurch im Wesentlichen bzw. gleichbleibende Oberflächenqualität auf den Behandlungsgegenständen erhalten wird.
Die Verwendung eines Beizentfetters ist vorteilhaft, da durch dessen Zugabe zu der Behandlungssubstanz Verunreinigungen, wie leichte Verfettungen, Schmutzteile, Öl, Kohle und Graphit im gleichen Arbeitsgang entfernt werden können.
Die Behandlungssubstanz ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, wobei der Phosphoranteil oder der Phosphatanteil der Lösung bevorzugt hochrein ist, d. h. eine Reinheit von mehr als 95%, insbesondere von mehr als 96%, 97%, 98%, 99% und bevorzugt von mehr als 99,5% aufweist. Aufgrund der Reinheit des Phosphoranteils oder des Phosphatanteils der erfindungsgemäßen Behandlungssubstanz weist diese nahezu keine Verunreinigungen auf, so dass eine entsprechende Schutzschicht auf dem Behandlungsgegenstand ausgebildet wird.
Der pH-Wert der Reaktionssubstanz liegt bevorzugt im Wesentlichen bei 1, die Dichte der Reaktionssubstanz liegt bei einer Temperatur von 20°C bevorzugt bei 1,8 und der Flammpunkt der Reaktionssubstanz liegt bevorzugt bei 280°C oder bevorzugt höher als 280°C.
Im Falle von Behandlungsgegenständen die Aluminium aufweisen oder aus Aluminium bestehen, weist die Behandlungssubstanz bevorzugt VE-Wasser auf und bevorzugt zusätzlich zu dem VE-Wasser eine Reaktionssubstanz in einer Menge von 1–10%, insbesondere von 3–5%, der Menge des VE-Wassers. Bei einer Badtemperatur von 40°C bis 45°C, d. h. wenn die Behandlungssubstanz auf eine Temperatur von 40°C bis 45°C temperiert ist, beträgt die Expositionszeit, d. h. die Zeit, die der Behandlungsgegenstand in dem Behandlungsbehälter der Behandlungssubstanz ausgesetzt ist, bevorzugt 0,5 Min. bis 20 Min. und besonders bevorzugt 1 Min. bis 10 Min. Die Reaktionssubstanz besteht hierbei bevorzugt aus Phosphorsäure und Inhibitoren.
Die Behandlungssubstanz weist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Zusatzsubstanz zum Beizentfetten auf oder es wird einer Behandlungssubstanz eine solche Zusatzsubstanz zugesetzt, wobei der Beizentfetterzusatz bevorzugt eine wässrige Lösung aus nicht ionogenen biologisch abbaubaren Tensiden und Inhibitoren, insbesondere But-2-in-1, 4-diol, aufweist und wobei der Beizentfetterzusatz mit einem Volumen von 0,5% bis 7% des Volumens der phosphor- oder phosphathaltige Lösung bzw. der Behandlungssubstanz zugesetzt ist.
Die Behandlungssubstanz weist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Zusatzsubstanz zum Entschäumen auf, wobei der Entschäumerzusatz bevorzugt Triisobuttylphosphat aufweist und wobei der Entschäumerzusatz der Behandlungssubstanz mit einem Volumen von 0,01% bis 5%, insbesondere mit einem Volumen von 0,1% bis 1%, des Volumens der phosphor- oder phosphathaltige Lösung bzw. der Behandlungssubstanz oder mit einem Volumen von 0,01% bis 5%, insbesondere mit einem Volumen von 0,1% bis 1%, des Volumens der mit dem Beizentfetterzusatz versetzten phosphor- oder phosphathaltige Lösung bzw. der Behandlungssubstanz zugesetzt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, wobei die Steuerungseinrichtung die Temperierungseinrichtung derart steuert, dass die Behandlungssubstanz auf eine Zieltemperatur oder einen Zieltemperaturverlauf temperiert wird und/oder wobei die Steuerungseinrichtung die Pumpeinrichtung derart steuert, dass die Behandlungssubstanz mit einer Zielströmungsgeschwindigkeit oder einer Zielströmungscharakteristik gefördert wird, und/oder die Steuerungseinrichtung die Filtereinrichtung derart steuert, dass der gefilterte Anteil der Behandlungssubstanz eine Zielreinheit aufweist, und/oder die Steuerungseinrichtung die Dosiereinrichtung derart steuert, dass eine Zielzusammensetzung der Behandlungssubstanz einstellbar ist.
Weiterhin ist denkbar, dass gemäß einer weiteren Ausführungsform oder mehrerer weiterer Ausführungsformen die Behandlungsvorrichtung ein oder mehrere Ölabscheide-System/e, Ultraschall-System/e, Hochdruck-System/e, Dreh- und Hebeeinrichtung/en und/oder Vollentkalktes-Wasser-Versorgungssystem/e aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Entfettungsbad, insbesondere zum Entfetten der Behandlungsgegenstände mit ungewöhnlich hohem Fettanteil vorgesehen, insbesondere dem Behandlungsbehälter vorgeschaltet, sein. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Behandlungssubstanz in dem Entfettungsbad bevorzugt auf eine Temperatur erhitzt werden kann, die höher als die bevorzugte Betriebstemperatur bzw. Behandlungstemperatur der Behandlungssubstanz in dem Behandlungsbehälter ist. Bevorzugt ist die Temperatur in dem Entfettungsbad größer 50°C, insbesondere größer als 52°C und besonders bevorzugt größer oder gleich 60°C. Diese Ausgestaltungsform ist vorteilhaft, da lediglich sehr stark verölte oder eingefettete Behandlungsgegenstände in ein zur Entfettung geeignet temperiertes Entfettungsbad eingebracht werden können. Dies hat erhebliche energetische Vorteile, da die Temperierung des auf bevorzugt mehr als 50°C erhitzten Entfettungsbads bevorzugt nicht dauerhaft bzw. nur zeitweise bewirkt werden muss. Ferner kann die Bildung von Wasserdampf im Bereich des Behandlungsbehälters der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung verhindert werden, wenn die Temperatur der Behandlungssubstanz unter einer Schwellentemperatur, insbesondere unter 52°C, ist bzw. nicht über diese Schwellentemperatur erhitzt wird.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Behandlungsverfahren zum zumindest Beizen und Phosphatieren eines, insbesondere metallischen, Behandlungsgegenstands. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt die Schritte des Bereitstellens eines Behandlungsbehälters zum Aufnehmen mindestens eines Behandlungsgegenstands und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz, wobei kein weiterer Behandlungsbehälter zum Entfetten und Phosphatieren verwendet wird, des Einbringens der Behandlungssubstanz in den Behandlungsbehälter und des Einbringens des Behandlungsgegenstands in den mit der Behandlungssubstanz zumindest teilweise gefüllten Behandlungsbehälter zum in Kontakt bringen des Behandlungsgegenstands mit der Behandlungssubstanz, wobei durch den Kontakt zwischen der Behandlungssubstanz und dem Behandlungsgegenstand zumindest eine Beizung und Phosphatierung des Behandlungsgegenstands bewirkt wird, wobei die Behandlungssubstanz eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, wobei die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus vollentkalktem Wasser und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz besteht, wobei die Reaktionssubstanz aus Phosphor oder einem Phosphat und einer zusätzlichen Behandlungseffektverbesserungssubstanz besteht, wobei der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 95% beträgt, wobei die Reaktionssubstanz insbesondere keine Anteile von Salzsäure und Schwefelsäure aufweist.
Das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren ist vorteilhaft, da ein geschlossener Kreislauf geschaffen wird, der keinen Spülvorgang und somit kein Fördern des Gegenstand in ein Spülbecken erforderlich macht. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren höchst vorteilhaft, da es, insbesondere im Vergleich zu mechanischen Behandlungsmethoden, eine sehr gründliche, schonende und schnelle Behandlung des Behandlungsgegenstands ermöglicht. Diese Lösung ist ferner vorteilhaft, da die Behandlungssubstanz unbrennbar ist, durch den Einsatz der Behandlungssubstanz keine MAK-Werte (Maximale Arbeitsplatz-Konzentration) überschritten werden und keine korrosiven Dämpfe bewirkt werden, wodurch keine Absaugung erforderlich ist.
Bevorzugt verbleiben die Behandlungsgegenstände mehr als 5 Minuten, insbesondere mehr als 10 Minuten und bevorzugt zwischen 20 Minuten und 120 Minuten, insbesondere zwischen 30 Minuten und 90 Minuten, zusammen mit der Behandlungssubstand in dem Behandlungsbehälter.
Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt besonders bevorzugt dadurch, dass der Behandlungsgegenstand der Behandlungssubstanz ausgesetzt wird, dass neben der Beizung und Phosphatierung ebenfalls ein Entfetten und/oder Entzundern und/oder Konservieren und/oder Entkalken des Behandlungsgegenstands erfolgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auf der Oberfläche des Behandlungsgegenstands mittels der Behandlungssubstanz, insbesondere mittels der Reaktionssubstanz, eine porenfreie Schutzschicht unter Verhinderung einer Wasserstoffversprödung erzeugt, wobei die Schutzschicht eine Dicke von mindestens 2 μm und bevorzugt von mindestens 3 μm aufweist. Insbesondere schützt die porenfreie Schutzschicht den Behandlungsgegenstand vor Sauerstoff und Wasser, so dass ein Rostbefall effektiv verhindert wird.
Bevorzugt entsteht die Schutzschicht, insbesondere eine Phosphatschicht, insbesondere eine Eisenphosphatschicht, durch das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren, insbesondere nach einer Trocknungszeit von 3 Std. bis 48 Std., insbesondere von 6 Std. bis 24 Std., an der Umgebungsluft oder nach einer Trocknungsdauer von ca. 5 Min bis 60 Min, insbesondere von ca. 20 Min, in einem Ofen bei 70°C bis 150°C, insbesondere bei ca. oder genau 100°C, auf der Materialoberfläche des Behandlungsgegenstands (insbesondere aus Eisen- oder Normalstahl). Die entstandene Schutzschicht ist bevorzugt zwischen 2 μm und 10 μm, insbesondere mehr als oder genau 3 μm, 4 μm oder 5 μm, dick. Besonders bevorzugt weist die Schutzschicht eine Dicke von 2 μm bis 10 μm und bevorzugt von 3 μm bis 8 μm und besonders bevorzugt von 4 μm bis 6 μm auf. Die Schutzschicht weist bevorzugt keine bzw. im Wesentlichen keine Poren auf und ist somit besonders bevorzugt porenlos. Ferner ist die Schutzschicht elastisch und passt sich besonders bevorzugt Temperaturschwankungen von –60°C bis 750°C und besonders bevorzugt von –40°C bis 680°C an, ohne dabei abzublättern, wobei die Schutzschicht bevorzugt eine hohe Biegefähigkeit aufweist, insbesondere von bis zu 180° oder von mehr als 180° (z. B. bei Eisenstäben). Die Schutzschicht kann hierbei eine ausgezeichnete Basis für eine weitere Behandlung insbesondere eine Farbbehandlung sein, die sich z. B. an das erfindungsgemäße Verfahren anschließen kann. Bevorzugt reagiert die Schutzschicht neutral und geht keine chemischen Verbindungen mit Hydraulikflüssigkeiten ein. Weitere äußerst wichtige Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, dass durch die Schutzschicht keine Rostbefall der Behandlungsgegenstände erfolgt und beim Beizen ein Materialabtrag von bevorzugt weniger als 10 g/qm, insbesondere von weniger als 5 g/qm, und besonders bevorzugt von oder von weniger als 2,24 g/qm erfolgt.
Weiterhin weist das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren bevorzugt ebenfalls den Schritt des Temperierens der in dem Behandlungsbehälter vorhaltbaren Behandlungssubstanz und/oder den Schritt des Erzeugens einer Strömung von zumindest einem Teil der Behandlungssubstanz, wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands von der Behandlungssubstanz umströmt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Temperierung der in dem Behandlungsbehälter vorhaltbaren Behandlungssubstanz mittels einer Temperierungseinrichtung, wobei mittels der Temperierungseinrichtung die Temperatur der Behandlungssubstanz definiert eingestellt wird, und wobei mittels einer Pumpeinrichtung eine Strömung zum Bewegen von zumindest einem Anteil der Behandlungssubstanz, wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands von der Behandlungssubstanz umströmt wird.
Mittels einer Filtereinrichtung wird die Behandlungssubstanz gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gefiltert, wobei durch das Filtern Verunreinigungen aus der Behandlungssubstanz entfernt werden, die sich in der Behandlungssubstanz angereichert haben.
Der Behandlungsbehälter wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine Wandung von einem Auffangraum zum Auffangen von über eine Wandung fließender Behandlungssubstanz getrennt, wobei die in dem Auffangraum aufgefangene Behandlungssubstanz mittels einer Fördereinrichtung, insbesondere mittels der Pumpeinrichtung, über eine Förderleitung in den Behandlungsbehälter zurückgefördert wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens bilden die Pumpeinrichtung und die Filtereinrichtung einen Bestandteil der Förderleitung und die geförderte Behandlungssubstanz wird von der Pumpeinrichtung durch die Filtereinrichtung hindurch gefördert.
Die Förderleitung ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren derart gestaltet, dass durch die zurück in den Behandlungsbehälter geförderte Behandlungssubstanz eine Wehrströmung zum Ausleiten eines Teils der Behandlungssubstanz aus dem Behandlungsbehälter heraus und in den Auffangraum hinein erzeugt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens wird mittels einer Dosiereinrichtung die Zusammensetzung der Behandlungssubstanz gesteuert, wobei die Behandlungssubstanz aus einer Mischung mehrerer Komponenten besteht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Behandlungssubstanz eine Zusatzsubstanz zum Beizentfetten und/oder eine Zusatzsubstanz zum Entschäumen beigesetzt, wobei der Beizentfetterzusatz bevorzugt eine wässrige Lösung aus nicht ionogenen biologisch abbaubaren Tensiden und Inhibitoren, insbesondere But-2-in-1, 4-diol, aufweist und wobei der Beizentfetterzusatz mit einem Volumen von 0,5% bis 7% des Volumens der phosphor- oder phosphathaltige Lösung bzw. der Behandlungssubstanz zugesetzt ist und wobei der Entschäumerzusatz bevorzugt Triisobuttylphosphat aufweist und wobei der Entschäumerzusatz der Behandlungssubstanz mit einem Volumen von 0,1% bis 1% des Volumens der phosphor- oder phosphathaltige Lösung oder mit einem Volumen von 0,1% bis 1% des Volumens der mit dem Beizentfetterzusatz versetzten phosphor- oder phosphathaltige Lösung bzw. der Behandlungssubstanz zugesetzt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mittels einer Steuerungseinrichtung die Temperierungseinrichtung derart gesteuert, dass die Behandlungssubstanz auf eine Zieltemperatur oder einen Zieltemperaturverlauf temperiert wird und/oder mittels der Steuerungseinrichtung wird die Pumpeinrichtung derart gesteuert, dass die Behandlungssubstanz mit einer Zielströmungsgeschwindigkeit oder einer Zielströmungscharakteristik gefördert wird und/oder mittels der Steuerungseinrichtung wird die Filtereinrichtung derart gesteuert, dass der gefilterte Anteil der Behandlungssubstanz eine Zielreinheit aufweist, und/oder mittels der Steuerungseinrichtung wird die Dosiereinrichtung derart gesteuert, dass eine Zielzusammensetzung der Behandlungssubstanz einstellbar ist.
Die Verwendung der Wörter „im Wesentlichen” definiert bevorzugt in allen Fällen, in denen diese Wörter im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden eine Abweichung im Bereich von 1%–30%, insbesondere von 1%–20%, insbesondere von 1%–10%, insbesondere von 1%–5%, insbesondere von 1%–2%, von der Festlegung, die ohne die Verwendung dieser Wörter gegeben wäre.
Einzelne oder alle Darstellungen der im Nachfolgenden beschriebenen Figuren sind bevorzugt als Konstruktionszeichnungen anzusehen, d. h. die sich aus der bzw. den Figuren ergebenden Abmessungen, Proportionen, Funktionszusammenhänge und/oder Anordnungen entsprechen bevorzugt genau oder bevorzugt im Wesentlichen denen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Produkts.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen beispielhaft erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtungen dargestellt sind. Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren, welche in den Figuren wenigsten im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile bzw. Elemente nicht in allen Figuren beziffert oder erläutert sein müssen. Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Darin zeigt:
1 eine erste Darstellung einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung in einem passiven Zustand;
2 eine zweite Darstellung einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung in einem aktiven Zustand;
3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
4 eine perspektivische Darstellung einer noch weiteren erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
5 eine weitere perspektivische Darstellung der in 4 gezeigten erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
6 eine perspektivische Detaildarstellung eines Teils der in den 4 und 5 gezeigten erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
7 eine erste Draufsicht auf die in den 4 bis 6 gezeigte erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
8 eine zweite Draufsicht auf die in den 4 bis 6 gezeigte erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
9 eine perspektivische Darstellung von im Wesentlichen der Unterseite der in den 4 bis 8 gezeigten erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
10a eine erste schematische Seitenansicht der in den 4 bis 9 gezeigten erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
10b eine zweite schematische Seitenansicht der in den 4 bis 9 gezeigten erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;
11 eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme eines Stahlblechs, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurde; und
12 eine vergrößerte Darstellung der Rasterelektronenmikroskopaufnahme von 11.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung 1 gezeigt. Die Behandlungsvorrichtung 1 dient zur Behandlung, insbesondere zur Entfettung, Beizung, Phosphatierung, Entzunderung, Konservierung und Entrostung, eines oder mehrerer Behandlungsgegenstände 2. Der Behandlungsgegenstand 2 wird bevorzugt von oben kommend in einen Behandlungsbehälter 4 der Behandlungsvorrichtung 1 eingebracht. Der Behandlungsbehälter 4 ist dabei bevorzugt zumindest teilweise und besonders bevorzugt vollständig mit einer Behandlungssubstanz 6 gefüllt. Weiterhin ist bevorzugt eine Temperierungseinrichtung 8 zur Temperierung, insbesondere zum Erhitzen, der Behandlungssubstanz 6 vorgesehen. Ferner ist bevorzugt mindestens eine Pumpeinrichtung 10 zum Umwälzen der Behandlungssubstanz 6 und/oder zur Schaffung einer Wehrströmung 20 und/oder zur Rückförderung von aus dem Behandlungsbehälter 4 ausgetretener Behandlungssubstanz 6 zurück in den Behandlungsbehälter 4 vorgesehen. Der Behandlungsbehälter 6 ist mittels einer Wandung 12 von einem Auffangraum 14 getrennt. Durch die in dem Behandlungsbehälter 4 geschaffene Strömung tritt Behandlungsflüssigkeit 6 aus dem Behandlungsbehälter 4 über die Wandung 12 aus und gelangt so in den Auffangraum 14. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Behandlungssubstanz bzw. -flüssigkeit 6 durch das Einbringen des Behandlungsgegenstands 2 in den Behandlungsraum 4 eine derartige Verdrängung erfährt, dass ein Teil der Behandlungssubstanz 6 über die Wandung 12 aus dem Behandlungsbehälter 4 heraustritt. Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet eine Förderleitung, mittels der die aus dem Behandlungsbehälter 4 ausgetretene Behandlungssubstanz 6 zurück in den Behandlungsbehälter 4 gefördert wird. Im Bereich der Förderleitung 16 oder in der Förderleitung 16 oder als Teil der Förderleitung 16 ist bevorzugt eine Filtereinrichtung 18 zum Filtern bzw. Aufbereiten der Behandlungssubstanz 6 angeordnet. Es ist hierbei denkbar, dass die Pumpeinrichtung 10 oder eine weitere Pumpeinrichtung (nicht gezeigt) im Verlauf der Förderleitung 16 angeordnet oder ausgebildet ist. Weiterhin kann eine Pump-Filtereinrichtung vorgesehen sein, die entweder eine Pumpeinrichtung und/oder eine Filtereinrichtung ersetzt oder zusätzlich dazu ausgebildet sein kann. Es kann der Darstellung weiterhin entnommen werden, dass der Behandlungsbehälter 4 bevorzugt zumindest einen Hauptaufnahmeraum 22, einen ersten Nebenaufnahmeraum 24 und einen zweiten Nebenaufnahmeraum 26 aufweist. Die einzelnen Aufnahmeräume 22, 24, 26 sind hierbei z. B. durch Gitter 27, insbesondere jeweils einen Gitterrost, voneinander getrennt. Das Gitter 27 verhindert dabei, dass der Behandlungsgegenstand 2 in einen der Nebenaufnahmeräume 24, 26 gelangen kann. Das Bezugszeichen 28 kennzeichnet eine Düse, mittels der eine Strömung der Behandlungssubstanz 6 erzeugt werden kann.
2 zeigt die aus 1 bekannte Darstellung, wobei der Behandlungsgegenstand 2 gemäß dieser Darstellung in dem Behandlungsbehälter 4 angeordnet ist und dadurch mit der Behandlungssubstanz 6 in Kontakt steht.
3 zeigt eine weitere Ausgestaltungsvariante einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung 1, insbesondere zur Drahtcoil-Behandlung. Die in 3 gezeigte Behandlungsvorrichtung 1 weist exemplarisch ein Aufnahmerack 40 auf, das bevorzugt mehrere zu behandelnde Drahtcoils 39 trägt. Das Aufnahmerack 40 ist dabei auf einer Anlieferungsstelle 41 angeordnet, wobei bevorzugt mehrere Aufnahmeracks 40 und mehrere Anlieferungsstellen 41 vorgesehen sind. Weiterhin weist die Behandlungsvorrichtung 1 bevorzugt mehrere, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, oder mehr, Behandlungsbäder 42 auf. In ein Behandlungsbad 42 sind bevorzugt, insbesondere zeitgleich, eine Vielzahl, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder mehr, Drahtcoils 39 zeitgleich zur Behandlung einbringbar. Das Bezugszeichen 43 kennzeichnet eine bevorzugt rein optionale Einrichtung, nämlich ein Fixierungsbad. Es ist hierbei denkbar, dass in ein Fixierungsbad 43 mehrere Drahtcoils 39, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr, zeitgleich einbringbar sind. Ferner ist denkbar, dass mehrere Fixierbäder 43 vorgesehen werden. Die behandelten Drahtcoils 39 sind an einer Abtransportstelle 44 zum Abtransport anordenbar. Bevorzugt werden die behandelten Drahtcoils 39 mit einer Transporteinrichtung 45, insbesondere einem transportwagen bzw. einem schienengeführten Portalkran, an die jeweilige Abtransportstelle 44 gefördert. Weiterhin sind bevorzugt mehrere Einrichtungen zur Versorgung, Regelung und Steuerung der Behandlungsvorrichtung 1 vorgesehen. So weist die dargestellte Ausführungsform z. B. eine Druckbandfiltereinrichtung 46, eine Dosiereinrichtung 47, eine VE-Wasseraufbereitungseinrichtung 48, eine Steuerungseinrichtung 49, eine weitere Druckbandfiltereinrichtung 50, einen Speichertank für Behandlungsbecken 51 und mehrere Seitenkanalverdichter 52, insbesondere 8 Stück, auf. Die Dosiereinrichtung 47 ist bevorzugt automatisiert und weist besonders bevorzugt einen Puffertank mit einem Volumen von bevorzugt mehr als 5 m³, besonders bevorzugt von mehr als 10 m³ und höchst bevorzugt von mehr oder genau 20 m³ auf.
4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung 1. Die Behandlungsvorrichtung 1 ist bevorzugt L-förmig gestaltet, d. h. sie umfasst einen Behandlungsbehälter 4, wobei der Behandlungsbehälter 4 einen ersten Innenraumanteil, der sich bevorzug rechtwinklig zu einem zweiten Innenraumanteil erstreckt, aufweist. Bevorzugt ist ein Innenraumanteil länger als der andere Innenraumanteil, wobei ebenfalls denkbar ist, dass die Innenraumanteile gleich lang sind oder im Wesentlichen gleich lang sind. Die dargestellte Bauform ermöglicht es z. B. gebogene Elemente, wie Rohre. Träger, Verkleidungen, etc. zu behandeln. Der Behandlungsbehälter 4 weist bevorzugt mindestens oder genau eine Wandung 12 auf, wobei durch die Wandung 12 ein Bereich, in den die zu behandelnden Behandlungsgegenstände eingebracht werden, von einem Auffangraum 14 abtrennt wird. Der Auffangraum 14 dient bevorzugt zum Auffangen von über die Wandung 12 aus dem Behandlungsraum austretender Behandlungssubstanz.
Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet eine Pumpeinrichtung, insbesondere zum Erzeugen einer Strömung innerhalb der in den Behandlungsraum einzubringenden Behandlungssubstanz. Das Bezugszeichen 18 kennzeichnet eine Filtereinrichtung 18 zum Filtern bzw. Aufbereiten der Behandlungssubstanz.
Eine Bewegung bzw. Strömung der Behandlungssubstanz wird mittels Düsen 28a, 28b und 29a, 29b, 29c (vgl. 5) bewirkt, aus denen die mittels der Pumpeinrichtung 10 geförderte Behandlungssubstanz in den Behandlungsraum gepumpt wird.
Die Einhausung 61 umschließt bzw. haust die Düsen 29a–29c ein. Bevorzugt sind drei Reihen mit 2 Düsen 28a, 28b und drei Reihen mit drei Düsen 29a, 29b, 29c vorgesehen, wobei auch denkbar ist dass genau oder mindestens eine Düse 28 und/oder 29 vorgesehen ist. Besonders bevorzugt sind die Düsen 28 geneigt zu den Düsen 29 ausgerichtet, insbesondere rechtwinklig ausgerichtet.
Das Bezugszeichen 60 kennzeichnet eine Hauptabsaugleitung, mittels der über Auslässe 57a–57g (vgl. 7) Behandlungssubstanz aus dem Behandlungsraum abgeführt, insbesondere abgesaugt, wird. Die abgeführte Behandlungssubstanz wird bevorzugt mittels der Filtereinrichtung 18 aufbereitet und mittels der Pumpeinrichtung 10 über die Düsen 28 und 29 zurück in den Behandlungsraum gefördert.
Die Behandlungsvorrichtung 1 kann bevorzugt derart dimensioniert sein, dass eine Aufstellfläche von 5100 mm × 3800 mm benötigt wird. Bevorzugt umfasst die Behandlungsvorrichtung 1 ein Badvolumen von im Wesentlichen, bis zu, mindestens oder genau 14 m³. Das Nutzvolumen der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung 1 beträgt bevorzugt 3400 mm × 3000 mm × 1500 mm und die Höhe des Überlaufs zur Oberkante beträgt bevorzugt 200 mm.
5 zeigt eine weitere Ansicht der zuvor genannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung 1. Es ist dieser Darstellung zu entnehmen, dass die Düsen 29a–29c bzw. die 3 × 3 Düsenanordnung bevorzugt in einer Tasche 61 in einer Wand des Behandlungsbehälters 4 untergebracht ist, um bevorzugt die Nutzfläche nicht zu stören bzw. nicht zu beeinträchtigen. Bevorzugt sind ebenfalls die Düsen 28a–28b in einer Tasche in einer anderen Wand des Behandlungsbehälters 4 untergebracht ist, um bevorzugt die Nutzfläche nicht zu stören bzw. nicht zu beeinträchtigen. Die Taschen 61 werden bevorzugt mit einem nicht eingezeichneten Rammschutz versehen, um Beschädigung der Einbauten zu vermeiden.
Weiterhin ist eine weitere Filtereinrichtung 19 dargestellt, wobei die weitere Filtereinrichtung 19 bevorzugt als ein Grobfilter ausgeführt ist. Besonders bevorzugt wird die aufzubereitende Behandlungssubstanz zunächst aus dem Behandlungsbehälter abgesaugt, dann der weiteren Filtereinrichtung 19 zugeführt, dann durch die Pumpe 10 geführt, dann durch die Filtereinrichtung 18, die bevorzugt als Beutelfilter ausgeführt sein kann, geführt und dann über die Düsen 28, 29 zurück in den Behandlungsbehälter gefördert.
Ferner zeigt die Darstellung, dass der Boden des Behandlungsbehälters 4 gegenüber der horizontalen geneigte Flächenanteile 53, 54, 55, 56 aufweist. Bevorzugt sind die Flächenanteile 53–54 und 55–56 jeweils derart angeordnet, dass sie im Bereich eines hinsichtlich einer vertikalen Richtung betrachteten Tiefpunkts miteinander einen linearen Kontaktbereich ausbilden. Der Kontaktbereich liegt dabei bevorzugt auf einem Niveau unterhalb eines Kontaktbereichs zwischen der äußeren sich in vertikaler Richtung erstreckenden Wandung des Behälters und dem jeweiligen Flächenanteil bzw. Bodenanteil 53, 54. Die Flächenanteile bzw. Bodenanteile 53, 54 und 55, 56 bilden somit bevorzugt Rinnen aus, durch welche die Behandlungssubstanz und Schmutzpartikel gezielt zu einem oder mehreren Auslässen geleitet werden. Die Flächenanteile 53–56 sind bevorzugt mit einer Neigung von 2° bis 25° und besonders bevorzugt mit einer Neigung von 6° bis 15° und höchst bevorzugt mit einer Neigung von im Wesentlichen oder genau 10° gegenüber der horizontalen ausgerichtet.
Das Bezugszeichen 8 kennzeichnet eine bevorzugt vorgesehene Temperierungseinrichtung. Die Temperierungseinrichtung 8 weist bevorzugt 8 elektrische Heizelemente, insbesondere 2 KW, auf. Die Heizelemente sind bevorzugt ebenfalls in der Tasche 61 in der Wand untergebracht, um die bevorzugt geforderte Nutzfläche nicht zu stören bzw. zu beeinträchtigen. Die Auslegung der Heizleistung der Temperierungseinrichtung kann sich bevorzugt an einer Wessling-Anlage (20 m³ = 20 KW Heizleistung) orientieren.
6 zeigt insbesondere eine Detaildarstellung der Tasche 61, in der die Düsen 29a–29c und die Temperierungseinrichtung 8 bevorzugt angeordnet sind.
7 zeigt den sich aus den zueinander geneigt ausgerichteten Bodenanteilen 53, 54 und 55, 56 des Behandlungsbehälters 4 ergebenden ersten Anteil einer Rinne 62 und den sich ergebenden zweiten Anteil 63 der Rinne. Die Rinne erstreckt sich bevorzugt auch in den Auffangraum 14 hinein. Besonders bevorzugt sind in der Rinne bzw. im Bereich der Rinne Auslasse 57a–57f, insbesondere mehrere Auslasse, zum Auslassen bzw. zum Absaugen der Behandlungssubstanz aus dem Behandlungsraum heraus vorgesehen. Ferner ist bevorzugt in dem Auffangraum 14 mindestens ein Auslass 57g zum Auslassen bzw. zum Absaugen der Behandlungssubstanz aus dem Auffangraum 14 heraus vorgesehen. Die Auslasse 57a–57g stehen bevorzugt über Verbindungsleitungen mit der Hauptabsaugleitung 61 in einer Fluidverbindung.
Nicht dargestellt ist ein Gitterrost, der bevorzugt horizontal ausgerichtet bzw. rechtwinklig zu den Seitenwänden des Behandlungsbehälters 4 ausgerichtet den Boden 53, 54, 55, 56 des Behandlungsraums überlagert, wobei der Gitterrost zu dem Boden beabstandet ist, insbesondere mehr als 20 mm und bevorzugt mehr als 50 mm und besonders bevorzugt mehr als 100 mm beabstandet ist, wobei der Gitterrost besonders bevorzugt maximal 500 mm von dem Boden des Behandlungsbehälters beabstandet ist. Der Gitterrost übernimmt bevorzugt die Funktion eines Beabstanden eines in den Behandlungsraum eingebrachten Behandlungsgegenstands von dem Boden des Behandlungsraums, wodurch sich von den behandelten Behandlungsgegenständen abgelöste Partikel unterhalb des Behandlungsgegenstands ansammeln können und so eine Absaugung dieser Partikel stets möglich ist.
8 zeigt die Hauptabsaugleitung 60 und einen Teil der Anschlussrohre 58a–58g, durch welche die Auslasse 57a–57g mit der Hauptabsaugleitung 60 verbunden sind. Die bevorzugt zumindest aus den Anschlussrohren 58a–58g und der Hauptleitung 60 bestehende Gesamtabsaugleitung ist bevorzugt demontierbar ausgebildet. Dies ist insbesondere für eine Reinigung der einzelnen Teile der Gesamtabsaugleitung vorteilhaft.
9 zeigt eine perspektivische Darstellung der Unterseite der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung 1. Dieser Darstellung lassen sich insbesondere die mit den Auslassen und der Hauptabsaugleitung verbundenen Anschlussrohre 58a–58g entnehmen.
Die 10a und 10b zeigen verschiedene Seitenansichten der in den 4 bis 9 gezeigten erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung 1.
Die 11 und 12 zeigen jeweils ein Stahlblech, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurde, und wobei sich dadurch eine geschlossene Oberflächenstruktur bestehend aus dem auf dem Stahlblech abgelagerten Phosphor ergibt. Die Rasterelektronenaufnahmen sind vom Fraunhofer-Institut mit den in den Figuren genannten Spezifika erstellt worden:
IFAM
GEMINI
Auflösung 10 μm
EHT = 10.00 kV
WD = 12.3 mm
Signal A = SE2
Signal B = InLens
Signal = 0.5000
Wie aus der Auflösung von unter 10 μm ersichtlich, ist die Struktur in der Aufnahme zwar fotografisch etwas reliefartig ausgestaltet, jedoch ist es aufgrund der starken Vergrößerung für den Fachmann ersichtlich, dass sich eine glatte und geschlossene Oberflächenstruktur aus dem abgelagertem Phosphor auf dem Stahlblech ergeben hat. Diese geschlossene Oberflächenstruktur aus Phosphor hat sich aufgrund der Verwendung des Reinstphosphors ergeben und kann für die Weiterbehandlung mit Lack oder einer Pulverbeschichtung ohne weitere Vorbehandlung verwendet werden. Dies ist besonders vorteilhaft dahingehend, dass sich die abgelagerten Phosphorschichten ohne Zwischenraum auf dem Stahlblech anschließen, und als Folge davon ist das Stahlblech sehr rostresistent. Darüber hinaus kann das so behandelte Stahblech mit den abgelagerten Phosphorschichten unmittelbar für eine Lackierung oder eine Pulverbeschichtung verwendet werden kann. In Salzsprühtests konnten bei Stahlblechen mit aufgrund dem erfindungsgemäßen Verfahren abgelagerten Phosphor hervorragende Ergebnisse erzielt werden. Ferner konnte das behandelte Stahlblech mit der schützenden Phosphorschicht aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens auch über Monate ohne Pulverbeschichtung oder Lackierung gelagert werden, wobei sich keine Wiederverrostung in trockenen Räumen ergeben hat.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungsvorrichtung 1 zur einstufigen Behandlung eines metallischen Behandlungsgegenstands 2, wobei die Behandlung zumindest das Beizen und das Phosphatieren des Behandlungsgegenstands 2 umfasst, wobei die Behandlungsvorrichtung 1 zumindest die nachfolgend genannten Einrichtungen umfasst: einen Behandlungsbehälter 4 zum Aufnehmen des Behandlungsgegenstands 2 und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz 6, und eine Pumpeinrichtung 10 zum Austausch von zumindest einem Anteil der Behandlungssubstanz 6, wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands 2, insbesondere der gesamte Behandlungsgegenstand 2, von der Behandlungssubstanz 6 umströmt wird, wobei die Behandlungssubstanz 6 eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, wobei die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus Wasser und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz besteht, wobei die Reaktionssubstanz aus Phosphor oder einem Phosphat und einer zusätzlichen Behandlungseffektverbesserungssubstanz besteht, wobei der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 95% vol. beträgt, wobei die Reaktionssubstanz insbesondere keine Anteile von Salzsäure und Schwefelsäure aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Behandlungsvorrichtung
2: Behandlungsgegenstand
4: Behandlungsbehälter
6: Behandlungssubstanz
8: Temperierungseinrichtung
10: Pumpeinrichtung
12: Wandung
14: Auffangraum
16: Förderleitung
18: Filtereinrichtung
19: Weitere Filtereinrichtung
20: Wehrströmung
22: Hauptaufnahmeraum
24: Erster Nebenaufnahmeraum
26: Zweiter Nebenaufnahmeraum
27: Gitter
28: Düse
39: Drahtcoil
40: Behandlungsvorrichtung zum Behandeln von Draht
41: Anlieferungsstelle
42: Behandlungsbad
43: Fixierungsbad
44: Abtransportstelle
45: Transporteinrichtung
46: Druckbandfiltereinrichtung
47: Dosiereinrichtung
48: VE-Wasseraufbereitungseinrichtung
49: Steuerungseinrichtung
50: Weitere Druckbandfiltereinrichtung
51: Speichertank
52: Seitenkanalverdichter
53: Erster geneigter Bodenanteil
54: Zweiter geneigter Bodenanteil
55: Dritter geneigter Bodenanteil
56: Vierter geneigter Bodenanteil
57: Auslass
58: Anschlussrohr
60: Hauptabsaugleitung
61: Tasche mit Düsen
62: Erster Anteil der Rinne
63: Zweiter Anteil der Rinne

Claims

Behandlungsvorrichtung (1) zur einstufigen Behandlung eines metallischen Behandlungsgegenstands (2), wobei die Behandlung zumindest das Beizen und das Phosphatieren des Behandlungsgegenstands (2) umfasst, wobei die Behandlungsvorrichtung (1) zumindest die nachfolgend genannten Einrichtungen umfasst: einen Behandlungsbehälter (4) zum Aufnehmen des Behandlungsgegenstands (2) und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz (6), eine Pumpeinrichtung (10) zum Umwälzen von zumindest einem Anteil der Behandlungssubstanz (6), wobei zumindest ein Teil des Behandlungsgegenstands (2), insbesondere der gesamte Behandlungsgegenstand (2), von der Behandlungssubstanz (6) umströmt wird, wobei die Behandlungssubstanz (6) eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, wobei die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus Wasser und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz besteht, wobei die Reaktionssubstanz aus Phosphor oder einem Phosphat und mindestens einer zusätzlichen Behandlungseffektverbesserungssubstanz besteht, wobei der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 95% vol. beträgt, wobei die Reaktionssubstanz keine Anteile von Salzsäure und Schwefelsäure aufweist.
Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperierungseinrichtung (8) zum Temperieren der in dem Behandlungsbehälter (4) vorhaltbaren Behandlungssubstanz (6), wobei mittels der Temperierungseinrichtung (8) die Temperatur der Behandlungssubstanz (6) definiert einstellbar ist.
Behandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die phosphor- oder phosphathaltige Lösung aus vollentkalktem Wasser und der Reaktionssubstanz besteht, wobei das vollentkalkte Wasser insbesondere aus VE-Wasser aufgebaut ist und der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser zwischen 1:4 und 1:7 liegt, wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1:6 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz vor einer Vermischung mit dem VE-Wasser in einem festen Zustand vorliegt oder wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1:5 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz vor einer Vermischung mit dem VE-Wasser in einem flüssigen Zustand vorliegt.
Behandlungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionssubstanz ferner keine Anteile von Fluor, Chlor, Brom, Jod, Blei, Quecksilber und Selen aufweist.
Behandlungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 97% vol. oder 98% vol. oder 99% vol. beträgt.
Behandlungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Behandlungssubstanz (6) auf der Oberfläche des Behandlungsgegenstands (2) eine porenfreie Schutzschicht unter Verhinderung einer Wasserstoffversprödung bei einer Abtrocknung der Behandlungssubstanz erzeugt wird, wobei die Schutzschicht eine Dicke von 2 μm bis 10 μm und bevorzugt von 3 μm bis 8 μm und besonders bevorzugt von 4 μm bis 6 μm aufweist.
Behandlungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsbehälter (4) durch eine Wandung (12) von einem Auffangraum (14) zum Auffangen von über die Wandung (12) fließender Behandlungssubstanz (6) getrennt ist, wobei die in dem Auffangraum (14) aufgefangene Behandlungssubstanz (6) mittels einer Förderleitung (16) in den Behandlungsbehälter (4) zurückförderbar ist, wobei eine Filtereinrichtung (18) zum Filtern der Behandlungssubstanz (6) vorgesehen ist, wobei durch das Filtern Verunreinigungen aus der Behandlungssubstanz (6) entfernt werden, die sich in der Behandlungssubstanz (6) angereichert haben, wobei die Pumpeinrichtung (10) und die Filtereinrichtung (18) einen Bestandteil der Förderleitung (16) bilden und die geförderte Behandlungssubstanz (6) von der Pumpeinrichtung (10) durch die Filtereinrichtung (18) hindurch gefördert wird, wobei die Förderleitung (16) derart gestaltet ist, dass durch die zurück in den Behandlungsbehälter (4) geförderte Behandlungssubstanz (6) eine Wehrströmung (20) zum Ausleiten eines Teils der Behandlungssubstanz (6) aus dem Behandlungsbehälter (4) heraus und in den Auffangraum (14) hinein erzeugbar ist.
Behandlungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungssubstanz (6) eine Zusatzsubstanz zum Beizentfetten zugesetzt wird, wobei der Beizentfetterzusatz bevorzugt eine wässrige Lösung aus nicht ionogenen biologisch abbaubaren Tensiden und Inhibitoren, insbesondere But-2-in-1, 4-diol, aufweist und wobei der Beizentfetterzusatz mit einem Volumen von 0,5% bis 7%, insbesondere von 1% bis 5%, des Volumens der phosphor- oder phosphathaltigen Lösung zugesetzt wird.
Behandlungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungssubstanz (6) eine Zusatzsubstanz zum Entschäumen zugesetzt wird, wobei der Entschäumerzusatz bevorzugt Triisobuttylphosphat aufweist und wobei der Entschäumerzusatz der Behandlungssubstanz (6) mit einem Volumen von 0,01% bis 5%, insbesondere mit 0,2%, des Volumens der phosphor- oder phosphathaltige Lösung oder mit einem Volumen von 0,01% bis 5%, insbesondere mit 0,2%, des Volumens der mit dem Beizentfetterzusatz versetzten phosphor- oder phosphathaltige Lösung zugesetzt wird.
Behandlungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsbehälter (4) derart einen Hauptaufnahmeraum (22), in den der Behandlungsgegenstand (2) einbringbar ist und mindestens einen ersten Nebenaufnahmeraum (24) aufweist, wobei der Hauptaufnahmeraum (22) und der erste Nebenaufnahmeraum (24) derart miteinander verbunden sind, dass die Behandlungssubstanz (6) zum einen aus dem Hauptaufnahmeraum (22) heraus in den ersten Nebenaufnahmeraum (24) hinein fließen kann und zum anderen aus dem ersten Nebenaufnahmeraum (24) heraus in den Hauptaufnahmeraum (22) hinein fließen kann, wobei der Hauptaufnahmeraum (22) und der erste Nebenaufnahmeraum (24) derart voneinander abgegrenzt sind, dass das Eindringen des Behandlungsgegenstands (2) in den ersten Nebenaufnahmeraum (24) zumindest teilweise und bevorzugt vollständig verhindert wird und wobei der Hauptaufnahmeraum (22) ebenfalls mit einem zweiten Nebenaufnahmeraum (26) gekoppelt ist, wobei der erste Nebenaufnahmeraum (24) ein unterhalb des Hauptaufnahmeraums (22) ausgebildeter Pufferaufnahmeraum zum Aufnehmen einer bestimmten Menge an Behandlungssubstanz (6) ist, und wobei der zweite Nebenaufnahmeraum (26) ein bevorzugt seitlich von dem Hauptaufnahmeraum (22) ausgebildeter Temperierungsraum ist, wobei die Temperierungseinrichtung (8) zumindest teilweise in dem zweiten Nebenaufnahmeraum (26) angeordnet ist.
Behandlungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Steuerungseinrichtung die Temperierungseinrichtung (8) derart steuert, dass die Behandlungssubstanz (6) auf eine Zieltemperatur oder einen Zieltemperaturverlauf temperiert wird und/oder wobei die Steuerungseinrichtung die Pumpeinrichtung (10) derart steuert, dass die Behandlungssubstanz (6) mit einer Zielströmungsgeschwindigkeit oder einer Zielströmungscharakteristik gefördert wird, und/oder die Steuerungseinrichtung die Filtereinrichtung (18) derart steuert, dass der gefilterte Anteil der Behandlungssubstanz (6) eine Zielreinheit aufweist, und/oder die Steuerungseinrichtung die Dosiereinrichtung derart steuert, dass eine Zielzusammensetzung der Behandlungssubstanz (6) einstellbar ist.
Behandlungsverfahren zum zumindest Beizen und Phosphatieren eines, insbesondere metallischen, Behandlungsgegenstands (2), mindestens umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Behandlungsbehälters (4) zum Aufnehmen mindestens eines Behandlungsgegenstands (2) und zum Aufnehmen einer fließfähigen Behandlungssubstanz (6), Einbringen der Behandlungssubstanz (6) in den Behandlungsbehälter (4), wobei kein weiterer Behandlungsbehälter zum Beizen und Phosphatieren verwendet wird, und Einbringen des Behandlungsgegenstands (2) in den mit der Behandlungssubstanz (6) zumindest teilweise gefüllten Behandlungsbehälter (4) zum in Kontakt bringen des Behandlungsgegenstands (2) mit der Behandlungssubstanz (6), wobei durch den Kontakt zwischen der Behandlungssubstanz (6) und dem Behandlungsgegenstand (2) zumindest eine Reinigung, insbesondere eine Entfettung, und Phosphatierung des Behandlungsgegenstands (2) bewirkt wird, wobei die Behandlungssubstanz (6) eine phosphor- oder phosphathaltige Lösung, insbesondere Phosphorsäure, ist, wobei die phosphor- oder phosphathaltige Lösung zum einen aus Wasser und zum anderen aus einer Reaktionssubstanz besteht, wobei die Reaktionssubstanz aus Phosphor oder einem Phosphat und einer zusätzlichen Behandlungseffektverbesserungssubstanz besteht, wobei der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 95% vol. beträgt, wobei die Reaktionssubstanz insbesondere keine Anteile von Salzsäure und Schwefelsäure aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend die Schritte: Zusetzen einer Zusatzsubstanz zum Beizentfetten zu der Behandlungssubstanz (6), wobei der Beizentfetterzusatz bevorzugt eine wässrige Lösung aus nicht ionogenen biologisch abbaubaren Tensiden und Inhibitoren, insbesondere But-2-in-1, 4-diol, aufweist und wobei der Beizentfetterzusatz mit einem Volumen von 0,5% bis 7%, insbesondere von 1% bis 5%, des Volumens der Behandlungssubstanz (6) zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zusetzen einer Zusatzsubstanz zum Entschäumen zu der Behandlungssubstanz (6), wobei der Entschäumerzusatz Triisobuttylphosphat aufweist und wobei der Entschäumerzusatz der Behandlungssubstanz (6) mit einem Volumen von 0,01% bis 5%, insbesondere mit 0,2%, des Volumens der Behandlungssubstanz (6) oder mit einem Volumen von 0,01% bis 5%, insbesondere mit 0,2% des Volumens der mit dem Beizentfetterzusatz versetzten Behandlungssubstanz (6) zugesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Behandlungsgegenstands (2) mittels der Behandlungssubstanz (6) eine porenfreie Schutzschicht unter Verhinderung einer Wasserstoffversprödung nach dem Abtrocknen der Behandlungssubstanz (6) erzeugt wird, wobei die Schutzschicht eine Dicke von 2 μm bis 10 μm und bevorzugt von 3 μm bis 8 μm und besonders bevorzugt von 4 μm bis 6 μm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die phosphor- oder phosphathaltige Lösung aus vollentkalktem Wasser und der Reaktionssubstanz besteht, wobei das vollentkalkte Wasser insbesondere aus VE-Wasser aufgebaut ist und der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser zwischen 1:4 und 1:7 liegt, wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1:6 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz in einem festen Zustand mit dem VE-Wasser vermischt wird oder wobei der Anteil an Reaktionssubstanz zu dem Anteil an VE-Wasser bevorzugt 1:5 beträgt, wenn die Reaktionssubstanz in einem flüssigen Zustand mit dem VE-Wasser vermischt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Phosphors oder des Phosphats an der Reaktionssubstanz mindestens 99% vol. beträgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungssubstanz (6) mittels einer Temperierungseinrichtung (8) auf eine definiert eingestellte Temperatur gebracht wird und in dem Behandlungsbehälter (4) mit dem Behandlugnsgegenstand (2) in Reaktion zu bringen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionssubstanz kein Fluor, Chlor, Brom, Jod, Blei, Selen und Quecksilber aufweist.