DE102016004819A1

DE102016004819A1 - Verfahren zum Entfernen von Chromverbindungen aus Elektrolytlösungen

Info

Publication number: DE102016004819A1
Application number: DE102016004819.0A
Authority: DE
Inventors: Walter Rothammel
Original assignee: EMAG GmbH and Co KG
Current assignee: EMAG GmbH and Co KG
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2017-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Chromverbindungen aus einer wässrigen Elektrolytlösung (3), wobei sechswertiges Chrom zu dreiwertigem Chrom reduziert und das dreiwertige Chrom durch Filtration aus der Elektrolytlösung (3) entfernt wird, wobei der Elektrolytlösung (3) zur Reduktion Ascorbinsäure (10) zugegeben wird

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Chromverbindungen aus wässrigen Elektrolytlösungen. Zur elektrochemischen Bearbeitung metallischer Werkstücke (ECM) werden als Elektrolyte wässrige Lösungen oder auch deren Mischungen mit Natriumnitrat, Natriumchlorid, Natriumbromid, Kaliumnitrat, Kaliumbromid oder Natriumchlorat verwendet. Bei der Bearbeitung chromhaltiger Legierungen entsteht sechswertiges Chrom in Form von Chromat. Dieses beeinflusst die Effektivität der ECM-Bearbeitung und ist außerdem sehr giftig. Es muss deshalb aus der Elektrolytlösung entfernt werden. Aus der DE 697 06 931 T2 ist ein Verfahren zur Entfernung von Eisen- und Chromverbindungen aus einer wässrigen Elektrolytlösung bekannt. Das Verfahren betrifft auch auf die Aufbereitung von Elektrolytlösungen zur Verwendung bei der ECM-Bearbeitung von Gegenständen aus Chromstahl. Dabei wird der Lösung Wasserstoffperoxid zugesetzt. In einem ersten Schritt schlagen die Eisen-Ionen als Eisenhydroxid nieder. Anschließend wird die Lösung in einem zweiten Schritt angesäuert und die vorhandene Menge an Cr(VI) zu Cr(III) reduziert, das sich nach Reduktion des Säuregrades als Chromhydroxid niederschlägt. Dieses wird abgefiltert oder in einem Schleudervorgang aus der Elektrolytlösung abgetrennt. Verfahrensgemäß muss der Säuregrad der Lösung mehrfach angepasst werden. Die US 5,427,692 beschreibt ein Verfahren zum Entfernen von Chromverbindungen aus Elektrolytlösungen mit Bariumsalzen. Die Bariumionen verbinden sich mit Chromat zu schwerlöslichem Bariumchromat, das aus der Lösung herausgefiltert werden kann. Von Nachteil sind hierbei die hohen Kosten und schwer zu entfernende Bariumchromatablagerungen in Leitungen und Behältern. Die DE 26 22 928 A1 betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung einer elektrolytischen Lösung, welche eine Chrom(VI)-Verbindung enthält. Zur Chromreduktion wird die Elektrolytlösung angesäuert, das Chromat in Dichromat überführt und anschließend mit Eisen(II)Nitrat bzw. Eisen(II)Chlorid zu dreiwertigem Chrom reduziert, das als schwerlösliches Hydroxid ausfällt und abgefiltert wird. Sodann wird der pH-Wert durch Zugabe von Natronlauge angehoben. Die Entchromung muss bei diesem Verfahren im Batchbetrieb erfolgen. In dieser Zeit ist die ECM-Bearbeitung unterbrochen. Erst nach Anheben des pH-Wertes auf den Sollwert kann der ECM-Prozess wieder gestartet werden. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass der Chrom(VI)-Gehalt während der Produktion ständig ansteigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren anzugeben, welches die oben genannten Nachteile vermeidet. Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren nach Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. 1 zeigt eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens in schematischer Darstellung. In einem Werkstück 1 wird mittels elektrochemischer Bearbeitung mit einer Elektrode 2 eine Ausnehmung angebracht. Dabei wird eine Elektrolytlösung 3 mit einer Pumpe 4 über eine Rohrleitung 6 durch einen Spalt zwischen Werkstück 1 und Elektrode 2 gepumpt und in einem Tank 8 aufgefangen. Die Elektrolytlösung 3 wird in einem Kreislauf geführt. Zu diesem Zweck wird sie mit einer Förderpumpe 9 in einen Reaktionsbehälter 13 eingeleitet. Dort wird mit einer Messeinrichtung 12 der Chrom(VI)-Gehalt in der Elektrolytlösung 3 fortlaufend bestimmt. Die ermittelten Messwerte werden einer Steuerung 7 zugeführt. Die Steuerung 7 dosiert über eine Dosierpumpe 11 die Zugabe von Ascorbinsäure 10 derart, dass der Chromgehalt innerhalb vorbestimmter Sollwerte liegt. Im Reaktionsbehälter 13 wird das sechswertige Chrom mit der Ascorbinsäure zu dreiwertigem Chrom reduziert.
Die Reduktion wird mit folgenden Reaktionsgleichungen beschrieben:
3C₆H₈O₆ + 2H₃O⁺ + Cr₂O₇ ^2– → 3C₆H₆O₆ + 2Cr(OH)₃↓ + 3H₂O für die Reduktion von Dichromat und
3C₆H₈O₆ + 4H₃O⁺ + 2CrO₄ ^2– → 3C₆H₆O₆ + 2Cr(OH)₃↓ + 6H₂O für die Reduktion von Chromat
Das reduzierte dreiwertige Chrom fällt als Chromtrihydroxid-Schlamm aus und wird von einem Filter 5 aus dem Elektrolytkreislauf entfernt. Ein Vorteil der Chromatreduktion mit Ascorbinsäure ist darin zu sehen, dass im Vergleich zum Stand der Technik deutlich geringere Schlammmengen anfallen und dass der Produktionsbetrieb zum Entfernen der Chromverbindungen nicht unterbrochen werden muss. Zudem kann zur Entchromung auf den Einsatz giftiger Chemikalien verzichtet werden. Die Elektrolytlösung wird auch nicht durch den Eintrag von elektrolytfremden Ionen in Ihren Eigenschaften verändert.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
2: Elektrode
3: Elektrolytlösung
4: Pumpe
5: Filter
6: Rohrleitung
7: Steuerung
8: Tank
9: Förderpumpe
10: Ascorbinsäure
11: Dosierpumpe
12: Messeinrichtung
13: Reaktionsbehälter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 69706931 T2 [0001]
US 5427692 [0001]
DE 2622928 A1 [0001]

Claims

Verfahren zum Entfernen von Chromverbindungen aus einer wässrigen Elektrolytlösung (3), wobei sechswertiges Chrom zu dreiwertigem Chrom reduziert und das dreiwertige Chrom durch Filtration aus der Elektrolytlösung (3) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolytlösung (3) zur Reduktion Ascorbinsäure (10) zugegeben wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sechswertige Chromgehalt der Elektrolytlösung (3) fortlaufend bestimmt und dass die Zugabe von Ascorbinsäure (10) in Abhängigkeit vom Chromgehalt dosiert wird.
Verfahren nach Patentanspruch 2 mit einer Steuerung (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) die Zugabe von Ascorbinsäure (10) derart dosiert, dass der Chromgehalt innerhalb vorbestimmter Sollwerte liegt.