DE1169251B

DE1169251B - Verfahren zum Beizen von Flussstahl

Info

Publication number: DE1169251B
Application number: DEF21452A
Authority: DE
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1956-04-13
Filing date: 1956-10-19
Publication date: 1964-04-30
Also published as: US2923608A; FR1166259A; GB802298A

Description

Verfahren zum Beizen von Flußstahl Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beizen von Flußstahl zwecks anschließender Aufbringung von Schutzüberzügen, insbesondere Lack- oder galvanische Überzüge, mit einer Schwefel- und/oder Phosphorsäure und Wasserstoffperoxyd enthaltenden wäßrigen Lösung.
Die Brauchbarkeit, Lebensdauer und das Aussehen von Stahlgegenständen, insbesondere von Konsumgütern, können fast immer durch Aufbringen eines Überzuges auf die Oberfläche erheblich verbessert werden. In vielen Fällen bildet ein derartiger Oberflächenüberzug eine notwendige Voraussetzung für die Verwendbarkeit eines Gegenstandes und bedingt das wesentliche Merkmal, das über die Brauchbarkeit oder Unbrauchbarkeit eines derartigen Gegenstandes entscheidet.
Zu der Gruppe der hier in Betracht kommenden Oberflächenüberzüge gehören organische Überzüge, wie Lack- oder Farbanstriche, Kunstharz-, Gummi-und ähnliche Überzüge, jedoch ebenfalls anorganische Überzüge, wie z. B. elektroplattierte oder in nicht elektrolytischer Weise aufgebrachte Metallüberzüge. Das erfindungsgemäße Verfahren soll keine Anwendung zur Verbesserung von Oberflächen finden, die nach dem Heißtauchverfahren mit einer Schutzschicht versehen werden.
Derartige Überzüge werden auf die Metalloberfläche aufgebracht, um einen Schutz gegenüber den Atmosphärilien zu vermitteln. Somit sollen derartige Schutzüberzüge die Metalloberfläche vollständig bedecken, und in diesem Zusammenhang ist die Fähigkeit des Überzuges, unter den Handhabungsbedingungen fest auf der Metalloberfläche zu haften, von größter Wichtigkeit. Es wird angestrebt, daß ein derartiger Überzug so fest haftet, daß bei Eintreten eines Bruches derselbe sich im Metall oder Überzug ausbildet, jedoch nicht die Verbindungsschicht zwischen beiden durchzieht.
Es ist seit langem bekannt, daß der Zustand der Metalloberfläche vor dem Aufbringen -des Überzuges von großer Wichtigkeit für die Haftfestigkeit des Überzuges auf der Metalloberfläche ist. Grobe Verunreinigungen der Oberfläche, wie Rückstände der Herstellung, Oxydschichten, Rost u. dgl., verhindern eine gute Haftung des Überzuges. Demgemäß wird die Oberfläche gewöhnlich durch eine Anzahl von Behandlungen von groben Verunreinigungen befreit.
Beim Beizen von Stahl zwecks Reinigung der Oberfläche ist es bekannt, eine Vielzahl an Oxydationsmitteln einschließlich Persalzen und Wasserstoffperoxyd zu verwenden. Diese Oxydationsmittel werden mit Säuren einschließlich Salpetersäure und/oder Salzsäure vermischt. Dieses Beizverfahren und Oberflächenbehandlung zum Aufhellen der Metalloberfläche wird meistens bei hohen Temperaturen und über -längere Zeitspannen hin ausgeführt, die mehr als 1 Stunde betragen und oftmals von der Entwicklung giftiger Gase begleitet sind, wie ,dies der Fall bei Anwendung von Salpetersäure oder Salzsäure zusammen mit einem Oxydationsmittel ist Es ist auch schon bekannt, 'Stahl mit Schwefel-und/oder Phosphorsäure und Wasserstoffperoxyd enthaltenden wäßrigen Lösungen zu beizen.
Im allgemeinen führt die richtige Anwendung dieser Verfahrensweisen ,dazu, daß eine angenähert vollständige Entfernung der groben Verunreinigungen erzielt wird und eine Metalloberfläche resultiert, die üblicherweise als »sauber« bezeichnet werden kann. Die Erfahrung hat gezeigt, daß auf derartige »saubere« Stahloberflächen aufgebrachte Überzüge auch ganz gut haften. Hieraus ist in der Praxis ganz generell der Schluß gezogen worden, daß Reinigungsvorgänge beschriebener Art bei richtiger Anwendung Stahlflächen ergeben; .die die besten praktisch erreichbaren Eigenschaften zum Aufbringen von Schutzüberzügen aufweisen.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß dies nicht zutrifft, vielmehr bewirken die nach dem Verfahren der Erfindung gereinigten Oberflächen ein wesentlich besseres Aufbringen von Schutzüberzügen, als dies nach diesen vorbekannten Arbeitsweisen möglich ist.
Das zu den besseren Ergebnissen führende erfindungsgemäße Verfahren zum Beizen von Flußstahl ist dadurch gekennzeichnet, daß das Beizgut mit einer Lösung, die einen Gehalt von 25 bis 70 Gewichtsprozent Schwefelsäure und,%oder Phosphorsäure, 5 bis 30 Gewichtsprozent Wasserstoffperoxyd und Rest Wasser aufweist, bei Raumtemperatur etwa 20 bis 120 Sekunden lang behandelt wird.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß das in Anwendung kommende Säuregemisch aus 5 bis 2019/o Schwefelsäure und 95 bis 8011/o Phosphorsäure besteht, mit dem das Beizgut bei Raumtemperatur etwa 30 bis 70 Sekunden lang behandelt wird.
Mit Mischungen außerhalb der genannten Mengenbereiche werden die Ergebnisse zunehmend ungünstiger, entweder hinsichtlich der Wirksamkeit oder hinsichtlich der Kosten oder in beiden Punkten.
Als Oxydationsmittel wird vorzugsweise Wasserstoffperoxyd verwendet, es können jedoch auch Verbindungen benutzt werden, die in Gegenwart von Wasser und Mineralsäure Wasserstoffperoxyd frei machen.
Nach Wunsch können der Lösung oberflächenaktive Substanzen zugesetzt werden.
Der zu behandelnde Stahl muß fett- und ölfrei und vorzugsweise frei von Verarbeitungs- und Schleifrückständen sein. Besonders gute Ergebnisse werden mit kaltgewalztem Flußstahl erzielt, jedoch kann auch heiß gewalzter Stahl nach sorgfältiger Entfernung der Oxydschicht der Behandlung unterzogen werden.
Nach Entfettung und, wenn nötig, Entfernung von Oberflächenschichten wird der Stahl, vorzugsweise nach einer Spülung mit Wasser, bei Raumtemperatur in das Behandlungsbad eingetaucht. Die Tauchzeit kann zwischen etwa 20 und 30 Sekunden bis zu 2 Minuten und mehr betragen. Sehr gute Ergebnisse können mit Tauchzeiten von 30 bis 60 Sekunden erzielt werden, länger dauernde Einwirkung führt zu keiner wesentlichen Verbesserung, kann jedoch in gewissen Fällen aus anderen Gründen praktisch sein.
Nach Entfernung aus dem Behandlungsbad wird der Stahl sofort gründlich mit kaltem Wasser gespült und dann getrocknet. Die erzielte glänzende Stahlfläche verändert ihre Eigenschaften nicht über lange Zeitspannen und kann unmittelbar nach der Trocknung, aber auch Tage und Wochen später, überzogen werden, ohne daß Unterschiede in der Haftfestigkeit der Überzüge auftreten.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung: Beispiel 1 Eine Flußstahltafel wurde in üblicher Weise durch Behandlung mit einem organischen Lösungsmittel entfettet, mit Wasser gespült und dann bei Zimmertemperatur 40 Sekunden mit einer Lösung behandelt, die 35,011/o Wasser, 7,5% 11,02 und 57,5% H3P04 enthielt.
Danach wurde die Platte gründlich mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die ursprünglich matte Stahlfläche zeigte danach einen sehr gleichmäßigen Glanz und war in hohem Grade geeignet für das Aufbringen von Überzügen.
Beispiel 2 Eine Flußstahltafel wurde wie im Beispiel 1 behandelt, und zwar mit einer Lösung, die 40% Wasser, 4211/o H2S04 und 18% H202 enthielt. Es wurde eine sehr gleichmäßige glänzende Stahlfläche erzielt, die sehr gut für die nachfolgende Aufbringung eines Lackanstriches geeignet war.
Beispiel 3 Eine wie im Beispiel 1 entfettete Flußstahltafel wurde 60 Sekunden mit einer Lösung behandelt, die 45,5% H20, 7,3% 11202, 34,4% H.P04 und 12,80/e H2SO4 enthielt. Nach Spülung und Trocknung wurde die nun glänzende Stahlfläche mit einem etwa 0,04 mm starken Überzug eines gefärbten Nitrocelluloselacks versehen.
Für Vergleichszwecke wurden gleiche Lacküberzüge auf Stahltafeln aufgebracht, von denen eine nur entfettet und die andere nach einem üblichen Verfahren phosphatiert worden war.
Die drei Tafeln, von denen eine gemäß der Erfindung behandelt, eine entfettet und eine phosphatiert war, wurden nach sorgfältiger Trocknung des Lacküberzuges einem Lack-Haftfestigkeitstest in einem Gardner-Schlagversuchsprüfer unterworfen. Bei diesem Prüfungsverfahren wird ein Gewicht auf die zu prüfende Oberfläche auffallen gelassen; Haftfestigkeit und Kerbwiderstand des Überzuges werden nach dem Stoß beurteilt, den der Überzug ohne Beschädigung aushält. Diese Prüfung ergab folgendes Ergebnis:

Vorbehandlung der Tafel Beschädigung

bei Stoß von

Gemäß der Erfindung ........... 0,920 mkg

Nur entfettet ................... 0,115 mkg

Phosphatiert .................... 0,345 mkg

Beispiel 4 Eine Flußstahltafel wurde wie im Beispie12 behandelt und mit einem etwa 0,08 mm starken Überzug eines weißen, härtbaren Emails auf Basis Alkydharz überzogen. Bei einer Schlagversuchsprüfung gemäß Beispiel 3 ergab sich, daß die behandelte Platte einen Stoß von 0,920 tnkg aushielt, verglichen mit 0,345 mkg bei einer phosphatierten und 0,115 mkg bei einer nur entfetteten Tafel.
Beispiel s Eine Stahltafel wurde wie im Beispiel 3 behandelt und dann elektroplattiert, wobei ein etwa 0,09 mm starker Nickelüberzug aufgebracht wurde.
In einem üblichen Prüfverfahren zeigte sich, daß die Haftfestigkeit des Nickelüberzuges ausgezeichnet war.
Vergleichsweise wurde eine zweite, gleiche Tafel nach dem üblichen Reinigungsverfahren für die Nickelplattierung vorbereitet. Dieses Reinigungsverfahren umfaßte eine Entfettung, eine alkalische, anodische Reinigung, Spülung, Säuretauchung und erneute Spülung. Anschließend wurde die Tafel wie oben plattiert.
Diese umfangreiche und komplizierte Mehrstufenreinigung führte zu einer Tafel, auf der der Nickelüberzug nicht so gut haftete wie der Nickelüberzug auf der erfindungsgemäß behandelten Tafel.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Beizen von Flußstahl zwecks anschließender Aufbringung von Schutzüberzögen, insbesondere Lack- oder galvanische Überzüge, mit einer Schwefel- und/oder Phosphorsäure und Wasserstoffperoxyd enthaltenden wäßrigen Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß das Beizgut mit einer Lösung, die einen Gehalt von 25 bis 70 Gewichtsprozent Schwefelsäure und/oder Phosphorsäure, 5 bis 30 Gewichtsprozent Wasserstoffperoxyd und Rest Wasser aufweist, bei Raumtemperatur etwa 20 bis 120 Sekunden lang behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Anwendung kommende Säuregemisch aus 5 bis 20 D/o Schwefelsäure und 95 bis 80% Phosphorsäure besteht und bei Raumtemperatur etwa 30 bis 70 Sekunden lang behandelt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 310 756, 448 009, 710 733; britische Patentschrift Nr. 444 865; USA.-Patentschrift Nr. 1485 025; Willi Machu, »Oberflächenvorbehandlung von Eisen- und Nichteisenmetallen«.