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Alkalisches Bad zur Oberflächenbehandlung von Metallgegenständen Die
vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes alkalisches Bad zur Oberflächenbehandlung
von Metallgegenständen.
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Die Behandlung von Metallen und Metallegierungen in Alkalilösungen
erfolgt gewöhnlich zu dem Zweck, um Fett, Farbe, Lacke, Schuppen, Oxydschichten
und Krusten usw. von den Metallen zu entfernen und Metalle, wie beispielsweise Aluminium
und Zink, und deren Legierungen oberflächlich aufzurauhen und zu ätzen. Aus den
Bädern, die für derartige Behandlungen verwendet werden, entwickeln sich häufig
Dünste und Dämpfe, und es tritt eine Verstäubung der Flüssigkeit ein, und zwar infolge
der Bildung von Wasserstoff und anderen Gasen an der Metalloberfläche oder durch
das Freiwerden von Wasserdampf. Es tritt weiterhin ein beträchtlicher Wärmeverlust
ein, insbesondere wenn bei erhöhten Temperaturen in offenen Räumen gearbeitet wird.
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Durch die Entwicklung der Alkalidämpfe und von Wasserdampf tritt auch
eine beträchtliche Belästigung der Arbeiter ein, wenn nicht besondere Absauganlagen
angebracht sind.
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Es ist schon bekannt, solche Bäder mit gegen die Behandlungsflüssigkeit
inerten Flüssigkeiten abzudecken. Es ist weiterhin bekannt, die Oberflächenspannung
von wäßrigen Flüssigkeiten durch Zusatz eines oberflächenaktiven Mittels zu verringern.
Es wurde nun gefunden, daß Metallgegenstände durch eine ölige Abdeckschicht zur
Behandlung in einem darunterliegenden wäßrigen Bad hindurchgeführt werden können,
ohne daß die Wirksamkeit der Badbehandlung der Metallgegenstände beeinträchtigt
wird, wenn die Abdeckschicht aus einem bestimmten Kohlenwasserstoff besteht und
diese und das darunter befindliche Behandlungsbad ein oberflächenaktives Mittel
gelöst enthalten.
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Das alkalische Bad zur Oberflächenbehandlung von Metallgegenständen
gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Bad mit einem bei der Arbeitstemperatur
eine Viskosität von weniger als 100 cP aufweisenden gesättigten Kohlenwasserstoff
abgedeckt ist und ein bei der Arbeitstemperatur in der Behandlungslösung und in
dem Abdeckmittel lösliches oberflächenaktives Mittel enthält.
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Der Wärmeverlust wird durch Anwendung einer derartigen Deckschicht
beträchtlich verringert, und dies ist besonders wesentlich in dem Fall, wo das Bad
warm gehalten wird, jedoch nicht ständig im Gebrauch ist. Die Verluste an Chemikalien
aus dem Bad werden ebenfalls verringert.
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Das Abdeckmittel ist gesättigt, d. h., es enthält kein ungesättigtes
Kohlenstoffatom an den Kohlenstoffbindungen; es ist weiterhin inert, d. h., es geht
keine Umsetzung mit dem alkalischen Bad oder mit dem Sauerstoff der Atmosphäre bei
der Arbeitstemperatur ein. Das Abdeckmittel muß naturgemäß auch eine geringere Dichte
besitzen als die Alkalilösung. Es wird vorgezogen, daß das Abdeckmittel nur sehr
wenig oder überhaupt keine gtoffe enthält, die bei der Arbeitstemperatur des Bades
flüchtig sind, und es soll eine derartige Viskosität (weniger als 100 cP) bei der
Arbeitstemperatur des Bades besitzen, daß sich die Abdeckmittel sofort wieder zurückbildet,
nachdem sie unterbrochen worden ist, beispielsweise durch das Einführen oder Entfernen
von Gegenständen in das Bad oder durch den Austritt von Gas-oder Dampfblasen.
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Die bevorzugten Kohlenwasserstoffe, welche als Abdeckmittel verwendet
werden, besitzen eine Viskosität von 0,5 bis 20 cP, und obwohl Kohlenwasserstoffe
bevorzugt werden, welche die geringere Viskosität besitzen, soll jedoch darauf geachtet
werden, daß der Flammpunkt oberhalb der Arbeitstemperatur liegt.
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Die Wirkung des Alkalibades kann durch die Anwendung eines elektrischen
Stromes, und zwar entweder Wechsel- oder Gleichstrom oder beide, beschleunigt werden,
und die dabei auftretende zusätzliche Gasbildung führt zur Entwicklung von mehr
Dunst
und Flüssigkeitsstaub. Eine den Gegenstand der Erfindung bildende Oberflächenschicht
ist aber auch in solchen Fällen besonders brauchbar.
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Das oberflächenaktive Mittel, das bei der Arbeitstemperatur sowohl
in der Behandlungsflüssigkeit als auch in dem Abdeckmittel löslich ist, erleichtert
die Entfernung der an der Oberfläche des in das Bad eingetauchten Metalls haftengebliebenen
Stoffe. Bei nicht ruhigen Bädern, d. h. bei Bädern, welche bei der Siedetemperatur
des wäßrigen Alkalis angewandt werden oder bei denen ein heftiges Aufwallen von
dem zu behandelnden Metall ausgeht, wird es vorgezogen, daß die Oberflächenspannung
des wäßrigen Alkalis nicht unter diejenige der auf dem Bad schwimmenden Abdeckschicht
sinkt. In der Abdeckschicht kann ein etwaiger Cberschuß des oberflächenaktiven Mittels
bevorratet werden.
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Das oberflächenaktive Mittel muß naturgemäß ein solches sein, das
in dem Alkalibad stabil ist, und die angewandte Menge darf nicht so groß sein, daß
das Abdeckmittel in dem Alkalibad emulgiert. Nichtionische oberflächenaktive Mittel
werden gemäß der Erfindung bevorzugt angewandt, da sie in den in Frage kommenden
Lösungen stabiler sind.
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Die vorliegende Erfindung ist in solchen Fällen besonders wertvoll,
wenn sie bei Alkalibädern angewandt wird, welche zum sogenannten chemischen Walzen
gewisser Metalle verwendet werden, um beispielsweise sehr dünne Bleche herzustellen,
welche ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht besitzen. Durch die Ätzflächen
des Metalls werden auf den Blechen Rippen erzeugt, und diese Rippen werden dadurch
gebildet, daß gewisse ausgewählte Flächen gegenüber dem Angriff durch die Atzlösung
geschützt werden.
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In den folgenden Beispielen sind einige Ausführungsformen der Erfindung
angegeben. Beispiel 1 Entfettete Aluminiumplatten werden tiefgeätzt, indem sie 5
Minuten lang in eine 20%ige Natriumhydroxydlösung eingetaucht werden, welche 0,1%
eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels enthält, bestehend aus einem wasserfreien
Kondensationsprodukt von Äthylenoxyd und einem langkettigen Fettalkohol. Das Bad
besitzt eine Temperatur von 40° C und ist mit einem Kohlenwasserstoff abgedeckt,
der einen Flammpunkt von 125° C und bei der Arbeitstemperatur eine Viskosität von
5,1 Poise besitzt. Bei diesem Bad ist keine bemerkenswerte Entwicklung von Dunst
oder Flüssigkeitsversprühungen festzustellen. Ein mit einer lo/oigen Phenolnaphthaleinlösung
getränktes Filterpapier, das in einer Entfernung von 25 mm oberhalb der Abdeckschicht
gehalten wurde, zeigte nach 5 Minuten keine alkalische Reaktion. Das oberflächenaktive
Mittel wurde in diesem Beispiel zugesetzt, um die Entfernung des von den Platten
mitgenommenen Abdeckmittels zu entfernen, wenn diese in das eigentliche Alkalibad
gelangen, und um eine gleichmäßige Atzung des Metalls zu bewirken.
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Beispiel 2 Angestrichene Stahlplatten wurden in eine 100° C warme
20o/oige Natriumhydroxydlösung eingetaucht, welche 0,1% eines anionischen oberflächenaktiven
Mittels enthielt, das aus einem sekundären Alkylsulfat bestand. Die Eintauchzeit
betrug 60 Minuten, und das Bad war mit einer 12 mm hohen Schicht eines Kohlenwasserstoffes
versehen, der bei 95° C eine Viskosität von 5 cP besaß und einen Flammpunkt von
l80° C aufwies. Sämtliche den Platten anhaftende Farbe wurde in befriedigender Weise
entfernt, und während der Behandlung erfolgte aus der Lösung keine bemerkenswerte
Entwicklung von Dampf oder Flüssigkeitsversprühung.
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Beispiel 3 Es wurde eine Lösung folgender Zusammensetzung hergestellt:
| Gewichtsprozent |
| Natriumorthosilikat ................. 2,9 |
| Nichtionisches oberflächenaktives Mittel |
| (Kondensat von langkettigem Fett- |
| alkohol mit Äthylenoxyd) . . . . . . . . . . 0,1 |
Diese Lösung wurde mit einer 12 mm hohen Schicht eines gemäß Beispiel 2 verwendeten
Kohlenwasserstoffes abgedeckt. Die Lösung wurde dann auf 90° C erwärmt und fettige
Stahlplatten durch die Abdeckschicht hindurch in die Lösung eingetaucht. Nach 5
Minuten wurden die Platten durch die Abdeckschicht hindurch aus dem Bad entfernt
und in kaltem fließendem Wasser gespült. Die Platten wurden durch das Wasser vollkommen
benetzt, und es war festzustellen, daß auf ihnen keine öl- oder Fettspuren zurückblieben.
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Beispiel 4 Es wurde ein wäßriges Bad folgender Zusammensetzung hergestellt:
| Gewichtsprozent |
| Wasserfreies Natriumcarbonat . . . . . . . . 5 |
| Natriumchromat .................... 1,5 |
| Oberflächenaktives Mittel (wie im Bei- |
| spiel 1) .......................... 0,1 |
| Wasser ............................ Rest |
Dieses Bad wurde mit einer 12 mm hohen Schicht eines Kohlenwasserstoffes gemäß Beispiel
2 abgedeckt und zum Sieden erhitzt. In diesem Bad wurden 15 Minuten lang Aluminiumplatten
behandelt, die dann gespült und getrocknet wurden. Die so behandelten Platten zeigten
eine größere Korrosionsbeständigkeit als unbehandeltes Metall, wenn die Proben einem
Salzsprühversuch ausgesetzt wurden.
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Es ist zweckmäßig, die inerte Abdeckschicht auf den Alkalibädern zu
färben, um die Arbeiter darauf hinzuweisen, daß das unter der Schicht befindliche
Bad sehr heiß sein kann, obwohl dies nicht sichtbar ist. Die Färbung kann beispielsweise
dadurch erfolgen, daß ein roter Farbstoff in der Abdeckschicht aufgelöst wird.
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Beispiel 5 Es wurde ein Konzentrat folgender Zusammensetzung hergestellt:
| Gewichtsteile |
| Wasserfreies Natriumcarbonat . . . . . . . . 154 |
| Natriumchromat .................... 46 |
| Kohlenwasserstoffe gemäß Beispiel 2 .. 80 |
| Oberflächenaktives Mittel gemäß Bei- |
| spiel l ..... » ..................... 0,3 |
| Roter Farbstoff (wärmestabil) . . . .. .. . 0,01 |
41 kg dieses Gemisches wurden einem Bad zugesetzt, das 4561 Wasser
enthielt und einen Badspiegel von 74 dm' Fläche aufwies. Die Salze wurden gelöst,
und der Kohlenwasserstoff bildete eine rot gefärbte Abdeckschicht von 16 mm Stärke.
Die Temperatur der Lösung wurde auf 98° C erhöht, und Aluminiumplatten wurden 15
Minuten lang in diese heiße Lösung eingetaucht, wodurch auf ihnen ein ausgezeichnet
wirksamer korrosionsbeständiger Belag erzeugt wurde.