DE1169759B - Acid pickling bath for metal objects - Google Patents

Acid pickling bath for metal objects

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DE1169759B DEI13762A DEI0013762A DE1169759B DE 1169759 B DE1169759 B DE 1169759B DE I13762 A DEI13762 A DE I13762A DE I0013762 A DEI0013762 A DE I0013762A DE 1169759 B DE1169759 B DE 1169759B
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Richard Elliott Shaw
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. KL: C 23 gBoarding school KL: C 23 g

Deutsche KL: 48 d2-5/00 German KL: 48 d2- 5/00

Nummer: 169 759Number: 169 759

Aktenzeichen: I 13762 VI b / 48 d2File number: I 13762 VI b / 48 d2

Anmeldetag: 24. September 1957Filing date: September 24, 1957

Auslegetag: 6. Mai 1964Opening day: May 6, 1964

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes saures wäßriges Beizbad für Metallgegenstände. The present invention relates to an improved acidic aqueous pickling bath for metal objects.

Das Beizen von Metallen und Metalllegierungen in Säurelösungen erfolgt im allgemeinen zu dem Zweck, um Oberflächenrost, Schuppen, Oxydschichten usw. zu entfernen, um das Metall aufzurauhen oder zu ätzen oder um es chemisch zu polieren. In solchen Bädern, die für derartige Behandlungen angewandt werden, tritt im allgemeinen eine Dunstentwicklung und ein Verstäuben auf, was auf die Bildung von Wasserstoff oder anderen Gasen an der Metalloberfläche zurückzuführen ist oder auf das Freiwerden von Dampf oder flüchtigen Säuren, beispielsweise Salzsäure. Es tritt auch ein beträchtlicher Wärme verlust auf, insbesondere wenn wesentlich oberhalb Raumtemperatur gearbeitet wird.The pickling of metals and metal alloys in acid solutions is generally carried out for the purpose of to remove surface rust, flakes, oxide layers, etc., to roughen or to roughen the metal etching or to chemically polish it. In such baths used for such treatments there generally occurs a haze and dusting, which is due to the formation of Hydrogen or other gases on the metal surface or the release of Steam or volatile acids such as hydrochloric acid. There is also considerable heat loss on, especially when working significantly above room temperature.

Die Entwicklung von Säuredünsten, Sprühnebeln und Dampf hat nicht nur einen Verlust an Chemikalien und Wärme zur Folge, sondern ist auch für die Gesundheit der Arbeiter unzuträglich und führt zu Korrosionen der Anlagen und Gebäude, wenn nicht besondere Absaugeinrichtungen vorgesehen sind.The development of acid fumes, sprays and steam does not only result in a loss of chemicals and heat, but is also detrimental to the health of workers and leads to corrosion of the systems and buildings, unless special suction devices are provided are.

Es ist schon bekannt, Säurebäder zum Beizen von Metallgegenständen mit gegen die Behandlungsflüssigkeit inerten Flüssigkeiten abzudecken. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Oberflächenspannung von Beizbädern durch Zusatz eines oberflächenaktiven Mittels zu verringern. Es wurde nun gefunden, daß bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn die Abdeckschicht aus einem Kohlenwasserstoff besteht und sowohl das Bad als auch die Abdeckschicht ein oberflächenaktives Mittel enthält. Gemäß der Erfindung ist das Bad mit einem bei der Arbeitstemperatur eine Viskosität von weniger 100 cP aufweisenden Kohlenwasserstoff abgedeckt und enthält ein bei der Arbeitstemperatur in der Behandlungslösung und in der Abdeckschicht lösliches oberflächenaktives Mittel.It is already known to use acid baths for pickling metal objects against the treatment liquid cover inert liquids. It has also been suggested that the surface tension of pickling baths by adding a surface-active agent. It has now been found that better results are achieved when the cover layer consists of a hydrocarbon and both the bath and the cover layer contain a surfactant. According to the invention is the bath with a hydrocarbon having a viscosity of less than 100 cP at the working temperature covered and contains one at the working temperature in the treatment solution and in the cover layer soluble surfactant.

Das Abdeckmittel muß inert sein, d. h. bei der Arbeitstemperatur des Bades stabil gegenüber einem Angriff durch die in dem Bad enthaltende Lösung als auch gegenüber dem erzeugten Wasserstoff oder dem Luftsauerstoff. Sie muß naturgemäß auch eine geringere Dichte besitzen als die Säurelösung. Es wird vorgezogen, daß diese Substanz sehr wenig oder überhaupt keine Bestandteile enthält, welche bei der Arbeitstemperatur des Bades flüchtig sind, und sie soll bei der Arbeitstemperatur eine solche Viskosität besitzen, daß sich die Abdeckschicht leicht wiederherstellt, nachdem sie unterbrochen worden ist, beispielsweise durch das Einbringen oder Entnehmen von Saures Beizbad für MetallgegenständeThe covering agent must be inert; H. stable to one at the working temperature of the bath Attack by the solution contained in the bath as well as against the generated hydrogen or the Atmospheric oxygen. Naturally, it must also have a lower density than the acid solution. It is preferred that this substance contains very little or no constituents at all at the working temperature of the bath are volatile, and at the working temperature it should have such a viscosity that the cover layer is easily restored after it has been broken, for example by introducing or removing acidic pickling baths for metal objects

Anmelder:Applicant:

Imperial Chemical Industries Limited, LondonImperial Chemical Industries Limited, London

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. H. Fincke und Dipl.-Ing. H. Bohr,Dr.-Ing. H. Fincke and Dipl.-Ing. H. Bohr,

Patentanwälte, München 5, Müllerstr. 31Patent Attorneys, Munich 5, Müllerstr. 31

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Richard Elliott Shaw, Windsor, BerkshireRichard Elliott Shaw, Windsor, Berkshire

(Großbritannien)(Great Britain)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 25. September 1956Claimed priority:
Great Britain September 25, 1956

(29 265),.(29 265) ,.

vom 10. September 1957dated September 10, 1957

Gegenständen aus dem Bad oder durch das Austreten von Gas- oder Dampfblasen.Objects from the bathroom or from the escape of gas or vapor bubbles.

Die bevorzugten Stoffe, welche als Abdeckmittel verwendet werden, sind flüssige Kohlenwasserstoffe, deren Viskosität in hohem Maße von der Arbeitstemperatur des Bades abhängt. Von den flüssigen Kohlenwasserstoffen werden infolge ihres hohen Stabilitätsgrades diejenigen bevorzugt, welche chemisch gesättigt sind, d. h. solche, die keine ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen enthalten.The preferred substances used as covering agents are liquid hydrocarbons, the viscosity of which depends to a large extent on the working temperature of the bath. About the liquid hydrocarbons those which are chemically saturated are preferred because of their high degree of stability are, d. H. those that do not contain unsaturated carbon-carbon bonds.

Um eine sehr wirksame Verringerung der Wärmeverluste und Verhinderung der Säureversprühungen zu erzielen, soll die Abdeckschicht mindestens 10 mm stark sein.A very effective reduction in heat loss and prevention of acid spray To achieve this, the cover layer should be at least 10 mm thick.

In der Praxis hat es sich herausgestellt, daß die Schichtdicke sich innerhalb sehr weiter Grenzen ändern kann und diese Grenzen von der Viskosität des angewandten Abdeckmittels, der Arbeitstemperatur des Bades und der Menge an Schaum, welche sich an der Zwischenschicht zwischen der inerten Deckschicht und dem Säurebad bildet, abhängig sind.In practice it has been found that the layer thickness is within very wide limits can change and these limits on the viscosity of the applied covering agent, the working temperature of the bath and the amount of foam that adheres to the intermediate layer between the inert cover layer and the acid bath.

Die Viskosität des Abdeckmittels bei der Arbeitstemperatur kann sich innerhalb weiter Grenzen ändern, soll aber nicht größer sein als 100 cP. Um eine rasche Entfernung des Abdeckmittels von den dem Bad entnommenen Metallgegenständen zu erreichen und um das Mitreißen des Abdeckmittels auf ein Minimum zu verringern, soll die Viskosität des Abdeckmittels bei der Arbeitstemperatur des Bades zweckmäßigerweise nur 0,5 bis 2 cP betragen.The viscosity of the covering agent at the working temperature can vary within wide limits change, but should not be greater than 100 cP. In order to allow rapid removal of the covering agent from the to reach metal objects removed from the bath and to prevent the covering agent from being entrained The aim is to reduce the minimum viscosity of the covering agent at the working temperature of the bath expediently only be 0.5 to 2 cP.

409 588/426409 588/426

Obwohl Arbeitsviskositäten im Bereich von weniger als 100 cP möglich sind, soll der Hammpunkt des Abdeckmittels oberhalb der Arbeitstemperatur liegen. Aus diesem Grunde wird ein Viskositätsbereich von 2 bis 10 cP bei der Arbeitstemperatur bevorzugt.Although working viscosities in the range of less than 100 cP are possible, the Hamm point of the Covering means lie above the working temperature. For this reason, a viscosity range of 2 to 10 cP preferred at the working temperature.

Das oberflächenaktive Mittel, das bei der Arbeitstemperatur sowohl in der Behandlungslösung als auch in dem Abdeckmittel löslich ist, gewährleistet die Entfernung des an den zu behandelnden Gegenständen anhaftenden Abdeckmittels einmal, wenn die Gegenstände in das Bad eingetaucht werden, und dann auch, wenn die Gegenstände nach der Behandlung im Bad anschließend mit Wasser gespült werden. Die Abdeckschicht kann als Reservoir dienen, um einen etwaigen Überschuß an oberflächenaktivem Mittel aufzunehmen. Das Ausmaß, in dem das oberflächenaktive Mittel in dem Bad und der Abdeckschicht, insbesondere bei der Arbeitstemperatur löslich ist, ist wichtig. Alkyltrimethylammoniumsalze besitzen eine genügende Wasserlöslichkeit bis zu einer Temperatur von 100° C, um zu verhindern, daß das Bad sich an diesem Mittel erschöpft, indem es in der Deckschicht in Lösung geht.The surfactant that is present in both the treatment solution and at the working temperature is soluble in the covering agent, ensures the removal of the objects to be treated adhesive covering agent once when the objects are immersed in the bath, and then also, if the objects are then rinsed with water after the treatment in the bathroom. The cover layer can serve as a reservoir to a take up any excess of surfactant. The extent to which the surfactant Agent is soluble in the bath and the cover layer, especially at the working temperature important. Alkyltrimethylammonium salts have sufficient water solubility up to a temperature of 100 ° C to prevent the bath from being exhausted by this agent by keeping it in the top layer goes into solution.

Es wird vorgezogen, die Oberflächenspannung der Säurelösung auf weniger als 40 Dyn/cm zu verringern, jedoch sollte die Menge an angewandtem oberflächenaktivem Mittel so gering sein, daß keine Dispersion oder Emulsion des Abdeckmittels in der Säurelösung stattfindet.It is preferred to reduce the surface tension of the acid solution to less than 40 dynes / cm, however, the amount of surfactant applied should be so small that no dispersion or emulsion of the covering agent in the acid solution takes place.

Nach der Behandlung von Metallen in einer Säurelösung ist es üblich, sie in Wasser zu spülen, um die Rückstände an Säure und sauren Salzen zu entfernen. Wenn Metalle nun in einer Säurelösung behandelt werden, die mit einer Abdeckschicht gemäß der Erfindung versehen ist, so bleibt auf den Gegenständen beim Entfernen aus der Lösung ein dünner Film der inerten Abdeckflüssigkeit zurück. Bei Verwendung eines eine niedrige Viskosität aufweisenden Kohlenwasserstoffes läßt sich diese leicht durch kaltes Spülwasser von dem Metallgegenstand entfernen. Andere Abdeckmittel mit hoher Viskosität, beispielsweise Paraffinwachs, werden mit heißem Wasser entfernt. Wenn es erwünscht ist, das Metall vollkommen von dem Abdeckmittel zu befreien, so wird am besten eine Eintauchspülung vorgenommen, wobei der Metallgegenstand unter der Oberfläche des Spülmittels verbleibt, bis die Oberfläche desselben frei von dem Abdeckmittel ist. Hierzu kann ein einfacher Ölabscheider verwendet werden, um eine Vergeudung des auf diese Weise entfernten Abdeckmittels zu verhindem. Es ist zweckmäßig, die inerten Abdeckschichten zu färben, beispielsweise durch Zusatz eines roten Farbstoffs, um die Arbeiter darauf aufmerksam zu machen, daß die Bäder heiß sind.After treating metals in an acid solution, it is common to rinse them in water to remove the Remove residues of acid and acidic salts. When metals are now treated in an acid solution which is provided with a cover layer according to the invention remains on the objects when removed from the solution a thin film of the inert masking liquid will return. Using a low viscosity hydrocarbon, this can easily be removed by cold rinsing water from the metal object. Other high viscosity masking agents, for example Paraffin wax, are removed with hot water. If desired, completely remove the metal To free the covering agent, it is best to do an immersion rinse, with the Metal object remains under the surface of the detergent until the surface of the same is free of the Covering agent is. A simple oil separator can be used to avoid wasting the oil in this way to prevent removed masking agent. It is useful to use the inert cover layers to color, for example by adding a red dye to the workers' attention make the baths hot.

Die Erfindung ist in den folgenden Beispielen erläutert. The invention is illustrated in the following examples.

Beispiel 1example 1

Es wurde ein Beizbad folgender Zusammensetzung hergestellt:A pickling bath was produced with the following composition:

Gewichtsprozent Salpetersäure (spezifisches Gewicht 1,42) 11,0Weight percent nitric acid (specific weight 1.42) 11.0

Fluorwasserstoffsäure (40 % HF) 5,0Hydrofluoric acid (40% HF) 5.0

Nichtionisches oberflächenaktives Mittel 0,1
Wasser RestNonionic surfactant 0.1
Water rest

Das oberflächenaktive Mittel bestand aus einem wasserfreien Kondensationsprodukt eines langkettigen Fettalkohols und Äthylenoxyd, das in dem Abdeckmittel etwas löslich ist und die Oberflächenspannung des Bades auf 36 Dyn/cm verringert.The surfactant consisted of an anhydrous condensation product of a long chain Fatty alcohol and ethylene oxide, which is somewhat soluble in the covering agent, and the surface tension of the bath reduced to 36 dynes / cm.

Das Bad wurde mit einer Schicht eines gesättigten Kohlenwasserstoffes von 12 mm Stärke abgedeckt; die Arbeitstemperatur betrug 24° C. Der Kohlenwasserstoff bestand aus einem Öl mit einer Viskosität von 5,5 cP bei der Arbeitstemperatur und besaß einen Flammpunkt von 125° C.The bath was covered with a layer of saturated hydrocarbon 12 mm thick; the Working temperature was 24 ° C. The hydrocarbon consisted of an oil with a viscosity of 5.5 cP at the working temperature and had a flash point of 125 ° C.

In dieses Bad wurden 5 Minuten lang Titanbleche eingetaucht, die dann mit Wasser gespült und getrocknet wurden. Sämtliche an den Blechen vorhandenen Schuppen wurden entfernt, ohne daß es zu einer Säureversprühung oder Dunstentwicklung an der Oberfläche des Bades kam, obwohl sich nicht verhindern ließ, daß geringere Mengen an gasförmigen Stickoxyden durch die Oberflächenschicht hindurchtraten. Titanium sheets were immersed in this bath for 5 minutes, which were then rinsed with water and dried became. All of the scales on the metal sheets were removed without any Acid spray or vapor development on the surface of the bath occurred, although this did not prevent itself allowed smaller amounts of gaseous nitrogen oxides to pass through the surface layer.

Beispiel 2Example 2

Es wurde ein Bad folgender Zusammensetzung hergestellt:A bath of the following composition was made:

GewichtsprozentWeight percent

Schwefelsäure (spezifisches Gewicht 1.84) 17,0
Salzsäure (spezifisches Gewicht 1,16) .. 5,0
Kationisches oberflächenaktives Mittel 0,1Sulfuric acid (specific weight 1.84) 17.0
Hydrochloric acid (specific gravity 1.16) .. 5.0
Cationic surfactant 0.1

öllöslicher roter Farbstoff 0,01oil soluble red dye 0.01

Wasser RestWater rest

Das oberflächenaktive Mittel bestand aus einem Alkyltrimethylammoniumsalz, durch das die Oberflächenspannung des Bades auf 30 Dyn/cm verringert wurde.The surfactant consisted of an alkyltrimethylammonium salt, which increased the surface tension of the bath was reduced to 30 dynes / cm.

Dieses Bad wurde mit einer inerten Deckschicht gemäß Beispiel 1 versehen und auf 60° C erwärmt. In diesem Bad wurde Draht aus rostfreiem Stahl 5 Minuten lang behandelt, dann im Wasser gespült und getrcoknet. Durch diese Behandlung wurden sämtliche Schuppen von dem Draht entfernt, ohne daß es zu nennenswerten Versprühungen oder Dunstbildungen auf der Oberfläche des Bades kam.This bath was provided with an inert cover layer according to Example 1 and heated to 60.degree. In this bath, stainless steel wire was treated for 5 minutes, then rinsed in water and coconut. This treatment removed all of the flakes from the wire without it significant spray or mist formation occurred on the surface of the bath.

Beispiel 3Example 3

Es wurde ein Bad folgender Zusammensetzung hergestellt:A bath of the following composition was made:

GewichtsprozentWeight percent

Schwefelsäure (spezifisches Gewicht 1,84) 15,0Sulfuric acid (specific gravity 1.84) 15.0

Inhibitor 0,005Inhibitor 0.005

Anionisches oberflächenaktives Mittel 0,1Anionic surfactant 0.1

öllöslicher roter Farbstoff 0,01oil soluble red dye 0.01

Wasser RestWater rest

Das oberflächenaktive Mittel bestand aus einem sekundären Alkylsulfat, wodurch die Oberflächenspannung des Bades auf 33 Dyn/cm verringert wurde. Der Inhibitor bestand aus einem Di-o-tolylthioharnstoff. The surfactant consisted of a secondary alkyl sulfate, which increased the surface tension of the bath was reduced to 33 dynes / cm. The inhibitor consisted of a di-o-tolylthiourea.

Dieses Bad wurde mit einer 12 mm dicken Schicht eines Kohlenwasserstoffes abgedeckt und auf 65° C erwärmt. Der Kohlenwasserstoff besaß bei der Arbeitstemperatur eine Viskosität von 5,5 cP; der Flammpunkt war 155° C. Auf der Oberfläche schuppige Stahlplatten wurden in diesem Bad 30 Minuten lang behandelt, dann in Wasser gespült und getrocknet. Durch diese Behandlung sind sämtliche Schuppen von der Oberfläche entfernt worden, ohne daß es zu einer bemerkenswerten Versprühung oder Dunstbildung des Bades kam. Die von dem aus dem Bad entferntenThis bath was covered with a 12 mm thick layer of a hydrocarbon and heated to 65 ° C warmed up. The hydrocarbon had a viscosity of 5.5 cP at the working temperature; the flash point was 155 ° C. Steel plates flaky on the surface were in this bath for 30 minutes treated, then rinsed in water and dried. This treatment removes all of the dandruff removed from the surface without any noticeable spray or haze Bades came. The ones removed from the bathroom

Claims (3)

5 6 Platten zurückgehaltenen Spuren an Kohlenwasser- inerten flüssigen Abdeckschicht, dadurch ge- stoff ließen sich ohne Schwirigkeiten durch Spülen kennzeichnet, daß das Bad mit einem bei mit Wasser entfernen. der Arbeitstemperatur eine Viskosität von weniger . . als 100 cP aufweisenden Kohlenwasserstoff ab- B ei spiel 4 5 gedeckt ist und ein bei der Arbeitstemperatur in • Es wurde ein Bad folgender Zusammensetzung der Behandlungslösung und in dem Abdeckmittel hergestellt: lösliches oberflächenaktives Mittel enthält. Gewichtsprozent 2. Beizbad nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Salzsäure (spezifisches Gewicht 1,916) 26,0 zeichnet, daß die Viskosität des Kohlenwasser- Inhibitor 0,1 i° stoffes von 2 bis 10 cP beträgt. Oberflächenaktives Mittel wie im Bei- 3. Beizbad nach Anspruch 1, dadurch gekennspiel 2 0,1 zeichnet, daß es ein nichtionisches oberflächenwasser ; Rest aktives Mittel enthält. 4. Beizbad nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Dieses Bad wurde mit einer inerten Deckschicht 15 zeichnet, daß es als oberflächenaktives Mittel eine gemäß Beispiel 1 versehen. Rostige Stahlplatten wur- quaternäre Ammoniumverbindung enthält. den in diesem Bad 30 Minuten lang behandelt, dann in Wasser gespült und getrocknet. Hierbei wurde sämtlicher Rost von den Stahlplatten entfernt, ohne In Betracht gezogene Druckschriften: daß es zu einer Versprühung oder Dunstbildung kam. 20 Deutsche Patentschriften Nr. 823 677, 825 478; Die Spur von Kohlenwasserstoff, welche von den deutsche Auslegeschriften Z 3172 VI/48d (bekannt-Platten bei der Entfernung aus dem Bad mitgenom- gemacht am 30. 5. 1956), D14508VI/48a (bekanntmen wurde, läßt sich durch Spülen mit Wasser leicht gemacht am 18. 8.1956); entfernen. französische Patentschrift Nr. 856 526; .. , 25 österreichische Patentschrift Nr. 123 833; Patentansprüche: Referat ^n > >Chemischen Zentralblatt«, 1948,5 6 plates retained traces of hydrocarbon-inert liquid cover layer, which means that the fabric can be rinsed without difficulty. the working temperature has a viscosity of less. . is covered as a 100 cP hydrocarbon, for example 4 5, and a bath at the working temperature in • A bath of the following composition of the treatment solution and in the cover agent was prepared: contains soluble surface-active agent. Percentage by weight 2. pickling bath according to claim 1, characterized in that hydrochloric acid (specific gravity 1.916) 26.0 is characterized in that the viscosity of the hydrocarbon inhibitor is 0.1 i ° material from 2 to 10 cP. Surface-active agent as in the 3. pickling bath according to claim 1, characterized in that it is a nonionic surface water; Contains the remainder of the active agent. 4. Pickling bath according to claim 1, characterized in that this bath was marked with an inert cover layer 15 in that it was provided with a surface-active agent according to Example 1. Rusty steel plates contain wor- kernary ammonium compound. treated in this bath for 30 minutes, then rinsed in water and dried. In doing so, all rust was removed from the steel plates, regardless of literature: that there was spray or mist formation. 20 German Patent Nos. 823 677, 825 478; The trace of hydrocarbons, which became known from the German Auslegeschriften Z 3172 VI / 48d (known plates when removed from the bath, made on May 30, 1956), D14508VI / 48a (known, can be easily removed by rinsing with water made on August 18, 1956); remove. French Patent No. 856 526; .., 25 Austrian patent specification No. 123 833; Claims: Referat ^ n>> Chemischen Zentralblatt ", 1948, 1. Saures wäßriges Beizbad für Metallgegen- S. 121, über eine Abhandlung in der Zeitschrift »Iron1. Acid aqueous pickling bath for metal counterparts, p. 121, about a treatise in the journal "Iron stände mit einer gegenüber der Behandlungslösung Age«, 161.stand with an opposite of the treatment solution Age «, 161. 409 588/426 4.64 © Bundesdruckerei Berlin409 588/426 4.64 © Bundesdruckerei Berlin
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