DE1228493B - Verfahren zum Reinigen von Metallgegenstaenden durch Ultraschallbehandlung - Google Patents

Description

• Verfahren zum Reinigen von Metallgegenständen durch Ultraschallbehandlung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vollständigen Reinigen von hochglanzpolierten Metallgegenständen von Verschmutzungen durch Ultraschallbehandlung in einer wässerigen Reinigungsflüssigkeit.
• Die vollkommene Reinigung von Metalloberflächen, wie sie beispielsweise zur Vorbereitung von Oberflächenveredelung erforderlich ist, ist eine schwierige, in manchen Fällen der Praxis eine noch nicht befriedigend gelöste Aufgabe. Es gelingt zwar, die Oberfläche durch chemische oder elektrochemische Verfahren mehr, oder weniger vollständig zu entfetten, die Entfernung von Metallstaub, Polierstaub u. dgl., insbesondere bei polierten Oberflächen, crfordert aber zusätzliche Handarbeit mit nicht immer wirtschaftlichem Ergebnis. Man hat daher schon die Handarbeit durch Ultraschallbestrahlung in einer Reinigungsflüssigkeit, z. B. in einer alkalischen, wässerigen Lösung, ersetzt.
• Die Reinigungswirkung von LUtraschall ist im wesentlichen mechanischer Art und beruht auf der Erscheinung der Kavitation, der periodischen Bildung von kleinen blasenförmigen Hohlräumen in der Flüssigkeit, wobei große momentane Druckkräfte auftreten. Die Entstehung solcher Kavitationsblasen ist an das Vorhandensein von sogenannten Kavitationskeimen gebunden. Als solche wirken bei Metalloberflächen die Spitzen der Metall-Kristallite oder auch feine Gasbläschen in der Reinigungsflüssigkeit. Entsteht die Kavitation an den Spitzen von Metall-Kristalliten oder an Gasbläschen, die an der Oberfläche durch Adhäsionskräfte haften, so greift die Wirkung der Kavitation immer an den gleichen Stellen der Oberfläche an, so daß die Gefahr des sogenannten Kavitationsfraßes entsteht, der die Oberfläche stellenweise zerstört. Die Erfindung bezweckt, diese Gefahr zu beseitigen und gleichzeitig die für die vollständige Reinigung bisher benötigten Beschallungszeiten wesentlich herabzusetzen.
• Nach der Erfindung wird zur Bildung von Kavitationskeimen ein Gleichstrom von einer Stromdichte von kleiner als 0,5 A/dm2 oder ein zerhackter Gleichstrom oder ein niederfrequenter Wechselstrom mit einem entsprechenden Stromdichte-Zeitintegral des einzelnen Impulses an das mit einem mittleren Ab- stand von etwa 10 cm vom Ultraschallschwinger befindliche Werkstück angelegt. Bei solchen Stromdichten, die für eine elektrolytische Entfettung nicht ausreichen, bilden sich insbesondere an den zu rein!-genden Oberflächen ständig kleinste Gasblasen als Kavitationskeime in praktisch gleichmäßiger statistischer Verteilung an wechselnden Orten. Es ist schon vorgeschlagen worden, bei der elektrolyti#schen oder galvanischen Entfettung von Metalloberflächen gleichzeitig Ultraschallbestrahlung anzuwenden. Dieser Vorschlag hat sich aber als undurchführbar erwiesen, denn bei den dazu notwendigen relativ hohen Stromdichten von 5 bis 15 A/dm2 entsteht durch elektrolytische Zersetzung der Reinigungsflüssigkeit ein dichter Vorhang von zahlreichen großen Gasblasen an der Werkstoffoberfläche, welche die Ultraschallschwingungen reflektieren und nicht zur Wirkung an der Werkstückoberfläche gelangen lassen. Aus dem gleichen Grunde ist der Vorschlag auch nicht auf die Staubentfernung bei fettfreien Metalloberflächen anwendbar.
• Bei dem Verfahren nach der Erfindung entstehen nur kleinste Gasbläschen, die gerade, als Kavitationskeime ausreichen, den Ultraschall aber nicht nennenswert reflektieren. Treten unter der Wirkung des Ultraschalls solche Bläschen zu einzelnen größeren Blasen zusammen, so steigen diese rasch an die Oberfläche der Reinigungsflüssigkeit und können nicht mehr störend wirk--n. Erstes Ausführungsbeispiel Es wurde eine hochglanzpolierte Messingschale mit Zieselierungen und Durchbrüchen in einem Reinigungsbad unter Anwendung von Ultraschall gereinigt. Der Abstand des Schwingers von dem zu reinigenden Gegenstand betrug im Mittel 15 cm. Als Reinigungsflüssigkeit wurde eine kalte oder angewärmte alkalische wässerige Lösung benutzt. Die in einem Abkochbad oder in einem elektrolytischen Bad vorher entfettete Schale wurde durch niederfrequenten Ultraschall (20 bis 40kHz) beschallt, während gleichzeitig durch die Reinigungsflüssigkeitein elektrischer Gleichstrom von etwa 0,3A/dm2 geleitet wurde. Zur restlosen Entfernung des Schmutzes, insbesondere des sonst schwierig zu entfernenden Polierstaubs, wurde eine Behandlungszeit von etwa 15 Sekunden benötigt. Läßt man den, elektrolytischen Strom weg, so ist unter den gleichen sonstigen Bedingungen in der gleichen Zeit keine befriedigende, Reinigung zu erreichen, sondern erst mit wesentlich länge.ren Beschallungszeiten.
• Es wurde beobachte4 daß die Wahl der Stromdichte von dem Abstand des zu reinigenden Gegenstandes von'dem Utraschallschwinger abhängt. Je kleiner dieser Abstand ist, um so größer kann die Stromdichte unterhälb der angegebenen Grenze, gewählt werden. Dies beruht auf der gleichzeitig auftretenden entgasenden Wirkung der Ultraschallschwingungen, indem die kleinen Gasblasen unter der Wirkung der - Ultraschallhestrahlung zu größeren Blasen kQagulii#ren und an die Flüssigkeitsoberfläche steigen. Zweites Ausführungsbeispiel Bei sonst gleicher Anordnung wie im ersten Ausführungsbeispiel wurde an Stelle de§ Gleichstroms von einer Dichte von 0,3A-/dm2 --ein zerhackter Gleichstrom von ein-er Impulsdauer von 0,5 Sekunden mit Pausen von 1,5 bis 2,5 SAunden und einer Stromdichte von 6 A/dm2 benutzt, Das Ergebnis war gleich günstig. wie im ersten Ausführungsbeispiel. Während der Dauer eines einzelnen Stromimpulses bilden s-ich nur ganz kleine Gasbläschen als Kavitationskeime, aber in genügender Zahl.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum vollständigen Reinigen von hochglanzpolierten Metallgegenständen von Verschmutzungen durch Ultraschallbehandlung in einer wässerigen Reinigungsflüssigkeit, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zur Bildung von Kavitationskeimen ein Gleichstrom von einer Stromdichte von kleiner als 0,5 A/dn:i2 oder ein zerhackter Gleichstrom oder ein niederfrequenter Wechselstrom mit einem entsprechenden Stromdichte-Zeitintegral des einzelnen Impulses an das mit einem mittleren Abstand von etwa 10 cm vom Ultraschallschwinger befindliche Werkstück angelegt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zerhackte Gleichstrom ein Verhältnis der Impulsdauer zur Pausendauer zwischen 1,0 und 0,2 aufweist. In Betracht gezogene Druckschrift-en: Deutsche, Patentschrift Nr. 715 515; »Chemisches Zentralblatt«, 1954, S. 645 (franzö' sische Patentschrift Nr. 1007 581); - Zeitschrift »Korrosion und Metallsc#hutz«, 1939, S. 121; Zeitschrift »Metallober:Uäche«, 1956, S. 265; Sonderdruck aus »Technische Rundschau«, 1958, Nr. 33, S. 17.