DE1290410C2 - AQUATIC, ACID FLUORIDE IONS AND AN INORGANIC INHIBITOR CONTAINING SOLUTION, PRACTICALLY FREE OF CHLORIDIONS, AND METHOD FOR PURIFYING ALUMINUM AND ALUMINUM ALLOYS - Google Patents
AQUATIC, ACID FLUORIDE IONS AND AN INORGANIC INHIBITOR CONTAINING SOLUTION, PRACTICALLY FREE OF CHLORIDIONS, AND METHOD FOR PURIFYING ALUMINUM AND ALUMINUM ALLOYSInfo
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Description
Es ist aus »Chemisches Zentralblatt«, Jg. 1950/11, S. 2119: Referat über die USA.-Patentschrift 2 507 314 (Aluminium Co. of America), und Jg. 1959, S. 12 686: Referat über die französische Patentschrift 1 120 749 (Georgette W a r η a η t) bekannt, sauren wäßrigen Lösungen zum Beizen von Aluminium Chromsäure, Chromate oder Dichromate als Inhibitoren zuzugeben. Es ist ferner aus der USA.-Patentschrift 2 655 439, insbesondere den Ansprüchen 5, 6, 7, 9 und 10, der französischen Patentschrift 1 146482, S. 1, rechte Spalte, Absatz 2, und S. 2, linke Spalte, Beispiele 1, 2 und 3, und dem »Chemisches Zentralblatt« 1958, S. 1978/1979: Referat über die britische Patentschrift 767888 und französische Patentschrift i 119 649 (American Chemical Paint Co.) bekannt, saure Lösungen zum Reinigen von Aluminium, die Fluorid-Ionen und einen anorganischen Inhibitor (CrO3 bzw. sechswertige Cr-Verbindungen) enthalten, zu verwenden und daß solche Fluorid-Ionen und einen Inhibitor enthaltende Lösungen nur Spuren von Halogen-Ionen (außer F-Ionen) enthalten dürfen.It is from "Chemisches Zentralblatt", vol. 1950/11, p. 2119: Referat über die USA.-Patent 2 507 314 (Aluminum Co. of America), and vol. 1959, p. 12,686: Referat über die French Patent specification 1 120 749 (Georgette War η a η t) known to add acidic aqueous solutions for pickling aluminum, chromic acid, chromates or dichromates as inhibitors. It is also from US Pat. No. 2,655,439, in particular Claims 5, 6, 7, 9 and 10, French Pat. No. 1 146482, p. 1, right column, paragraph 2, and p. 2, left column, Examples 1, 2 and 3, and the "Chemisches Zentralblatt" 1958, p. 1978/1979: Report on British patent specification 767888 and French patent specification i 119 649 (American Chemical Paint Co.) known acidic solutions for cleaning aluminum, the Fluoride ions and an inorganic inhibitor (CrO 3 or hexavalent Cr compounds) should be used and that such fluoride ions and solutions containing an inhibitor may only contain traces of halogen ions (except F ions).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verwendung von Chromverbindungen als Inhibitor für saure Lösungen zum Reinigen Von Aluminium und Aluminiumlegierungen zu vermeiden, da chromhaltige Abwässer zum Schutz des Tier- und Pflanzenlebens nicht mehr in Flüsse abgelassen werden dürfen.The invention is based on the object of using chromium compounds as inhibitors for acidic solutions to avoid cleaning of aluminum and aluminum alloys because they contain chromium To protect animal and plant life, wastewater is no longer drained into rivers may.
Es wurde gefunden, daß überraschenderweise an Stelle von Chromverbindungen Ferri-Ionen als Inhibitor in wäßrigen, sauren Fluorid-Ionen enthaltenden Lösungen, die praktisch frei von Chlorid-Ionen sind, verwendet werden können, um Aluminium und Aluminiumlegierungen zu reinigen.It has been found that, surprisingly, instead of chromium compounds, ferric ions are used as the inhibitor in aqueous solutions containing acidic fluoride ions, which are practically free of chloride ions can be used to clean aluminum and aluminum alloys.
Erfindungsgegenstand sind wäßrige, saure Fluorid-Ionen und einen anorganischen Inhibitor enthaltende Lösungen, die praktisch frei von Chlorid-Ionen sind, zum Reinigen von Aluminium und Aluminiumlegierungen, gekennzeichnet durch eine Wasserstoff-The subject of the invention are aqueous, acidic fluoride ions and an inorganic inhibitor Solutions that are practically free of chloride ions for cleaning aluminum and aluminum alloys, characterized by a hydrogen
Ionen-Konzentration von 0,18 bis 1,4 g/l, eine Ferri-Ionen-Konzentration von 2 bis 17 g/l, eine Fluorid-Ionen-Konzentration von 0,4 bis 3,3 g/l, ein Verhältnis der Wasserstoff-Ionen-Konzentration zur Ferri-Ionen-Konzentration von 0,03 bis 0,36 und ein Verhältnis der Fluorid-Ionen-Konzentration zur Ferri-Ionen-Konzentration, welches die durch die Kurve AB gegebenen Werte fur die entsprechenden Verhältnisse der Wasserstoff-Ionen-Konzentration zur Ferri-Ionen-Konzentration nicht übersteigt. |O Ion concentration of 0.18 to 1.4 g / l, a ferric ion concentration of 2 to 17 g / l, a fluoride ion concentration of 0.4 to 3.3 g / l, a ratio of Hydrogen ion concentration to ferric ion concentration of 0.03 to 0.36 and a ratio of the fluoride ion concentration to the ferric ion concentration, which gives the values given by the curve AB for the corresponding ratios of the hydrogen Ion concentration does not exceed the ferric ion concentration. | O
In der Zeichnung ist die Beziehung des Verhältnisses der höchstzulässigen Fluorid-Ionen-Konzentration zur Ferri-Ionen-Konzentration in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Wasserstoff-Ionen-Konzentration zur Ferri-Ionen-Konzentration in einer J5 wäßrigen Lösung graphisch dargestellt; das Verhältnis der Wasserstoff-Ionen-Konzentration zur Ferri-Ionen-Konzentration ist auf der Abszisse und das Verhältnis der höchstzulässigen Fluorid-lonen-Konzentrarion zur Ferri-Ionen-Konzentration auf der Ordinate aufgetragen. Die Kurve A B zeigt die Beziehung zwischen der Wasserstoff-Ionen-Konzentration und Chlorid-Ionen-Konzentration in Abhängigkeit von der Ferri-Ionen-Konzentration.In the drawing, the relationship of the ratio of the maximum permissible fluoride ion concentration to the ferric ion concentration as a function of the ratio of the hydrogen-ion concentration to the ferric ion concentration is graphically represented in an aqueous solution of J5; the ratio of the hydrogen ion concentration to the ferric ion concentration is plotted on the abscissa and the ratio of the maximum permissible fluoride ion concentration to the ferric ion concentration is plotted on the ordinate. The curve AB shows the relationship between the hydrogen ion concentration and the chloride ion concentration as a function of the ferric ion concentration.
Es wurde gefunden, daß ein maximales Verhältnis von 0,23 Fluorid-Ionen zu Ferri-Ionen bei einem WasserstofT-Ionen- zu Ferri-Ionen-Verhältnis bei 0,0831 liegt. Da die höchstmöglichen Konzentrationen von sowohl Wasserstoff-Ionen und Fluorid-Ionen in den Lösungen erwünscht sind, um eine schnellstmögliche Entfleckung von Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen zu erzielen, sind Lösungen mit einer Fluorid- zu Ferri-Ionen-Konzentration von nicht mehr als 0,2 erwünscht, die nahe an dem Höchstverhältnis liegt und außerdem einen Sicherheitsspielraum gegen Korrosion bit-iet.It has been found that a maximum ratio of 0.23 fluoride ions to ferric ions in a Hydrogen-ion to ferric-ion ratio 0.0831. Because the highest possible concentrations of both hydrogen ions and fluoride ions are desired in the solutions in order to remove stains from aluminum or aluminum as quickly as possible. To achieve aluminum alloys, solutions with a fluoride to ferric ion concentration of not more than 0.2 is desirable, which is close to the maximum ratio and also a margin of safety against corrosion bit-iet.
Da sowohl Wasserstoff- als Fluorid-Ionen Aluminium angreifen, ist die höchstzulässige Menge Fluorid umgekehrt proportional der Wasserstoff-Ionen-Konzentration. Since both hydrogen and fluoride ions attack aluminum, the maximum permissible amount is Fluoride is inversely proportional to the hydrogen ion concentration.
Eine von Chlorid-Ionen praktisch freie Lösung enthält je Liter nicht mehr als 0,1 g Chlorid-Ionen. Das Wasserstoff-Ion ist Voraussetzung zur Entfernung von Flecken auf Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen, wobei sich wasserlösliche Salze bilden. Legierungen, die beachtliche Mengen von Silicium enthalten, erfordern indes Lösungen, die zusätzlich zu den Wasserstoff-Ionen Fluorid-Ionen enthalten. Die Mindest- bzw. Höchstmenge an Wasserstoff-Ionen je Liter Lösung belaufen sich auf 0,18 bzw. 1,4 g. Von den Fluorid-Ionen müssen je Liter mindestens 0,4 g, aber nicht mehr als 3,25 g vorliegen.A solution practically free of chloride ions contains no more than 0.1 g of chloride ions per liter. The hydrogen ion is a prerequisite for removing stains on aluminum or aluminum alloys, water-soluble salts are formed. Alloys containing significant amounts of silicon, however, require solutions that contain fluoride ions in addition to the hydrogen ions. The minimum or maximum amount Hydrogen ions per liter of solution amount to 0.18 and 1.4 g, respectively. Of the fluoride ions must each Liters are at least 0.4 g but not more than 3.25 g.
Die in der Lösung höchstzulässige Menge an Fluorid-Ionen hängt gemäß der Kurve AB der 5s Zeichnung auch von dem Verhältnis der Wasserstoff-Ionen-Konzentration zur Ferri-Ionen-Konzentration ab. Das Ferri-Ion muß je Liter in einer Menge von mindestens 2 g vorliegen; Mengen von 17 g je Liter Lösung sind auch möglich. According to curve AB of the 5s drawing, the maximum amount of fluoride ions permitted in the solution also depends on the ratio of the hydrogen ion concentration to the ferric ion concentration. The ferric ion must be present in an amount of at least 2 g per liter; Quantities of 17 g per liter of solution are also possible.
Das Wasserstoff-Ion kann in den wäßrigen Lösungen durch Schwefelsäure, Sulfamidsäure, Salpetersäure, saure Alkalimetallsalze, wie saure Alkalimetallsulfate und saures Ammoniumsulfat, und ferner durch eine Sulfonsäure oder Fluorsulfonsäure gebildet werden. Fluorwasserstoff kann nur teilweise als Quelle der WasserstofT-Ionen verwendet werden, da der in den wäßrigen Lösungen zulässige Höchstgehalt an Fluorid-Ionen 3,25 g/1 beträgt. Wenn diese Konzentration an Fluorid-i'onen überschritten wird, ist das Aluminiummetall gegenüber dem Angriff durch die Wasserstoff-Ionen nicht mehr geschützt. Die erfindungsgemäßen Lösungen enthaiten mindestens 2 g Ferri-Ionen, jedoch nicht mehr als 17g je Liter. Höhere Mengen bringen keinen Vorteil, da Mengen von 100 g je Liter eine lange Behandlungszeit erfordern. Durch einen hohen Ionengehalt wird auch das Lösungsvermögen der Lösung für die die Wasserstoff- und Fluorid-Ionen bildenden Verbindungen zu gering.The hydrogen ion can be replaced by sulfuric acid, sulfamic acid, nitric acid, acidic alkali metal salts such as acidic alkali metal sulfates and acidic ammonium sulfate, and can also be formed by a sulfonic acid or fluorosulfonic acid. Hydrogen fluoride can only partially can be used as a source of hydrogen ions, since the maximum content permitted in aqueous solutions of fluoride ions is 3.25 g / l. If this concentration of fluoride ions is exceeded, the aluminum metal is no longer protected against attack by the hydrogen ions. The solutions according to the invention contain at least 2 g of ferric ions, but not more than 17 g per liter. Larger quantities are of no advantage, since quantities of 100 g per liter require a long treatment time require. A high ion content also increases the solvency of the solution for the the compounds forming hydrogen and fluoride ions are too low.
Wenn das Verhältnis der Wasserstoff-Ionen-Konzentration zur Ferri-Ionen-Konzentration 0,36 übersteigt, findet ein Angriff auf das Aluminium statt. Dieses hohe Verhältnis gibt eine gute Entfleckung in 0,5 bis 2,0 Minuten. Bei dem in Frage kommenden Mindestverhältnis von Wasserstoff- zu Ferri-Ionen-Konzentration von 0,03 tritt bei 23,9°C eine Entfleckung in etwa 10 Minuten ein. Der Ferri-Ionen-Gehalt liegt vorzugsweise bei etwa 8 g/l, und das bevorzugte Verhältnis von Wasserstoff- zu Ferri-Ionen-Konzentration ist etwa 0,084-When the ratio of the hydrogen ion concentration to the ferric ion concentration exceeds 0.36, the aluminum is attacked. This high ratio gives good stain removal in 0.5 to 2.0 minutes. With the minimum ratio of hydrogen to ferric ion concentration in question of 0.03, at 23.9 ° C, staining occurs in about 10 minutes. The ferric ion content is preferably about 8 g / l, and the preferred ratio of hydrogen to ferric ion concentration is about 0.084-
Da die Ferri-Ionen zu Ferro-Ionen reduziert werden, kann die Lösung um so langer benutzt werden, je höher der Ausgangsferri-Ionen-Gehalt ist. Beim Arbeiten mit dem bevorzugten'Eisengehalt und dem bevorzugten Wasserstoff-Ferri-Ionen-Konzentrationsverhältnis kann eine Lösung für einen ununterbrochenen Betrieb mehrere Monate benutzt werden.Because the ferric ions are reduced to ferro ions the higher the initial ferric ion content, the longer the solution can be used. When working with the preferred iron content and the preferred hydrogen-ferric-ion concentration ratio a solution can be used for uninterrupted operation for several months.
Der Ferri-Ionen-Gehalt kann durch eine oder mehrere der folgenden Verbindungen geliefert werden: Ferrifiuorid, Ferriameisensäureester, Ferrinitrat und Ferrifluorsilikat, vorzugsweise Ferrisulfat; Ferrifluorid und Ferrifluorsilikat können nicht als alleinige Quelle der Ferri-Ionen verwendet werden, da zur Erzielung der gewünschten Menge Ferri-Ionen der für die Lösung höchstzulässige Gehalt an Fluorid-Ionen überschritten würde.The ferric ion content can be determined by an or several of the following compounds are supplied: ferric fluoride, ferric formic acid ester, ferric nitrate and ferric fluorosilicate, preferably ferric sulfate; Ferrifluoride and ferrifluorosilicate cannot be used alone Source of ferric ions can be used, as to achieve the desired amount of ferric ions the maximum permissible content of fluoride ions for the solution would be exceeded.
Das Fluorid-Ion kann aus einem oder mehreren der folgenden wasserlöslichen Fluoride erhalten werden: Ferrifluorid, Ferrifluorsilikat, Alkalimetallfluoride, Alkalimetallfluorsilikaten, Alkalimetallfluorboraten, Aluminiumfluorid, Ammoniumfluorid, sauren Alkalimetallfluoride^ saurem Ammoniumfluorid und Fluorwasserstoffsäure, vorzugsweise Natriumfluorid. The fluoride ion can be one or more the following water-soluble fluorides can be obtained: ferrifluoride, ferrifluorosilicate, alkali metal fluorides, Alkali metal fluorosilicates, alkali metal fluoroborates, aluminum fluoride, ammonium fluoride, acidic Alkali metal fluorides, acidic ammonium fluoride and hydrofluoric acid, preferably sodium fluoride.
Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen können erfindungsgemäße Lösungen je Liter 0,7 g Wasserstoff-Ionen, 8,37 g Ferri-Ionen und 1,6 g Fluorid-Ionen bzw. 84 g saures Natriumsulfat, 30 g Ferrisulfat, 3,6 g Natriumfluorid und 2,4 g Magnesiumcarbonat enthalten.In view of the above, solutions according to the invention can contain 0.7 g per liter Hydrogen ions, 8.37 g ferric ions and 1.6 g fluoride ions or 84 g acid sodium sulfate, 30 g Contain ferric sulfate, 3.6 g sodium fluoride and 2.4 g magnesium carbonate.
Eine erfindungsgemäße Lösung kann auch durch einen Gehalt von mindestens 0,6 Gewichtsprozent ionisierbarem Wasserstoff, einem Verhältnis von Wasserstoff-Ionen-Konzentration zur Ferri-Ionen-Konzentration von etwa 0,08 und einem Verhältnis von Fluorid-Ionen-Konzentration zu Ferri-Ionen-Konzentration von etwa 0,2 gekennzeichnet werden.A solution according to the invention can also have a content of at least 0.6 percent by weight ionizable hydrogen, a ratio of hydrogen ion concentration to ferric ion concentration of about 0.08 and a ratio of fluoride ion concentration to ferric ion concentration be characterized by about 0.2.
Es wurde ferner gefunden, daß es für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens von Wichtigkeit ist, kontinuierlich eine solche Menge Luft durch die wäßrige Lösung zu führen, daß eine gelinde Bewegung der Lösung eintritt. Durch den Sauerstoff der Luft wird ein Teil des Eisen-Ions in der Ferriform erhalten, was einfacher als eine ehe-It has also been found that it can be used for carrying out the process according to the invention It is important to continuously pass such an amount of air through the aqueous solution that one slight agitation of the solution occurs. Due to the oxygen in the air, some of the iron ion is in the Ferriform, which is easier than a married
mische Behandlung der Lösung mit einem flüssigen oder festen Oxydationsmittel ist; nach einer längeren Verwendung des Bades kann indes das Zusetzen eines Oxydationsmittels nötig werden.mixed treatment of the solution with a liquid or solid oxidizing agent; after a long time However, when using the bath, it may be necessary to add an oxidizing agent.
Die Erfindung bietet nicht nur den Vorteil, daß keine Chromatverbindungen mehr in Abwasser gelangen, sondern auch, daß Lösungen mit wesentlich niedrigeren Konzentrationen verwendet werden können. Aus der USA.-Patentschrift 2 828 193 folgt, daß die bekannten Lösungen etwa 2,3 Gewichtsprozent Kahumdichromat enthalten.The invention not only offers the advantage that chromate compounds no longer end up in wastewater, but also that solutions with much lower concentrations are used be able. From US Pat. No. 2,828,193 it follows that the known solutions are about 2.3 percent by weight Contains potassium dichromate.
Während Chromat enthaltende Lösungen schon nach etwa 3 Wochen wieder aufgefrischt werden müssen, können die erfindungsgemäßen Lösungen ununterbrochen mehrere Monate angewendet werden.While solutions containing chromate are refreshed after about 3 weeks must, the solutions according to the invention can be used continuously for several months.
Die metallverarbeitenden Betriebe stellen sich zweckmäßigerweise die Lösungen zum Reinigen von Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen aus ihnen gelieferten festen Mittein bzw. flüssigen Konzentraten her.The metal processing companies expediently provide the solutions for cleaning Aluminum or aluminum alloys from solid agents or liquid concentrates supplied by them here.
Ein festes Mittel enthält mindestens jeweils eine Verbind'.;.· t, Ht folgenden Gruppen: saure Alkalimetallsulfate, saures Ammoniumsulfat, Sulfamidsäure. Salpetersäure, Schwefelsäure, Ferrisulfat. Ferrifluorid, Ferriameisensäureester, Ferrinitrat, Ferrifluorsilikat und Alkalimetallfluorid, Aluminiumfluorid, Ferrifluorid, Ferrifluorsilikat, Ammoniumfluorid, saures Alkalimetallfluorid, saures Ammoniumfluorid und/oder Alkalifluorborat.A solid agent contains at least one compound in each case.;. T , Ht of the following groups: acidic alkali metal sulfates, acidic ammonium sulfate, sulfamic acid. Nitric acid, sulfuric acid, ferric sulfate. Ferrifluoride, ferric formic acid ester, ferric nitrate, ferric fluorosilicate and alkali metal fluoride, aluminum fluoride, ferric fluoride, ferrous fluorosilicate, ammonium fluoride, acidic alkali metal fluoride, acidic ammonium fluoride and / or alkali fluoroborate.
Schwefelsäure oder Salpetersäure ist zweckmäßigerweisc an anderen festen Bestandteilen absorbiert, so daß die Mischung trocken und fest ist.Sulfuric acid or nitric acid is expediently c absorbed on other solid components so that the mixture is dry and firm.
Als WasserstoiT-ionen ergebendes Mittel wird vorzugsweise saures Natriumsulfat eingesetzt: das Ferri-Ion wird vorzugsweise durch Ferrisulfat erhalten. As a means producing hydrogen ions Preferably acidic sodium sulfate is used: that Ferric ion is preferably obtained from ferric sulfate.
Um ein frei fließendes Mittel zu erzielen ist es zweckmäßig, der Mischung ein Trocknungsmittel, wie Lithiumcarbonat, Calciumsilikat oder Magnesiumsilikat in einer Menge von vorzugsweise 2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Mischung, zuzusetzen.In order to achieve a free-flowing agent, it is advisable to add a drying agent to the mixture, such as lithium carbonate, calcium silicate or magnesium silicate in an amount of preferably 2 percent by weight, based on the mixture to be added.
Ein festes Mittel besteht vorzugsweise aus 70 Gewichtsprozent Natriumbisulfat. 25 Gewichtsprozent
Ferrisulfat, 3 Gewichtsprozent Natriumfluorid und 2 Gewichtsprozent eines Trocknungsmittels wie
Magnesiumcarbonal.
Ein flüssiges Konzentrat enthält mindestens jeweils eine Verbindung der folgenden Gruppen: Schwefelsäure,
Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure, Ferrisulfat, Ferrinitrat, Ferriformat, Ferrifluorid, Ferrifluorsilikat
und Alkalimetallfluoride, Aluminiumfluorid, Ferrifluorid, Ammoniumfluorid, Ferrifluorsilikat,
AlkalimetaHfluorborate, Ammoniumfluorborat, sauren Alkalimelallfluoriden, saures Ammoniumfluorid
und Fluorwasserstoffsäure.A solid agent preferably consists of 70 percent by weight sodium bisulfate. 25 percent by weight ferric sulfate, 3 percent by weight sodium fluoride and 2 percent by weight of a drying agent such as magnesium carbonal.
A liquid concentrate contains at least one compound from each of the following groups: sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, ferric sulfate, ferric nitrate, ferric formate, ferric fluoride, ferrous fluorosilicate and alkali metal fluorides, aluminum fluoride, ferrous fluoride, ammonium fluoride, ferric fluoride fluoride, ammonium fluoride, ferric fluorosilicate and ammonium fluoride, hydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hydrofluoric acid.
Als bevorzugte Quelle des Ferri-Ions wird Ferrisulfat bzw. Ferrinitrat verwendet. Ein solches Konzentral kann auch als Quelle eines Teils des ionisierbaren Wasserstoffes wenigstens eine der folgenden Verbindungen enthalten: ein saures Alkalimetallsulfat, ein saures Ammoniumsulfat und/oder SuIfamidsäure. The preferred source of ferric ion is ferric sulfate or ferric nitrate is used. Such a concentral can also be used as a source of part of the ionizable Hydrogen contain at least one of the following compounds: an acidic alkali metal sulfate, an acidic ammonium sulfate and / or sulfamic acid.
Die flüssigen Säuren können in ihnen gelöste feste Quellen ionisierbaren Sauerstoffes haben, wie dieThe liquid acids can have solid sources of ionizable oxygen dissolved in them, such as the
. Sulfamidsäure, Natriumbisulfat und Ammoniumbisulfat. Jede Quelle des Wasserstoff-Ions, die gelöst werden muß. erniedrigt indes das Lösungsvermögen des Konzentrats für die anderen erforderlichen Bestandteile. . Sulfamic acid, sodium bisulfate and ammonium bisulfate. Any source of the hydrogen ion that is dissolved must become. however, lowers the solubility of the concentrate for the other required ingredients.
Die Konzentration des ionisierten bzw. ionisierbaren Wasserstoffs in dem flüssigen Konzentrat beläuft sich im allgemeinen auf etwa 0.5 Gewichtsprozent. Das Verhältnis von ionisierbarem Wasserstoff zu ionisierbarem Ferri-Ion ist im allgemeinen etwa 0.08, während das Verhältnis ionisierbaren Fluorides zu Ferri-Ion etwa 0,2 ist.The concentration of the ionized or ionizable hydrogen in the liquid concentrate generally amounts to about 0.5 percent by weight. The ratio of ionizable hydrogen to ionizable ferric ion is generally about 0.08, while the ratio of ionizable Fluoride to Ferri-Ion is about 0.2.
Ein flüssiges Konzentrat besteht z. B. im wesentliehen aus 250 Gewichtsteilen Schwefelsäure (60 Be). 210 Gewichtsteilen Ferrisulfat, 25 Gewichtsteilen Natriumfluorid und 515 Gewichtsteilen Wasser.A liquid concentrate consists e.g. B. essentially from 250 parts by weight of sulfuric acid (60 Be). 210 parts by weight of ferric sulfate, 25 parts by weight Sodium fluoride and 515 parts by weight of water.
Die Erfindung ist in den folgenden Beispielen näher beschrieben, in welchen die beste Methode der Ausführung berücksichtigt ist.The invention is further described in the following examples, in which the best mode of carrying out is taken into account.
Die in den folgenden Beispielen aufgerührten Aluminiumlegierungen der Typen !100. 2024, 6061 und 6063 hatten die folgende Zusammensetzung:The aluminum alloys of types! 100 listed in the following examples. 2024, 6061 and 6063 had the following composition:
1100
2024
6061
60631100
2024
6061
6063
SiSi
FeFe
1,0Si + Fe1.0Si + Fe
0,500.50
0,40 bis 0,80.40 to 0.8
0,20 bis 0,60.20 to 0.6
0,500.50
0,70.7
0,350.35
CuCu
0,200.20
3,8 bis 4,93.8 to 4.9
0,15 bis 0,400.15 to 0.40
0.100.10
MnMn
0.050.05
0,30 bis 0,90.30 to 0.9
0,150.15
0,100.10
1.2 bis 1,8
0,8 bis 1,2
0,45 bis 0,91.2 to 1.8
0.8 to 1.2
0.45 to 0.9
CrCr
0,100.10
0,15 bis 0,350.15 to 0.35
0,100.10
Aluminiumaluminum
Rest
Rest
Rest
Restrest
rest
rest
rest
Aus Aluminiumlegierungen der Typen 1100. 2024, 6061 und 6063 bestehende Tafeln wurden in einer wäßrigen Lösung von 45 g/l Natriumhydroxyd bei 660C 10 Minuten gebeizt. Das Beizen ergab eine starke Abscheidung von Schmutz auf der Oberfläche der Aluminiumlegierungen. Die verschmutzten bzw. verfleckten Tafeln wurden dann mit kaltem Wasser abgespült und in wäßrige Lösungen getaucht, die durch Auflösen in Wasser bei Raumtemperatur der folgenden Mengen von 7,5, 15,0, 30,0, 120,0 und 240,0 g/l erhalten wurden:Panels consisting of aluminum alloys of types 1100, 2024, 6061 and 6063 were pickled in an aqueous solution of 45 g / l sodium hydroxide at 66 ° C. for 10 minutes. The pickling resulted in heavy deposition of dirt on the surface of the aluminum alloys. The soiled or stained panels were then rinsed with cold water and immersed in aqueous solutions, which were dissolved in water at room temperature in the following amounts of 7.5, 15.0, 30.0, 120.0 and 240.0 g / l were obtained:
Ferrisulfat
Natriumfluorid
Magnesiumcarbonat ...Sodium bisulfate
Ferric sulfate
Sodium fluoride
Magnesium carbonate ...
25
3
270
25th
3
2
Die erhaltenen Lösungen hatten die in der Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzungen:The solutions obtained had the compositions given in Table 2:
Während des Eintauchens der Tafeln in die in Tabelle 2 angegebenen Lösungen wurde beobachtet, ob sich Wasserstoff entwickelt, was auf einen Angriff des Metalls hinweist. Die Beobachtungen sind in der Tabelle 3 wiedergegeben:During the immersion of the panels in the solutions given in Table 2, it was observed that whether hydrogen evolves, which indicates an attack on the metal. The observations are in the Table 3 reproduced:
zuführen, d. h. innerhalb eines Zeitraumes von 2 bis Minuten.supply, d. H. within a period of 2 to minutes.
Es wurden die folgenden festen Konzentrate durch Mischen der angegebenen Bestandteile gebildet:The following solid concentrates were formed by mixing the specified ingredients:
Ausmaß des Angriffes der Legierung KonzentratExtent of attack by the alloy concentrate
JJMJJM
,Spur
Spur
kein
kein
kein
kein,Track
track
no
no
no
no
leichteasy
keinno
keinno
keinno
keinno
keinno
60616061
leichteasy
Spurtrack
keinno
keinno
keinno
keinno
60636063
Spur
kein
kein
kein
kein
keintrack
no
no
no
no
no
Aus der Tabelle 3 ist ersichtlich, daß eine Konzentration von mindestens 30,0 g/l erforderlich ist. um einen Angriff der Tafeln durch Säure völlig zu verhindern. From Table 3 it can be seen that a concentration of at least 30.0 g / l is required. around to completely prevent the panels from being attacked by acid.
Nach dem Eintauchen während 10 Minuten wurden die Tafeln aus den Lösungen herausgenommen und die Menge entfernten Schmutzes in Prozenten ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle4 aufgeführt:After immersion for 10 minutes, the panels were removed from the solutions and the amount of dirt removed is determined as a percentage. The results are shown in Table 4:
Die Beobachtungen zeigen, daß mindestens 30 g/l des Konzentrats erforderlich sind, um den gesamten Schmutz von allen untersuchten Platten zu entfernen. Es wurde gefunden, daß indes eine Konzentration von 120,0 bis 240 g/l des festen Konzentrats erforderlich ist, um eine völlige Entfernung des Schmutzes von allen Legierungen in der Tür ein kontinuierliches Verfahren praktisch möglichen kürzesten Zeit durch-The observations show that at least 30 g / l of the concentrate are required to make the whole Remove dirt from all panels examined. It has been found, however, that there is a concentration from 120.0 to 240 g / l of the solid concentrate is required to completely remove the dirt of all alloys in the door through a continuous process in practically the shortest possible time
Bestandteilcomponent
KHSO4
Fe2(SO4).,
NaF
MgCO3 KHSO 4
Fe 2 (SO 4 ).,
NaF
MgCO 3
H2NSO2OH
Fe2(SO4J3
NaF
MgCO3 H 2 NSO 2 OH
Fe 2 (SO 4 I 3
NaF
MgCO 3
Schwefelsäure (98%)Sulfuric acid (98%)
Fe2(SO4J3 Fe 2 (SO 4 I 3
NaFNaF
MgCO3 MgCO 3
NaHSO4
Fe(NO3J3-9H2O
NaF
MgCO3 NaHSO 4
Fe (NO 3 J 3 -9H 2 O
NaF
MgCO 3
NaHSO4 NaHSO 4
FerriammoniumcitratFerric ammonium citrate
NaFNaF
MgCO3 MgCO 3
NaHSO4.
Fe2(SO4J3
NaBF4
MgCO3 NaHSO 4 .
Fe 2 (SO 4 I 3
NaBF 4
MgCO 3
NaHSO4
Fe2(SO4J3
Na2SiF,,
MgCO3 NaHSO 4
Fe 2 (SO 4 I 3
Na 2 SiF ,,
MgCO 3
NaHSO4
Fe2(SOJ3
NH4F
MgCO3 NaHSO 4
Fe 2 (SOY 3
NH 4 F
MgCO 3
Gewichtsprozent Weight percent
72,572.5
22,922.9
2,82.8
1.81.8
65.765.7
28.628.6
3,43.4
2,32.3
49.349.3
42,342.3
5,15.1
3.33.3
57.557.5
38,338.3
2,62.6
1,61.6
50,550.5
45,845.8
2.22.2
1,51.5
70 2570 25
70 2570 25
70 2570 25
Es wurden Tafeln aus Aluminiumlegierungen 1100, 2024, 6061 und 6063 in einer Lösung von 45 g/l Natriumhydroxyd (98%) bei 66C 10 Minuten geätzt, wobei sich eine dicke Schmutzschicht auf den Oberflächen der Tafeln bildete. Die verschmutzten Tafeln wurden sorgfältig mit kaltem Wasser abgespült und in Lösungen der in der folgenden Tabelle 5 angegebenen Konzentrate A bis H bei Raumtemperatur 10 Minuten eingetaucht. Die Menge entfernten Schmutzes und das Ausmaß des Angriffes, wenn ein solcher überhaupt eintrat, sind in der Tabelle 5 Tür jede Lösung angegeben. Es wurde bei jeder Lösung eine vollständige Entfernung des Schmutzes von allen Tafeln ohne einen Angriff der Legierungen erzielt.Sheets made of aluminum alloys 1100, 2024, 6061 and 6063 etched in a solution of 45 g / l sodium hydroxide (98%) at 66C for 10 minutes, a thick layer of dirt formed on the surfaces of the panels. The dirty boards were carefully rinsed with cold water and dissolved in the solutions given in Table 5 below Concentrates A through H immersed at room temperature for 10 minutes. The crowd removed Dirt and the extent of the attack, if any, are in Table 5 Door each solution given. Each solution resulted in a complete removal of dirt from all Panels achieved without attack by the alloys.
Schmutzdirt
Es wurden stranggepreßte, aus den Aluminiumlegierungen 6063 bzw. 6351 bestehende Stücke zunächst in einem alkalischen Reinigungsmittel in einer Konzentration von 45 g/l Wasser bei einer Temperatur von 600C 8 Minuten gereinigt; das Reinigungsmittel bestand aus 70% Borax, 17% Tetranatriumpyrophosphat, 1% Natriumgluconat und der Rest aus einem Netzmittel. Nach dem Reinigen wurden die Aluminiumteile mit kaltem Wasser abgespült und in einer Lösung von Natriumhydroxyd (98%) bei einer Konzentration von 60 g/l bei einer Temperatur von 540C während 8 Minuten geätzt. Nach dem Ätzen wurden die Werkstücke mit kaltem Wasser abgespült und in ein schwach in Bewegung gehaltenes Reinigungsbad gegeben, das durch Auflösen eines granulierten Konzentrats in Wasser erhalten war das 70 Gewichtsprozent Natriumsulfat, 25 Gewichtsprozent Ferrisulfat, 3 Gewichtsprozent Natriumfluorid und 2 Gewichtsprozent Magnesiumcarbonai enthielt.Extruded pieces consisting of the aluminum alloys 6063 or 6351 were first cleaned in an alkaline cleaning agent in a concentration of 45 g / l water at a temperature of 60 ° C. for 8 minutes; the detergent consisted of 70% borax, 17% tetrasodium pyrophosphate, 1% sodium gluconate and the remainder of a wetting agent. After cleaning, the aluminum parts were rinsed with cold water and etched in a solution of sodium hydroxide (98%) at a concentration of 60 g / l at a temperature of 54 ° C. for 8 minutes. After the etching, the workpieces were rinsed with cold water and placed in a gently moving cleaning bath obtained by dissolving a granulated concentrate in water containing 70 percent by weight sodium sulfate, 25 percent by weight ferric sulfate, 3 percent by weight sodium fluoride and 2 percent by weight magnesium carbonate.
Das granulierte feste Konzentrat wurde in einei Menge von 120 g/l verwendet und die Lösung au!The granulated solid concentrate was used in an amount of 120 g / l and the solution was added.
ίο 23,00C gehalten. Das Reinigungsbad wurde durch Auflösen von 3180 kg des trockenen pulverförmiger Konzentrats in 26,498 1 Wasser hergestellt. Die Werkstücke wurden in die Lösung 15 Minuten ge taucht, aus dieser herausgenommen, mit kalterr Wasser abgespült und dann anodisiert.ίο held 23.0 0 C. The cleaning bath was made by dissolving 3180 kg of the dry powder concentrate in 26.498 liters of water. The workpieces were immersed in the solution for 15 minutes, removed from it, rinsed with cold water and then anodized.
Nach erfolgter Lösung und während des Reinigungs Verfahrens wurde das Bad ständig durch Durchblaser von Luft bewegt. Das Reinigungsbad wurde ununter brachen verwendet, und es war 7 Monate brauchbar ohne daß die Lösung aufgefrischt werden mußte Der die Lösung enthaltende Tank bestand aus säure festem Stahl, und nach der langen Anwendun; zeigte sich kein Angriff des Tanks. Eine völlige Ent fernung des Schmutzes wurde auf allen strang gepreßten Teilen festgestellt, und es konnte keil Angriff der Aluminiumlegierung zu irgendeiner Zei festgestellt werden.After the solution was complete and during the cleaning process, the bath was continuously blown through moved by air. The cleaning bath was used continuously and it was usable for 7 months without having to refresh the solution. The tank containing the solution was made of acid solid steel, and after the long application; there was no attack by the tank. A complete ent Removal of dirt was noted on all extruded parts, and it could wedge Attack of the aluminum alloy can be detected at any time.
B e i s ρ i e 1 4B e i s ρ i e 1 4
Es wurde der Mindestgehalt an Ferri-Ionen. dc erforderlich ist, um einen Angriff des Wasserstort Ions auf die Legierungen 2024 und 6063 zu ver hindern, dadurch ermittelt, daß aus diesen Legic rungen bestehende gereinigte Tafeln in wäßrig* Lösungen bei Raumtemperatur gegeben wurden. di< verschiedene Mengen Natriumbisulfat und vei schiedene Mengen von Ferrisulfat enthielten. Ein< zufriedenstellende Hemmung wurde festgestellt, wem kein Angriff auf den eingetauchten Tafeln festen stellen war. Ein Angriff der Legierungen war offen sichtlich entweder durch Feststellung einer Ga«. entwicklung an der Grenzfläche der eingetauchteiIt became the minimum content of ferric ions. dc is required to attack the water site Ions on the alloys 2024 and 6063 to prevent ver, determined that from these Legic Existing cleaned panels were placed in aqueous * solutions at room temperature. di < Contained different amounts of sodium bisulfate and different amounts of ferric sulfate. A < Satisfactory inhibition was found when there was no attack on the immersed panels was put. Attack of the alloys was evidently evident either through the detection of a Ga «. development at the interface of the immersed egg
Tafel oder durch eine Verringerung des Reflektions Vermögens der Tafel nach dem Eintauchen. Die be den Legierungen 2024 bzw. 6063 gemachten Beobach tungen sind in den Tabellen 6 bzw. 7 wiedergegebenBoard or by reducing the reflectivity of the board after immersion. Thieves Observations made for alloys 2024 and 6063 are shown in Tables 6 and 7, respectively
Tabelle 6 Angriff auf eine Aluminiumfolie 2024Table 6 Attack on an aluminum foil in 2024
KonzenConc
b = beträchtlich.b = considerable.
Tabelle 7 Angriff auf eine Aluminiumfolie 6063Table 7 Attack on an aluminum foil 6063
Fe2(SO4), Konzentration 7.5 g1 Fe 2 (SO 4 ), concentration 7.5 g 1
b = beträchtlich.b = considerable.
Die Tabellen 6 und 7 ergeben, daß wenigstens für je 12 Teile saures Natriumsulfat ein Teil Ferrisulfat erforderlich ist. Dies entspricht einem Wasserstoff-Ionen- zu Ferri-Ionen-Verhältnis von 0,359.Tables 6 and 7 show that at least for every 12 parts of acidic sodium sulfate one part of ferric sulfate is required. This corresponds to a hydrogen-ion to ferric-ion ratio of 0.359.
Es wurde die höchst zulässige Fluoridkonzentration in Lösungen ermittelt, die eine ausreichende Menge Wasserstoff enthalten, um eine schnelle Reinigung zu erzielen, und eine ausreichende Menge Ferri-Ion, um eine Korrosion durch Wasserstoff-Ion zu verhindern, und zwar in der Weise, daß Natriumfluorid verschiedenen Reinigungslösungen in kleinen, wachsenden Mengen zugesetzt wurde, bis eine ausreichende Menge Fluorid vorlag, um die für ein Fluorid typische Korrosion auf den Prüftafeln zu erzeugen, die in den Reinigungslösungen eingetaucht waren. Die Feststellungen sind der Tabelle 8 zu entnehmen. In Tabelle 8 ist die in Gramm je Liter angegebene Fluoridkonzentration der höchste Fluoridgehalt, nach welchem eine weitere Zugabc von Fluorid einen »Fluoridw-Angriff auf die Le gierung für jedes Verhältnis von Wasscrstoff-lon zu Ferri-Ionen-Konzentration ergab.The maximum permissible fluoride concentration in solutions was determined that had a sufficient Contains amount of hydrogen for quick cleaning and sufficient amount Ferri-ion to prevent corrosion by hydrogen ion, in a way that sodium fluoride until various cleaning solutions were added in small, increasing amounts a sufficient amount of fluoride was present to prevent the corrosion typical of fluoride on the test panels that were immersed in the cleaning solutions. The findings are shown in Table 8 refer to. In Table 8, the fluoride concentration given in grams per liter is the highest Fluoride content, after which a further addition of fluoride causes a fluoride attack on the body for each ratio of hydrogen ion to ferric ion concentration.
Die für diese Versuche verwendeten ReinigungsThe cleaning used for these experiments
J5 lösungen wurden in einer Konzentration von etw< 120 g/l hergestellt, worauf das Natriumfluorid gelös wurde. Die »Fluorid«-Korrosion wurde dadurcl ermittelt, daß die aus den Aluminiumlegierungen 505; bzw. 6061 bestehenden Tafeln zu Hälfte in di< Lösungen eingetaucht wurden. Die Korrosion wurd« dann durch Augenschein ermittelt.J5 solutions were given in a concentration of about 120 g / l produced, whereupon the sodium fluoride dissolved would. The "fluoride" corrosion was determined by the fact that that from the aluminum alloys 505; or 6061 existing panels were half immersed in the solutions. The corrosion was then determined by visual inspection.
Das höchst zulässige Verhältnis von Fluorid- zi Ferri-Ionen-Konzentration als eine Funktion de: Verhältnisses des Wasserstoffs zu Ferri-Ionen-Kon zentration ist als Kurve A B in der Zeichnung dar gestellt.The highest permissible ratio of fluoride to ferric ion concentration as a function of the ratio of hydrogen to ferric ion concentration is shown as curve AB in the drawing.
Tabelle 8 Zulässiger Fluoridgehalt der LösungenTable 8 Permissible fluoride content of the solutions
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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