DE1446423A1

DE1446423A1 - Verfahren und Mittel zur chemischen Reinigung von Werkstueck-Oberflaechen

Info

Publication number: DE1446423A1
Application number: DE19611446423
Authority: DE
Inventors: Netzler Kenneth Clifford; Stillman Allyn Neil
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1960-05-27
Filing date: 1961-05-24
Publication date: 1969-03-20
Also published as: CH432180A; CH429369A; US3085917A; CH444611A; GB983451A; CH436911A; CH423409A; CH431230A

Description

Erfindung bezieht sich auf das chemische Peinigen von werkstücken·

üie gebräuöhlichen Krafterzeugungsmaschinen bestehen gewöhnlich aus Bestandteilen der verschiedenen Werkstoffe, so s.B. Metalle wie Aluminium, Magnesium, Titan, verschiedene Arten von Stählen und sogenannten ^MUberlegierungenⁿ auf Nickel-, Kobait- oder x»isengrundlage. Zuweilen tragen eine Anzahl dieser Bestandteile überzüge, wie z.B. Anstriche zum Zwecke des Korrosions- oder Krosionsschutzes. üolche iCrafterzeugungsmaschinen, z.B. (xasturbinen, xaüssen von üeit su Zeit überholt werden, damit ihre sicher· Arbeitsweise über längere Zelträuae hinweg gewährleistet ist. üin Teil eines solchen überholungaprogramaa für derartige Maschinen oder Geräte besteht in der zerstörungsfreien Prüfung der Maschinenteil·

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oder V/erkötücke, um ßi ehe raue teilen,, daß diese otücke bei der weiteren Verwss&uzig sicher© Arbeitsbedingungen schaffen. Vor einer soletes Überprüfung müssen jedocM alle Oberf lachen verunreinigungenentfernt werden_f so daß alle Teile der Oberfläche dee betreffenden Beetandteiles edor Werkstückes zur Besichtigung freiliegen* Es handelt sich b@i diesen ¥erpunreinlgungen s.B· u@ Anetrioh®_s «je einen. Hit^sbelag, um Verbrennungsrückstand© wie KoJiIe o&qs* Ölbdstandteile _r \m Korresionsprodttkte 7iie Host «aß las dis verssdiiedenen Artsn von ölen» fetten lind \7acks6a_? die Kiisaau^en mit lasers Schmutz im folgenden eis ^lfSehiiis2?£&^fi bezeichnet werden.

Bei eiaem solchen Überholuiigs» und üeinigungevorgang werden Maschinenteila anß einer großen Anzahl verschiedener werkstoffe behandelt* was eine entsprechend groß® Anzahl verschiedener Typen you Lösungsmitteln erfordert, desgleichen zeitraubende Heinigungsoperati©aen_s wi® ζ·Β. das meclianische Reinigen mittels eines Sanästrahlgabläses unter Vsrwenduxig von metallischem oder niöhtmetalliseiieitt "üand^M, oder von organischen üämereiprodukten, wie Heia schalen oder iVainuiB schalen,

Ein. ZXqI der Erfindung ist es, eine universale üeinigungsmethode zu schaffen, die mit einer geringen Ansahl von- flüssigen Ohemikalienbgdsrn auakofiEatj, welche keine besondere Ausrüstung für ifcre Anwendung erfordern und welche sur Beseitigung eines Anetriehe, νοη Verbrennungsprodukten* ttoh Korrosionsprodukten und von Hitzebelag geeignet sind, und swar auf einer großen

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Meng· verschiedenartiger Mater ial typen, wie Aluminium, fit an, Magnesit», Stähle und "Überlegierungen*·

Sie Erfindung schlägt eine Methode vor, um Metallgegenstände sum Zwecke der Reinigung su behandeln· Dazu gehört, daß ein Gegenstand mit wenigstens zwei Lösungen in Berührung gebracht wird, die einer folgenden aufgezählten Gruppe von Behandlungsmitteln angehören» j£ine besondere anorganische alkalische wässrige Lösung, eine wässrige Lösung von alkalischem Permanganat, eine wässrige Lösung von gepufferter Chromsäure und eine wässrige Lösung gemischter gepufferter anorganischer Säuren.

Durch die Erfindung wurde festgestellt, daß selbst die am festesten haftenden, schwierig zu beseitigenden Kohle- und Hitzebeläge oder metallische Bestandteile, wie sie sich gewöhnlich in einer Gasturbinenanlage ablagern, durch diese einfachen verhältnismäßig billigen chemischen Lösungen beseitigt werden können, wobei der .Anwendung dieser Lösungen nur ein .dntfetten nach irgendeiner bekannten Mtrthode, z.B. durch Dampf entfetten voranzugehen braucht·

Biese .Lösungen, die weiter unten la einzelnen besprochen werden, ej£>rdern keine besondere Ausrüstung außer den üblichen Ventllationssystemen und Tankauckleidungen, die handelemäßig bei den in üede stehenden Uhemikalientypen ohnehin verwendet werden. Das einzige zusätzliche Hilfsmittel, welches erforderlich ist, um das Beiniguagssystem vollständig zu machen, besteht 1) au« einem Entfettungeaggregat, z.B. einem Dampf gebläse, um zu Anfang

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Ölreste, Fette, Unebenheiten und lose feilchen zu beseitigen, nachdem der Gegenstand in wenigstens einem Reinigungsbade behandelt wurde, und 2) aus den üblichen !Dankanlagen zum Wasserspülen, um die lieinigungslösungen von dem Gegenstand zum Abschluß des Eintauchens in die Reinigungsbehälter abzuepülen, und 3). gegebenenfalls eine Bewegungseinrichtung, ζ·Β· mechanische Rührer, um die Lösung schneller über den betreffenden Teil fließen zu lassen,

Die erwähnte besondere anorganische alkalische Lösung ist vorzugsweise eine Lösung aus 29 - 30 Gew.-$ Natriumhydroxyd, 4-5 Gew.-^ Natriuagluconat und 0,05 - 0,10 Gew.-^ Natriumcarboxymethylcellulose, Best Wasser· uogleich dieses wässrige Bad zwischen 99 und 120⁰C angewandt «erden kann, empfiehlt sich eine Anwendungetemperatur von etwa 110°C_t

Die wässrige gepufferte Chromsäurelösung wird am besten angewandt unmittelbar unter ihrem Siedepunkt, vorzugsweise bei etwa 93⁰C , wodurch ein großer feil der Kohlenstoff niederschlage in Kohlendioxydgas verwandelt wird. Vorzugsweise ist diese zweite Lösung eine wässrige Chroa-Phosphorsäure ΟζΌ,-Η,ΚΚ, bestehend in Gewichtsprozenten aus 22 - 32 Gew,-?6 Handelschroasäure in Flockenfora, 18 - 30 Gew.-^ 85^1ger Phosphoraäure und dem Heat Wasser·

Auch im folgenden werden alle Gehaltsangaben, soweit nicht ausdrücklich etwas andere« bemerkt wird, in Gewichtsprozenten gegeben·

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Die wässrige alkalische Permanganate sung besteht vorzugsweise aue 8 - 11 # Soda, 8 - 11 "/> Natriumhydroxyd, 4 - 6 fi Caliuapermanganat mit dem Heat .vasser. Die Arbeitstemperatur dieser üeinigungslösung beträgt vorzugsweise 82 ⁰C, obgleich sie auch bis.88° C verwendet werden kann,bevor das Permanganat anfängt sich zu »ersetzen, üin Keinigen unter 77⁰C erfordert jedoch ungewöhnlich lange ZeIt₉ damit die Lösung die zu beseitigenden Materialien oxydieren kann.

Die wässrige Lösung gemischter gepufferter anorganischer Säuren ist die am meisten kritische der Lösungen in Bezug auf die Bintauchzeit des zu reinigenden Gegenstandes, weil diese Lösung recht starke Chemikalien enthält· Jüie bevorzugte Zusammensetzung dieser .Lösung ist 33 P HMO* in wässriger lösung, 2 ß> AmmoniUMt-Difluorid, 1 Φ ^eaigsäure (99,6 />)_t und 0,05 /° Phosphorsäure (85 />) mit dem xiest wasser. Die^e Lösung wird etwa bei Zimaertemperatur angewandt, weil Temperaturen, d ie erheblich über 38⁰C liegen, dazu Tühren würden, die flüchtigeren Chemikalien abzutreiben, ^s wurde gefunden, daß die Zusammensetzung dieser Lösung kritischer ist als die der anderen Lösungen, weil ein mangelndes Gleichgewicht zwischen säuren und Puffersubstanzen zu Ätzungen und Angriffen auf die metallischen Gegenstände selbst führen, besonders in Gestalt der als "Zwischenkorn-Korrosion" bezeichneten üchädigungen·

alkalische Lösung, die sich besonders gut für die Beseitigung von Färbanstrichen eignet, besteht aus einer Mischung von

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80 - 85 # Äthylenglyool und 10 - 15 $ eines damit verträglichen nicht wässrigen Lösungsmittels, wie Äthylenglycol-iionolautyläther, dem wenigstens 4,5 i» Natriushydroxyd hinzugefügt wurde· Es wurde gefunden, daß zur Verwendung als ;uiatrich-iintferner bei' Träger körpern aus Aluminium mindestens etwa A₉5 A übt Lösung aus Natriumhydroxyd bestehen sollte» Außerdem nimmt ein etwaiger Überschuß an Natriumhydroxyd über 4,8 $» nicht an der wirkung teil und bleibt in Reserve. Diese Lösung wird vorzugsweise bei etwa 77 - 88°C angewandt und sollte eine Abschlußölschicht von etwa 10 Volumenprozent an Mineralöl enthalten«

Beispiel 1

Bu behandeln ist ein Gegenstand aus einer Aluminiumlegierung mit 5 J& Si, 1,3 i- Gu, 0,5 Jt Mg» Best Al₉ alt einer äußeren Anstrichschicht eines schwarzen phenol lachen Anstrichs von 0,025 Stärke und einer Kohlenstoff ablagerung auf der inneren Oberfläche. Zuerst wird das Werkstück entfettet mittels eines Dampfstrahlentfetters. Dann wird es In einen Behälter einer Lösung von 83 '$> ithylen^lyoolp 12 ^ Äthyienglyeol-Monobutyläther und 5 i° Natriumhydroxid singe taucht, die auf einer Temperatur von 32 C gehalten wird. Es wurde eine Abschlußschicht aus Mineralöl von 10 Volumenprosent der iöaung benutzt. Gegenstand wurde in dem Behälter belassen während einer 2eit, die ausreichend war, um den Karbenstrieh su entfernen, was in diesem falle etwa 2 Stunden dauerte· Diese Zeit ist dabei abhängig Ton d9T ötärke der Anatrichschicht. Säen Entfernung des

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Anstrichs wurde der Gegenetand aus dem Behälter genommen und in Wasser gespült sur Vorbereitung auf die Kohlenstoff entfernung mittels der gepufferten wässrigen Chromsäurelösung· Das Alluminiuelegierungeblech wurde in die bevorzugte wässrige ChromBäurelösung eingetaucht» die mit Phosphorsäure gepuffert ist, und zwar etwa' drei Minuten lang bei etwa 93⁰C. j2s wurde gefunden, daS Alluainlualegierungen auf diese Weise von Kohlenstoff ablagerungen in etwa 1-5 Hinuten befreit werden können. Die gepufferte Ghapomsäurelösung enthielt in diesem falle 27 $> Handels-GrO^ in nockenform, 24.5 1* 85£iger H₅PO₄, ilest Wasser. Nach dem Abspülen dieses gepufferten Chromsäure bades war der Gegenstand sauber und für die Untersuchung geeignet.

Beispiel 2

Das su behandelnde Werkstück war ein Magnesiuagußteil mit 9 1· AlXualnlum, 2 S* Zink, Rest Magnesium. Das *Uüok wurde in eine 110°C-warme besondere anorganische alkalische wässrige Lösung getaucht, bestehend aus 30^ Hatriumhydroxyd, 5 1» Natriumgluconat, 0,t 36 HatriuÄcarboxjTBethylcellulose. Best Wasser» Obgleich im allgemeinen 50 Minuten ausreichen, um Magnesium-Werkstücke mit oder ohne einen Jtarbanstrich zu reinigen, so wurde doch gefunden, daß es dem Material nichts schadet, wenn es bedeutend länger in die fieinigungslöeung getauoht wird. Nach dem Herausnehmen und Abspülen mit Wasser ist der Magnesiumgegenstand sauber genug, um in die Inspektion *u gehen.

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Beispiel 5

Der BU behandelnde Gegenstand besteht aus niedrig gelagertem Stahl alt 1,8 P Hi₉ 0,8 £ Qr₉ 0,25 # Uo₉ 0,4 f> C₉ Best Fe. Die Oberfläche eeigte sowohl itost-als auch Kohlenstoff ablagerungen. Das Werkstück wurde in die besondere anorganische alkalische wässrige Lösung des Beispiels 2 während etwa einer halben stunde eingetaucht· üb wurde dann mit wasser gespült und in das bevorzugte gepufferte Chromsäurebad aus Jieispiel 1 eingetaucht· Nach erneutem Abspülen in Wasser war der niedriglegiertem ütahl bestehende Gegenstand fertig zur Inspektion. Dasselbe Verfahren wurde angewendet für legierte und rostfreie Stähle bis zu den Reihen der AISI-Type 400«

Beispiel 4

Der zu behandelnde Gegenstand war ein Gußstück aus einer "Überlegierung« ait 0,15 i C₉ 19 S* Cr₉ 9,75 ^Mo, 10 * Co, 2,5 ft Ti₉ 1 # Al₉ 0,006 i» B₉ Rest im wesentlichen Nicke^/ünä Verunreinigungen. Die Oberfläche zeigte einen Hitzebelag sowie Kohlenstoffablagerungen. Der Gegenstand wurde suarst entfettet und dann in die besondere anorganische alkalische wässrige Lösung des Beispiele 2 während etwa 1 Stunde eingetaucht· Bann wurde mit Wasser gespült und erneut getaucht in eine aus 82°C gehaltene wässrige alkalische Permanganate sung alt 10 i» Sa^CO, ₉ 10 i» KaOH₉ 5 i» EHnO^, Rest Wasser. Nachdem der Gegenstand etwa 1 ütunde in dieser alkalischen Permanganatlösung gehalten war, wurde er in Wasser gespült und in die wässrige Lösung gepuffer-

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ter anorganischer bäuren eingetaucht für etwa 20 Minuten, worauf der Gegenstand wieder in «/asser gespült und von lockeren Belagteilchen befreit wurde durch kräftiges Spülen z.B. mittels eines .aeeeretrahlee· Die verwendeten gemischten Säuren bestanden aus 48 Jfc Salpeter säure τοη 42⁰Be₉ 1 }6 Essigsäure (99,6 />), 0,03 A 85^igar Phosphor säure, 1,85 1* Ammoniumbifluorid, Best Wasser. Die Anwendung erfolgte bei uaumteaperatur.

Patentansprüche ι

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Claims

PATENTANWALT · PATENTANWALT

DIPL..INO. MARTIN LICHT Jf) D* REINHOLD SCHMIDT

MÜNCHEN 2 ι " "I ©OPPENAU/RENCHTAL

SENDLINGER STRASSEM . Ϊ \ ff* M Vfv] I AM OTTERSBERG «7

ι " "I

. Ϊ \ ff* M Vfv] I

TELEFON. 22«65 I ^- -I^ A. ^j₁, j TELEFON 310

TELEGRAMM-ADRESSEt LIPATLl. MDNCHiN " " ' "' * 'ⁿ~~* BANKVERBINDUNGEN:

BANKVERBINDUNG: ' RENCHTALBANK E. O. M. B. H. OPPENAU KTO. NR. 6«

DEUTSCHE BANK A.-C. FILIALE MÖNCHEN BANKHAUS PAUL KAPFF. STUTTGART KTO. NR. 3β«

DEP.-KASSE VIKTUALtENMAKKT. KTO. Ng. ΤΙβ7ϊ« BEZIItKSSPARKASSE OPPENAU KTO. NR. 531

POSTSCHECK-KONTO» MÖNCHEN NR. 1«33J7 POSTSCHECK-KCNTOi KARLSRUHE NR. «SO«

München, dene» y_a; ioe% Dr.Sch/B 4%. mal ISOJ

GENERAL ELECIRIC COIiPANY, Schenectady 5, N.Y. ,River Road 1, USA Patentansprüche

1· Verfahren zum Herrichten von Me tall-Werk stück en durch Beseitigen unerwünschter Oberflächenbeläge, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mit wenigstens zwei der folgenden Lösungen in Berührung gebracht wird: eine gepufferte wässrige Chromsäurelösung, eine besondere alkalische wässrigeLösung, eine wässrige alkalische Permanganatesung und eine wässrige Lösung gemischter gepufferter anorganischer Säuren.

2« Lösung zur Verwendung in dem Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten: 33 tf° HUTO^ in wässriger Lösung, 1 °ß> Essigsäure, 0,05 ^a/° Phosphorsäure, 2 $> Ammoniumbifluorid, Rest Y/asser_o

3a Verfahren zum Reinigen der Oberfläche eines Stahl-Yferkstücks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Yferkstück zuerst mit der gepufferten Chromsäurelösung der Zusammensetzung: 22 bis 32 Gewo-f» CrO^, 1ö bis 30 G-ew„-$ Phosphorsäure, Rest

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Waeeer, behandelt, dann gespiilti und dann mit einer wässri- · gen alkalischen Permanganatlö sung folgender Zusammensetzung: 8 bis 11 Gew.-# Soda, 8 bis 11 Gew.-# Ätznatron, 4 bis 6 Gew,-?i Caliumpermanganat, Rest Wasser, behandelt wird·

4. Verfahren zum Reinigen der Oberfläche von Werkstücken aus einer Magnesiumlegierung, Stahl und ihren Kombinationen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück zuerst mit einer besonderen alkalischen wässrigen iösung der Zusammensetzung ί 29 bis 30 Gew.-^ Natriumhydroxyd, 4 bis 5 Gew.-?6 Natriumgluoonat, 0,05 bis 0,10 Gew.-# eines Verdiekungsmittels, Rest Wasser, behandelt, dann gespült, dann mit der wässrigen alkalischen Permanganatlö sung nach Anspruch 3, und dann, gegebenenfalls nach weiterem Spülen, mit einer wässrigen gepufferten anorganischen Säuremischung folgender Zusammensetzung: 33 Gew.-^ HNO, in wässriger Lösung, 1 Gew.-$ Essigsäure, 0,05 Gew.-^ Phosphorsäure, 2 Gew.-# Ammoniumbifluorid, Rest Wasser, behandelt wird.

Aluminium und 5· Verfahren zum Reinigen von Werkstücken, besonders aus/Aluminiumlegierungen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mit einer alkalischen Lösung folgender Zusammensetzung behandelt wird: 80 bis 85 Gew.-ji Athylenglycol, 10 bis 15 Gew.-^ eines damit verträglichen nicht—wässrigen Lösungsmittels, wenigstens 4,5 Gew.-^ Natriumhydroxyd, Rest Wasser,

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6· Lösung zur Verwendung in dem Verfahren nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten* 80 bis 85 fi Äthylenglycol, 10 bis 15 ^ Athylenglycol-monobutyläther, wenigstens 4|5 $ Natriumhydroxyd, Rest Wasser«)

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