DE1546138B2

DE1546138B2 - Festes zur herstellung von beizbaedern fuer nichtrostenden stahl und fuer legierungen mit hohem chromgehalt geeigne tes mittel

Info

Publication number: DE1546138B2
Application number: DE19631546138
Authority: DE
Inventors: Angelo Padova; Paolo Rinaldo Venedig; Trupiano Roberto Mestre; Callegaro (Italien). B23c3-16
Original assignee: Societa Edison, Mailand (Italien)
Priority date: 1962-08-03
Filing date: 1963-08-02
Publication date: 1971-03-04
Also published as: DE1546138A1; GB1059634A; SE302395B

Description

Nach den bisher bekannten Verfahren besteht das Beizen von rostfreien Stählen und Stahllegierungen mit hohem Chromgehalt darin, daß man diese Materialien in ein Säurebad taucht, das im allgemeinen aus Salpetersäure und Fluorwasserstoff (Fluorsalpetersäurebad) besteht und das sowohl zum Entfernen und teilweisen Lösen der Schuppen der verschiedenen Metalloxide, die sich auf der Oberfläche infolge der Warmverarbeitung und der Wärmebehandlungen der erwähnten Materialien gebildet haben, als auch zur Bildung einer unempfindlichen Schicht auf. der Oberfläche des rostfreien Stahls dient, die ihn korrosionsbeständig macht.

Die Fluorsalpetersäurelösung ist jedoch' ziemlich korrosiv, und die Behanlung muß mit äußerster Sorgfalt durchgeführt werden. Außer den Oxidschuppen kann auch die Metalloberfläche selbst geätzt werden, so daß sie uneben wird, ■ wodurch der Fertigungsgegenstand für weitere Behandlungen ungeeignet wird.

Durch die Entwicklung von Säuredämpfen in dem Bad während des Eintauchens der zu beizenden Gegenstände können sich in der Beizflüssigkeit Gasblasen entwickeln, wodurch eine Korrosion der metallischen Oberschichten begünstigt wird. Es kommt dadurch auch leicht zu Reizerscheinungen, insbesondere an den Augen und Atmungswegen des Bedienungspersonals, die das Verfahren durchführen. Ein weiterer Nachteil besteht ferner in der Handhabung der Flüssigkeiten und ihrer Gefährlichkeit.

So ist in der deutschen Patentschrift 657 539 ein Verfahren zum Entzundern von nichtrostenden Chromstählen unter Verwendung einer aus konzentrierter Salpetersäure und 70%iger Flußsäure bestehenden Beizflüssigkeit beschrieben. Dieses hochkonzentrierte Säuregemisch, das sehr toxische Dämpfe entwickelt, ist jedoch nur unter aufwendigen Vorsichtsmaßnahmen zu handhaben. Das gleiche gilt für die in »Metal Finishing« 53, Nr. 3, S. 68 ff., beschriebenen Beizbäder, die ebenfalls aus Salpeter- und Flußsäure bestehen.

Aus »Automobile Engr.« 32, S. 289 ff. sind aus Eisen(III)-sulfat- und Flußsäurelösungen bestehende Beizbäder bekannt. Hierbei ist von Nachteil, daß die Konzentration der Badkomponenten genau eingehalten und die nur unter besonderen Vorsichtsmaßnahmen zu handhabende Flußsäure genau dosiert werden muß.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein festes, zur Herstellung von Beizbädern für nichtrostenden Stahl und für für Legierungen mit hohem Chromgehalt geeignetes Mittel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus 50 bis 99,5 Gewichtsprozent eines löslichen anorganischen Fluorids, 0,5 bis 50 Gewichtsprozent eines löslichen Phosphates und 0 bis 5 Gewichtsprozent einer stickstoffhaltigen organischen Base, die mit Eisen, Chrom, Nickel und gegebenenfalls weiteren metallischen Bestandteilen Komplexe bildet, besteht und in solchen Mengen verdünnter Salpetersäure zugesetzt wird, daß Beizbäder mit einem Gehalt von etwa 0,5 bis etwa 8 Gewichtsprozent Fluorionen erhalten werden.

Durch die aus dem gut dosierbaren festen Mittel gemäß vorliegender Erfindung, das in Form eines Pulvers oder Granulats vorliegen kann, gewonnene Beizlösung werden die vorstehend erwähnten Nachteile ausgeschaltet. Die Beizlösung weist eine dem einfachen Fluorsalpetersäurebad gleichwertige Beizwirksamkeit auf und ermöglicht eine Verringerung und Steuerung der Korrosion der gereinigten Metalloberfläche nach Entfernung der Oxidschuppen. Sie ist leicht zu handhaben, so daß irgendwelche Gefahren für das Bedienungspersonal auf ein Minimum herabgesetzt werden und die Herstellung des Bades vereinfacht wird.

Das für diesen Zweck vorzugsweise verwendete lösliche Fluorid ist Ammoniumbifluorid, das dem erfindungsgemäßen Gemisch die durch die Fluorwasserstoffsäure, bewirkten Vorteile verleiht, die im

^; Lösen der Metalloxide, welche sich auf der Stahloberfläche gebildet haben, liegen.

Die Verwendung des löslichen Phosphats, insbesondere von Natrium-, Kalium- und Ammoniumphosphat, das ein- oder zweibasisch sein kann, wie z. B. saures Dinatriumphosphat, führt zusammen mit dem Fluorid zu den folgenden Vorteilen:

a) Bildung einer Schutzschicht auf der Oberfläche des nichtrostenden Stahls, wodurch die passivierende Wirkung der Salpetersäure vervollständigt wird. Die schützende Wirkung rührt von der Fähigkeit der Phosphationen her, zusammen mit dem Eisen einen Film eines unlöslichen Salzes zusätzlich zum Oxidfilm zu bilden, der durch die Wirkung der. Salpetersäurelösungen gebildet wurde.

b) Verringerung der Säuredämpfe, die sich während des Eintauchens der zu beizenden Stücke wegen der innerhalb der Flüssigkeit gebildeten

Gasblasen im Anschluß an die Wirkung der Beizlösung auf das Metall bilden. Das saure Phosphat bildet auf dem Metall eine Schutzschicht, die es gegen weitere Angriffe schützt und die sich ergebende Gasentwicklung begrenzt und reguliert.

c) Verringerung der Korrosion der gereinigten Metalloberfläche nach Entfernung der Schuppen, da die passivierende Wirkung des Säurephosphats das Metall gegen weitere Angriffe durch das Bad schützt.

d) Bildung eines unsichtbaren Films auf den Metalloberflächen, der als Schmiermittel für eine eventuelle anschließende Bearbeitung der gebeizten Stücke (Kaltwalzen, Ziehen usw.) wirkt.

Falls die Bildung einer unempfindlichen Schicht auf dem Metall nicht erwünscht ist (wenn es z. B. erwünscht ist, anschließend eine passivierende Behandlung in konzentrierter Salpetersäure vorzunehmen), es jedoch dennoch erwünscht ist, alle anderen Vorteile der mittels der erfindungsgemäßen Mittel erhältlichen Beizbäder zu erreichen, insbesondere die verringerte Gasentwicklung, mit der daraus sich ergebenden Verringerung der Bildung von Säuredämpfen, sowie andere wertvolle technologische Eigenschaften, wie z. B. eine geringe Flüchtigkeit, und das Nichtauftreten einer Schaumbildung, wird eine stickstoffhaltige organische Base zu dem Beizmittel zugegeben, die mit Eisen, Chrom, Nickel und gegebenenfalls weiteren Bestandteilen Komplexe bildet. Als komplexbildende stickstoffhaltige organische Base, die gegebenenfalls Bestandteile des festen Mittels gemäß vorliegender Erfindung ist, kann z. B. Morpho-Hn, N-Methylmorpholin, Pyridin, N-Methylpyridin, Methyläthylpyridin, a-Picolin, /J-Picolin oder y-Picolin verwendet werden. Es wurde gefunden, daß Methyläthylpyridin in Form seiner Salze zusammen mit Fluorwasserstoffsäure für diesen Zweck beson-

ders geeignet ist. Die stickstoffhaltige organische Base liegt im Gemisch zu 0 bis 5 Gewichtsprozent (als Salz der Fluorwasserstoffsäure) vor.

Das erfindungsgemäße Mittel wird zur Herstellung des Beizbades in einer solchen Menge verwendet, daß die Lösung in Säure etwa 0,5 bis etwa 8 Gewichtsprozent des Fluorions enthält. Die Temperaturen des Beizbades werden vorzugsweise zwischen 20 und 70° C gehalten.

Anschließend an das Beizen des Werkstücks kann eine passivierende Behandlung in konzentrierter Salpetersäure vorgenommen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Festes, zur Herstellung von Beizbädern für nichtrostenden Stahl und für Legierungen mit hohem Chromgehalt geeignetes Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 50bis 99,5 Gewichtsprozent eines löslichen anorganischen Fluorids, 0,5 bis 50 Gewichtsprozent eines löslichen Phosphates und 0 bis 5 Gewichtsprozent einer stickstoffhaltigen organischen Base, die mit Eisen, Chrom, Nickel und gegebenenfalls weiteren metallischen Bestandteilen Komplexe bildet, besteht und in solchen Mengen verdünnter Salpetersäure zugesetzt wird, daß Beizbäder mit einem Gehalt von etwa 0,5 bis etwa 8 Gewichtsprozent Fluorionen erhalten werden.

2. Festes Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lösliche anorganische Fluorid Ammoniumbifluorid ist.

3. Festes Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lösliche Phosphat ein einbasisches oder zweibasisches Natrium-, Ammonium- oder Kaliumphosphat ist.

4. Festes Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stickstoffhaltige organische Base Methyläthylpyridin ist, das in Form seines Salzes mit Fluorwasserstoffsäure vorliegt.

5. Festes Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphat ein ein- oder zweibasisches Natrium-, Kalium- oder Ammoniumphosphat und das anorganische Fluorid Arnrnoniumfmorid ist.

6. Festes Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phosphat saures Dinatriumphosphat und das anorganische Fluorid vorzugsweise Ammoniumbifluorid ist.

7. Festes Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stickstoffhaltige organische Base Methyläthylpyridin ist.

8. Verfahren zum Beizen von nichtrostenden Stählen und Legierungen mit hohem Chromgehalt in einem Salpetersäure enthaltenden Bad unter Verwendung eines festen Mittels gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad auf einer Temperatur von 20 bis 70° C gehalten wird.