DE19721135A1

DE19721135A1 - Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl bestehendem Behandlungsgut

Info

Publication number: DE19721135A1
Application number: DE19721135A
Authority: DE
Inventors: Ralf Waldmann
Original assignee: GEWERK KERAMCHEMIE
Current assignee: GEWERK KERAMCHEMIE
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 1999-01-21
Also published as: DE19624436A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächen behandlung von aus Edelstahl bestehendem, insbesondere band förmigen Behandlungsgut, bei dem das Behandlungsgut in min destens einem Behälter mit einer Beizlösung behandelt und an schließend gespült wird.

Edelstähle, dies sind nicht rostende bzw. rostbeständige, legierte Stähle, müssen zur Erreichung einer optimalen che mischen Beständigkeit eine metallisch saubere Oberfläche mit geringer Rauhtiefe besitzen. Um diese zu erreichen, müs sen die bei der Warmformgebung bzw. Wärmebehandlung entstan denen Zunderschichten und Anlauffarben entfernt werden, da dieselben die Ausbildung einer korrosionshemmenden Passiv schicht beeinträchtigen. Auch bei Edelstählen werden die Zunderschichten und Anlauffarben durch einen Beizvorgang be seitigt. Bei einem solchen Beizvorgang ist jedoch zu berück sichtigen, daß das Grundmetall gegenüber einem Säureangriff verhältnismäßig beständig ist und daß bei einem stärkeren Angriff der Säure die Oberfläche nicht gleichmäßig, sondern stellenweise stärker abgetragen wird. Die vorhandene Zunder schicht haftet auf dem Grundmetall verhältnismäßig stark und ist daher erheblich schwieriger und nur mit erhöhtem Aufwand zu beseitigen. Weiterhin ist bei Edelstählen zu berücksich tigen, daß die Zunderschicht neben den Eisenoxiden auch noch Oxide der Legierungsmetalle und Mischoxide enthält. Ferner ist zu berücksichtigen, daß für die Beizbarkeit von Edel stählen auch der Gefügezustand, der austenitisch, ferri tisch, martensitisch, austenitisch-ferritisch und ferri tisch-martensitisch sein kann, von Bedeutung ist. Unter Berücksichtigung dieser Umstände wird ein aus Edelstahl bestehendes Band zunächst durch einen Strahl- und Bürst vorgang mechanisch entzundert. Anschließend wird das Band, je nach dem Gefügezustand, in mehreren Behältern mit unter schiedlichen Beizlösungen, wie Schwefelsäure, Flußsäure und Zusätzen ohne Salpetersäure, Mischsäure (Flußsäure-Salpeter säure-Gemisch) oder in elektrolytischen Bädern von Schwefel säure oder Neutralsalzen gebeizt. Nach einer ausreichenden Spülung wird dann das Edelstahlband passiviert.

Aufgrund der verwendeten Beizlösungen ist das Beizen von aus Edelstahl bestehendem Behandlungsgut verhältnismäßig aufwendig. Dies gilt auch für die Aufarbeitung bzw. Rege nerierung von verbrauchten Beizlösungen. Ferner ist zu be rücksichtigen, daß bei der Aufbereitung bzw. Regenerierung der Beizlösungen Schlamm anfällt, der kostbaren Deponie raum benötigt. Darüberhinaus arbeiten die bisher zum Beizen von Edelstahl eingesetzten Beizverfahren nicht abwasserfrei.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl besteh endem, insbesondere bandförmigem Behandlungsgut aufzuzeigen, bei dem die mechanische Vorbehandlung entfallen kann, eine verhältnismäßig preiswerte Säure mit besonders guter Rege nerierbarkeit einsetzbar ist und welches abwasserfrei ar beitet. Dabei soll jedoch sichergestellt sein, daß bei dem Beizverfahren keine Rauhigkeitswerte von mehr als 3 µm auf treten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß als Beizlösung eine Salzsäure als einzige Säure enthal tende Lösung verwendet und das Behandlungsgut zumindest in mindestens einem Behälter mindestens einer Spritzbehandlung mit der Salzsäure enthaltenden Beizlösung unterzogen wird.

Salzsäure ist zwar als Beizlösung allgemein bekannt, wird jedoch zum Beizen von Edelstahl bisher nicht eingesetzt. Dies hängt damit zusammen, daß beim Beizen von Edelstahl mittels Salzsäure die Gefahr der sogenannten Spaltriß- und/oder interkristallinen Korrosion besteht, da die entstehen den Fluoride normalerweise den Edelstahl angreifen.

Umfangreiche Versuche haben jedoch ergeben, daß diese Ge fahren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht bestehen. Das Spritzbeizen mit einer ausschließlich Salzsäure als Säure enthaltenden Lösung hat einen verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad. Durch den Spritzvorgang wird eine besonders glatte Oberfläche des Behandlungsgutes erzielt, die eine Rauhigkeit von mehr als 3 µm nicht überschreitet. Die aus schließlich Salzsäure als Säure enthaltende Beizlösung ist verhältnismäßig preiswert, gut regenerierbar und ermöglicht eine abwasserfreie Oberflächenbehandlung.

Weitere Merkmale eines Verfahrens gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 14 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In dieser Zeichnung ist das Verfahrensschema einer Anlage zur Oberflächenbehandlung eines aus Edelstahl bestehenden Bandes 1 gezeigt, welches entweder direkt von einer Walzen straße zugeführt oder von einem nicht dargestellten Bund abgewickelt wird. Dieses Band 1 wird im gewählten Ausfüh rungsbeispiel zunächst durch einen Behandlungsbehälter 2 geführt, in dem das Band mittels einer Salzsäure als einzige Säure enthaltenden Lösung elektrolytisch gebeizt wird. Dabei kann dieses elektrolytische Beizen als eine Art Vorbeizen bezeichnet werden, so daß eine bisher vorgenommene mechani sche Entzunderung entfallen kann.

In den Fig. 2 und 3 der Zeichnung ist der Behandlungsbehäl ter 2 jeweils vergrößert, jedoch ebenfalls nur schematisch dargestellt. Gemäß der Fig. 2 der Zeichnung besteht der Be handlungsbehälter 2 aus mehreren hintereinander ausgebilde ten Abteilen bzw. Elektrolysezellen 3 mit den einzelnen Elektroden 4. Dabei bilden die einzelnen Elektroden 4 in den aufeinanderfolgenden Elektrolysezellen 3 jeweils abwechselnd die Anode und die Kathode, während das Band 1 dann in den entsprechenden Elektrolysezellen 3 ebenfalls abwechselnd die Kathode und die Anode ist, d. h., hier findet ein wechselwei ses kathodisches und anodisches Beizen statt. Über einen an sich bekannten Polumschalter bzw. Polwendeschalter kann be darfsweise die Polarität der Elektroden 4 der aufeinanderfol genden Abteile bzw. Elektrolysezellen 3 in verhältnismäßig kurzen Zeiträumen, beispielsweise innerhalb von 1 bis 2 Se kunden, geändert werden.

Die Fig. 3 der Zeichnung zeigt den Behandlungsbehälter 2, bei dem das Beizen mit dem sogenannten Mittelleiterverfahren erfolgt. Eier ist der Behandlungsbehälter 2 ebenfalls in ein zelne Elektrolysezellen 3 bzw. Abteile mit wechselseitiger Anordnung der Kathoden und Anoden unterteilt. Auch dies führt dazu, daß das Stahlband 1 beim Durchzug einem wieder holten Wechsel der Polarität unterliegt, wodurch die Wasser stoffbeladung und die damit verbundene Beizsprödigkeit ver mieden werden. Das Freiwerden von Chlorgasen wird durch die wechselnde Polarität der Elektroden vermieden.

Der Behandlungsbehälter 2 ist sowohl bei der Ausgestaltung nach der Fig. 2 als auch nach der Fig. 3 mit einer Beiz lösung gefüllt, die ausschließlich Salzsäure als Säure ent hält, wobei die Beizlösung etwa 70-140 Gramm, vorteilhaft etwa 90-120 Gramm, freie Salzsäure pro Liter Beizlösung ent hält. Die Temperatur der Beizlösung beträgt etwa 50-95°C, vorteilhaft etwa 70-85°C. Die Stromdichte beträgt bei der elektrolytischen Behandlung etwa 3 bis 40 A/dm², vorteil haft etwa 20 A/dm². Die als Elektrolyt wirkende Beizlösung sollte einen Eisenchloridgehalt von etwa 30-200 Gramm pro Liter aufweisen.

Im Anschluß an den Behandlungsbehälter 2 gelangt das Stahl band 1 in einen weiteren Behandlungsbehälter 5, der als Tauchbeizbehälter ausgebildet ist und der ebenfalls eine aus schließlich Salzsäure enthaltende Beizlösung aufnimmt. Hier ist es vorteilhaft, wenn die Beizlösung im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung des Stahlbandes 1 geführt wird. Auch in diesem Behandlungsbehälter 5 weist die Beizlösung in etwa die gleiche Konzentration und die gleiche Temperatur wie im Behandlungsbehälter 2 auf. Bedarfsweise kann zwischen dem Behandlungsbehälter 2 und dem Behandlungsbehälter 5 ein nicht dargestellter Behandlungsbehälter angeordnet sein, der als sogenannter Spritzbehandlungsbehälter 6 aus gebildet ist, wie er im vorliegenden Fall dem Behandlungs behälter 5 nachgeordnet ist.

In dem dem Behandlungsbehälter 5 nachgeordneten Behandlungs behälter 6 wird das Stahlband 1 mittels einer ebenfalls aus schließlich Salzsäure enthaltenden Beizlösung unter Druck bespritzt. Auch die hier aufgespritzte Beizlösung ist mit den Beizlösungen der Behandlungsbehälter 2 und 5 identisch.

Im Anschluß an den Behandlungsbehälter 6 gelangt das Stahl band 1 zu einem Spülbehälter 7, in dem alle noch auf dem Stahlband 1 befindlichen Restchloride entfernt werden. In dem Spülbehälter 7 wird in vorteilhafter Weise voll ent salztes Wasser verwendet. Der Spülbehälter 7 kann entweder als Tauch- und/oder Spritzbehälter ausgebildet sein.

Im Anschluß an den Spülbehälter 7 wird dann das Stahlband 1 noch durch eine Passivierungsanlage 8 geführt, in der vorzugsweise Wasserstoffperoxid aufgebracht wird. Danach muß das Stahlband 1 nur noch getrocknet werden.

In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles ist es möglich, nur eine Spritzbehandlung des Stahlbandes 1 in min destens einem Behälter 6 durchzuführen. Dabei kann diese Spritzbehandlung zusätzlich entweder nur mit einer Tauch behandlung oder nur einer elektrolytischen Behandlung kom biniert werden. Bedarfsweise kann nach der Spritzbehandlung gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel noch eine weitere Tauchbehandlung erfolgen, wobei sich an dieselbe dann eine weitere Spritzbehandlung anschließen kann.

Claims

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl bestehendem, insbesondere bandförmigen Behandlungsgut, bei dem das Behandlungsgut in mindestens einem Behäl ter mit einer Beizlösung behandelt und anschließend gespült wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Beizlösung eine Salzsäure als einzige Säure enthaltende Lösung verwendet und das Behandlungsgut zumindest in mindestens einem Behälter mindestens einer Spritzbehandlung mit der Salzsäure enthal tenden Beizlösung unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgut vor der Spritzbehandlung elektro lytisch behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgut in einem Behälter zwischen sich weitgehend als Anoden und Kathoden abwechselnden Elektro denpaaren behandelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Behandlungsgut zugeordneten Elektrodenpaare in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen umgepolt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Behandlungsgut zugeordneten Elektroden über das sogenannte Mittelleiterverfahren mit Gleichstrom be aufschlagt werden.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Elektrolyt bildende Beizlösung etwa 30 bis 200 Gramm Eisenchlorid pro Liter Beizlösung enthält.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgut vor und/oder nach der Spritzbe handlung mindestens einer Tauchbehandlung unterzogen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Tauchbehandlung des Behandlungsgutes die Beizlösung zumindest weitgehend im Gegenstrom geführt wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beizlösung etwa 70 bis 140 Gramm freie Salzsäure pro Liter Beizlösung enthält.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beizlösung eine Temperatur von etwa 50 bis 90°C aufweist.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolytische Beizen mit einer Stromdichte von etwa 3 bis 40 A/dm² durchgeführt wird.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die sich an den letzten Beizbehälter anschließende Spülung des Behandlungsgutes mit voll entsalztem Wasser durchgeführt wird.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Spülung des Behandlungsgutes eine Passi vierung anschließt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Passivierung des Behandlungsgutes vorzugsweise mit Wasserstoffperoxid durchgeführt wird.