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Verfahren zum Blankbeizen von Stahl Wenn Stahl 3.B. in Form von Blech
oberflächlich gereinigt werden soll, damit ein haltbarer Schutzuberzug aufgebracht
werden kann, so erfolgt diese Reinigung vielfach durch eine Beizung in Salz-oder
SchwefelsaureO Bei dieser chemischen Behandlung entsteht immer Wasserstoff, unter
dessen Einwirkung sich auf der Blechoberfläche ein mehr oder weniger starker, ungösliber
Belag bildet, besonders wenn in der Beizflüssigkeit bereits erhebliche Mengen Eisen
aufgelöst aben sind. Dieser Belag oxydiert an der Luft und auch unter einer nicht
gasdicaten Schutzschicht und beeinträchtigt damit die Haltbarkeit des Schuteüberzuges.
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Es ist bekannt, daß durch Nachbehandlung in oxydierenden Bädern, z.B.
Salpetersäure, Bichromaten, Persulfaten usw., der Beizbelag oxydiert und entfernt
werden kann. Diese Verfahren können wegen der sich bildanden nitrosen Gasen gesundheitsschädlich
sein oder sind für eine allgemeine Verwendung oft zu kostspielig oder umst9ndlich.
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Die Wirtschaftlichkeit eines Blankbeizverfahrens verlangt meist, daß
das Beizgut zwischen Vorbeizen und Blankbeizen sorgfältig in Wasser gespült wird.
Das Abwasser dieser Zwischenspülung ist aber einer der Hauptfaktoren für die Verunreinigung
der Vorfluter, weil der Gehalt des Spülwassers an Säure oder Eisensalzen eine lohnende
Aufbereitung zur Rückgewinnung dieser Bestandteile oder eine sonstige Verwertung
ausschließt. Auch beim Spülen nach dem Blankbeizen fällt Abwasser an, das nicht
ohne Nachbehandlung in den kanal abgelassen werden kann.
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Das Blankbeizen gemäß der Erfindung, das sich auch an eine Vorbeizung
anschließt, wird in mehreren Arbeitsgängen durchgeführt.
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Zunächst läßt man von dem Beizgut nach dem Ausziehen aus dem Vorbeizbad
den größten Teil der anhaftenden primären Beizlösung abtropfen. Solange das Beizgut
an der Luft hängt und sich abkühlt, verbraucht sich ein Teil der noch wirksamen
Beizsäure. Anschliessend wird das Beizgut'ohne Zwischenspülung in Wasser6 für kurze
Zeit in ein kaltes Oiydationsbad getaucht, in welchem die Ferrosalze der Beizflässigkeit
und auch der erwähnte unlösliche Beizbelag
rasch in Ferriverbindungen
umgewandelt werden. Bei dieser Reaktion wird der Rest der noch anhaftenden priir'ren
Beizsäure chemisch gebunden.
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Im nachfolgenden, stark verdünnten Fällungsbad, in welches imner ein
Teil der Lösung des Oiydationsbades mit den Beizgut verschleppt wird, bilden sich
aus den Ferrisalzen bei Temperaturen von mehr als 8500 kolloide, die durch koagulation
als unlösliche basische Eisensulfate oder Chloride - je nach der Art der vervvendeten
Vorbeizsaure - ausfallen und sich als ScANanm im Beizbehälter und zum Teil auch
auf dem Beizgut absetzen. Der anfallende Schlamm muß regelmäßig aus dem Beizbehälter
entfernt werden0 Geringe Mengen freier Säure, die mit dem Beizgut aus dem Oxydationsbad
in das Fällungsbad verschleppt werden, reagieren in der heißen-Lösung des Fällungsbades
sehr rasch mit dem Beizgut unter Bildung von Eisensalzen, die sofort bei der Entstehung
oxydiert werden, in zusätzliche Kolloide übergehen und ebenfalls koagulie ren. Das
Lösungsgleichgewicht reguliert sich also praktisch von selbst, solange auch im Fällungdbad
oxydierende Mittel vorhanden sind.
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Der Ausfallungsvorgang ist in ganz kurzer Zeit abgeschlossen; dann
wird das Beizgut zum Waschen in kaltes Wasser mit einem etwa \'1GO-normalen Ammoniakgehalt
umgesetzt und anschließend getrocknet, wenn fur die Weiterbehandlung eine Trocknung
notwendig ist. Nach dem Waschen ist das Blech silberhell.
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Zum Ansetzen der Blankbeizbäder wird eine Stammlösung verwendet, die
aus Salpetersaure, Wasserstoffperoxyd und einer Puffersubstanz besteht. Es fehlen
also die sonst üblichen salzförmigen Sauerstoffübertrager. Das Mengenverhältnis
zwischen der Salpetersäure und dem Wasserstoffperoxyd wird je nach den Betriebsbedingungen
in der Regel zwischen 1 zu 2 unt 2 zu 1 betragen. Der Salpetersäure kommt neben
der Oxydation auch noch eine regulierende Wirkung zu, die notwendig ist, weil es
im praktischen Betrieb nicht möglich ist, das Mengenverhältnis zwischen den Ferrosalzen
und der Primärsäure in der eingeschleppten Vorbeizlösung immer in einem optimalen
Verhältnis zu halten. Außerdem unterstützen die aus der Salpetersäure entstehenden
Stickoxyde die Oxydationsreaktionen und verbrauchen sich dabei.
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TJm die Stammlösung lagerfähig zu halten, werden zu der Grundmischung
noch etwa 2 Teile Wasser gegeben und außerdem eine kleine Menge einer Puffersubstanz,
z.B. Borax, Glyzerin, ayrophosphate u.s.w.
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Diese Puffersubstanzen wirken im heißen Fällungsbad gleichzeitig noch
als Koagulatoren.
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Für das Oxydationsbad, das kalt sein muß, damit sich das Wasserstoffperoxyd
nicht zu rasch wirkungslos zersetzt, wird die Stammlösung noch etwa im Verhältnis
1 zu 3 bis 1 zu 5 mit Wasaer verdient. Im Fällungsbad genügt beim Ansetzen eine
Zugabe von etwa 1%, im laufenden Betrieb werden meist noch ausreichende Mengen Oxydationsmittel
aus dem Oxydationsbad am Beizgut haftend eingebracht.
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Die oxydierende Wirkung der beiden Blankbeizbäder muß ständig überwacht
werden. Zu diesem Zweck wird eine kleine Menge der Badflüssigkeit mit Alkali versetzt.
Solange die entstehenden Fällungsprodukte rotbraun gefärbt sind, sind die Bäder
in Ordnung.
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Werden die Fällungsprodukte nicht mehr rein rotbraun, sondern durch
Berroverbindungen verfärbt, so wird eine entsprechende Zugabe von Stammlösung erforderlich,
die stark mit Wasser verdünnt und langsam zugegeben wird, um ein Aufbrausen des
Bades mit entsprechendem Verlust an aktivem Sauerstoff ############## aus dem Wasserstoffperoxyd
zu verhindern.
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Im praktischen Betrieb wird es zunächst zu einer Anreicherung von
gelösten Ferrisalzen im Oxydationsbad kommen. Je größer die Konzentration wird,
umso größere Mengen gelösten Salzes werden beim jeweiligen Umsetzen des Beizgutes
aus dem Oxydationabad ins Fällungsbad gelangen, sodaß sioh mit der Zeit ein Gleichgewio4tazustand
einstellen wird. WiS die Konzentration an Ferrisalzen im Oxydationsbad dennoch zu
hoch, was auch überwacht werden muß, so ist ein Ausgleich dadurch zu erzielen, daß
zusätzliche Flüssig keitsmengen dem Oxydationsbad entnommen und während des Beizens
dem Fällungsbad zugeführt werden, was aber jeweils nur in kleinen Mengen erfolgen
darf. Der Plüs#igteitsverlust im Oxydationabad wird durch Zugabe von Wasser ausgeglichen.
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Auf diese Weise können die Bäder ziemlich lange ohne vollständige
Erneuerung -in Betrieb gehalten werden. Eine Erneuerung des Fällungsbades wird erst
notwendig, wenn durch besondere Einflüsse
z03. Absinken der Temperatur,
zu späte Regulierung der Ozydationswirkung, Verunreinigungen durch Legierungsbestandteile
des aufgelösten Eisens usw. das Reaktionsgleichgewicht gestört wird und nicht mehr
wiederhergestellt werden kann. Wegen der normalerweise sehr geringen tonzentration
von Salzen im Fällungsbad ist eine Neutralisierung in diesem Fall ohne großen Aufwand
möglich0 Im Waschwasser für die Schlußbehandlung des Belzgutes können sich nur äußerst
geringe Mengen löslicher Salze halten. Durch Absetzen des anfallenden Schlamms reinigt
sich das Wasser praktisch von selbst0 Während der Blankbeizreaktion treten Wechselbeziehungen
zwischen den Reaktionsprodukten der Salpetersäure und dem Wasserstoffperozyd ein.
Die Reaktion der Salpetersäure mit dem Eisen des Beizgutes verläuft nicht so, daß
eine voll3tänMige Reduzierung bis zum Stickoxyd erfolgt. Es bildet sich teilweise
salpetrige Säure, die unter Aufnahme von Sauerstoff in statu naseendi aus dem Wasserstoffperoxyd
wieder zu Salpetersäure oxydiert wird. Das zugegebene Wasserstoffperoxyd verbraucht
sich dadurch relativ schneller als die Salpetersäure. Es wird also notwendig sein,
zur Ergänzung der Wirkung des Oxydationsbades von Zeit zu Zeit nur Wasserstoffperoxyd.
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ohne weitere Zusätze zu verwenden.
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- Patentansprüche -