DE2710459A1

DE2710459A1 - Verfahren zum entzundern eines metallischen koerpers

Info

Publication number: DE2710459A1
Application number: DE19772710459
Authority: DE
Inventors: Albert Ing Krepler; Donald Raymond Zaremski
Original assignee: Ruthner Industrieanlagen AG; Allegheny Ludlum Industries Inc
Current assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Priority date: 1976-04-01
Filing date: 1977-03-10
Publication date: 1977-10-13
Also published as: GB1521027A; AU500783B2; JPS5921960B2; FR2346471B1; MX147981A; DE2710459C2; IT1083721B; JPS52120233A; US4012299A; AU2231377A; CA1081653A; ES456820A1; SE7701729L; FR2346471A1

Description

PATENTANWÄLTE! A. GHÜNECKER

H. KtNKELOEY

DtI-ING

7 1 O A 5 9 W. STOCKMAlR

ΟΛ INlJ -—t ,CALlVCHi

K. SCHUMANN P. H. JAKOB G. BECZOLD

OfI ΠΕΗ (HAT C

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

10. Kars 1977 P 11 364-

Allegheny Ludluni Industries, Inc.

Oliver Plaza, Pittsburgh, Pennsylvania 15222, USA

Ruthner Industrieanlagen Aktiengesellschaft

A-1121 Wien, Aicbholagasse 51-52 , Österreich

Verfahren zum Entzundern eines metallischen Körpers

Die Erfindung betrifft ein Entzundungsverfahren für Ketall.

Da Glühungen und andere Wärmebehandlungen häufig in oxydierenden Atmosphären ausgeführt werden, bilden sich bekanntlich oxydische Zunderschichten auf metallischen Oberflächen. Gegenwärtig sind verschiedene Verfahren zum Entfernen derartiger Zunderschichten in großtechnischem Gebrauch. Diese Verfahren beruhen jedoch auf der Verwendung heißer Lösungen von Mineralsauren. Typische Verfahren dieser Art sind in den US-Patentschriften 3 04-3 758 und 3 254 011 beschrieben.

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Der Fachwelt wird es gegenwärtig immer deutlicher, daß man ein Entzunderungsverfahren mit nur wenig oder gar keinem sauren Beizen oder Ätzen haben müßte. In erster Linie deswegen, weil sowohl die Verwendungskosten als auch die Beseitigungskosten für Mineralsäuren beträchtlich gestiegen sind. Außerdem besteht wegen der sich fortlaufend verschärfenden Uinweltschutzbestimmungen die Möglichkeit, daß in der Zukunft ein Abführen oder Wegleiten von verbrauchten Beizlösungen verboten wird. Sollte dieses geschehen, so sind die Metallhersteller dazu gezwungen, sehr kostspielige Anlagen zur Regenerierung oder zur Neutralisierung der Säuren zu errichten.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Entzunderungssystem, welches das Beizen oder Ätzen mit Säure mehr oder weniger überflüssig macht. Die Erfinder haben gefunden, daß sich ein derartig vorteilhaftes Ergebnis dadurch erreichen läßt, daß ein verzunderter metallischer Körper in einen ersten Elektrolyten der in der US-PS 3 254- 011 beschriebenen Art und sodann in einen zweiten Elektrolyten eingetaucht wird, welcher der in der US-PS 3 04-3 758 beschriebenen Gattung entspricht. Eine derartige Arbeitsweise steht im Widerspruch zur Lehre des US-Patentes 3 04-3 758, da diese Patentschrift nicht die Verwendung eines ersten Elektrolyten lehrt. Ferner bedeutet eine solche Arbeitsweise eine Abkehr von der Lehre des US-Patentes 3 254 011, da diese Patentschrift nicht die Verwendung eines zweiten Elektrolyten lehrt.

Ein Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, ein Entzunderungsverfahren für Metall zu schaffen, welches das Säurebeizen oder -ätzen überflüssig macht oder auf ein Minimum herabdrückt.

Die Erfindung schafft an Verfahren zum Entzundern metallischer Körper. In ihrer breitesten Lehre umfaßt die Erfindung das

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Eintauchen eines metallischen Körpers in einen ersten Elektrolyten und nachfolgend in einen zweiten Elektrolyten. Der erste Elektrolyt ist eine wässrige Lösung mit wenigstens 60 Gew.-% Kaliumhydroxid, wenigstens 5 Gew.-% Wasser und nicht mehr als 30 Gew.-% Kaliumnitrat, wobei eine Gesamtmenge an Kaliumhydroxid und Kaliumnitrat von wenigstens 80 Gew.-% vorliegt. Der zweite Elektrolyt ist eine wässrige Lösung wenigstens eines neutralen Salzes aus der Gruppe der Chloride, Sulfate und Nitrate eines Alkalimetalls oder von Ammonium.

Ein bevorzugter Gedanke liegt in einem Verfahren zum Entzundern eines metallischen Körpers, bei welchem der Körper in einen ersten Elektrolyten und nachfolgend in einen zweiten Elektrolyten eingetaucht wird. Der erste Elektrolyt besteht aus einer wässrigen Lösung mit wenigstens 60 Gew.-% Kaliumhydroxid, wenigstens 5 Gew.-% Wasser und nicht mehr als 30 % Kaliumnitrat, wobei die Gesamtmenge an Kaliumhydroxid und Kaliumnitrat wenigstens 80 Gew.-% ausmacht. Der zweite Elektrolyt ist eine wässrige Lösung wenigstens eines neutralen Salzes aus einer Gruppe, welche aus den Chloriden, Sulfaten und Nitraten'eines Alkalimetalls oder von Ammonium besteht.

Der erste Elektrolyt wirkt im Sinne einer Konditionierung des Zunders für die nachfolgende Zunderentfernung. Der Elektrolyt besteht im wesentlichen aus 65 bis 75 Gew.-% Kaliumhydroxid, 10 bis 20 Gew.-% Wasser und 10 bis 20 Gew.-% Kaliumnitrat. Die Eintauchdauer in den Elektrolyten beträgt wenigstens 3 Sekunden und liegt im allgemeinen oberhalb von 10 Sekunden. Die Eintauchdauern sind abhängig von der Größe des zu entzundernden Körpers, der Art und Dicke des Zunders, der Temperatur des Elektrolyten, der Stromdichte und von der

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Zeitdauer, während welcher das Metall anodisch geschaltet ist. Die Stromdichten liegen üblicherweise oberhalb von 0,1 Ampere je Quadratzoll (mehr als 0,1 Ampere je 6,45 cm ). Die Elektrolyttemperaturen liegen überlicherweise im Bereich von 177 "bis 260⁰C. Die Stromdichten, Temperaturen und Einwirkdauern hängen jedoch sowohl voneinander, als auch von anderen noch zu nennenden Variablen ab.

Nach dem Einbringen in den ersten Elektrolyten wird das zu entzundernde Metall in den zweiten Elektrolyten eingetaucht. Die Eintauchdauer in den zweiten Elektrolyten beträgt wenigstens 4 Sekunden und im allgemeinen wenigstens 10 Sekunden. Wie beim ersten Elektrolyten hängt die Eintauchdauer von verschiedenen Variablen ab, wie von den Stromdichten und ^-n Elektrolyttemperaturen. Die Stromdichten liegen überlicherweise oberhalb von 0,1 Ampere je Quadratzoll (oberhalb von 0,1 Ampere je 6,45 cm ). Die Elektrolytteoiperaturen liegen überlicherweise zwischen 49 und 93°C Zur Steigerung der Wirksamkeit des Elektrolyten können diesem 0,1 bis 5 g je Liter einer Verbindung aus einer Gruppe zugesetzt werden, welche die Fluoride, Chloride, Perchlorate, Chromate, Nitrite, Sulfite, Nitrate und Sulfate umfaßt. Der pH-Wert des Elektrolyten wird während des Elektrolysevorganges zwischen 1,0 und 7,0 gehalten.

Wenngleich _si_Ch die Erfindung auf eine Vielzahl von Metallen anwenden läßt, stellt die Behandlung von legierten Stählen das wichtigste Anwendungsgebiet dar. Aus diesem Grunde beziehen sich die folgenden Beispiele auf die Entzunderung von nichtrostendem Stahl.

Proben aus werksgeglühtem rostfreiem Stahl gemäß AISI und 309 wurde in einem Elektrolyten der folgenden Zusaminen-

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setzung einer Konditionierungsbehandlung für den Zunder unterworfen:

70% KCH 15% KNO, 15% H₂O

Sodann wurden die Proben nach einem Abspühlen einem neutralen Natriumsulfat-Elektrolyten ausgesetzt. Die Konzentration an Natriumsulfat in der Lösung betrug 15 bis 20 Gew.-%. Der erste Elektrolyt wurde auf einerTemperautr von 204 bis 232⁰C gehalten, während der zweite Elektrolyt auf einer Temperatur von 66 bis 77°C gehalten wurde.

Angaben bezüglich der Metallabmessungen, der Zeitdauern, der Stromdichten und -polaritaten sind der folgenden Tafel 1 zu entnehmen.

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Tafel 1

1. Elektrolyt

Eintauchdauer (sek.)

Blech- Stromdicke dichte

2. Elektrolyt

Eintauchdauer (sek.)

Stromdichte

otae AISI-Typ (mm) (Amp./6,45 cm^) Anode Kathode Anode (Amp./6,45 cm^) Anode Kathode Anode '' A 309 0,457 1/8 20 20 20 3/4 12 12 309 0,457 1/8 20 20 20 keine (10 sek. in 15% H₅SO₄ - 77°C) 304 0,762 1/2 111 1/2 6 6

304 0,762 keine (25 sek.) 1/2 10 10

Die aus dem Elektrolyten entnommenen Proben wurden gereinigt und bei 20-facher Vergrößerung auf Restzunder untersucht. Die Ergebnisse dieser Prüfung sind in der folgenden Tafel 2 zusammengestellt. Gleichfalls sind in Tafel 2 die Ergebnisse eines Salzsprühtests zusammengestellt. Die Proben wurden 7 Tage lang in ein Salzsprühkabinett eingebracht und anschließend wurde ihr Rostbefall untersucht. Die Korrosionsbeständigkeit der Proben erweist sich als leicht verschlechtert, wenn der Zunder nicht entfernt ist.

	Tafel 2	Salzsprühung (%)
Probe	Zunder (%)	0,06
A	O	0
B	50	0,06
C	0	0,04
D .	10

Die in der vorstehenden Tafel 2 zusammengestellten Ergebnisse zeigen deutlich, daß metallische Oberflächen mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wirksam entzundert werden können. Bei 20-facher Vergrößerung konnte kein Zunder an den erfindungsgemäß behandelten Proben A und C beobachtet werden. Andererseits wurde Zunder auf den Proben B und D festgestellt, welche nicht erfindungsgemäß behandelt worden waren. Im Gegensatz zur Probe A erhielt die Probe B keine Behandlung in einem zweiten Elektrolyten. Was die Probe D betrifft, so wurde durch sie und den ersten Elektrolyten kein elektrischer Strom hindurchgeschickt, was bei der Probe C der Fall war. Die Ergebnisse des. Salzsprühtests sind wenig aussagekräftig, da sie, wenn überhaupt, lediglich einen kaum merklichen Rostangriff erbrachten.

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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, da diese lediglich zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen. Innenhalb des Erfindungsgedankens sind dem Fachmann manigfaltige Abwandlungen und Modifikationen möglich.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Entzundern eines metallischen Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper in einen ersten Elektrolyten eingebracht wird, welcher aus einer wässrigen Lösung mit wenigstens 60 Gew.-jo Kaiiumhydroxid, wenigstens 5 Gew.-% Wasser und nicht mehr als 30 Gew.-% Kaliumnitrat besteht, wobei die Gesamtmenge an Kaliumhydroxid und Kaliumnitrat wenigstens 80 Gew.-% beträgt, daß ein elektrischer Strom während einer Zeitdauer von wenigstens 3 Sekunden durch den Körper und durch den ersten Elektrolyten hindurchgeschickt wird, daß der Körper aus dem ersten Elektrolyten entnommen wird, nachdem der Zunder dieses Körpers für die nachfolgende Zunderentfernung konditioniert ist, daß anschließend der Körper in einen zweiten Elektrolyten aus einer wässrigen Lösung wenigstens eines neutralen Salzes eingebracht wird, welches zu einer Gruppe zählt, die das Chlorid, Sulfat und Nitrat eines Alkalimetalls oder von Ammonium umfaßt, daß ein elektri scher Strom für einen Zeitraum von wenigstens 4- Sekunden durch den Körper und den zweiten Elektrolyten hindurchgeschickt wird und daß der Körper aus dem zweiten Elektrolyt· entnommen wird.

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ORIGINAL INSPECTED

TELEFON (O8O) -

ΜΟΝΑΡΑΓ

TGLtKOPIFRHR
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektrolyt wenigstens 65 bis 75 Gevj.% Kaliumhydroxid, 10 bis 20 Gew.-% V/asser und 10 bis 20 Gew.-% Kaliumnitrat enthält.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Elektrolyt 0,1 bis 50 g je Liter einer Verbindung enthält, die aus der Gruppe gewählt ist, vjelche Fluoride, Chloride, Perchlorate, Chromate, Nitrite, Sulfite, Nitrate und Sulfate umfaßt.

4-. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichne fc, daß als neutrales Salz Natriumsulfat verwendet v/ird.

5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als metallischer Körper ein legierter Stahl verwendet wird.

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