DE2710459C2

DE2710459C2 - Verfahren zum elektrolytischen Entzundern eines metallischen Körpers und seine Anwendung auf legierten Stahl

Info

Publication number: DE2710459C2
Application number: DE2710459A
Authority: DE
Inventors: Albert Wien Krepler; Donald Raymond Cheswick Pa. Zaremski
Original assignee: RUTHNER INDUSTRIEANLAGEN AG WIEN AT; RUTHNER INDUSTRIEANLAGEN AG WIEN; Allegheny Ludlum Steel Corp
Current assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Priority date: 1976-04-01
Filing date: 1977-03-10
Publication date: 1983-01-13
Also published as: JPS5921960B2; CA1081653A; MX147981A; FR2346471B1; AU500783B2; SE7701729L; GB1521027A; IT1083721B; FR2346471A1; JPS52120233A; DE2710459A1; AU2231377A; ES456820A1; US4012299A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrolyti-Entzundern eines metallischen Körpers, in dem der Körper in einem ersten Elektrolyten, welcher aus einer wäßrigen Lösung mit wenigstens b0 Gew.-% Kaliumhydroxid, wenigstens 5 Gew.-% Wasser und nicht mehr als JJ Gew.-% Kaliumnitrat besteht, wobei die Gesamtmenge an Kaliumhydroxid und Kaliumnitrat wenigstens 80 Gew-% beträgt, wenigstens 3 Sekunden elektrolytisch behandelt wird.

Da Gluhungen und andere Wärmebehandlungen häufig in oxidierenden Atmosphären ausgeführt werden, bilden sich bekanntlich oxidische Zunderschichten auf metallischen Oberflächen. Gegenwärtig sind verschiedene Verfahren zum Entfernen derartiger Ziinderschichten in großtechnischem Gebrauch. Diese Verfahren beruhen jedoch auf der Verwendung heißer Lösungen von Mineralsäuren.

Aus der US PS 36 25 900 ist ein festes Material für die Zundcrkonditionierung bei erhöhten Temperaturen bekannt, das beispielsweise aus 60 bis 90% Kaliumhydroxid. 5 bis 30 Gew-% Kaliumnitrat und 5 bis 20 Gew. -V_n Wasser besteht. In der DE-AS 15 46 077 wird ein Verfahren der eingangs genannten Art ueschrieben. US PS 32 54 011 beschreibt ein elektrolytisches Verfahren zum Entzundern von Stahl, wobei als Bad eine wäßrige Lösung aus mindestens 80% Kaliumhydroxid oder aus mindestens t>0% Kaliumhydroxid und 5 bis 30% Kaliumnitrat verwendet wird. Aus der DE-AS 14 96 906 ist ein wäßriges Bad zum elektrolytischen Entzundern von Eisen und Stahl bekannt, das einen Gehalt von mindestens 2% Natrium- und/oder Kaliumsalzen, 0.1 bis 10% wasserlöslichem Fluorid und bis zu 10% Weinsäure oder Zitronensäure oder deren Salze oder ein zur Komplexbildung mit den gelösten Metallionen befähigtes Salz enthält. US-PS 30 43 758 heschreibt ein Verfahren /um elcktrolytischcn Beizen von Stahlgegenständen, wobei der Elektrolyt im wesentlichen aus einer wäßrigen Lösung von mindestens einem neutralen Chlorid, Sulfat oder Nitrat von Alkalimetallen oder Ammonium besteht Nach der ϊ Elektrolytbehandlung werden die Stähle einer Behandlung in einer Mineralsäurelösung unterzogen.

Der Fachwelt wird es gegenwärtig immer deutlicher, daß man ein Entzunderungsverfahren mit nur wenig oder gar keinem sauren Beizen oder Ätzen haben

in 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 Umweltschutzbestimmungen 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 Regenerieru.tg 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 metalli scher Körper in einen ersten Elektrolyten der in der

US-PS 32 54 011 beschriebenen Art und sodann in einen

zweiten Elektrolyten eingetaucht wird, welcher der in der US-PS 30 43 758 beschriebenen Gattung entspricht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein

Entzunderungsverfahren für Metall zu schaffen, welches das Säurebeizen oder -ätzen überflüssig macht oder auf ein Minimum reduziert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der genannten Gattung gelöst das dadurch gekennzeichnet ist. daß der Körper anschließend in einem /weiten Elektrolyten aus einer wäßrigen Lösung wenigstens eines neutralen Salzes, ausgewählt aus Chlorid. Sulfat und Nitrat eines Alkalimetalls oder von Ammonium, wenigstens 4 Sekunden elektrolytisch behandelt wird.

Der erste Elektrolyt wirkt im Sinne einer Konditionierung des Zunders für die nachfolgende Zunderentfernung. Der Elektrolyt besteht vorzugsweise aus 65 bis 75 Gew-% Kaliumhydroxid. IO bis 20Gew.-% 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 Eintauchdauer ist abhängig von der Größe des zu entzundernden Körpers. Jer Art und Dicke des Zunders.

der Temperatur des Elektrolyten, der Stromdichte und von der Zeitdauer, während welcher das Metall anodisch geschaltet ist. Die Stromdichten liegen üblicherweise oberhalb von 0.1 Ampere je 6.45 cm². Die Elektrolyttemperaturen liegen üblicherweise im Bereich von 177 bis 260"C. Stromdichte. Temperatur und Einwirkdauer 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

bo eingetaucht. Die Fintauchdauer 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 den

hi Elektrolyttemperaturen. Die Stromdichten liegen üblicherweise oberhalb von 0.1 Ampere je 6.45 cm². Die Elektrolyttemperaturen liegen üblicherweise zwischen 49 und 93°C. Zur Steigerung der Wirksamkeit des

zweiten Elektrolyten können diesem 0,1 bis 50 g je Liter eines neutralen Salzes 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. Vorzugsweise wird als neutrales Natriumsulfat verwendet

Ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß es so gelingt, auf die bisher notwendige Säurebeizung bzw. -ätzung zu verzichten. Da ein Ableiten von verbrauchten sauren Beizlösungen aufgrund der fortlaufend strenger werdenden Umweltschutzbestimniungen nicht möglich ist, bleibt es deshalb dem Metallhersteller erspart, kostspielige Anlagen zur Regenerierung oder Neutralisierung der sauren Abfall-Lösungen zu errichten.

Wenngleich sich die Einfindung auf eine Vielzahl von Metallen anwenden läßt, stellt die Behandlung von legierten Stählen das wichtigste Anwendungsgebiet dar.

Tafel 1

Aus diesem Grunde beziehen sich die folgenden Beispiele auf die Entzunderung von nichtrostendem Stahl.

Proben aus werksgeglühtem rostfreiem Stahl gemäß AISI 304 und 309 wurden in einem Elektrolyten der folgenden Zusammensetzung einer Konditionierung für den Zunder unterworfen:

70% KOH 15% KNO₃ 15% H₂O

Sodann wurden die Proben nach einem Abspulen einem neutralen Natriumsulfat-Elektrolyten ausgesetzt Die Konzentration an Natriumsulfat in der Lösung betrug 15 bis 20 Gew.-%. Der erste Elektrolyt wurde auf einer Temperatur von 204 bis 232° C gehalten, während der zweite- Elektrolyt auf einer Temperatur von 66 bis 77^JC gehalten wurde.

Angaben bezüglich der Metailabmessungen, der Zeitdauer, der Stromdichten und -polaritäten sind der folgenden Tafel 1 zu entnehmen.

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	AISI-Typ	Blech	1. Elektrolyt	Kathode	Anode	2. Elektrolyt	Kathode	Anode
		dicke	Eintauchdauer (s)			Eintauchdauer (s)
Probe		(mm)	Strom- Anode			Strom- Anode
			dichte			dichte
	309	0,457	(A/6.45	20	20	(A/6,45	12	12
	309	0,457	cm²)	20	20	cm²)	₂SO₄ - 77^C	¹C)
A	304	0,762	1/8 20	1	1	3/4 12	6	6
B	304	0,762	1/8 20			keine (10 s in 15% H	10	10
C		1/2 1		1/2 6
D		keine (25 s)		1/2 10

Die aus dem Elektrolyten entnommenen Proben Salzsprühtests zusammengestellt. Die Proben wurden 7

wurden gereinigt und bei 20facher Vergrößerung auf Tage lang in ein Salzsprühkabinett eingebracht und

Restzunder untersucht. Die Ergebnisse dieser Prüfung anschließend wurde ihr Rostbefall untersucht Die

sind in der folgenden Tafel 2 zusammengestellt. 4o Korrosionsbeständigkeit der Proben erweist sich als

Gleichfalls sind in Tafel 2 die Ergebnisse eines leicht verschlechtert wenn der Zunder nicht entfernt ist.

Tafel 2

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

Die in der vorstehenden Tafel 2 zusammengestellten Ergebnisse zeigen deutlich, daß metallische Oberflächen mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wirksam entzundert werden können. Bei 20facher Vergrößerung konnfe 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.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektronischen Entzundern eines metallischen Körpers, in dem der Körper in einem ersten Elektrolyten, welcher aus einer wäßrigen Lösung mit wenigstens 60 Gew.-% Kaliumhydroxid, wenigstens 5 Gew.-% Wasser und nicht mehr als 30 Gew.-% Kaliumnitrat besteht, wobei die Gesamtmenge an Kaliumhydroxid und Kaliumnitrat wenigstens 80 Gew.-% beträgt, wenigstens 3 Sekunden elektrolytisch behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper anschließend einem zweiten Elektrolyten aus einer wäßrigen Lösung wenigstens eines neutralen Salzes, ausgewählt aus Chlorid, Sulfat und Nitrat eines Alkalimetalls oder von Ammonium, wenigstens 4 Sekunden elektrolytisch behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Elektrolyt verwendet wird, der 0.1 bis 50 g je Liter wenigstens eines neutralen Salzes enthält

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als neurales Salz Natriumsulfat verwendet wird.

4. Anwendung des Verfahrens zum elektrolytischen Entzundern eines metallischen Körpers nach den Ansprüchen 1 bis 4 auf legierten Stahl.