DE2714136C3

DE2714136C3 - Verfahren zum Entzundern eines Körpers aus nichtrostendem Stahl

Info

Publication number: DE2714136C3
Application number: DE2714136A
Authority: DE
Inventors: Albert Wien Krepler
Original assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Current assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Priority date: 1976-04-01
Filing date: 1977-03-30
Publication date: 1986-05-28
Also published as: FR2346466B1; FR2346466A1; ES457467A1; DE2714136B2; SE7703405L; AU505146B2; SE433950B; DE2714136A1; BR7701895A; JPS52129635A; JPS5939518B2; IT1082692B; MX147289A; AU2352377A; GB1520705A; CA1088457A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entzundern eines Körpers aus nichtrostendem Stahl der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Das Glühen bzw. Tempern und andere Hitzebehandlungen werden oft in oxidierender Atmosphäre durchgeführt, und daher bildet sich auf Metalloberflächen Oxidzunder. Es werden bis heute verschiedene Verfahren zur Entfernung des Zunders technisch verwendet. Bei diesen Verfahren ist es jedoch erforderlich, heiße Mineralsäurelösungen zu verwenden. So ist beispielsweise in der US-PS 32 60 619 ein Verfahren der eingangs genannten Art beschrieben. Die dort beschriebene Badzusammensetzung besteht im wesentlichen aus einer geschmolzenen, überwiegend wasserfreien Mischung aus Natriumnitrat, Natriumchlorid, Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid. Nach dem Eintauchen des Metallgegenstandes in die Schmelze der ebengenannten Zusammensetzung muß der Metallgegenstand nachträglich einer Beizbehandlung in einer verdünnten, heißen Säurelösung unterzogen werden.

Die US-PS 30 43 758 beschreibt ein Verfahren zum elektrolytischen Beizen von korrosionsbeständigen Stählen unter Verwendung eines Elektrolyten, welcher im wesentlichen aus einer wäßrigen Lösung mindestens eines neutralen Salzes aus der Gruppe der Chloride, Sulfate und Nitrate von Alkalimetallen einschließlich Ammonium besteht, wobei der Stahl weiterhin nach der Elektrolyse der Behandlung mit einer Mineralsäurelösung unterzogen wird.

Die GB-PS 12 03 980 beschreibt ein Verfahren zum Entzundern eines Metallgegenstandes, wobei der Gegenstand in einer Alkalimetallhydroxidschmelze, welche Natriumhydrid enthält, gebeizt wird und der gebeizte Gegenstand hierauf einer anodischen und anschließend einer kathodischen Behandlung in einer wäßrigen Alkalilösung oder -schmelze bei einer Temperatur, welche höher, jedoch nicht mehr als 25°C höher a!s der Erstarrungspunkt der Alkalilösung oder -schmelze ist, unterzogen wird. Gemäß den Beispielen 1 bis 3 weisen die verwendeten Alkalilösungen Erstarrungspunkte zwischen 45 und 55⁰C auf, wobei zum Ausdruck kommt, daß es sich hierbei um Alkalischmelzen mit relativ niedrigen Erstarrungspunkten handelt.

Die GB-PS 10 82 410 beschreibt ein Verfahren zum elektrolytischen Entzundern der Oberfläche eines cisenhaltigen Materials, wobei das Material in einem Bad elektrolysiert wird, das aus einer Lösung von mindestens 2 Gew.-°/o eines oder mehrerer Natrium- oder Kaliumsalze von Schwefelsäure oder Salpetersäure und 0,1 bis 10 Gew.-% einer organischen Substanz, welche imstande ist, mit von dem eisenhaltigen Material herrührenden Metallionen Komplexionen zu bilden, besteht.

Die DE-AS 14 96 906 beschreibt ein wäßriges Bad zum elektrolytischen Entzundern von Eisen und Stahl, bestehend aus einer wäßrigen Lösung mit mindestens 2% an Natrium- und/oder Kaliumsalzen von Schwefel- und/oder Salpetersäure, 0,1 bis 10% wasserlösliches Fluorid und bis zu 10% Weinsäure oder Zitronensäure oder deren Salze oder ein zur Komplexbildung mit den gelösten Metallionen befähigtes Salz.

Es besteht heute jedoch ein Bedarf nach einem Entzunderungsverfahren, bei dem kein oder nur ein geringes

Säureätzen erforderlich ist. Erstens haben sich die Kosten für den Gebrauch und die Beseitigung von Mineralsäuren wesentlich erhöht. Zweitens ist das Ablaufenlassen der sauren Abfallätzlösungen aufgrund der immer strenger werdenden Umweltschutzgesetze untersagt, so daß die Metallhersteller auf sehr teure Säureregenerations- oder Säureneutralisationsanlagen angewiesen sind.

Der vorliegenden Anmeldung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Entzundern eines Körpers aus nichtrostendem Stahl zu schaffen, durch das die Notwendigkeit, mit Säure zu beizen bzw. zu ätzen, beseitigt oder minimal gehalten wird.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß der Körper aus nichtrostendem Stahl in der zweiten Stufe in einer wäßrigen Lösung von mindestens einem neutralen Salz aus der Gruppe der Chloride, Sulfate und Nitrate von Alkalimetallen oder Ammonium während einer Zeit von mindestens 4 Sekunden elektrolytisch entzundert wird.

Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren zur Entzunderung eines Metallkörpers geschaffen, bei dem auf die sonst notwendige Säurebeizung bzw. -ätzung verzichtet werden kann.

Das geschmolzene, oxidierende Salz konditioniert den Zunder für die darauffolgende Entfernung. Von den geschmolzenen, oxidierenden Salzen, die verwendet werden, wird am häufigsten eine Verbindung aus der Gruppe Natriumnitrat und Kaliumnitrat eingesetzt. Drei typische Salze bzw. Salzgemische sind die folgenden:

62% NaOH

32% NaNO₃

6% NaCl

63% NaOH 15% KOH 12% NaNO₃

10% NaCI

62-89% NaOH
11-38% NaNO₃

Das Eintauchen in die Salzschmelze erfolgt während mindestens 2 Sekunden und im allgemeinen länger als 4 Sekunden. Die Zeit hängt von der Größe des zu entzundernden Metallkörpers, wie auch von der Art und Dicke des Zunders und der Temperatur der Salzschmelze und, besonders ausgeprägt, von der Temperatur des Metallkörpers ab. Metall von einer Temperatur von etwa 37,8° C erfordert Zeiten im Bereich von 30 Sekunden, wohingegen Metall mit höherer Temperatur kürzere Zeiten, zum Beispiel 5 Sekunden, erfordert In der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck »erhitzter Körper« einen Metallgegenstand mit einer Temperatur von mindestens 37,8° C Bei nichterhitztem Metall ist im allgemeinen eine Eintauchzeit von mindestens 30 Sekunden erforderlich.

Nach dem Eintauchen in die Salzschmelze wird das behandelte Metall in der zuvor erwähnten wäßrigen Lösung elektrolytisch entzundert Das Entzundern in der wäßrigen Losung erfolgt während mindestens 4 Sekunden und im allgemeinen während mindestens 10 Sekunden. Wie bei der Schmelze aus oxidierendem Salz, hängen die Eintauchzeiten von der Größe des zu entzundernden Körpers, wie auch von der Art und Dicke des Zunders und der Temperatur der wäßrigen Lösung ab. Weiterhin hängen die Zeiten ebenfalls von der Stromdichte und von der Zeit ab, während der das Metall anodisch ist Die Strorndichten sind im allgemeinen größer als 0,1 A/6,452 cm². Die Temperatur der wäßrigen Lösung liegt im allgemeinen im Bereich von 48,9 bis 93,3° C. Die Stromdichten, Temperaturen und Zeiten sind jedoch alle voneinander, wie auch von den anderen aufgeführten Variablen, abhängig.

Beispiel 1

Proben von geglühtem, rostfreiem Stahl werden zur Zunderkonditionierung einer Schmelze aus oxidierendem Salz der folgenden Zusammensetzung ausgesetzt:

62% NaOH 32% NaNO₃ 6% NaCI

Nach dem Spülen werden sie in eine neutrale Natriumsulfatlösung eingetaucht. Die Konzentration an Natriumsulfat in der Lösung liegt zwischen 15 und 20 Gew.-%. Das geschmolzene Salz wird bei einer Temperatur von 482 bis 510°C gehalten, wohingegen die wäßrige Lösung bei einer Temperatur von 65,6 bis 76,7°C gehalten wird. Einzelheiten hinsichtlich der Metallsfärke, Zeiten, Stromdichten und Polaritäten sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt.

Tabelle I

Probe	Typ	Stärke	Salz	wäßrige Lösung	Eintauchzeit (s)	Kathode	Anode
		(cm)	Eintauchzeit	Stromdichte	Anode	9	9
			(S)	(A/6,45 cm²)	9	9	9
A	304	0,076	60	1/2	9	18	18
B	304	0,152	60	1/2	18	21	21
C	309	0,046	60	1/2	21	30	30
D	304	0,152	60	1/2	30
E	304	0,076	60	1/2

Die Proben werden aus der wäßrigen Lösung entfernt und gesäubert. In 20facher Vergrößerung wird auf restlichen Zunder geprüft. Die Prüfungsergebnisse sind in der folgenden Tabelle II aufgeführt. In der Tabelle II sind ebenfalls die Ergebnisse des Salzsprühtests angegeben. Die Proben werden 7 Tage lang in eine Salzsprühkammer gestellt. Anschließend wird geprüft, ob Rost vorhanden ist. Die Korrosionsbeständigkeit der Proben verschlechtert sich etwas, wenn der Zunder nicht entfernt wird.

Tabelle II

Probe

Zunder,

Salzsprühen
(% Rost)

A	0
B	0
C	0
D	0
E	0

Die Ergebnisse der Tabelle II zeigen eindeutig, daß die Metalloberflächen erfindungsgemäß wirksam entzundert werden können. Selbst bei einer 20fachen Vergrößerung läßt sich kein Zunder feststellen. Salzsprühergebnisse zeigen, wenn Oberhaupt einen unwesentlichen Angriff.

5 Beispiel 2

Weitere Proben von bei einer Temperatur von ca. 316°C geglühten, rostfreien Stählen, werden der Zunderkonditionierung in einer Schmelze aus oxidierendem Salz der folgenden Zusammensetzung ausgesetzt:

10 62% NaOH 32% NaNO₃ 6⁰ZoNaCl

Nach dem Spülen werden sie in eine neutrale Natriumsulfatlösung eingetaucht Die Konzentration des Natriumsulfats in der Lösung liegt zwischen 15 und 20 Gew.-%. Das geschmolzene Salz wird bei einer Temperatur von 482 bis 510°C gehalten, während die Elektrolytlösung bei einer Temperatur von 65,6 bis 76,7°C gehalten 15 wird. Einzelheiten hinsichtlich der Metallstärke, die Zeiten, die Stromdichten und die Polaritäten sind in der folgenden Tabelle HI aufgeführt

Tabelle III	Stärke (cm)	*	wäßrige Lösung Stromdichte (A/6,45 cm²)	Eintauchzeit (s) Anode	Kathode	Anode
Typ	0,152 0,152	Salz Eintauchzeit (S)	1/4 1/2	20 20	20 20	20 20
304 309	5 5

Der behandelte Stahl wird geprüft und bewertet. Trotz der kurzen Eintauchzeit in dem geschmolzenen, oxidierenden Salz kann man keinen restlichen Zunder feststellen. Die kurze Zeit war möglich, da der Stahl beim Eintauchen in das geschmolzene, oxidierende Salz schon eine erhöhte Temperatur besaß.

Claims

Patentansprüche:

1.Verfahren zum Entzundern eines Körpers aus nichtrostendem Stahl in zwei Stufen mit zwischengeschaltetem Waschen, bei dem der Körper in der ersten Stufe so lange in eine oxidierende Salze enthaltende Schmelze eingetaucht wird, bis der Zunder auf dem Körper für eine anschließende elektrolytische Entfernung in der zweiten Stufe konditioniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper in der zweiten Stufe in einer wäßrigen Lösung von mindestens einem neutralen Salz aus der Gruppe der Chloride, Sulfate und Nitrate von Alkalimetallen oder Ammonium während einer Zeit von mindestens 4 Sekunden elektrolytisch entzundert wird.

ίο

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als neutrales Salz Natriumsulfat verwendet

wird.