DE3006062A1

DE3006062A1 - Verfahren und elektrolysebad zum elektrolytischen, anodischen entgraten oder polieren eines stahlgegenstandes

Info

Publication number: DE3006062A1
Application number: DE19803006062
Authority: DE
Inventors: Karl-Ingemar Blomsterberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-02-19
Filing date: 1980-02-18
Publication date: 1980-08-28
Also published as: GB2043694B; FR2449141A1; IT8020007A1; SE415891B; GB2043694A; FR2449141B1; IT1193921B; US4269677A; JPS55131200A; IT8020007A0; SE7901437L

Description

TlEDTKE - BüHLING » K:NfcE

- Ppi ι MAMM Dipl.-Ing. H.Tiedtke

r ELLMANN Dipl.-Chem. G.Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne _ 4 _ Dipl.-Ing. R Grupe

Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-53 9653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

18. Februar 1980 DE 0248 / B90 PID BL/EH

Karl-Ingemar Blomsterberg Torslanda / Schweden

Verfahren und Elektrolysebad zum elektrolytischen, anodischen Entgraten oder Polieren eines Stahlgegenstandes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf ein Elektrolysebad zum elektrolytischen, anodischen Entgraten und/oder Polieren eines Stahlgegenstands.

Die Anwendung eines Verfahrens zum elektrolytischen Entgraten eines Stahlgegenstandes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist notwendig, damit Grate in zufriedenstellender Weise beseitigt werden, während so wenig Material wie möglich von den ebenen Oberflächen des Gegenstandes entfernt wird. Beim elektrolytischen Polieren (auch als elektrolytisches Aufhellen bezeichnet) ist es natürlich nicht zu vermeiden, daß eine geringe Menge des Materials von der Oberfläche des Gegenstandes entfernt wird. Die

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behandelten Geaenstände sollten auf ihrer gesamten Oberfläche ein gleichmäßiges und ansprechendes Aussehen haben, und auf der Oberfläche sollten keine rauhen Stellen verbleiben.
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Die praktische Anwendbarkeit des Verfahrens und die Gesamtkosten der Behandlung hänaen in sehr hohem Maße davon ab, inwieweit verschiedene Anforderungen für die praktische Durchführung des Verfahrens erfüllt werden können. Die für die Behandlung eines Geaenstandes erforderliche Zeit sollte kurz sein. Die Elektrolysebadlösung sollte eine lange Betriebslebensdauer haben. Die erforderliche Badtemperatur sollte nicht in unerwünschtem Maße hoch sein, und sie sollte vorzugsweise nicht wesentlich über der Raumtemperatur liegen. Das Elektrolysebad sowie die vom Elektroiysebad abgegebenen Dämpfe sollten weder gifticr sein noch in anderer Weise eine Gefahr für die Gesundheit darstellen. Die verbrauchte Badflüssigkeit sollte auf eine einfache und

billiae Weise beseitigt werden können. 20

Bekannte Verfahren des im Oberbegriff von Anspruch 1 beschriebenen, allgemeinen Typs erfordern die Verwendung von Elektrolysebädern, die einen beträchtlichen Anteil von ein er oder mehreren starken Säuren enthalten. Für Elektrolysebäder dieses Typs, die stark ätzend und gefährlich sind, wird ein gut geschultes Betriebspersonal benötigt, und die Werkhallen müssen mit Einrichtungen zum Ablassen bzw. Absaugen und Neutralisieren der entweichenden Dämpfe ausgerüstet sein. Außerdem haben diese Elektrolysebäder eine vergleichsweise kurze Betriebslebensdauer.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum elektrolytischen, anodischen Entgraten und/oder Polieren eines __ Stahlgegenstandes gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, bei dem ein Minimum an Sicherheitsmaßnahmen erforderlich ist, bei dem das Bedienungspersonal keiner oder nur einer geringen speziellen ScüiuLuna bedarf, und bei dem ein

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Elektrolysebad eingesetzt wird, das eine lange Betriebslebensdauer hat und, wenn es verbraucht ist, auf einfache Weise beseitiat werden kann.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst.

Das im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Elektrolysebad enthält demnach zusätzlich zu einem oder mehreren elektrolytisch aktiven, d.h. ionisierbaren, Bestandteilen zumindest einen mehrwertigen Alkohol, durch den die Viskosität des Elektrolysebades reguliert wird.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einem Elektrolysebad für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei einer bevorzuaten Ausführungsform des erfindunasgemäßen Verfahrens enthält die verwendete Lösung zusätzlich eine geringere Menge eines Chlorids, vorzugsweise eines Alkalichlorids, wobei die Menge des Chlorids im Vergleich mit der Menge des Alkalisulfamats gering ist. Die Lösung enthält pro Liter vorzugsweise nicht weniger als 2g und

nicht mehr als 30g Chlorid.
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Für die Entgratung von Stahlgegenständen durch das erfindungsgemäße Verfahren sollte die Badspannung, d.h. die Spannung zwischen Anode und Kathode, vorzugsweise 15V nicht überschreiten, wobei eine Spannung im Bereich von 4 bis 15V bevorzugt wird. Die Stromdichte auf der

Anodenoberfläche sollte 25 A/dm nicht überschreiten, wobei eine Stromdichte zwischen etwa 3 und etwa 20 A/dm bevorzugt wird. Die Temperatur des Bades sollte 30° C oder 35 C nicht überschreiten und vorzugsweise im Bereich von 20° C bis 30° C aehalten werden.

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Die für eine Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erforderliche Zeit kann beträchtlich herabgesetzt werden, indem man das Verfahren absatzweise bzw. intermittierend durchführt, d.h. indem man den Betriebs- ^ Gleichstrom im Verlauf von Perioden zuführt, die durch Ruheintervalle getrennt sind, in denen kein Strom zugeführt wird. Die Perioden, in denen der Gleichstrom fließt, sollten vorzugsweise eine Dauer in der Größenordnung von jeweils 0,5 bis 1 min haben. Die RuheintervalIe sollten eine Dauer von jeweils nur einigen Sekunden, z.B. von 5 bis 10 s, haben.

Nachstehend wird eine besondere Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.

Ein spezielles Beispiel eines Elektrolysebades für das erfindungsgemäße Verfahren hat folgende Zusammensetzung:

20	Natriumsulfamat	500 g
	Glycerin	700 g
	Wasser	500 g
	Natriumchlorid	15 g

pH: 10 bis 12 25

Für das elektrolytische (anodische) Entgraten von Stahlgegenständen in diesem Elektrolysebad werden die folgenden Bedingungen angewandt:

30 Temperatur des Bades Badspannung Stromdichte (an der Anode)

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20°C	bis	30	⁰C
4	bis	15	V
3	bis	8	A/dm²

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Die Behandlung wird vorzuasweise intermittierend durchgeführt, wobei Perioden mit einer Dauer von jeweils 0,5 bis 1 min, in denen der Gleichstrom fließt, mit Ruheintervallen abwechseln, die jeweils eine Dauer von 5 bis 10 s haben.

Der pH-Wert des Elektrolysebades wird eingestellt, indem man eine verdünnte Lösung von Natriumhydroxid oder, falls der pH-Wert vermindert werden soll, Wasser hinzugibt.

Es wird angenommen, daß die Wirkung des Elektrolysebades im wesentlichen in folgendem besteht: Die Sulfamationen geben ihre elektrische Ladung an die Anode, d.h.an den zu entgratenden Stahlgegenstand, ab, was zur Bildung von Amidosulfonsäure und Sauerstoff führt. Der Sauerstoff oxidiert das Eisen zu Eisen (II)-oxid (FeO), das auf dem Gegenstand eine sehr dünne Schicht bildet. Diese Wirkung beruht darauf, daß die Lösunq- einen hohen Gehalt an Salz

und an mehrwertigem Alkohol hat. Die Eisenoxidschicht dient zum Schutz des Eisens gegenüber einem Angriff durch die Amidosulfonsäure. An scharfen Kanten, die auch einem verstärkten elektrischen Feld ausgesetzt sind ("Spitzeneffekt'¹), ist die Eisenoxidschicht außerordentlich dünn.

Auch die in dem Elektrolyten enthaltenen Chloridionen neigen dazu, ihre Ladung an der Anode unter Bildung von freiem Chlor abzugeben. Die Entladung der Chloridionen wird jedoch durch die Eisenoxidschicht und durch die hohe Konzentration der Sulfamationen gehemmt. Daher besteht die Neigung, daß freies Chlor hauptsächlich an den Stellen auftritt, wo die Oxidschicht am dünnsten ist und wo die Stärke des elektrischen Feldes hoch ist, d.h. an Graten oder an anderen scharfen Kanten. Das Chlor zerstört die „_ς dünne Oxidschicht und greift das Eisen an, mit dem es sich

unter Bildung von Eisenchlorid, FeCl₃, verbindet. Die

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dreiwertigen Eisenionen werden in der alkalischen Lösung zu zweiwertigen Eisenionen reduziert und an. der Kathode

ausgefällt. In dieser Weise wird --cter¹ %gKtr-<Äyt..· kontinuierlich von aufgelöstem Anodenmetall^exeinigt, was zu einer langen Betriebslebensdauer führt. Andere feste Verunreinigungen können beispielsweise mittels einer Filtriereinrichtung kontinuierlich aus dem Elektrolysebad abgetrennt werden.

Wenn das Bad schließlich verbraucht ist, muß es vor seiner Entleerung in die Kanalisation oder in einen Aufnahmebehälter nur mit Wasser verdünnt werden. Beim Verdünnen werden die aufgelösten, zweiwertigen Eisenionen

zu dreiwertigen Eisenionen oxidiert. Im einzelnen führt 15

die Alkalität des Elektrolysebades zur Bildung von Eisen (Ill)-oxidhydrat. Falls erwünscht, kann das Eisen (III)-oxidhydrat leicht von der Flüssigkeit abgetrennt werden.

Das erfindunasgemäße Verfahren hat den zusätzlichen 20

Vorteil, daß den behandelten Stahlgegenständen ein bestimmtes Ausmaß an Passivität verliehen wird, was zu einem vorübergehenden Rostschutz führt.

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Claims

TIPDTKE - BüHLING - KlNhIP Patentanwälte

ItUINt "UMLINÜ IVinnt (DPAundEPA)

GBUPE - Pellmann ^DipL"^lng· ^H-^Tiedtke

RUPE I-ELLMANN Dipl.-Chem. G. Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne 3006062 Dipl.-Ing. R Grupe

Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-539653

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Patentansprüche

1« Verfahren zum elektrolytischen, anodischen Entgraten oder Polieren eines Stahlgegenstandes, bei dem der Gegenstand als Anode in einem Elektrolyten einer Behandlung durch einen Gleichstrom mit einer Stromdichte zwischen 2
2 und 50 A/dm bei einer zwischen Anode und Kathode herrschenden Spannung von 4 bis 25 V unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung in einem Elektrolyten in Form einer alkalischen, wäßrigen Lösung durchführt, die im wesentlichen aus zumindest einem mehrwertigen Alkohol, aus Alkalisulfamat und aus Wasser besteht, wobei pro Liter der Lösung zumindest 300g mehrwertiger Alkohol, zumindest 200g Alkalisulfamat und zumindest 200g Wasser enthalten sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung in einer Lösung durchführt, die zusätzlich einen geringeren Chloridanteil enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gleichstrom während einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Perioden zuführt, die durch Ruheintervalle getrennt sind, in denen kein Strom zugeführt

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4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gleichstrom während einer Vielzahl von Perioden zuführt, die jeweils eine Dauer von nicht weniger als 30s und nicht mehr als 60s haben und durch Ruheintervalle mit einer Dauer von jeweils 5 bis 10s getrennt sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Elektrolysebad auf einer Temperatur von 20 bis 30° C hält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert des Elektrolysebades zwischen 9 und

12 hält.
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7. Elektrolysebad zum anodischen Entgraten oder Polieren eines Stahlgegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer alkalischen, wäßriaen Lösuna besteht, die im wesentlichen aus zumindest einem mehrwertigen

Alkohol, aus Alkalisulfamat und aus Wasser besteht, wobei pro Liter der Lösung zumindest 300g mehrwertiger Alkohol, zumindest 200g Alkalisulfamat und zumindest 200g Wasser enthalten sind.

8. Elektrolysebad nach Anspruch 7, gekennzeichnet

durch einen zu einem pH-Wert zwischen 9 und 12 führenden Alkalioehalt.

9. Elektrolysebad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich zumindest ein lösliches Chlorid in einer Gesamtmenge zwischen 2g/l und 30g/l enthält.

10. Elektrolysebad zum anodischen Entgraten oder Polieren eines Stahlgegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 500 Gewichtsteilen Natriumsulfamat, 700 Gewichtsteilen Glycerin, 500 Gewichtsteilen Wasser,

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15 Gewichtsteilen Natriumchlorid und der zur Einstellung eines pH-Wertes zwischen 9 und 12 benötigten Alkalimenge besteht.

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