DE3138503C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
Als Nachbehandlung insbesondere von galvanischen Zink- und Kadmium
beschichtungen spielen Chromatierungen zur Erzielung eines verbesserten
Korrosionsschutzes sowie einer speziellen Farbgebung eine
große Rolle. Meist werden Transparent-, Blau-, Gelb- und Olivchromatierungen
für diesen Zweck eingesetzt. Diese Chromatierungslösungen
enthalten neben Chromsäure in niedrigen bis mäßigen Konzentrationen
weitere Ionen, die zu den genannten Eigenschaften der Chromatierungs
schichten führen.
Im technischen Einsatz treten bei nahezu allen diesen Chromatierungen
eine Reihe von Schwierigkeiten auf, die ihren Grund in der sich
durch den chemischen Prozeß während des Chromatierungsvorganges ändernden
Zusammensetzung der Chromatierungslösungen haben; beispielsweise
spielt sich hierbei folgende Reaktion zwischen der Metalloberfläche
von Zink (oder Kadmium) und Lösung ab:
3 Zn⁰ (Cd⁰) + Cr₂O₇2- + 14 H⁺ → 3 Zn2+ (Cd2+) + 2 Cr3+ + 7 H₂O
d. h. es wird Chromat durch Reduktion und Zink (oder Kadmium) durch
Oxidation verbraucht sowie gleichzeitig Zn2+ (Cd2+) und Cr3+ gebildet
und in der Lösung angereichert.
Diese Änderungen in der Zusammensetzung der Chromatierungslösungen,
insbesondere die Anreicherung von Cr3+, bewirken eine Veränderung,
normalerweise Verschlechterung der Qualität der Chromatierungs-
Schichten.
Bisher wurde versucht, diese unerwünschte Veränderung durch hohe
Pufferkapazität, d. h. Vorratshaltung bezüglich des Chromatgehaltes,
des pH-Wertes und der Aufnahmefähigkeit der Chromatierungslösung
für die Abbauprodukte möglichst lange hinauszuzögern; anschließend
muß jedoch ein großer Teil der Chromatierungslösung verworfen und
eine entsprechende Menge Neuansatz zugeführt werden, was wenig um
weltfreundlich, aber kosten- und arbeitsintensiv ist. Durch die Ein
führung von Ionenaustauschern konnte ein erheblicher Fortschritt dadurch
erzielt werden, daß eine Regeneration von Chromatierungslösungen
möglich wurde; vgl. Metalloberfläche 32 (1978) 3, S. 104-109 sowie
Galvanotechnik 69 (1978) 5, S. 431-438.
Als nachteilig erwies sich jedoch beim Einsatz von Ionenaustauschern
die für einen Dauerbetrieb mit brauchbaren Ergebnissen notwendigen
umfangreichen analytischen Bestimmungen; diese Bestimmungen sind
sehr kostenintensiv und deshalb nur sinnvoll bei sehr großen Bad
volumina, da hier zum einen der entsprechende Warenumsatz, zum
anderen die entsprechende Pufferkapazität in bezug auf den Chemie
haushalt gegeben sind.
Es ist auch bekannt, über eine kontinuierliche pH-Wert-
Messung eine kontinuierliche Analyse des H⁺-Gehalts durch
zuführen und anhand dieser die Zusammensetzung der Chromatier
lösung zu bestimmen, wobei in Abhängigkeit von dieser
Analyse der Durchfluß durch eine Austauschervorrichtung
gesteuert und bei Bedarf, d. h. bei steigendem pH-
Wert - erkennbar durch einen Farbumschlag eines als
Sonde verwendeten Harzes - eine Ergänzungslösung zudosiert
wird, um die Konzentration von H⁺, Cr6+ und Zn2+-Ionen
etwa konstant zu halten; vgl. DE-OS 22 62 789.
Wie die Praxis aber zeigt, erweist sich dieses Meß- und
Regelungsverfahren nur dann von mäßigem Erfolg, wenn in
einer Galvanik immer die gleiche Ware in gleichem Durchsatz
gefahren wird, da dann nämlich das Verhältnis Ausschleppung
zu Warenoberfläche konstant bleibt und somit
eine Kopplung der Dosierung von H⁺ und Cr6+ ermöglicht.
In einer Lohngalvanik wird zum Beispiel im praktischen Betrieb
in aller Regel ein unterschiedliches Warenspektrum
gefahren; hierbei gerät die Zusammensetzung der Chromatierung
unter Verwendung der bekannten Dosiereinrichtung nach
kurzer Zeit außer Kontrolle. Die Ursachen hierfür sind u. a.
- Stark variierendes Verhältnis Ausschleppung : Warenoberfläche
Die hier üblichen Werte sind
Die hier üblichen Werte sind
bei Gestellware:0,04-0,2 l ausgeschleppte Lösung
pro m² chromatierter Oberfläche, bei Trommelware:0,2-0,8 l ausgeschleppte Lösung
pro m² chromatierte Oberfläche.
pro m² chromatierter Oberfläche, bei Trommelware:0,2-0,8 l ausgeschleppte Lösung
pro m² chromatierte Oberfläche.
Zum Vergleich hierzu beträgt der Bedarf einer Gelb-
Chromatierung bei fehlender Ausschleppung etwa
0,2-0,4 l Lösung pro m²
chromatierter Oberfläche.
chromatierter Oberfläche.
- Unterschiedlicher Verbrauch der einzelnen Komponenten
der Chromatierlösung (Cr6+, Restsäure) bei variierendem
Verhältnis Ausschleppung : Warenoberfläche.
Bei der Kopplung der Bestimmung von Cr6+ und Restsäure
tritt ein weiteres Problem auf: Wird ein frisch regenerierter
Kationenaustauscher - d. h. H⁺-Form - wieder zugeschaltet,
so wird längere Zeit keine Nachschärfung mehr zudosiert,
da ja Säure aus dem Austauscher freigesetzt wird.
Der Chromatgehalt in der Chromatierlösung sinkt nun
kontinuierlich ab und erreicht bei niedrig konzentrierten
Chromatierlösungen nach kurzer Zeit den unteren Grenzwert.
In diesem Fall muß zusätzlich - nach entsprechender Analyse -
Chromsäure von Hand zugegeben werden, um die weitere
ordnungsgemäße Funktion der Chromatierlösung zu ge
währleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe
durch ein neues Verfahren zum kontinuierlichen Regenerieren
von Chromatierungslösungen zu schaffen, das aufgrund
der Ausbildung der Analyseverfahren geeignet ist, auch bei
kleineren Galvano-Anlagen eine stetige Regeneration der
Chromatierungslösung durchzuführen, wobei insbesondere die
genannten analytischen Arbeiten vermieden werden sollen,
so daß ein kontinuierlicher Dauerbetrieb von Chromatierungen,
die mit Ionenaustauschern oder anderen Methoden,
wie Elektrodialyse oder Elektrolyse oder chemische
Oxidation, betrieben werden, erstmals ermöglicht wird.
Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht
- - die kontinuierliche photometrische Analyse von CrO₄2- (bzw. Cr₂O₇2-), im folgenden als Cr6+ bezeichnet;
- - die kontinuierliche photometrische Analyse von Cr3+;
- - die kontinuierliche Messung des pH-Wertes mittels einer Glaselektrode;
- - die kontinuierliche, von der Meßapparatur automatisch gesteuerte Zugabe von einer oder mehreren Ergänzungs lösungen sowie
- - die kontinuierliche Steuerung der Einheiten zur Ent fernung von Reaktions- und Abbauprodukten, wie Ionen tauscher, Elektrodialyse, Reaktor für chemische Oxidation oder ähnliches.
Auf diese Weise wird also auch im Falle eines variierenden
Verhältnisses Ausschleppung zu Warenoberfläche die Zu
dosierung von Chromsäure und Restsäure entkoppelt, um
konstante Konzentrationen von H⁺ und Cr6+ zu erzielen.
Dies bedeutet, daß die pH-Messung ausschließlich für die
Zudosierung von Restsäure (sowie Steuerung der Aus
tauscher) herangezogen wird, während der Chromsäuregehalt
separat kontinuierlich gemessen wird, so daß reine Chrom
säure zudosiert werden kann.
Vorteilhafterweise müssen lediglich Cr6+ und H⁺ in der
Konzentration konstant gehalten werden und darf Cr3+
einen gewissen Grenzwert nicht überschreiten. Der Gehalt
an Zn2+ bzw. Cd2+ dagegen kann beliebige Werte annehmen
und braucht nicht durch Kationenaustausch abgesenkt zu
werden: hierdurch erhöht sich die nutzbare Kapazität des
verwendeten Austauschers erheblich.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß das erfindungs
gemäße Verfahren zudem durch die kontinuierliche
Analyse erlaubt, die Konzentration der Chemikalien in der
Chromatierungslösung auf die niedrigst möglichen Werte ab
zusenken, da kein großes Chemikalien- und pH-Puffervolumen
aufgrund der geregelten kontinuierlichen Chemikalien-
Nachdosierung mehr notwendig ist. Auf diese Weise werden
auch die Chemikalienverluste durch Ausschleppung minimiert.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung
mehr oder weniger schematisch dargestellter Ausführungs
beispiele erläutert.
Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit dem Aufbau
des Meßsystems sowie mit der Verschaltung dieses
Systems mit einer Chromatierungswanne
und
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Anordnung
nach Fig. 1.
Die Fig. 1 zeigt eine Verschaltung, die vorzugsweise bei kleineren
Chromatierungsbädern mit relativ hoher Umwälzleistung der Pumpe betrieben
wird.
Aus einem Chromatierungsbad 15 wird mit einer Pumpe 8 über ein
Drosselventil 14 die Chromatierungslösung ständig abgezogen und
über einen Kationenaustauscher 9 dem Chromatierungsbad rückgeführt.
Anstelle eines Kationenaustauschers kann auch eine Einrichtung für
eine Elektrodialyse oder eine Elektrolyse oder eine chemische Oxidation
Anwendung finden. Durch den nur geringfügigen Druckabfall
am Drosselventil 14 bedingt, wird ein kleiner Teilstrom der Chromatierungs
lösung durch zum Drosselventil 14 parallel geschaltete Meßeinheiten
5 bis 7, bestehend aus Photometern 5 und 6 für die Messung
von Cr6+ und Cr3+ sowie aus einer Glaselektrode 7 für die pH-
Messung, geleitet. Diese Meßeinheiten regeln über eine Steuerung 2
die Zugabe von Ergänzungslösungen aus den Vorratsbehältern 3 und 4
durch Magnetventile 12 und zeigen den Beladungszustand des Kationen
austauschers 9 an, und überbrücken den Kationenaustauscher über
ein Ventil 13 bei unzulässig starkem Absinken des pH-Wertes der
Chromatierungslösung.
Die Eichung der Meßeinheiten 5 bis 7 erfolgt mittels einer Eichlösung
aus einem Behälter 1 nach Schließen eines Handventils 10 und
Öffnen eines Handventils 11 während des laufenden Betriebes des
Chromatierungstraktes. Im Normalbetrieb ist das Handventil 10 offen
und das Handventil 11 geschlossen.
Die Eichlösung aus 1 enthält Cr6+, Cr3+ und H⁺-Ionen in dem Ver
hältnis, das als optimal für die Chromatierungslösung erachtet
wird; zudem ist die Eichlösung so zusammengesetzt, daß sie in der
zugeführten Menge im Chromatierungsbad nicht stört. Beispielsweise
kann die Eichlösung die Chromatierungslösung selbst in der für die
Chromatierung optimalen Zusammensetzung sein.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt;
sie zeigt eine Verschaltung, die vorzugsweise bei größeren
Chromatierungsbädern mit relativ niedriger Umwälzleistung der
Pumpe betrieben wird. Diese Verschaltung erlaubt auch den Betrieb
mehrerer Chromatierungsbäder am gleichen Regenerationssystem und
ermöglicht in diesem Fall erhebliche Kosteneinsparungen.
Aus dem Chromatierungsbad 15 (oder mehreren Chromatierungsbädern)
läuft über einen Überlauf die Chromatierungslösung im freien Fall
in einen Chromatierungs-Sammelbehälter 16. Ein kleinerer Teilstrom,
der ebenfalls durch das Gefälle bewirkt wird, wird durch das Photo
meter 5 für die Messung von Cr6+ und die Meßzelle 7 mit Glaselektrode
für die pH-Messung geleitet. Diese Meßeinheiten regeln über die
Steuerung 2 die Zugabe von Ergänzungslösungen aus 3 und 4 durch die
Magnetventile 12. Aus dem Chromatierungs-Sammelbehälter 16 wird mit
der Pumpe 8 die Lösung über den Kationenaustauscher 9 oder eine
Einheit zur Elektrodialyse oder chemischen Oxidation und über das
Drosselventil 14 gepumpt. Parallel zum Drosselventil 14 durchläuft
ein kleiner Teilstrom über die Handventile 10 das Photometer 6 für
die Bestimmung von Cr3+.
Die Eichung aller Meßeinheiten erfolgt wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 durch Schließen aller Ventile 10 für Normalbetrieb
und Öffnen aller Ventile 11 für den Eichvorgang. Für die Eichlösung
gelten die gleichen Gesichtspunkte wie im Zusammenhang mit
Fig. 1 bereits erläutert.
Die Verschaltung der Komponenten in den Ausführungsbeispielen nach
den Fig. 1 und 2 stellen nur Beispiele dar und können prinzipiell
abgewandelt werden, sofern beispielsweise eine andere Umwälzung der
Chromatierungslösung dies erfordert, ohne daß hierbei der Erfindungs
gedanke verloren wird.
Die Photometer 5 und 6, die für die Messung der Cr6+- und Cr3+-
Konzentrationen im Durchflußverfahren herangezogen werden, sind
auf die üblichen bzw. gewünschten Bereiche einzustellen; die Einstellung
betrifft sowohl die Schichtdicke der Küvetten als auch
den Wellenlängenbereich und die optische Bandbreite. Beispielsweise
besteht bei den Wellenlängenbereichen um 440 nm für die Messung von
Cr6+ und 590 nm für die Messung des Cr3+ - wie Versuche gezeigt haben -
praktisch keine gegenseitige Störung der Messungen bei Konzentrations
variationen der jeweils anderen Komponente. Der Gehalt
an Cr6+ in der Chromatierungslösung kann beispielsweise 0,5 bis
30 g/l, der Gehalt an Cr3+ kann beispielsweise 0,05 bis 1 g/l betragen.
Das Photometer 5 weist beispielsweise einen Wellenlängenbereich
von 420 bis 460 nm, vorzugsweise 440 nm auf, bei einer
Bandbreite von ±2 bis ±5 nm, und eine Schichtdicke der Lösungen
in den Küvetten von 0,3 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,5 mm, so daß
die Extinktion im Bereich von 0,2 bis 2,0, vorzugsweise 0,4, im geräte
technisch optimalen Meßbereich liegt. Das Photometer 6 weist beispiels
weise einen Wellenlängenbereich von 560 bis 600 nm, vorzugsweise
590 nm, auf, bei einer Bandbreite von ±5 bis ±30 nm, vorzugsweise
10 nm, so daß die Extinktion im Bereich von 0,2 bis 2,0,
vorzugsweise 0,4 liegt.
Ebenso wie die Photometer muß die pH-Elektrode so gewählt werden,
daß sie im vorgesehenen Bereich, je nach Chromatierungslösung, von
pH-Werten 0,5 bis 4,0 geeignet ist und in einer Durchflußzelle betrieben
werden kann.
Für das Regenerieren der Chromatierungslösung werden vorzugsweise
zwei Ergänzungslösungen herangezogen. Die erste Ergänzungslösung
besteht aus den Komponenten, die durch den chemischen Chromatierungs
prozeß verbraucht und zusätzlich nach Beendigung des Chromatierungs
vorganges ausgeschleppt werden. Diese erste Ergänzungslösung
besteht demnach hauptsächlich aus Chromsäure, evtl. mit einer
weiteren Säure zur Lieferung der für den Redoxprozeß benötigten Wasser
stoffionen, soweit diese nicht durch den Kationenaustauscher geliefert
werden. Die Zudosierung der ersten Ergänzungslösung wird
nach der Messung des Cr6+-Gehaltes der Chromatierungslösung
gesteuert.
Die zweite Ergänzungslösung besteht aus den Komponenten, die nahezu
ausschließlich durch die Ausschleppung verlorengehen. Da die Chromatierungs
lösungen normalerweise sauer sind (pH 0,5 bis 4,0),
bestehen sie aus den von den entsprechenden Rezepturen bekannten
Säuren und/oder Salzen in den entsprechenden Mischungsverhältnissen,
wie sie für die gewünschten Farbtöne und Korrosionsschutzwerte der
Chromatierungsschichten benötigt werden. Die Zudosierung der zweiten
Ergänzungslösung wird nach der Messung des pH-Wertes der Chromatierungs
lösung gesteuert.
Bei sehr einfach aufgebauten Chromatierungslösungen, wie zum Beispiel
nur aus Chromsäure und Salzsäure, kann die erste Ergänzungslösung
nur aus Chromsäure, die zweite Lösung nur aus Salzsäure
bestehen.
Das Photometer 6 für die Messung des Cr3+-Gehaltes wird benötigt,
um in der Chromatierungslösung einen maximalen Gehalt an Cr3+, zum
Beispiel 0,5 g/l, nicht zu überschreiten, da speziell ein zu hoher
Gehalt an Cr3+ die Chromatierungsschichten sowohl hinsichtlich der
optischen Eigenschaften als auch den Korrosionsschutzwert verschlechtert.
Das Photometer 6 gibt daher den Zeitpunkt für die notwendige
automatisch oder manuell durchzuführende Regeneration des Kationen
austauschers an.
Mittels des Photometers 6 wird entsprechend Fig. 1 der Cr3+-
Gehalt vor dem Kationenaustauscher 9 oder entsprechend Fig. 2
nach dem Kationenaustauscher bestimmt.
Nach einem dritten Beispiel kann die Messung des Cr3+-Gehaltes
auch zwischen zwei hintereinandergeschalteten Kationenaustauschern
erfolgen, die anstelle des einen Kationenaustauschers
9 gemäß den Fig. 1 und 2 vorzusehen sind. Das Photometer
leitet beim Durchbruch von Cr3+ durch den ersten, dem Photometer
vorgeschalteten Kationenaustauscher, der hauptsächlich
Cd2+ gegen Cr3+ austauscht, die Regeneration dieses ersten Kationen
austauschers, bestehend im Austausch von Cr3+ gegen H⁺,
ein. Bei Abfall des mit der pH-Elektrode kontinuierlich gemessenen
pH-Wertes der Chromatierungslösung unter einen vorgegebenen
Grenzwert, der zwischen pH 0,5 und 4,0 liegen kann, wird
der zweite nachgeschaltete Kationenaustauscher, der hauptsächlich
Cd2+ gegen H⁺ austauscht, überbrückt. Die beiden Kationen
austauscher werden nach der Regeneration des ersten Kationen
austauschers, wobei hauptsächlich Cr3+ gegen H⁺ ausgetauscht
wird, gewechselt und liegen somit in umgekehrter Reihenfolge
vor. Die beiden Kationenaustauscher können beliebig
oft gewechselt werden, wobei jeder Wechsel nach dem Durchbruch
von Cr3+ durch den vor dem Photometer zur Bestimmung
des Cr3+-Gehaltes befindlichen Kationenaustauscher und der anschließend
erfolgten Regeneration dieses Kationenaustauschers
durchgeführt wird und somit in diesem Kationenaustauscher
system summarisch hauptsächlich Cr3+-Ionen gegen H⁺-Ionen aus
getauscht werden.
Hierdurch wird speziell der Sättigungsgrad an Cr3+-Ionen des
zuerst von der Chromatierungslösung durchlaufenen Kationen
austauschers bestimmt und der Zeitpunkt zur Einleitung der
Regeneration dieses Kationenaustauschers kann am genauesten fest
gelegt werden. Einflüsse durch schnelle Konzentrationsänderungen
seitens des Chromatierungsbades 16 oder seitens des nach
folgenden Kationenaustauschers entfallen somit.
Mit dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, eine Chromatierungs
lösung unabhängig vom Chemikalienverbrauch durch chemische
Reaktion und Ausschleppung sowie unabhängig von den
entstehenden Abbauprodukten in der als optimal gefundenen Zusammen
setzung konstant zu halten. Eine Wirtschaftlichkeit ergibt
sich dabei sowohl in dem gegenüber den bisherigen Chromatierungs
verfahren minimierten Chemikalienverbrauch, wenig
anfallendem Sondermüll und geringerem Arbeitsaufwand, als
auch aus der über praktisch unbegrenzt lange Betriebszeiten
aufrechtzuerhaltenden, sehr guten Qualität der Chromatierungs
schichten, ohne daß das Bad auszuwechseln ist.
Claims (13)
1. Verfahren zum kontinuierlichen Regenerieren von Chromatierungs
lösungen aus galvanischen Metallbändern nachgeschalteten
Chromatierungsbädern, unter Benutzung einer
über kontinuierlich ermittelte Analyse-Werte gesteuerten
Austausch-, Trenn- oder Reaktionsvorrichtung für das Entfernen
von Reaktions- und Abbauprodukten, dadurch
gekennzeichnet, daß als Analyse-Werte der
Chromatierungslösung deren Gehalt an Cr6+ und H⁺ jeweils
getrennt ermittelt werden, daß in Abhängigkeit eines Vergleichs
zwischen den ermittelten Analyse-Werten und vorgegebener
Werte eine oder mehrere Ergänzungs-Lösungen
der Chromatierungslösung selbsttägig zugegeben werden und
daß in Abhängigkeit von den Cr3+ und H⁺ Analyse-Werten der
Durchfluß durch die Austausch-, Trenn- oder Reaktionsvorrichtung
derart gesteuert wird, daß der Gehalt der Chromatierungs
lösung an Cr6+, Cr3+, H⁺, an Metallionen sowie
an Restanionen und Restkationen zeitlich annähernd
konstant bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die kontinuierliche Analyse des einen Bereich
von 0,5 bis 30 g/l umfassenden Gehaltes an Cr6+ in den
Chromatierungslösungen unter Verwendung eines Durchfluß
photometers erfolgt, das einen Wellenlängenbereich von 420
bis 460 nm, vorzugsweise von 440 nm, bei einer Bandbreite
von ±2 bis ±20 nm, vorzugsweise ±5 nm, und eine Schicht
dicke der Lösungen in den Küvetten von 0,3 bis 1,0 mm, vorzugsweise
0,5 mm aufweist, so daß die Extinktion im Bereich von
0,2 bis 2,0, vorzugsweise bei 0,4 im gerätetechnisch optimalen
Meßbereich liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Blauchromatierung und einem Gehalt von Cr6+ von 0,3
bis 1,0 g/l in den Chromatierungslösungen die kontinuierliche Analyse mit einem Durchfluß
photometer erfolgt, das einen Wellenlängenbereich von 350 bis
370 nm, vorzugsweise von 360 nm, bie einer Bandbreite von ±2
bis ±10 nm, vorzugsweise ±5 nm, und einer Schichtdicke der
Lösung in der Küvette von 0,3 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,5 mm
erfolgt, so daß die Extinktion im Bereich von 0,2 bis 2,0,
vorzugsweise bei 0,4 liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die kontinuierliche Analyse des Gehaltes an Cr3+ in den
Chromatierungslösungen, der 0,05 bis 1,0 g/l betragen kann, mit
einem Durchflußphotometer erfolgt, das einen Wellenlängenbereich
von 560 bis 600 nm, vorzugsweise 590 nm, bei einer Bandbreite
von ±5 bis ±30 nm, vorzugsweise ±5 nm, und eine Schichtdicke
der Lösungen in der Küvette von 5 bis 30 mm, vorzugsweise 10 mm,
aufweist, so daß die Extinktion im Bereich von 0,2 bis 2,0, vorzugs
weise bei 0,4 liegt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das kontinuierliche Messen des Gehaltes
an Cr6+ in der Chromatierungslösung zur Regelung der Nach
dosierung einer ersten Ergänzungslösung herangezogen wird, wobei
diese erste Ergänzungslösung aus Chromsäure und, sofern die
Lieferung von H⁺-Ionen für den Redoxprozeß nicht ausschließlich
über eine zweite Ergänzungslösung aus chemischen oder technischen
Gründen erfolgen kann, aus Fremdsäure, wie zum Beispiel HCl,
HNO₃, H₂SO₄ besteht.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das kontinuierliche Messen des Gehaltes
an Cr3+ in der Chromatierungslösung zur Bestimmung des Beladungs
zustandes und damit der Einleitung der manuellen oder
automatischen Regeneration eines Kationenaustauschers herangezogen
wird, wobei ein vorgegebener Maximalwert von Cr3+ in der
Chromatierungslösung als Startsignal dient.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die kontinuierliche Messung des pH-Wertes der Chromatierungs
lösung, der je nach Chromatierungslösung zwischen pH 0,5 und
pH 4,0 liegen kann, und der mit einer Glaselektrode in einer
Durchflußzelle gemessen wird, zur Regelung der Nachdosierung
einer zweiten Ergänzungslösung aus Säuren und, sofern notwendig,
Salzen dient, die beide hauptsächlich durch Ausschleppung
dem Chromatierungsband verloren gehen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Messen des Cr6+-Gehaltes mittels eines Photometers und
das Messen des pH-Wertes mittels einer Durchflußzelle in beliebiger
Reihenfolge unmittelbar nach dem Abfluß der Chromatierungs
lösung aus dem Chromatierungsbad, wie am Überlauf oder
der Saugseite der Pumpe, noch vor den Dosiereinheiten und einem
Kationenaustauscher oder einer Elektrodialysezelle oder einem
Reaktor zur chemischen Oxidation durchgeführt werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 und 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Messungen der Extinktionen,
die zur Bestimmung von Cr6+ und Cr3+ in der Chromatierungs
lösung dienen, sowie die Messungen des pH-Wertes der Chromatie
rungslösung über eine Eichlösung, wobei diese Eichlösung die
Chromatierungslösung selbst in der als optimal für den
Chromatierungsprozeß erachteten Zusammensetzung ist, als Relativ
messungen durchgeführt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß im Falle der Verkadmung bei einer Chromatierungs-
Regeneration mit Kationenaustauschern das Photometer
für die kontinuierliche Bestimmung des Cr3+-Gehaltes
zwischen zwei in Reihe geschaltete Kationenaustauschern
verwendet wird, und welches beim Durchbruch von Cr3+ durch
den ersten, dem Photometer vorgeschalteten Kationenaustauscher,
der hauptsächlich Cd2+ gegen Cr3+ austauscht, die Regeneration
dieses ersten Kationenaustauschers, bestehend im Austausch von
Cr3+ gegen H⁺, einleitet.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 4, 7 und 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Kationenaustauscher,
der dem ersten Kationenaustauscher sowie dem Photometer
zur Bestimmung des Cr3+-Gehaltes nachgeschaltet ist,
und der hauptsächlich Cd2+ gegen H⁺ austauscht, bei Abfall
des mit der pH-Elekrode kontinuierlich gemessenen pH-Wertes
der Chromatierungslösung unter einen vorgegebenen Grenzwert,
der zwischen pH 0,5 und 4,0 liegen kann, überbrückt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Kationenaustauscher nach der Regeneration des
ersten Kationenaustauschers, wobei hauptsächlich Cr3+ gegen H⁺
ausgetauscht wird, gewechselt werden und somit in umgekehrter
Reihenfolge vorliegen.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Kationenaustauscher beliebig oft gewechselt
werden, wobei jeder Wechsel nach dem Durchbruch
von Cr3+ durch den vor dem Photometer zur Bestimmung des
Cr3+-Gehaltes befindlichen Kationenaustauscher und der an
schließend erfolgten Regeneration dieses Kationenaustauschers
durchgeführt wird und somit in diesem Kationenaustauschersystem
summarisch hauptsächlich Cr3+-Ionen ausgetauscht
werden.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813138503 DE3138503A1 (de) | 1981-09-28 | 1981-09-28 | Verfahren zum kontinuierlichen regenerieren von chromatierungen fuer zink-, kadmium- und aehnliche metallbeschichtungen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813138503 DE3138503A1 (de) | 1981-09-28 | 1981-09-28 | Verfahren zum kontinuierlichen regenerieren von chromatierungen fuer zink-, kadmium- und aehnliche metallbeschichtungen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3138503A1 DE3138503A1 (de) | 1983-04-07 |
| DE3138503C2 true DE3138503C2 (de) | 1987-09-17 |
Family
ID=6142781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19813138503 Granted DE3138503A1 (de) | 1981-09-28 | 1981-09-28 | Verfahren zum kontinuierlichen regenerieren von chromatierungen fuer zink-, kadmium- und aehnliche metallbeschichtungen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3138503A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3833119A1 (de) * | 1988-09-29 | 1990-04-12 | Sep Tech Studien | Verfahren zur chromatierung und lackierung von metalloberflaechen mit wasserverduennbaren lacken |
| DE10308426B4 (de) * | 2003-02-27 | 2005-03-03 | Henkel Kgaa | Verfahren zur Aufbereitung von Phosphatierbadüberlauf und/oder von Spülwasser nach der Phosphatierung |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3579534D1 (de) * | 1984-06-29 | 1990-10-11 | Matsushita Graphic Communic | Vorrichtung zur regulierung der konzentration einer fluessigkeitsentwicklungseinrichtung. |
| FR2721326B1 (fr) * | 1994-06-20 | 1996-08-23 | Yves Bardin | Procédé et dispositif de régénération en continu d'un bain de traitement de surface, notamment de passivation. |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2262789A1 (de) * | 1971-12-21 | 1973-07-05 | Sanshin Mfg Co Ltd | Verfahren zum regeln der zusammensetzung eines chromatierungsbades |
-
1981
- 1981-09-28 DE DE19813138503 patent/DE3138503A1/de active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3833119A1 (de) * | 1988-09-29 | 1990-04-12 | Sep Tech Studien | Verfahren zur chromatierung und lackierung von metalloberflaechen mit wasserverduennbaren lacken |
| DE10308426B4 (de) * | 2003-02-27 | 2005-03-03 | Henkel Kgaa | Verfahren zur Aufbereitung von Phosphatierbadüberlauf und/oder von Spülwasser nach der Phosphatierung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3138503A1 (de) | 1983-04-07 |
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