DE3222532A1

DE3222532A1 - Verfahren und mittel zum sauren beizen von austenitischen edelstaehlen

Info

Publication number: DE3222532A1
Application number: DE19823222532
Authority: DE
Inventors: Arno 5042 Erftstadt Kuhlmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1983-12-22
Also published as: DE3222532C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beizen von
austenitischen Edelstählen mit Säuren auf Basis von Fluorwasserstoff sowie Mittel zum Durchführen des Beizens.
Metalle werden im allgemeinen zwecks Korrosionsschutz gebeizt, worunter man das Entfernen von Oxiden wie Zunder, Rost und anderen Verunreinigungen der Oberfläche versteht.
Mit dem Beizen bezweckt man vor allem die Herstellung einer reinen, metallisch blanken Oberfläche.
Austenitische Edelstähle sind je nach ihren Legierungsbestandteilen mehr oder weniger korrosionsbeständig und können daher mit den üblichen Beizlösungen nicht ausreichend gereinigt werden. Sie werden daher in der Praxis gebeizt mit Säuren auf Basis von Fluorwasserstoff und Salpetersäure.
Das Arbeiten mit derartigen Beizlösungen ist unangenehm und gefährlich und bedarf dementsprechend verstärkter Vorsichtsmaßnahmen. Besonders unangenehm ist die Bildung von Nitrit-und Nitrosegasen. Ein weiteres Problem ist die umweltgerechte Ableitung derartiger Beizen. Während die Flußsäure durch Zusatz von Kalziumsalzen überwiegend als Kalziumfluorid gefällt werden kann, verbleiben die Nitrate und Nitrite in den neutralisierten Lösungen. Das Einleiten größerer Mengen derartiger neutralisierter Beizen in das Abwasser ist nicht statthaft, so daß in vielen Fällen die Lösungen unter hohlem Energieaufwand eingedampft und die Rückstände auf Sonderdeponien verbracht werden müssen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Verfahren zum sauren Beizen von austenitischen Edelstählen mit Säuren auf Basis von Fluorwasserstoff zu verbessern und es sowohl bezüglich der Durchführung als auch der Entsorgung umweltfreundlicher zu gestalten.
Diese Aufgabe ist überraschenderweise dadurch lösbar, daß man der Beize statt Salpetersäure Peroxide zusetzt. Es wurde gefunden, daß Peroxide in ähnlicher Weise wie Salpetersäure in der Lage sind, den Angriff der Fluß säure auf austenitische Edelstähle zu verlangsamen, so daß die Oberflächen nach dem Beizen die gleiche Qualität besitzen wie solche, die mit Flußsäure und Salpetersäure gebeizt wurden. Erfindungsgemäß entstehen aber während des Beizens keine Nitrite oder Nitrosegase mehr. Die verbrauchten Beizlösungen lassen sich insbesondere durch Kalziumsalze neutralisieren, wobei die Flußsäure in Form von Kalziumfluorid ausfällt. Die Peroxide lassen sich durch Zusatz von Katalysatoren oder einfaches Erhitzen zerstören. Die Metallsalze der Stahllegierungen werden beim Neutralisieren mit Kalziumsalzen zusammen mit dem stets vorhandenen Eisenhydroxid gefällt, so daß die verbleibenden Lösungen ohne weiteres in die normalen Abwässer eingeleitet werden können.
Als peroxide können erfingunsgemäß insbesondere Wasserstoffperoxid, aber auch stabilisiertes Natriumperborat sowie organische peroxide eingesetzt werden. Als organische Peroxide sind insbesondere solche geeignet, die keine unerwünschte Inhibierung der Beize bewirken und später nach der Neutralisierung mit Kalziumsalzen entweder ebenfalls gefällt werden oder ohne weiteres ins Abwasser eingeleitet werden dürfen.
Die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen sauren Beizen hängt stark von der Legierung des zu beizenden austenitischen Edelstahls ab. Der Gehalt an Fluorwasserstoff kann daher zwischen 0,2 und 25 Gew.-% schwanken. Vorzugsweise werden Konzentrationen zwischen 1 und 15 Gew.-% Fluorwasserstoff eingesetzt. Auch der Gehalt an Peroxiden hängt von dem jeweils zu beizenden Edelstahl ab. Die Konzentration an Peroxiden beträgt daher 0,1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%. Während die Agressivität der Beize mit zunehmender Konzentration an Fluß säure steigt, sinkt sie mit zunehmender Konzentration an Peroxiden. Es läßt sich somit durch einfache Vorversuche für jeden Edelstahl ein optimaler Mengenbereich feststellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im allgemeinen mit flüssigen Beizen durchgeführt, insbesondere wenn das Innere von Edelstahlgefäßen oder -rohren gebeizt werden soll Soll hingegen die Außenwand von Edelstahlbehältern gebeizt werden, ist es vielfach technisch einfacher, wenn die Beize in Form einer Paste aufgetragen werden kann. Erfindungsgemäße Mittel in Pastenform lassen sich herstellen aus Flußsäure, Peroxiden und einem Füllmittel wie Bariumsulfat, Aluminiumoxid, Kalziumfluorid, Carboxymethylzellulose und sonstigen säurebeständigen organischen Kolloiden. Carboxymethylzellulose konnte für Beizpasten mit Salpetersäure nicht verwendet werden, da diese binnen kurzem die Substanz zerstört, so daß sich die Paste wieder verflüssigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im allgemeinen bei Temperaturen zwischen 15 und 300C durchgeführt. Bei Temperaturen zwischen 0 und 15"C verläuft das Beizen meist zu langsam. Bei Temperaturen zwischen 30 und 50"C verläuft die Reaktion zu schnell und ist daher schwerer regulierbar.
Es ist jedoch prinzipiell möglich, durch Auswahl der Konzentrationen an Flußsäure und Peroxid auch in den Temperaturbereichen zwischen.0 und 150C einerseits und 30 und 500C andererseits kontrolliert zu beizen.
Die erfindungsgemäßen Mittel zum sauren Beizen können außer Flußsäure und Peroxiden sowie ggf. Verdickungsmitteln zur Herstellung von Pasten auch weitere Zusätze enthalten. So kann beispielsweise durch geringfügige Zusätze von Inhibitoren wie bei Sparbeizen die Beizgeschwindigkeit reguliert werden bzw. der Beizvorgang so gesteuert werden, daß bei einem unwesentlichen Abtrag an Metall nur die Oxide gelöst werden.
Es können auch andere anorganische oder organische Säuren zugesetzt werden, wie Schwefelsäure, Essigsäure, Ameisensäure.
Die Hauptkomponenten sind aber erfindungsgemäß stets Flußsäure und Peroxide.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Mittel zu seiner Durchführung sind in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1 Eine Beizlösung wird hergestellt, welche 10 % Fluorwasserstoff und 1 % Wasserstoffperoxid enthält. Probebleche von 2 verschiedenen austenitischen Edelstählen (14541 und 14571) werden bei 20 bis 22"C der Beizlösung ausgesetzt. Der Abtrag an Metall in g/m2 wird 24 Stunden lang alle 2 Stunden ermittelt. Die Ergebnisse sind in der Figur 1 dargestellt.
Die Kurven zeigen, daß ein gleichmäßiger Metallabtrag erfolgt, dessen Geschwindigkeit von der Legierung abhängt.
Die Metallbleche zeigen eine gleichmäßige metallische Oberfläche ohne Korrosionserscheinungen oder sonstige Störungen.-Beispiel 2 Es werden 3 verschiedene Beizlösungen hergestellt, welche 10 % Fluorwasserstoff und verschiedene Mengen Wasserstoffperoxid (7,5 Gew.-%, 1,0 Gew.-% und 0,5 Gew.-%) enthalten.
Der Metallabtrag in g/m2 wird 24 Stunden lang alle 2 Stunden messend verfolgt. Die Ergebnisse sind in der Figur 2 zusammengestellt. Diese Kurven zeigen, daß ein gleichmäßiger Metallabtrag erfolgt, der durch steigende Mengen Wasserstoffperoxid verlangsamt wird. Die Oberflächen der Edelstahlbleche (1.4571) zeigen eine gleichmäßige gebeizte Struktur ohne Korrosionserscheinungen und von gleicher Qualität wie entsprechende Bleche, die in Flußsäure und Salpetersäure gebeizt wurden.
Die verbrauchten Beizen wurden mit Kalziumhydroxyd oder Kalziumcarbonat neutralisiert. Hierdurch fielen Kalziumfluorid, Eisenhydroxyd und alle anderen Schwermetallsalze aus. Das Filtrat enthielt nur noch geringe Mengen Wasserstoffperoxid. Es war geeignet, ohne weitere Reinigungsschritte in das Abwasser eingeleitet zu werden.

Claims

Verfahren und Mittel zum sauren Beizen von austenitischen Edelstählen Edel stählen Patentansprüche 1. Verfahren zum Beizen von austenitischen Edel stählen mit Säuren auf Basis von Fluorwasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure außer Fluorwasserstoffsäure Peroxide enthält.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure 0,2 bis 25 Gew.-% Fluorwasserstoff und 0,1 bis 20 Gew.- Peroxid enthält.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure in Past.enform aufgetragen wird.
4. Mittel zum sauren Beizen von austenitischen Edelstählen auf Basis von Fluorwasserstoff, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Peroxiden.
5. Mittel gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,2 bis 25 Gew.-% Fluorwasserstoff und 0,1 bis 20 Gew.-% Peroxid.
6. Mittel gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Pastenform vorliegen.