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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Spritz-
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reinigen von Metallteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie
hat auch ein Reinigungsmittel-Konzentrat zur Durchführung dieses Verfahrens zum
Gegenstand.
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Um die Oberfläche von Metallen zu verbessern, werden sie einer thermochemischen
Behandlung unterzogen. Dabei werden sie insbesondere den Elementen Kohlenstoff,
Stickstoff und/oder Bor ausgesetzt, die in die Oberfläche eindifDndieren.
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Bevor die thermochemische Behandlung erfolgt, ist es jedoch erforderlich,
dieMetallteile zu reinigen, um Rückstände aus vorhergehenden Bearbeitungsschritten,
wie Fräsen, Drehenvoder Schleifen, von der Metalloberfläche zu entfernen.
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Diese Reinigung erfolgt heutzutage vorwiegend in Spritzanlasein, wobei
eine Reinigungsflotte eingesetzt wird, die etwa 2 bis 4 Gewichtsprozent eines Reinigungsmittel-Konzentrats
enthält. Damit die Metallteile nach dem Reinigen durch Stehen an der Luft nicht
korrodieren, bis die thermochemische Behandlung vorgenommen wird, was manchmal mehrere
Tage dauern kann, enthalten sie ein Korrosionsschutzmittel. So sind Reinigungsmittel-Konzentrate
auf wässriger Basis zur Reinigung von Metallteilen vor deren thermochemischer Behandlung
im Handel, die anorganische Phosphate, Silicate, Borate und dergleichen als Korrosionsschutzmittel
enthalten.
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Metallteile, die vor der thermochemischen Behandlung mit einer aus
diesen bekannten Reinigungsmittel-Konzentraten hergestellten Reinigungsflotte gereinigt
worden sind, zeigen jedoch häufig nach der thermochemischen Behandlung nicht die
erwünschte Oberflächenverbesserunv. nische ochwierigkeiten treten bei anderen Behandlungen
der Metalloberfläche auf, die mit Adsorptionsvorgängen verbunden sind, z. B. bei
Fügeprozessen (Hart- und Weichlöten), Feuerverzinken, Phosphatieren, Emaillieren
oder bei galvanischen Prozessen.
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Aus der DE-PS 13 02 095 ist ein Reinigungsmittel-Konzentrat auf wässriger
Basis bekannt, das neben nichtionogenen Tensiden aus Athylenoxvdaddukten z. B.anNonylphenol,
Fettsäuren, Alkanolamine, wie Triäthanolamin, und weitere Verbindungen, wie Natrium-Athylendiamintetraacetat
enthält.
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Weiterhin geht aus der US-PS 42 12 758 eine Reinigungspaste auf wässriger
Basis hervor, die unter anderem ca. 12 Gewichtsprozent Oleinsäure, 6 Gewichtsprozent
eines Diäthanolamids einer Fettsäure, ca. S Gewichtsprozent 1,2-Propylenglykol,
ca. 4 Gewichtsprozent Triäthanolamin sowie ca.
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1 Gewichtsprozent eines ToriachsEraktes enthält. Sowohl das Reinigungsmittel-Konzentrat
nach der DE-PS 13 02 095 wie die Reinigungspaste nach der US-PS 42 12 745 enthalten
also Komponenten, die sich gar nicht oder erst bei sehr hoher Temperatur verflüchtigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen,
das zuverlässig zu der durch die Wärmebehandlung gewünschten Verbesserung der Oberfläche
von Metallteilen führt, die gegebenenfalls mehrere Tage vorher einer Reinigungsbehandlung
unterzogen worden sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen
Maßnahmen gelöst.
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Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigten Metallteile zeigen
nach der thermochemischen Behandlung eine hervorragende gleichmäßige und reproduzierbare
Verbesserung ihrer Oberfläche.
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Dabei wird angenommen, daß die nichtflüchtigen Komponenten (z. B.
anorganische Korrosionsinhibitoren und andere Salze) der bekannten Reinigungsmittel-Konzentrate,
die zum Reinigen von 1Hetallteilen vor deren Wärmebehandlung verwendet
werden,
zu einer Passivierung der Oberfläche der Metallteile führen, die nicht nur eine
Korrosion während der Lagerung der Metallteile verhindert, sondern auch die Adsorption
und damit die Diffusion der durch die thermochemische Behandlung in die Oberfläche
der Metallteile einzuführenden Elemente, wie Kohlenstoff, Stickstoff und Bor, beeinträchtigt.
Dies gilt insbesondere für das Aufsticken, das bei einer relativ niedrigen Temperatur
von etwa 5000C durchgeführt wird. Darüberhinaus erfolgt eine Diffusion unerwünschter
Elemente wie Phosphor, Silicium oder Alkalimetalle, die in den bekannten Reinigungsmittelkonzentraten
vorhanden sind, bei der thermochemischen Behandlung in die Metalloberfläche, wodurch
die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Metallteile nachteilig beeinflußt
werden.
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Eine derartige Beeinträchtigung der Oberfläche bei der thermochemischen
Behandlung durch die vorhergehende Spritzreinigung der Metallteile ist also erfindungsgemäß
vermieden, und zwar im wesentlichen dadurch, daß einerseits das Reinigungsmittel,
einschließlich des Korrosionsschutzmittels, sich verflüchtigt, wenn das Metallteil
nach der Reinigung und Lagerung erwärmt wird, um die thermochemische Behandlung
vorzunehmen, und andererseits dadurch, daß selbst nach der Verflüchtigung des Reinigungs-
bzw. Korrosionsschutzmittels die Metallteile bei der thermochemischen Behandlung
einer Atmosphäre ausgesetzt sind, die nicht durch schädliche Elemente kontaminiert
ist, sondern lediglich die in der Atmosphäre bei der thermochemischen Behandlung
in der Atmosphäre ohnehin vorliegenden Elemente Kohlenstoff, Sickstoff, Wasserstoff
und Sauerstoff enthält.
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Die Temperatur, bei der sich das Reinigungsmittel, einschließlich
des Korrosionsschutzmittels verflüchtigen soll, liegt dabei erfindungsgemäß vorzugsweise
bei 2500C, besonders bevorzugt bei 2000C, wobei der Siedepunkt des Korrosionsschutzmittels
vorteilhaft nicht unter 1000C liegt, damit
nicht schon beim Lagern
der Metallteile bei Raumtemperatur eine zu starke Verflüchtigung des Korrosionsschutzmittels
auftritt.
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Eine etwaige Beeinträchtigung der Oberfläche des Metallteils bei der
Wärmebehandlung durch das Reinigungsmittel läßt sich weiter dadurch herabsetzen,
daß das Reinigungsmittel in der Reinigungsflotte in einer geringen Konzentration
eingesetzt wird, vorzugsweise von 0,02 bis 2 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt
von 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Reinigungsflotte
durch Verdünnen mit Wasser aus einem Reinigungsmittel-Konzentrat hergestellt ist,
welches folgende Zusammensetzung aufweist und sich als besonders geeignet für das
erfindungsgemäße Verfahren erwiesen hat: a) 30 bis 60 Gewichtsprozent Triethanolamin,
b) 5 bis 15 Gewichtsprozent n-Alkylpolyalkylenglykolether mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen
im Alkylrest, c) 15 bis 55 Gewichtsprozent eines Diethanolamids einer Fettsäure
mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen als Korrosionsschutzmittel, und d) 5 bis 15 Gewichtsprozent
1,2-Propylenglykol als Lösungsvermittler enthält.
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Dabei wirkt die Komponente c) und in geringerem Maße möglicherweise
auch die Komponente a) als Korrsionsinhibitor. Der Lösungsvermittler d) kann dabei
auch weggelassen werden.
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Bei den vorstehend genannten Produkten handelt es sich um technisch
reine Produkte. D. h. die Komponente a) besteht zwar vorwiegend aus Triethanolamin,
enthält jedoch daneben auch Diethanolamin und Monoethanolamin.
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Das vorstehend angegebene erfindungsgemäße Konzentrat ist biologisch
völlig abbaubar. Dies gilt insbesondere auch für die Komponente b). Auch hat sich
gezeigt, daß dieses Konzentrat außerordentlich lagerstabil ist, obgleich es lediglich
höchstens zwei, vorzugsweise höchstens ein Gewichtsprozent Wasser enthält, das als
Verunreinigung der Komponenten a) bis d) eingeschleppt wird.
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Letzteres ist umso überraschender, weil sämtliche bekannte Reinigungsmittel-Konzentrate,
die zum Spritzreinigen von Metallteilen eingesetzt werden, einen relativ hohen Wasseranteil
bis zu 50 Gewichtsprozent und mehr enthalten. Dieser hohe Wasseranteil wird deswegen
als erforderlich angesehen, weil sich die bekannten Reinigungsmittelkonzentrate
sonst entmischen. D. h. das erfindungsgemäße aus den Komponenten a) bis c) bzw.
a) bis d) bestehende, Wasser lediglich als Verunreinigung enthaltende Konzentrat
zeigt keine derartige Mischung. Aufgrund des geringen Wassergehalts wird mit dem
erfindungsgemäßen Konzentrat also auch eine erhebliche Herabsetzung der Transport-
und Lagerkosten erzielt.
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Weiterhin hat sich überraschenderweise selbst bei der vorstehend angegebenen,
bevorzugten Konzentration des Konzentrats aus den Komponenten a) bis d) von lediglich
0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent eine deutliche Erhöhung der Standzeit der Reinigungsflotte
gegenüber den bekannten Reinigungsmittelkonzentraten herausgestellt. Auch ist der
Härtegrad des Wassers für die Reinigungswirkung des erfindungsgemäßen Reinigungskonzentrats
unerheblich.
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Die Herstellung des Konzentrats aus den Komponenten a) bis d) erfolgt
dabei beispielsweise in der Reihenfolge a), c), d) und b), und zwar bei Raumtemperatur
oder gegebenenfalls leicht erhöhter Temperatur bis etwa 35 "C. Die einzelnen
Bestandteile
werden dabei vollkolamen gelöst und es entsteht eine klare hellgelbe Flüssigkeit.
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Als Fettsäurediethanolanlid hat sich insbesondere Kokosfettsäurediethanolamid
als geeignet erwiesen. Das Fettsäurediethanolamid ist dabei technisch rein und weist
einen relativ hohen Anteil von freiem Albanolamin auf, z. B.
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bis 30 Gew.-. Außerdem enthält es Diethanolpiperazin in einer Menge
von bis zu 20 Gew.-%.
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Statt der Komponente c), also 15 bis 55 Gewichtsprozent eines Diethanolamids
einer Fettsäure mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen können auch 15 bis 55 Gewichtsprozent
eines Gemischs aus einer Fettsäure mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen und einem solchen
Diethanolamid eingesetzt werden, wobei das Gewichtsverhältnis der Fettsäure zu dem
Amid 3:1 bis 1:3, vorzugsweise 1:1 beträgt. Als Fettsäure hat sich dabei Kokosfettsäure
als besonders geeignet erwiesen.
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Beispiel Es werden in folgender Reihenfolge miteinander vermischt:
a) 5,0 kg Triethanolamin (technisch rein) b) 3,0 kg Kokosfettsäurediethanolamid
(MARLAMID R der Chemischen Werke Hüls) c) 1,0 kg 1,2-Propylenglykol (rein) d) 1,0
kg n-Alkylpolyalkylenglykolether (MARLOX (R FK64 der Chemischen Werke Hüls).
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Die Komponente d) kann dabei auch aus einem C10-C12- Fettalkoholaddukt
an 4 - 6 Mol Ethylenoxid gebildet sein (z. B.
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14ARLIPAL R der Chemischen Werke Hüls) oder es kann ein Gemisch von
MARLOX und AARLIPAL verwendet werden.
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Das Gemisch wird auf ca. 30% erwärmt unter Bildung eines erfindungsgemäßen
Konzentrats, das weniger als 1 Gew.-% Wasser enthält.