DE3935535C1

DE3935535C1 - Aq. compsn. for etching and polishing metal surfaces - comprises mixt. of tri:sodium citrate, citric acid and sodium di:hydrogen phosphate in water

Info

Publication number: DE3935535C1
Application number: DE19893935535
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr. 5657 Haan De Prueller; Raimund 5600 Wuppertal De Glodde; Klaus 4044 Kaarst De Beckschaefer
Original assignee: Carl Kurt Walther GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Kurt Walther GmbH and Co KG
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1991-02-07
Anticipated expiration: 2009-10-26

Abstract

Aq. etching and polishing compsn. for metal surfaces comprises a mixt. (1.5 pts. wt.) of trisodium citrate (15-20 wt%), citric acid (20-40 wt%), NaH2PO4 (30-60 wt%) and opt. additives in water (to make 100 pts.wt), at pH 3-4. USE - Metal components are surface etched and polished by agitation in the above compsns., keeping the pH below about 5-6 by addn. of more etching components as necessary.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Oberflächenbear beiten von Metallteilen in einem vibrierenden Gleit schleifbehälter gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for surface machining processing of metal parts in a vibrating glide grinding container according to the preamble of claim 1.

Neben den üblichen Gleitschleifverfahren, bei denen als Behandlungsmittel eine tensid- und korrosions schutzhaltige, wäßrige Lösung eingesetzt wird, sind Verfahren bekannt, bei denen mit Beizsystemen gearbeitet wird, die gleichzeitig die Stellen der Oberfläche gegen den Angriff der Beizlösung schützen, die von der Schüt tung im Vibrator nicht erreicht werden (z. B. Täler in der Oberfläche, Riefen). Das bedeutet, daß hier ein Ergebnis wie bei normalen Gleitschleif-Prozessen, nur in sehr viel kürzerer Zeit, erreicht wird.In addition to the usual vibratory grinding processes at which as a treatment agent a surfactant and corrosion protective aqueous solution is used Known methods in which worked with pickling systems is, which at the same time opposes the places of the surface protect the attack of the pickling solution by the Schüt the vibrator cannot be reached (e.g. valleys in the surface, scoring). That means here Result as with normal vibratory finishing processes, only in much shorter time.

Bei den bekannten Lösungen dieser Art (EP-02 95 754 A2) wird die Zitronensäure - als Alternative zu der ebenfalls dort vorgeschlagenen Oxalsäure - zusammen mit einem Me tallpulver, dessen Oxydationspotential größer als Null ist, z. B. Zink, dem Gleitschleifbehälter zugegeben. Die diesbezügliche Lösung ist verfahrenstechnisch kompli ziert, insbesondere wegen der notwendig werdenden zwei ten Dosiervorrichtung für das Metallpulver. Sie ist auch abwassertechnisch problematisch. Aus Gründen der Umwelt belastung muß dieses Metallpulver wieder ausgesondert werden. Die Wirkung dieses Metallpulvers ist darüber hinaus gebunden an den direkten Kontakt zur Oberfläche der Werkstücke, was bedeutet, daß stets eine relativ große Menge zugesetzt sein muß. Dies bringt auch eine untragbare Verteuerung und gegebenenfalls Aufschwämmung des Behandlungsbettes insgesamt. Darüber hinaus kann es durch Zugabe von Metallpulver zu einer Wasserstoffversprödung der Werk stücke kommen, was in vielen Fällen schädlich ist, indem sich eine Festigkeitsminderung und dadurch erhöhte Bruchge fahr ergibt.In the known solutions of this type (EP-02 95 754 A2) citric acid - as an alternative to that too proposed oxalic acid there - together with a Me tall powder, whose oxidation potential is greater than zero is, e.g. B. zinc, added to the vibratory finishing tank. The this solution is procedurally complex adorns, especially because of the need for two dosing device for the metal powder. she is also problematic in terms of wastewater. For environmental reasons this metal powder must be rejected will. The effect of this metal powder is beyond that also tied to direct contact with the surface of the workpieces, which means that always a relative large amount must be added. This also brings one intolerable price increases and, if necessary, sponges of the treatment bed as a whole. Furthermore, it can by adding metal powder to hydrogen embrittlement of the plant pieces come, which in many cases is harmful by itself a reduction in strength and thereby increased breakage driving results.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungs gemäßes Verfahren anzugeben, welches unter Vermeidung der vorerwähnten Nachteile ohne jede diesbezüglich um weltbelastende Komponenten auskommt und dennoch die gewünschte Bearbeitungsgeschwindigkeit gewährleistet.The object of the present invention is a genus according to the procedure, which is avoided the aforementioned disadvantages without any in this regard components that pollute the world, and yet that desired processing speed guaranteed.

Gelöst ist dies durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung. Der Anspruch 2 stellt eine vorteilhafte Bemaßungsregel dar. Der Anspruch 4 gibt das Behandlungsmittel in der als Pulver-Zusammenset zung gelieferten Form an.This is solved by the in the characterizing part of the claim 1 specified invention. The claim 2 provides an advantageous dimensioning rule. The claim 4 gives the treatment agent as a powder composition supplied form.

Durch das deutsche Patent DE 38 15 111 C1 ist zwar bereits ein Behandlungsmittel zum Gleitschleifen angegeben, welches neben Tannin Wasserstoffperoxyd oder Peroxyd-Verbindun gen enthält, bezüglich dessen man bei Vermeidung höherer Konzentrationen eine genügende Umweltfreundlichkeit unterstellen kann wegen der dann gegebenen Ungif tigkeit. Hier taucht jedoch auch die Schwierigkeit der entsprechenden Handhabung auf, nämlich zu gewährleisten, daß diese Komponente nie in solchen Konzentrationen auftritt und/oder geliefert wird, welche das Peroxyd in die Kategorie der giftigen umweltschädigenden Substanzen einordnet, aus welchen Gründen auch erhebliche Formalitä ten bezüglich Transportgenehmigungen für größere Gebinde notwendig sind. The German patent DE 38 15 111 C1 is already a Treatment agent specified for surface grinding, which in addition to tannin, hydrogen peroxide or peroxide compound contains genes, about which one avoids higher ones Concentrations a sufficient environmental friendliness can assume because of the then given Ungif action. Here, however, the difficulty of appropriate handling, namely to ensure that this component never in such concentrations occurs and / or is supplied, which the peroxide in the category of toxic environmentally harmful substances classifies, for whatever reasons, significant formalities regarding transport permits for larger containers are necessary.

Aus der DE 38 00 834 A1 ist ferner ein Verfahren und Mittel zum gleichzeitigen Gleitschleifen, Reinigen, Passivieren metallischer Werkstücke unter Verwendung saurer wäßriger Lösungen, die Orthophosphosäure und/oder Pyrophosphor säure und/oder deren wasserlösliche Salze, Oligocarbon säuren, sowie gegebenenfalls ferner Tenside, Korrosions inhibitoren und weitere übliche Wirkstoffe und/oder Hilfsstoffe enthalten, bekannt, wobei bevorzugte Phosphatkomponen ten, Natriumphosphate oder Natrium-Pyrophosphate sind. Ziel der Zusammensetzung dieses Mittels ist es, daß gleichzeitig in einem einzigen Arbeitsvorgang erreicht werden soll, daß eine Reinigung, Entzunderung, Passivie rung, Entgratung, sowie ein Schleifen, Glätten und Polieren nebst Glänzen stattfindet. Diese Mittel bringen jedoch nicht den bei Benutzung des erfindungsgemäßen Mittels auftretenden Effekt, nämlich einen Schutz bestimmter Stellen der Oberfläche gegen Angriff der Beizlösungskomponente. DE 38 00 834 A1 also describes a method and means for simultaneous surface grinding, cleaning, passivation metallic workpieces using acidic aqueous Solutions containing orthophosphonic acid and / or pyrophosphorus acid and / or its water-soluble salts, oligocarbon acids, and optionally also surfactants, corrosion inhibitors and other conventional active ingredients and / or Contain auxiliaries, known, preferred phosphate components ten, sodium phosphates or sodium pyrophosphates. The aim of the composition of this agent is that achieved simultaneously in a single operation should be that cleaning, descaling, passive tion, deburring, as well as grinding, smoothing and polishing in addition Shining takes place. However, these funds do not teach Use of the agent according to the invention occurring Effect, namely protection of certain parts of the surface against attack of the pickling solution component.

Durch die angegebene Erfindung sind in überraschendem Effekt alle diese Probleme beseitigt. Es wird als umwelt freundliches Pulver oder als wäßriges Konzentrat in der entsprechenden Zusammensetzung geliefert. Diese können am Einsatzort in die 1,5%ige wäßrige Lösung ge bracht werden. Die Zugabemengensteuerung derart, daß ein pH-Wert von 5 bis 6, ausgehend von einem Zugabe-pH-Wert 3 bis 4, nicht überschritten wird, gewährleistet die weitgehende Aufrechterhaltung der beschleunigten Wir kungsweise der Oberflächenbearbeitung. Diese Beschleuni gung des Bearbeitungsverfahrens ist innerhalb des vorge sehenen Bearbeitungs-pH-Wert-Bereiches sehr erheblich gegenüber den gattungsgemäßen Lösungen. Entspricht die zugegebene Dosiermenge pro Stunde (in Liter/h) gemäß dem bevorzugten Vorschlag etwa dem 7fachen der zur Bearbei tung angebotenen Werkstückoberfläche (in m²), so ist, vor allem dann, wenn die Werkstücke ganz oder überwie gend aus Eisen bestehen, in optimaler Weise gewährlei stet, daß stets der für die beschleunigte Wirkung als günstigst befundene pH-Wertbereich aufrechterhalten bleibt und nicht überschritten wird. Der während der Bearbeitung erfolgende Anstieg des pH-Wertes, etwa zu beschreiben durch die ReaktionAll of these problems are surprisingly eliminated by the stated invention. It is supplied as an environmentally friendly powder or as an aqueous concentrate in the appropriate composition. These can be brought into the 1.5% aqueous solution at the place of use. The addition quantity control in such a way that a pH value of 5 to 6, starting from an addition pH value 3 to 4, is not exceeded, ensures the extensive maintenance of the accelerated effect of the surface treatment. This acceleration of the machining process is very considerable within the proposed machining pH range compared to the generic solutions. Corresponds to the metered amount added per hour (in liters / h) according to the preferred proposal about 7 times the workpiece surface offered for processing (in m ² ), especially if the workpieces consist entirely or predominantly of iron, in optimally ensure that the pH value range found to be the most favorable for the accelerated effect is always maintained and is not exceeded. The increase in pH during processing, as can be described by the reaction

Fe + 2 H⁺ → Fe²⁺ + H₂ Fe + 2 H⁺ → Fe ²⁺ + H ₂

bzw. der dadurch hervorgerufene Anstieg der Fe²⁺-Ionenkonzentration in der Lösung, die die Reaktion beim pH-Wert von 6 schnell zum Stillstand bringen würde, unterbleibt, da die Fe²⁺-Ionen durch Komplexbildung von den in der Dosierflüssigkeit immmer wieder nachgeliefer ten Citraten abgefangen werden. Es tritt - überraschen derweise - keinerlei Lochfraß an den Werkstücken auf. or the resulting increase in the Fe ²⁺ ion concentration in the solution, which would quickly bring the reaction to a standstill at pH 6, since the Fe ²⁺ ions always replenish due to the formation of complexes in the dosing liquid trapped citrates. Surprisingly, there is no pitting on the workpieces.

Vorteilhaft kann die Dosiermenge auf ein Mehrfaches der Werkstoffoberfläche abgestimmt werden, wenn der Rezeptur eine Puffersubstanz, z. B. Weinsäure hinzugefügt wird, die bei dem eingestellten pH-Wert zusätzliche H-Ionen für die Reaktion bereitstellt.The metered amount can advantageously be a multiple of Material surface to be matched when the recipe a buffer substance, e.g. B. tartaric acid is added, the additional H ions at the set pH for the reaction.

Anstelle von Trinatriumcitrat kann auch ein anderes Alkalicitrat verwendet sein und anstelle des Natrium- Dihydrogenphosphats ein anderes Alkaliphosphat.Instead of trisodium citrate, another one can be used Alkaline citrate can be used and instead of the sodium Dihydrogen phosphate is another alkali phosphate.

Claims

1. Process for the surface processing of metal parts in a vibrating vibratory grinding container, in which the metal parts are circulated together with grinding bodies with the addition of a liquid treatment agent, which treatment agent contains citric acid as the pickling solution component, characterized by the use of a 1.5% aqueous solution of the components:

15-20% trisodium citrate
20-40% citric acid
30-60% Na dihydrogen phosphate

with a pH of 3 to 4 and such a zu Quantity - in relation to that in the container for processing tion offered total workpiece surface - that a pH of about 5 to 6 during the processing time is not exceeded.

2. The method according to claim 1, characterized by the following component distribution:

20% trisodium citrate
30% citric acid
50% Na dihydrogen phosphate.

3. A method for the surface treatment of metal parts according to claim 1, characterized in that the metered quantity added (liters per hour) is approximately 7 times the workpiece total surface area available for machining (in m ² ).

4. Treatment agent for producing a 1.5% aqueous solution for use in vibratory grinding consisting of a powder of the composition:

20% trisodium citrate
30% citric acid
50% Na dihydrogen phosphate.