DE4422460C1 - Verfahren zum Bestimmen und Konstanthalten der Alkalität des Emailschlickers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen und Konstanthalten der Alkalität des Emailschlickers beim elektrophoretischen Emaillieren in Emaillieranlagen mit Hohlkathoden, bei denen das in den Hohlkathoden anfallende Elektrodenwasser ab­ geführt wird.

In dem Manuskript zu einem Vortrag von Herrn H. Warnke am 03.07.1986 an der TH Aachen zum Thema "Die Elektrotauchemaillierung ETE" geht hervor, daß ange­ nommen wird, daß die Badparameter durch entwässernde und ionisierende Katho­ den konstantgehalten werden. Da aber in der Praxis nach einer gewissen Zeit immer wieder Emaillierfehler auftreten, ist dieses ein sicheres Zeichen dafür, daß die Bad­ parameter nicht wirklich konstant sein können. An den Hohlkathoden wird das abge­ schiedene Wasser unter Strom osmotisch aus dem Schlicker entfernt. Es findet also eine elektroosmotische Entwässerung statt, bei welcher on-line jedoch kein bekann­ tes Analyseverfahren angewandt werden kann, wie es beispielsweise bei einer ein­ fachen Filtration zur Überwachung von Wassers zum Einsatz kommt. Ein notwen­ diges Eingreifen in den Emaillierprozeß ist erst erkennbar, wenn bereits Emaillier­ fehler aufgetreten sind. Um wieder die Ausgangsalkalität des Schlickers herstellen zu können, muß dann der Badinhalt ganz oder teilweise gewechselt werden. Neben den bereits mit Emaillierfehlern behafteten Teilen sind also auch noch ein geringerer Ausstoß an beschichteten Teilen und ein erhöhter Abwasseranfall, verbunden mit erhöhten Abwasserkosten die Folge, da für die Zeit der Schlickererneuerung der gesamte Prozeß unterbrochen ist.

Um bereits vor dem Auftreten von Emaillierfehlern eine Vorhersage tätigen zu kön­ nen, wird daher in Fachkreisen eine Untersuchung des Permeats des Schlickers nach einer normalen Filtration angestrebt. Eine solche Überwachung hat jedoch nur einen 1,5-fach höheren Faktor gegenüber der Untersuchung der Leitfähigkeit des Schlickers zum Ergebnis und ermöglicht daher auch eine entsprechend schlechtere Voraussage von Emaillierfehlern. Eine Fehlererkennung kann daher nicht frühzeitig und ausreichend genau erfolgten.

Es ist aus der DE-OS 22 38 236 ein Verfahren zum elektrophoretischen Emaillieren bekannt, bei dem im mit Emailschlicker gefüllten Beschichtungsbehälter minde­ stens eine Kathode vorhanden ist, die von einer Membrane umgeben ist. Das zu behandelnde Werkstück dient im Beschichtungsbehälter als Anode. Der bei der Beschichtung entstehende Kationenüberschuß des Schlickers wird mit dem durch die Membrane dringenden Wasser aus dem Schlicker des Beschichtungsbehälters entfernt. Damit soll der Festkörperanteil im Schlicker und die Ionenbilanz konstant­ gehalten werden. Es kann jedoch keine Überprüfung der Alkalität des Email­ schlickers während der Durchführung des Verfahrens erfolgen, weil zu diesem Zweck keine einfache Analyseverfahren bekannt sind. Daher kann es trotzdem vorkommen, daß die Alkalität im Emailschlicker ansteigt und Emaillierfehler die Folge sind.

Aus der DE 24 00 705 C3 ist ein Beschichtungsbehälter bekannt, in dem die Ka­ thoden als Hohlkathoden ausgebildet sind. Der Innenraum der Hohlkathoden be­ sitzt Abflußöffnungen und ist über Verbindungsöffnungen mit dem Schlicker ver­ bunden, wobei die Verbindungsöffnungen zum Schlicker mit einer Membrane ab­ gedeckt sind. Trotz des Flüssigkeitsentzugs über die Hohlkathoden hat sich in der Praxis gezeigte daß Emaillierfehler auftreten können, weil die Laugenkonzentration des Schlickers unbemerkt angestiegen ist. Es besteht aber auch nach diesem Stand der Technik keine Möglichkeit, die Alkalität des Schlickers während des Prozesses zu überwachen, weil keine Analyseverfahren bekannt sind. Daher treten beim Emaillieren von gekrümmten Teilen nach den bekannten Verfahren an den Kanten gelegentlich Emaillierfehler auf, ohne daß man vorher in den Prozeß ein­ greifen kann. Bisher ist es nicht möglich, eine Vorhersage des nachfolgenden Emaillierfehlers zu treffen. Es wird immer erst dann in den Prozeß eingegriffen, wenn es eigentlich zu spät ist, nämlich dann, wenn bereits Fehler an den zu emaillierenden Teilen aufgetreten sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein leicht anzuwendendes Verfahren zum Bestimmen und Konstanthalten der Laugenkonzentration im Emailschlicker zu entwickeln, bei dem bereits weit vor dem Auftreten von Emaillierfehlern deren Wahrscheinlichkeit vorhersagbar und sofort Maßnahmen zu deren Verhinderung einleitbar sind.

Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Gegenstand durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Wei­ terbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden Ansprüchen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, daß die Lau­ genkonzentration des Emailschlickers nicht direkt gemessen werden muß. Es ist ein kausaler Zusammenhang zwischen dem Hydroxidgehalt des Elektrodenwassers und des Emailschlickers festgestellt worden. Dieser Zusammenhang wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgenutzt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Hydroxidgehalt des Elektrodenwassers durch Titration und/oder Messung der Leitfähigkeit des in den Hohlkathoden anfallenden Elektrodenwassers gemessen. Daraus werden Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des Emailschlickers gezogen. So ist bereits weit vor dem Auftreten eines Emaillierfehlers möglich, regulierend in den Prozeß einzugreifen.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden näher beschrieben werden.

Das Verfahren wird durchgeführt, indem eine elektrische Leitfähigkeitsmessung und/oder eine Titration des Elektrodenwassers erfolgt. Zwischen Hydroxidgehalt und elektrischer Leitfähigkeit des Elektrodenwassers besteht eine direkte Propor­ tionalität. Diese Meßmethoden sind auch online durchführbar.

Während die Leitfähigkeit des Elektrodenwassers für einen ausgewählten Prozeß zwischen 30 und 40 mS/cm (bei 20°C) schwankt, liegt der mittlere Wert für das Ultrafiltrat bei 5,5 mS/cm und für den Emailschlicker bei 2 bis 3 mS/cm. Ver­ gleicht man nun die Leitfähigkeitsmessung des Elektrodenwassers mit der des Schlickers, so erfolgt bei der Analyse des Elektrodenwassers eine Spreizung um den Faktor 15. Dadurch wird hierbei einerseits von einer größeren Präzision bei der Messung ausgangen und andererseits von einer höheren Richtigkeit, da sich andere Ionen mit ihrem Störeinfluß prozentual wesentlich schwächer bemerkbar machen als beim Schlicker. Die Alkalität des Elektrodenwassers wird zu ca. 90% durch die Konzentration der starken Laugen bestimmt. Zur Ermittlung der Alkalität des Elektrodenwassers kann also sowohl die Titration der starken Laugen bis pH 7 oder auch ohne großen Fehler die Titrationen der totalen Laugenkonzentration bis pH 4,5 herangezogen werden.

Wird bei der Überwachung des Hydroxidgehalts ein Ansteigen der Leitfähigkeit des in den Hohlkathoden anfallenden Elektrodenwassers festgestellt, so wird der Laugenüberschuß des Schlickers kompensiert. Dazu werden über mindestens eine Filtrationseinrichtung dem Schlicker hydroxidhaltiges Filtrat entzogen oder dem Schlicker sauer reagierende Stoffe zugesetzt. Der Entzug der Flüssigkeit kann z. B. durch Ultra- oder Mikrofiltration erfolgen.

Eine Neutralisierung des Laugenüberschusses kann dadurch erfolgen, daß ein sauer reagierender Stoff, wie z. B. kohlensäurehaltiges Wasser, in den Schlicker eingeleitet wird. Wird der Laugenüberschuß durch Einleiten von Kohlendioxid, Luft oder kohlendioxidhaltigen Gasen in den Schlicker neutralisiert, so ist das be­ sonders günstig, weil dadurch keine Aufsalzung des Schlickers verursacht wird. Desweiteren ist es möglich, daß das zum Abspritzen der beschichteten Teile über dem ETE-Becken verwendete Wasser ein Gemisch aus Filtrat und entsalztem Was­ ser ist. Als Regelgröße des Mischungsverhältnisses ist die elektrische Leitfähigkeit des Elektrodenwassers zu verwenden. So kann zum Beispiel bei einer geringen Leitfähigkeit des Elektrodenwassers ein hoher Anteil an Filtrat verwendet werden. Dadurch wird die Gesamtionenbilanz konstanter gehalten.

In dem gewählten Prozeß ist zum Beispiel bei Auftreten einer elektrischen Leit­ fähigkeit des Elektrodenwassers über 27 mS/cm (20°C) mit einem kritischen Zu­ stand-zu rechnen. Überschreitet der Wert 31 mS/cm (20°C), so ist innerhalb der nächsten 3-4 Stunden mit einem Auftreten des Fehlers zu rechnen. Diese Grenz­ werte sind für jeden Prozeß empirisch zu ermitteln.

Claims (6)

1. Verfahren zum Bestimmen und Konstanthalten der Alkalität des Emailschlickers beim elektrophoretischen Emaillieren in Emaillieranlagen mit Hohlkathoden, bei denen das in den Hohlkathoden anfallende Elektrodenwasser abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß während des Emaillierprozesses der Hydroxidgehalt des Elektrodenwassers durch Titration und/oder Messung der elektrischen Leitfähigkeit des in den Hohlkathoden anfallenden Elektrodenwassers überwacht wird und
daß mit einem Ansteigen der Leitfähigkeit des in den Hohlkathoden anfallenden Elektrodenwassers ein Laugenüberschuß im Schlicker signalisiert und
daß dieser Laugenüberschuß direkt im Schlicker verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Anstieg der Leitfähigkeit des in den Hohlkathoden anfallenden Elektrodenwassers der Laugenüberschuß durch Zugabe von sauer reagierenden Stoffen zum Schlicker neutralisiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit des in den Hohlkathoden anfallenden Elektrodenwassers der Laugenüberschuß durch Einleiten von Kohlendioxid in den Schlicker neutralisiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ansteigen der elektrischen Leitfähigkeit des in den Hohlkathoden anfallenden Elektrodenwassers dem Schlicker über eine Filtrationseinrichtung hydroxidhaltiges Filtrat entzogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Entzug des Filtrats mittels Ultra- oder Mikrofiltration erfolgt.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen online oder offline durchgeführt werden.