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Beizbad zum Beizen von Metallen Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Geizbad zum Beizen von Metallen, insbesondere von Eisen und Stahl, und besteht
hauptsächlich in der Anwendung eines neuen Beizbadzusatzmittels.
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Es ist eine große Anzahl solcher Beizbadzusatzmittel bereits bekannt,
z. B. solche, welche organische Verbindungen mit einem Chinolinkern enthalten. Diese
Beizbadzusatzmittel sollen vor allem verhindern, daß die Geizsäure des Geizbades
das reine Metall angreift und sollen die Wirkung derselben nur auf die Auflösung
des Rostes, des Eisenhammerschlages usw. beschränken. Als weitere Wirkungen resultieren
hieraus: die Verineidung eines Überbeizens sowie der Beizsprödigkeit, die Verminderung
des Säureverbrauches, des Metallverlustes, des Arbeitsaufwandes, des Entstehens
von Wasserstoff und der Säurenebel, die sich dadurch im Geizraume bilden, daß der
in großen Mengen entwickelte und aus dem Bade aufsprudelnde Wasserstoff Badteilchen
mit sich reißt und im Raume verstäubt.
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Von einem guten Beizbad ist ferner ztt verlangen, daß es keine giftigen
oder gesundheitsschädlichen Gase oder Dämpfe entwikkelt, daß die gebeizten Gegenstände
nicht zum schnellen Anrosten neigen, daß das Geizbad Hammerschlagansatz besonders
energisch angreift und diesen Ansatz sowie Rost von reit Schraubengewinde versehenen
gehobeltem und polierten Gegenständen, auch wenn :ie aus hochgekohltem Stahl bestehen,
entfernt, ohne daß die Oberflächenbearbeitung leidet oder die Abmessungen sich ändern.
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Das Beizbad gemäß der Erfindung enthält zwar auch Stoffe mit einem
Chinolinkern, es hat sich aber gezeigt, daß die Mittel der vorliegenden Erfindung
nicht nur viel billiger, sondern auch viel wirksamer sind als reines Chinolin oder
als die Extrakte der Chinolinbasen aus der entsprechenden Steinkohlenteerfraktion.
Es ist überdies im Gegensatz zu den bekannten Beizbädern sehr wenig empfindlich
gegen höhere Beiztemperaturen und bildet auch bei höheren Temperaturen bis zum Siedepunkt
des Beizbades keine Ausscheidungen, die das Beizgut verunreinigen. Das Geizbad scheint
vermittels des Beizbadzusatzes eine Schutzschicht auf den gebeizten Gegenständen
zu bilden, da diese im Gegensatz zu vielen bekannten Beizmitteln nicht nur keine
Neigung zum Anrosten zeigen, sondern sich auch weit besser weiterverarbeiten lassen,
z. B. durch Ziehen, als solche Gegenstände, die in anderen Geizbädern und mit Zusatz
anderer bekannter Beizmittel gebeizt sind. Ein weiterer Vorzug des Beizbades gemäß
der Erfindung ist der, daß es die Auflösungsgeschwindigkeit der Metalloxvde, z.
B. Eisenoxvde, in der Beizsäure nur sehr wenig beeinflußt, so daß der Beizv organg
erheblich beschleunigt werden kann, ohne der Vorteile, die die Anwendung des Beizzusatzmittels
mit sich bringt, verlustig zu gehen. Da das Zusatzmittel, wie oben erwähnt, auch
bei Siedetemperatur nicht ausflockt,
wird die Oberfläche des Beizgutes
nicht beschmutzt und zur unmittelbaren Weiterverarbeitung unbrauchbar gemacht.
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Da bekanntlich mit steigender Geiztemperatur die Beizgeschwindigkeit
rapide steigt, d. h. die Beizdauer bedeutend verkürzt wird und in der Zeiteinheit
mehr umgesetzt, also rationeller und billiger gearbeitet werden kann, so bedeutet
ein Bad bzw. ein Beizzusatz, das bzw. der bei höherer Temperatur verwendet werden
kann, einen großen technischen Fortschritt.
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Das neue Beizbadzusatzmittel wird dadurch hergestellt, daß man animalische
oder vegetabilische Stoffe, welche Proteine, z. B. Albuminoide, enthalten, destilliert
und das Destillat kondensiert.
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Als Proteine enthaltendes Material können beispielsweise Haare, Knorpel,
Häute, Fleisch, Kasein, Ossein, Gelatine usw. verwendet werden. Das Material, z.
B. Gelatine, wird in einer Destillierblase langsam erhitzt, bis nur noch Kohle oder
Koks zurückbleibt, und die flüssigen Destillationsprodukte werden aufgefangen. Wenn
man dem Destillationsgut etwas tierisches oder vegetabilisches Fett zusetzt, so
erhöht dies die Ausbeute und Oualität des erhaltenen Produktes.
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Dieses Destillat kann direkt als Beizbadzusatz benutzt werden; es
empfiehlt sich aber, die in Wasser löslichen und unwirksamen bzw. wenig wirksamen
Bestandteile desselben abzutrennen. Der wasserunlösliche Teil des Destillats besteht
aus einer Reihe verschiedener Stoffe, die in solch einem Verhältnis zueinander in
dem Destillat vorhanden sind, daß eine sehr kräftige Beeinflussung des Beizvorganges
in der gewünschten Richtung erzielt wird.
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Um ein Beizbad gemäß der Erfindung herzustellen, kann man sich beispielsweise
nach folgendem Rezept richten: Wasser ................. z ooo 1, KonzentriertSchwefelsäure
501, Wasserunlöslicher Teil des Destillats ............. 0,1251. Die Bestandteile
können in der angegebenen Reihenfolge miteinander gemischt werden, oder es kann
auch das Destillat mit einer kleinen Menge der Säure (etwa 1 Teil Destillat auf
3 Teile Säure) gemischt und diese Mischung dem angestellten Bade zugegeben werden.
Die Menge des Destillats kann geändert werden, um seine Einwirkung auf den Beizprozeß
zu erhöhen oder herabzusetzen; ebenso kann auch in bekannter Weise durch Änderung
der Menge und der-Art der Säure, j e nach Wunsch, ein starkes oder schwaches Bad
hergestellt werden. Die freie Säure kann, falls gewünscht, durch eine entsprechende
Menge von Salpeterkuchen oder einem ähnlichen säurehaltigen Material ersetzt werden.
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Der wasserunlösliche Destillatbestandteil löst sich in dem Säurebad
unter Trübung desselben. Die geringe noch entstehende Wasserstoffmenge wird in einer
Schaumdecke, welche sich durch den Zusatz des Destillates in dem Säurebade bildet,
so lange zurückgehalten, daß alle Feuchtigkeit abgeschieden wird, bevor das Gas
in die Luft entweicht. So wird jede Möglichkeit des Entstehens einer säurenebelhaltigen
Atmosphäre vermieden, die Anlaß zum Anrosten und zur Beeinträchtigung der menschlichen
Gesundheit geben könnte. Das Beizbad kann nicht nur bei niedrigen Temperaturen,
sondern auch bei hohen Temperaturen angewendet werden, da auch hohe Temperaturen
keinen zersetzenden Einfluß- auf das Zusatzmittel haben; es ist aber in diesem Falle
zweckmäßig, die angewandte Menge des Zusatzmittels zu erhöhen. Die in dem obigen
Rezept angegebene Menge bezieht sich auf Beizbäder von etwa 8o°. Allgemein ausgedrückt
wird so viel Destillat erfordert, als nötig ist, um die sichtbare Erzeugung von
Wasserstoff, welche man als Gasen zu bezeichnen pflegt, zu verhindern. Es hat sich
jedoch gezeigt, daß in solchen Fällen, wo eine große Menge an Destillatzusatz erforderlich
ist, eine übermäßige und unerwünschte Schaumbildung stattfindet.
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Dieser Mangel läßt sich folgendermaßen beheben: Es wurde erkannt.,-
daß das Destillat aus zwei verschiedenen Bestandteilen besteht, von denen der eine
in Handelssalzsäure löslich, der . andere unlöslich ist. Der in Salzsäure lösliche
Bestandteil ist der Hauptträger der eigentlichen selektiven Wirkung, während der
andere Bestandteil hauptsächlich die Schaumbildung verursacht. Man kann daher das
Destillat in diese zwei Komponenten zerlegen und die säurelösliche Komponente zur
Regelung der Beizwirkung, die unlösliche zur Regelung der Schaumbildung benutzen.
Beispiel 1 1 des wasserunlöslichen Teiles des Destillates wird mit 1,51 Salzsäure
(spezifisches Gewicht 1,2o) innig gemischt, wobei eine beträchtliche Wärmeentwicklung
stattfindet. Nach einigem Stehen der Mischung bilden sich zwei Flüssigkeitsschichten;
die Bodenschicht, die den gewünschten Extrakt darstellt, wird von der oberen Schicht
abgezogen. Man kann für diese Trennung der Komponenten konzentrierte Schwefelsäure
nicht benutzen, da diese das ganze Destillat löst; es kann aber eine Mischung aus
gleichen Raumteilen
Wasser und konzentrierter Schwefelsäure mit
Erfolg angewandt werden, obgleich in diesem Falle die Ausbeute geringer ist als
bei Verwendung von Salzsäure. Beobachtungen ergaben, daß die Gegenwart von Salzsäure
die Regelwirkung sowohl des Destillates selbst als auch des auf die angegebene Weise
daraus gewonnenen Extraktes erheblich steigert.
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Ein zum Beizen von Eisen und Stahl geeignetes Bad kann vermittels
des Extraktes beispielsweise folgendermaßen hergestellt werden: Wasser
................... iooo 1, Schwefelsäure (66° Be) 5o1, Extrakt (wie oben
beschrieben) 0,501. Bei der Benutzung eines Bades nach dieser Vorschrift entsteht
gerade die genügende Menge eines gut geeigneten Schaumes.
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Während bisher das Beizbad nicht zu heiß angewandt werden und nicht
zu sauer sein durfte, kann die Temperatur und der Säuregehalt eines Bades gemäß
der Erfindung stark gesteigert werden, ohne daß sich irgendwelche Nachteile zeigen.
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Es wurde ferner gefunden, daß nach der vorliegenden Erfindung gebeizte
Stahlrohre und andere Gegenstände dem Anrosten besser widerstanden und sich leichter
ziehen ließen als solche, die in der bisher bekannten Weise gebeizt waren. Hierbei
konnte ein eigenartiger Geruch an den Ziehwerkzeugen wahrgenommen werden. Dies dürfte
darauf zurückzuführen sein, daß nach dem üblichen Neutralisieren Spuren des gelösten
Destillates in wasserunlöslicher Form auf dein Arbeitsstück niedergeschlagen werden,
und trotz seiner fast unmerklichen Menge wirkt dieser Niederschlag anscheinend doch
als Unterstützung der Schmierung und als Mittel zur Verhütung des Rostens.