DE558022C - Verfahren zum Reinigen und Blankmachen der Oberflaeche von Metallen durch Elektrolyse - Google Patents

Description

Dibüctheek
Bur. Ind. Eigendom

20 O CT. 1932

AUSGEGEBEN AM
5. SEPTEMBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 48 a GRUPPE 1

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. März 1930 ab

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen und Blankmachen der Oberfläche von Metallen durch Elektrolyse.

Bei der Wärmebehandlung von Stahlgehäusen,

. 5 Werkzeugteilen, Gußeisenrahmen, Walzprodukten u. ä." bildet sich eine Zunderschicht an der Oberfläche der Stahl- und Eisenteile. Diese Zunderschicht ist meist außerordentlich hart und macht, wenn sie nicht entfernt wird, das

ίο Arbeitsstück unbrauchbar. Dies zeigt sich z. B. bei Getrieberädern, wo jede Spur einer Zunderschicht zwischen den Zähnen entfernt werden muß, um ein rasches Abnutzen der Zähne zu verhindern.

Früher wurde die Zunderschicht vom Metall durch verschiedene Verfahren entfernt; eins derselben besteht in der mechanischen Abschürfung durch Verwendung von Sandstrahlgebläsen, Stahlbürsten und Schmirgelscheiben. In

ao einem weiteren Verfahren werden die Stahloder anderen Metallteile nach ihrer Bearbeitung in starke, anorganische Säuren gelegt. Dieser chemische Prozeß ist jedoch schwer zu kontrollieren, geht langsam vor sich und ergibt oft tief genarbte und zerfressene Metallteile. Schließlich wurden auch elektrolytische Methoden vorgeschlagen. Bei einer dieser elektrolytischen Methoden wird die Oberfläche von Metallen durch kathodische Behandlung im sauren Elekroh'ten unter Verwendung hoher Stromdichten von den Verunreinigungen befreit. Es wurde jedoch gefunden, daß auch bei diesem Verfahren eine ungleiche, verletzte Oberfläche mit tiefen Narben entsteht, besonders wenn die Zunderschichten verschieden stark sind oder es sich um stark profilierte Gegenstände handelt.

Soll nur eine Entfettung von Metallteilen vorgenommen werden, so läßt sich ein elektrolytisches Verfahren mit alkalischem Elektrolyten verwenden, das neben der Entfettung gleichzeitig eine Verkupferung bewirkt. Dieses sogenannte Kuprodekapierverfahren hat sich indes nicht bewährt, weil nur wenig profilierte Gegenstände behandelt werden können und oft nur eine mangelhafte Entfettung eintritt. Die Entfernung von Zunderschichten ist mit dem zuletzt genannten Verfahren nicht möglich.

Gemäß der Erfindung wird beim Reinigungsvorgang gleichzeitig die blanke Oberfläche des Metalls durch elektrolytische Abscheidung mit einer dünnen, gleichmäßigen, zusammenhängenden Bleischicht überzogen nnd dadurch vor weiterer Veränderung geschützt. Die Oberfläche dieser Metalle kann mit Vorteil durch Ablagern von Metallen weiterbehandelt werden.

Durch die Entstehung dieser Schutzschicht auf den bereits gereinigten Stellen ist es möglich, den Gegenstand so lange im Bade zu lassen, bis sämtliche, auch die stärksten und unzugänglichsten Zunderschichten bei profilierten Körpern entfernt sind, ohne daß die Oberfläche Narbenbildung zeigt. In dem Augenblick, wo eine dünne Bleischicht auf der blanken Oberfläche abgelagert ist, steigt an dieser Stelle das Po-

tential, so daß der Strom zu anderen Teilen des Werkstückes geleitet wird, die noch nicht gereinigt sind. Würde jedoch kein Blei im Bade vorhanden sein, so dürfte sich der Strom gerade auf den Punkt des Werkstückes konzentrieren, der blank ist und Narbenbüdimgen an der Oberfläche hervorrufen, während der Teil, der noch Verunreinigungen besitzt, ohne Strom bleiben würde, wodurch die Bildung des ίο Wasserstoffes aufhört und die Verunreinigungen auf dem Werkstück bleiben. Zweckmäßig enthält der saure, Schwefelsäure und Salzsäure enthaltende Elektrolyt ein lösliches Natriumsalz und ist mit im Elektrolyten löslichen Bleisalzen nahezu gesättigt. Wichtig ist es jedenfalls, daß die Lösung Blei enthält. Es werden Blei- oder Antimonbleianoden verwendet, die in Gegenwart von Salzsäure oder Chloriden angegriffen werden und zur Wiederherstellung des Bleigehaltes des Bades dienen. Es können auch Bleisalze dem Bade in bestimmten Zeiträumen zugeführt werden. Die Verhältnisse zwischen den Säuren und dem Natriumsalz können innerhalb weiter Grenzen verändert werden, wie es für die besondere Art der Arbeit am besten geeignet ist. Die Lösung kann kalt verwendet werden, jedoch geschieht das Reinigen rascher und wirkungsvoller in heißer Lösung.

Im vorliegenden Verfahren wird das zu reinigende Arbeitsstück als Kathode in dem Bade bei einer Stromstärke von ungefähr 0,075 bis ¹Z₁₀ Amp. pro Quadratzentimeter oder mehr verwendet. Bei niedrigerer Stromstärke verläuft • der Reinigungsprozeß langsamer. Es ist jedoch für gewöhnlich unmöglich, so geringe Stromstärken in diesem Prozeß zu verwenden, wie sie bei der Blei- oder Kupferplattierung benutzt werden. In Ausführung des Prozesses in einem Bleibad für Eisen und Stahl wurde entgegen der allgemeinen Erfahrung und der Ansicht der Fachleute des Elektroplattierens gefunden, daß man bei Verwendung hoher Stromstärken eine dünne, gleichmäßige Bleihaut bekommt. Es ist bekannt, daß bei außerordentlich hohen Stromstärken, wie in diesem Fall, Blei in lose zusammenhängender Form abgesetzt wird; es erweist sich jedoch, daß bei hohen Stromstärken eine zusammenhängende, glatte Bleihaut gebildet wird, die unter dem schwammigen Blei liegt, und daß diese Bleihaut homogen und praktisch frei von Löchern oder anderen Fehlern ist. Um den Reinigungsprozeß vollkommen durchzuführen, ist es notwendig, daß die anhaftende harte Zunderschicht auf mechanische Weise weggebracht wird. Zu .diesem Zweck wird ein verhältnismäßig starker Strom benutzt, der genügend Wasserstoffgas liefert, um bei einer einzigen Behandlung die vollständige Entfernung aller fremden Bestandteile zu erzielen und gleichzeitig auf dem Arbeitsstück eine Schutzhaut aus Blei entstehen zu lassen. Statt der Anoden aus Antimonblei odor der Anoden aus gewöhnlichem Blei können zum Reinigen von Eisen und Stahl andere Anoden, besonders solche aus Kohle, Graphit, Eisen, Siliziumeisen und Zink, verwendet werden.

Wird Essigsäure statt Salz- oder Schwefelsäure verwendet, so kann der Aufwand an Blei im Bade entweder durch Benutzung einer Verbindung von Kohlenanoden und Bleianoden oder bei Benutzung von Kohlenanoden allein durch wiederholte Hinzufügung von Bleiacetat geregelt werden. Die anorganischen Säuren haben jedoch den Vorteil größerer Dauerhaftigkeit und besserer elektrischer Leitfähigkeit.

In den Abb. 1, 2 und 3 sind zwei Vorrichtungen zur Ausführung des Verfahrens dargestellt. Zwei Anodenstäbe 7, y^a sind bei 8 an den Endteilen des Behälters unterstützt und mit den positiven Enden eines Generators nie- So derer Spannung durch Drähte 9 verbunden. Die Anoden 4 sind mit Haken 10 versehen, mittels welcher sie an den Stäben 7 hängen, die als Leiter für Strom dienen. Ein dritter Stab 11 (Abb. 1) zwischen den zwei Anodenstäben 7, 7 ist ebenso durch zwei Lager 12 unterstützt und dient als Kathode, die mit dem negativen Pol des Stromes in Verbindung steht.

Das gezeigte Arbeitsstück 13 hat ringförmige Gestalt und ist durch einfache Haken 14, die vom Kathodenstab 11 herunterhängen, unterstützt. Das Arbeitsstück ist in gleichem Abstand zwischen den beiden Anodenreihen aufgehängt.

In der Vorrichtung nach Abb. 2 und 3 werden die Kathoden in bekannter Weise während des Reinigungprozesses durch das Bad gezogen. Um dies bewerkstelligen zu können, sind die Arbeitsstücke auf einer Kette ττ^α angebracht. Die Kette dient gleichzeitig als Leiter, der zum negativen Pol des Generators führt. Das zu reinigende Arbeitsstück wird auf der linken Seite des Behälters in das Bad hinein und dann nach und nach zwischen den Anoden hindurchgeführt. Am anderen Ende des Behälters wird es gereinigt wieder aus dem Behälter gezogen.

Ausführungsbeispiel

Zur Entfernung der Zunderschichten von Stahlteilen wird zweckmäßig folgende Lösung no als Elektrolyt verwendet: Eine saure, etwa io°/₀ige Lösung von Schwefelsäure und Salzsäure, die im Verhältnis von drei Teilen Schwefelsäure zu einem Teil Salzsäure gemischt sind; zu dieser Lösung wird etwa 18,75 g/l Natriumchlorid hinzugefügt.

Sobald das Bad benutzt wird, geht Blei von der Bleianode in Lösung, so daß rieben den Säuren und dem Natriumchlorid beträchtliche Mengen von Bleichlorid in Lösung sind, deren Konzentration in ziemlich weiten Grenzen schwankt. Die Bleikonzentration ist indessen

immer genügend hoch, um einen Bleiüberzug auf den gereinigten Stellen des behandelten Gegenstandes zu erzeugen. Die Stromstärke liegt zwischen 8,6 und 13 Amp.' qdm und die Temperatur des Bades zwischen 60 und 8o° C. Ein stark verzundertes Stahlrad braucht 4 bis 6 Minuten zur gründlichen Reinigung. Die Oberfläche ist nach der Reinigung frei von Narben, frei von Zunder, Fetten und irgendwelchen durch

to den Wasserstoff hervorgerufenen Rauhigkeiten. Ein Vorteil dieses Prozesses ist auch, daß Risse und Sprünge in Eisen- und Stahlteilen, die durch Hämmern, Walzen oder andere mechanische Arbeitsgänge hervorgerufen wurden, zur rechten Zeit bei dieser elektrolytischen Behandlung entdeckt werden. So wird z. B. Zunder oder Schlacke, die sich in der Oberfläche eines geschmiedeten oder gehämmerten Stückes befindet, nach der elektrolytischen Behandlung sofort gesehen.

Die Beschreibung wurde auf die Reinigung von Eisen und Stahl einschließlich Stahllegierungen beschränkt. Das Verfahren ist jedoch auch zum Reinigen nicht eisenhaltiger Metalle und ihrer Legierungen, einschließlich Aluminium und dessen Legierungen, verwendbar.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entfernen von Schlacken, Zunder o. dgl. von der Oberfläche von Metallen durch kathodische Behandlung im sauren Elektrolyten unter Verwendung hoher Stromdichten, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Reinigungsvorgang gleichzeitig die blanke Oberfläche durch elektrolytische Abscheidung mit einer dünnen, gleichmäßigen, zusammenhängenden Bleischicht überzogen und dadurch vor weiterer Veränderung geschützt wird. '

2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Ver-Wendung von Schwefel- und Salzsäure als Elektrolyt, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einem löslichen Natriumsalz versetzten Säuren mit im Elektrolyten löslichen Bleisalzen nahezu gesättigt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Stromdichte von etwa 0,075 bis 0,15 Amp. cm².

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen