DE636489C - Verfahren zur Reinigung von Metallen durch UEberfuehren ihrer Oberflaechenschicht indas reine Metall - Google Patents

Description

• Verfahren zur Reinigung von Metallen durch überführen ihrer Oberflächenschicht in das reine Metall Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Metallen durch Überführen ihrer Oberflächenschicht in das reine Metall und hat den Zweck, angelagerten Rost, abgeschälte Blättchen, Kohlenstoffteilchen und schlackenartige Unreinigkeiten hauptsächlich von der Oberfläche von Eisen und Stahl zu entfernen. Sie ist insbesondere als Vorbehandlung für das Überziehen von Metallen anwendbar, gleichgültig, ob dasselbe durch Galvanoplastik, Emaillieren, Anstreichen, Elektroplattieren und ähnliches zu bewirken ist. Die Erfindung ist nicht ausschließlich auf eisenartige Metalle beschränkt.
• Die Erfindung besteht darin, daß man die Metalloberfläche der Einwirkung von Alkalimetall oder Erdalkalimetall in Abwesenheit von Wasser aussetzt. Im- besonderen ist die Einwirkung der genannten Metalle im entstehenden Zustande in der Weise beabsichtigt, daß man die Metalloberfläche kathodisch in der wasserfreien Schmelze von Verbindungen der Alkali- oder Erdalkalimetalle behandelt.
• Es ist gefunden worden, daß Schmelzbäder der Hydroxyde dieser Metalle, z. B. des Natriums und Kaliums, für die kathodische Behandlung besonders wirksam sind. Die Schmelztemperaturen dieser Verbindungen (3i5 bis 36o° C) sind genügend niedrig,- um eine schädliche Beeinflussung der Eigenschaften des zu reinigenden Metalles zu vermeiden. Wo das Erhitzen des Metalles auf höhere Temperatur nicht nachteilig ist, können höher schmelzende Verbindungen anstatt der Hydroxyde verwendet werden. Sind indessen niedrigere Temperaturen ratsam, so erzielt man dies durch Anwendung von bestimmten Salzen, wie Natriumnitrit (Schmelzpunkt213° C) entweder allein oder im Gemisch mit Hydroxyd. Durch Vermischen von unterschiedlichen Natrium- und Kaliumsalzen können entsprechend weite Grenzen der Schmelzpunkte erreicht werden. Zweckmäßig soll die Temperatur wenigstens iSo° C betragen. Die Stromdichte kann ebenfalls innerhalb weiter Grenzen wechseln, doch muß stets die Behandlungsdauer dem Enderfolg angepaßt sein. Bei Verwendung von geschmolzenem Chlorcalcium muß die Anode aus einem gegen Chlor- widerstandsfähigen Stoff bestehen.
• Das Verfahren ist besonders zweckmäßig für das Reinigen von Drähten vor dem Galvanisieren. 'Beispielsweise werden die Drähte durch einen flachen Trog von geeigneter Bemessung geführt, der zweckmäßig aus vernickeltem Stahl besteht. Der Trog wird erhitzt, um die Alkaliverbindung, z: B. Atznätron, in geschmolzenem Zustande zu halten. Die Anoden bestehen aus Nickel. Die Arbeitstemperatur wird über dem Schmelzpunkt des Ätznatrons gehalten, zweckmäßig bei 4.50° C. Die Stromdichte muß der Menge des zu reduzierenden Oxyds auf der Oberflache des Metalles angepaBt sein: In den meisten Fällen. genügt .eine,solche von zooo eis 110o Amp./m2, wobei zo_ bis 15 Sekunden. Tauchzeit ausreichend sind.
• Bei Anwendung von Ätznatron besteht 'K= sonders bei höheren Temperaturen eine 9.e*--wisse Neigung zum Entstehen einer bräun-* lichen Färbung an dem Metall beim Herausnehmen aus der Schmelze. Diese Erscheinung scheint darauf zu beruhen,. daß das auf der Metalloberfläche befindliche Natriummetall sich mit dem Ätznatron nach dem Schema 2 Na + a Na OH = 2 Nag O +H2 umsetzt. Das so gebildete Natriumoxyd wirkt auf das Eisen in Gegenwart der Luft nach dem Schema 2 Na, 0 -#- 2 Fe + 3 02 =:2 Nag Fe 04 unter Bildung von Natriumferrit ein. Um diese unerwünschte Färbung - zu vermeiden, können unterschiedliche Mittel verwendet werden. Da die oxydierende Wirkung bei niedrigerer Temperatur geringer ist, so empfiehlt es sich, denjenigen Teil der Schmelze, an welchem die Gegenstände herausgenommen werden, bei niedrigerer Tempera:'tür zu halten. Ferner kann die Färbung durch Überleiten des Gegenstandes in eine inerte Atmosphäre, z. B. Generatorgas oder Dampf, in welcher derselbe bis zur Abkühlung verbleibt, unterbunden werden. Es ist ebenfalls zweckmäßig, den Gegenstand oder die Schmelze unmittelbar vor dein Herausnehmen des ersteren hin und her zu bewegen, damit die erstgenannte Umsetzung sich unterhalb der Oberfläche des Schmelzbades abspielt. Ein weitereä wirksames Mittel besteht in der Verminderung der Stromdichte bis auf einen sehr geringen Betrag während einiger Sekunden, bevor der Gegenstand herausgenommen wird.
• Nach dem Verlassen des Schmelzbades wird der Überschuß des geschmolzenen Salzes - durch Abwischen, Schütteln usw. entfernt, worauf die zurückgebliebend Schicht in einem Wasserbad abgewaschen wird. Es ist vorteilhaft, - das Waschen nach dem Gegenstromverfahren auszuführen, wodurch konzentrierte SaIzlösungen erhalten werden; die man verdampfen und das trockene Salz nach dem Umschmelzen in die elektrolytische Zelle zurückführen kann.
• Das Verfahren kann ferner für die Wärmebehandlung von Metallgegenständen gleichzeitig'mit deren Reinigung verwendet- werden. In solchen Fällen ist es, erforderlich, die Zusammensetzung der Schmelze dem Zweck anzupassen. Ätznatron ist z. B. für Stahlgegenstände bei Behandlungstemperaturen oberhalb 72o.° C ungeeignet, , ,da alsdann Natriumdämpfe entwickelt werden. Für höhere Temperaturen als die genannte empfiehlt sich dagegen ein Gemisch von Natriumcarbonat und ._ Chlorkalium je zur Hälfte. Auch andere Salze oder Salzgemische sind zu verwenden.
• Das Verfahren ist außerordentlich wirksam '.für die Entfernung von organischen Stoffen ':ahne vorheriges Entfetten. Es ist vorteilhaft, an den Gegenständen Anodenstrom anzulegen, bevor derselbe als Kathode zu wirken hat, wodurch die Oxydation des Kohlenstoffes beschleunigt und die Reinigung in kürzerer Zeit ermöglicht wird. Wird der Gegenstand nach der käthodischen Behandlung als Anode vor dem Herausnehmen aus der Schmelze `eingeschaltet, so bildet sich ein zäher, festhaftender dunkelbrauner oder schwärzlicher Überzug auf demselben, welcher schützende Eigenschaften besitzt, wie sie z. B. durch Phosphatüberzüge auf Stahl erzielbar sind. Dieser Überzug ist besonders vorteilhaft, wenn das Metall nachträglich angestrichen oder gefirnißt werden soll.
• Zeigt die Oberfläche des Gegenstandes eine erhebliche Oxydmenge, so entsteht gewöhnlich nach der Behandlung ein schwammartiger loser Niederschlag, der durch mechanische Mittel, wie Abbürsten oder Abschrecken in Wasser in noch heißem Zustande oder auch durch elektrolytische Reinigung mittels der dabei stattfindenden Gasentwicklung an der Oberfläche, beseitigt werden kann. Zweckmäßig wird jedoch der Gegenstand entweder in Ätznatron oder in Schwefelsäure als Anode eingeschaltet, wodurch der schwammartige Niederschlag entfernt und die Oberfläche in einen inerten Zustand übergeführt wird, der sich besonders zum Elektroplattieren eignet.
• Es ist zweckmäßig, die Beschaffenheit des Schmelzbades konstant oder innerhalb- der gewünschten Grenzen zu halten. Ätznatron z. B. absorbiert aus der umgebenden Luft Kohlendioxyd, wodurch die Schmelztemperatur des Bades erhöht wird. Ist dies unerwünscht, so muß der Zutritt von Kohlendioxyd zu der Schmelzoberfläche durch geeignete Abschlußdeckplatten verhindert werden.
• Während die kathodische Behandlung ein geeignetes Mittel zwecks Bildung des Alkali-oder Erdalkalimetalles in entstehendem Zustande auf der Oberfläche des Metallgegenstandes darstellt, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Irgendein Verfahren zum Heranbringen eines stark reduzierenden Metalles oder eines anderen Elementes im entstehenden Zustande und in Abwesenheit von Wasser an die mehr oder weniger oxydierte Oberfläche des eisenhaltigen Metalles kann zur Verwendung kommen.
• Ebensowenig soll die Erfindung auf den entstehenden Zustand des Metalles beschränkt werden, da außerordentlich wirksame reinigende Wirkung verbunden mit wirksamer Reduktion von Eisenoxyden ebenfalls erreicht werden kann, wenn man den eisenhaltigen Gegenstand, z. B. Draht, einfach der Einwirkung eines Schmelzbades, bestehend aus einer Legierung von Blei und Natrium, unterwirft. Der Natriumgehalt bildet zweckmäßig 5 °/o der Legierung und die Temperatur des Schmelzbades beträgt etwa 45o° C. Die Reinigung beruht wahrscheinlich auf der Wirksamkeit des elementaren in Blei gelösten Natriums.
• Es sind zwar zahlreiche Verfahren zur Reinigung von Metallen durch Elektrolyse von wäßrigen Lösungen vorgeschlagen worden, bei welchen das zu reinigende Metall als Kathode zur Verwendung kommt. Diese Verfahren unterscheiden sich von dem vorliegenden dadurch, daß z. B. Alkalimetallhydroxyd als Elektrolyt in geschmolzenem Zustande und nicht in gelöstem zur Verwendung kommt. Das Schmelzbad darf Lösungsmittel, wie Wasser, keineswegs in einer Menge enthalten, die genügend ist, um sich mit dem Alkalimetall in dem Maße zu verbinden, wie es an der Kathode frei gemacht wird. Es ist naturgemäß nicht unbedingt nötig, daß auch Spuren von Wasser vermieden werden, besonders wenn man große Stromdichten 'verwendet.
• Das beschriebene Verfahren liefert Erfolge, die sich vollkommen von denjenigen nach dem üblichen Dekapierungsverfahren unterscheiden. Wird Stahl z. B. mittels Schwefelsäure dekapiert, so haben Stoffe, wie Kohlenstoff, Silicium, Schwefel usw., die Neigung, sich auf der Oberfläche zu konzentrieren, während gemäß Erfindung diese Beimengungen vollkommen entfernt werden und reines Metall zurückbleibt. Infolgedessen wird die Metalloberfläche gegen Korrosion wesentlich widerstandsfähiger, als es bisher möglich war. Insbesondere ist die Metalloberfläche nicht dem sofortigen Rosten wie sonst beim Dekapieren ausgesetzt.
• Die nach dem vorliegenden Verfahren gereinigten Oberflächen bleiben als solche monatelang ohne Oxydation bestehen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur. Reinigung von Metallen durch Überführen ihrer Oberflächenschicht in das reine Metall, dadurch gekennzeichnet, daß man die Metalloberfläche der Einwirkung von Alkalimetall oder Erdalkalimetall in Abwesenheit von Wasser aussetzt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Metalloberfläche kathodisch in der wasserfreien Schmelze von Verbindungen der Alkali-oder Erdalkalimetalle behandelt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der kathodischen Behandlung eine kurze anodische Behandlung der Teile in der Schmelze erfolgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Metall als Kathode in einer Schmelze verwendet wird, die wesentliche Mengen von Natrium- oder Kaliumhydroxyd enthält.