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Elektrolytisches Glänzverfahren für rostfreie Stahllegierungen Um
den Oberflächen von Blechen oder Gegenständen, welche aus rostfreien Eisen-oder
Stahllegierungen bestehen, ein hochglänzendes Aussehen zu verleihen, war man bisher
;gezwungen, diese Gegenstände auf Hochglanz zu schleifen und zu polieren. Diese
mechanische Bearbeitung des rostfreien Stahls verursachte infolge der hohen Härte
des mit Chrom. oder Chromnickel legierten Eisens oder Stahls einen sehr beträchtlichen
Aufwand an Arbeit, Zeit und Kosten.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das mechanische Glänzverfahren
durcheinelektrolytisches Glänzverfahren zu ersetzen, durch welches mit bedeutend
weniger Arbeit, größerer Schnelligkeit und weit ;geringeren Kosten dem mechanischen
Polierverfahren ebenbürtige Glanzeffekte :erreicht werden. Durch zahlreiche Versuche
konnte nämlich festgestellt werden, daß mit Chrom oder Chromnickel legiertes. Eisen
oder Stahl durch eine elektrolytische; anodiscbe Behandlung ein hochglänzendes Aussehen
annimmt, wenn. die Behandlung in einem. Bade stattfindet, :das aus einer Lösung
von solchen Säuren zusammengesetzt ist, welche die Komponenten der behandelten Legierungen
in Lösung aufzunehmen vermögen, und wenn dem Bade Kohlenstoffverbindungen zugesetzt
werden, die von den zu behandelnden Metalloberflächen a:dsorbiert werden. Bei der
Ausübung des Verfahrens ist schließlich zu beachten, daß. eine solche anodische
Stromdichte angewendet wird, daß die Stromausbeute an gelöstem Metall unter 6o%
liegt.
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An sich sind bereits ano.disChe Verfahren verschiedener Art bekanntgeworden.
Beispielsweise hat man bereits chromfreies Eisen oder Stahl anodisch im Schwefelsäurebad
behandelt, wobei sich wohl eine saubere, keineswegs
aber eine hochglänzende
Oberfläche erzielen ließ. Denn zur Erreichung dieses Effektes ist die Anwendung
des Verfahrens auf tustfreiem Stahl Voraussetzung. Auch ist die erfindungsgemäß
vorgeschlagene Zusammensetzung des Bades, insbesondere der Zusatz geeigneter Kohlenstoffverbindungen
zum Bade; für ;die Erreichung des erstrebten Effektes notwendig, wenn eine übermäßig
hohe Stromdichte vermieden werden soll.
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Wie bereits einleitend bemerkt, wird der aus rostfreiem Stahl bestehende
Gegenstand anodisch in einem Säurebad behandelt, das beim Stromdurchgang die Komponenten
der behandelten. Legierungen in Lösung aufnehmen kann. Dagegen sind Bäder, welche
beim Stromdurchgang festhaftende Deckschichten aus schwer löslichen Salzen oder
Oxyden bilden; wegen der sich hierbei ergebenden mechanischen Passivierung ungeeignet.
Das anzuwendende Bad kann ,an sich verschiedenartige Zusammensetzung aufweisen.
Als vorteilhaft haben sich z. B. Bäder erwiesen, welche aus Lösungen einer odeir
mehrerer anorganischer Säuren, z. B. Schwefelsäure und Phosphorsäure; Wasser und
einem Zusatz: von Kohlenstoffverbindungen bestehen; vorausgesetzt, daß der Elektrolyt
die Kohlenstoffverbindung oder die Kohlenstoffverbindungen in echter oder kolloider
Lösung aufzunehmen vermag.
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Da es erwünscht ist, die Glanzätzung unter möglichst geringem Gewichtsverlust
des behandelten Gegenstandes durchzuführen, ist darauf zu achten, daß die Stromausbeute
an gelöstem. Metall niedrig gehalten wird. Um dies zu erreichen, können außer der
Erhöhung der Stromdichte, welcher durch die Erwärmung -des Elektrolyten und die
Gasentwicklung Grenzen gesetzt sind, noch andere ansich bekannte Maßnahmen getroffen
werden, welche eine -chemische Passivieruug der in Rede stehenden Legierungen begünstigen.
Solche Maßnahmen sind beispielsweise der Zusatz starker Oxydationsmittel; wie Chlorsäure
oder Salpetersäure, zum Badeoder eine Vorpassiverung der Gegenstände durch chemische
Vorbehandlung vor der elektrolytischen Behandlung oder eine Kühlung,des Bades während
der elektrolytischen Behandlung.
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Die Ausübung des Verfahrens .erfolgt in der Weise, daß der zu behandelnde
Gegenstand während weniger Minuten mit so hoher anodischer Stromdichte elektrolysiert
wird, däß die Stromausbeute, mit der das Metall des Gegenstandes in Lösung geht;
weniger als 60% beträgt, während der übrige Teil des Stromes hauptsächlich der Gasentwicklung
dient. Als Kathode kann jeder beliebige, die Elektrizität leitende Stoff verwendet
werden. Je nach dem. Gehalt des Bades an abscheidbarem Metall und ,nach seinem Säuregrad
findet an der Krathoide .eine Metallabscheidung oder Wasserstoffentwicklung oder
ein anderer 'Reduktionsvorgang oder mehrere dieser Vor-.gänge ;gleichzeitig statt.
Bei dieser Arbeitsweise nimmt im Gegensatz zu dem bekannten Atzverfahren die behandelte
Oberfläche Hochglanz an. Außerdem, bewirkt diese Behandlung eine Verminderung ;der
Benetzbarkeit der Metalloberflächen durch Flüssigkeiten.
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Die Höhe der anzuwendenden Stromdichte, bei der .die Stromausbeute
der Metallauflösung unter 6oo/o beträgt, ist in hohem. Maße von der Natur des angewandten
Bades abhängig. Bei ' den meisten Bädern liegt sie über to A/dm2, im allgemeinen
arbeitet man mit anodischen Stromdichten von 2o bis 8o A/dm2. Die Stromdichte müß
um so höher sein, je höher die Temperatur des Bades. ist,., Die Versuche haben ergeben,
daß als Zusätze zum: Bad Kohlenstoffverbindungen, wie Glycerin, Talg, Lösungen von
Benzoesäure, Pikrinsäure, und die Stoffe; welche unter der Bezeichnung Sparbeizen
den bekannten Beizsäuren zugesetzt sind, wie z. B. Sulfitablauge aus der Zellstoffabrikation,
vorteilhaft sind. Denn die anodische Stromdichte, welche bei Anwendung einer wässerigen
Schwefelsäurelösung zur Erzielung einer Glänzätztuz@g eines Chromnickelstahlblechesmindestens
iq.öA/dm2 betragen mußte, konnte durch Zusatz eines gleichen Volumens Glycerin auf
45 A/dm2 erniedrigt werden, während ;gleichzeitig .der erzielte -Glanzeffekt stieg.
Die Dauer der zur Erzielung einer glänzenden Oberfläche nötigen Behandlung ist von
der Stromdichte und der Badzusammensetzung abhängig. Im ,allgemeinen elektrolysiert
man 2 bis to Minuten, doch kann bei Anwendung von sehr hohen Stromdichten die Behandlungszeit
bei manchen Legierungen auf den Bruchteil .einer Minute verringert werden. Die Behandlungsdauer
ist auch nach der Zusammensetzung der Legierung zu bemessen, Sie kann beispielsweise
um -so kürzer sein, je nickelreicher die Legierung ist.
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Nach dem vorliegenden Verfahren wird die Glanzätzung dadurch erzielt,
daß man die Legierungen in stark .chemisch passiviertem Zustande zur Abstoßung von
Metallionen zwingt. Ob .die Bierbei bestehende hohe polarisierende Spannung Unterschiede
der Stabilität im. Kristallgefüge, welche beim gewöhnlichen Ätzen oder gelektrolytischen
Auflösen, die das matte ,Aussehen bedingende Zerklüftüng der Oberfläche hervorrufen,
unwesentlich macht, so daß Stellen größerer Stabilität in gleichem Maße wie Stellengeringerer
Stabilität abgebaut werden, oder ob die Gasbeladung allein eine, nivellierenden
Einfluß bei .der Ablösunz von Metall ausübt, läßt sich
nicht mit
Sicherheit :erntscheiden. Es ist jedoch wahrscheinlich, daß die bei der vorliegenden
Behandlung .stattfindende starke Gasbeladung der Metalloberfläche nicht nur mittelbar
durch die Beeinflussung der Metallauflösung zur Glanzätzung beiträgt, sondern daß
sie auch unmittelbar das. Reflexionsvermögen der Metalloberfläche :erhöht und die
Ursache der verringerten Benetzbarkeit bildet.
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Die Wirkurig der organischen Zusätze, welche schon bei verhältnismäßig
niedrigen anodischen Stromdichten Stromausbeuten an gelöstem. Metall bedingen, die
unter 6o% liegen, ist wohl darauf zurückzuführen, daß, sie, indem sie von der behandelten
Metalloberfläche adsorbiert werden, dessen freie Oberfläche verringern und dadurch
auch: bei geringeren Stromstärken eine hohe wirksame Stromdichte bedingen. So ist
es auch zu erklären, daß die günstige Wirkung von sehr verschiedenartigen Kohlenstoffverbindungen
hervorgerufen wird.
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Ausführungsbeispiel .In einem Bad, das :durch Vermischen von 400 ccrn
Schwefelsäure, 300 ccm! Wasser und 400 ccm. Glycerin gewonnen worden war,
wurde bei 55° C ein Blech aus Chromnickelstahl von der Zusammensetzung 7q.% Eisen,
18 % Chrom. und 8 % Nickel mit einer Stromdichte von 5oA/,dm2 5 Minuten langanodisch
behandelt. Die Stromausbeute an gelöstem Metall betrug hierbei 400/0.
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Das zuvor ungeschliffene rund unpolierte Blech erhielt durch die Behandlung
ein hochglänzendes Aussehen.
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Die vorteilhafte Wirkung des neuen Verfahrens besteht darin, daß die
Oberfläche des behandelten Gegenstandes :ein sehr starkes Reflexionsvermögen -erhält,
wie es beim Abschleifen und Planschleifen nicht erreicht werden kann, wobei sich
dem mechanischen Polierverfahren gegenüber noch der weitere Vorteil ergibt, daß
das von dem behandelten Gegenstand gelöste Metall nicht verlorengeht, sondern aus
dem Bade vollständig wieder zurückgewonnen werden kann.