DE708303C

DE708303C - Verfahren zum Beizen von Eisen und Eisenlegierungen

Info

Publication number: DE708303C
Application number: DEL93525D
Authority: DE
Inventors: Paul De Lattre
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1937-08-21
Filing date: 1937-10-27
Publication date: 1941-07-17
Also published as: BE423246A; GB517998A; BE429590A

Description

Die Erfindung betrifft das Beizen von Eisen und Eisenlegierungen mit anschließender Aufarbeitungdear Abfallbeize.

Als Beizmittel wird üblicherweise eine Chlorwasserstofflösung gebraucht. Dieses bekannte Verfahren hat zwar die Vorteile, bei niedriger Temperatur (etwa 20 bis 40 ° C) durchgeführt werden zu können und eine reine metallische Oberfläche zu erzeugen, erfordert aber eine lange Beizdauer und gestattet keine wirtschaftliche Aufarbeitung der Bieizablaugen.

Die Beizdauer kann abgekürzt werden, indem als Beizbad 'eine bis 65 bis 75° C erhitzte Schwefelsäurelösung gebraucht wird. Ein solches Beizverfahren hat aber den Nachteil, daß das gebeizte Metall mit einem schwarzen Niederschlag aus dem Beizbade kommt, und daß das Beizbad unbrauchbar wird, sobald sein Gehalt an dem sich ständig bildenden ao Eisensulfat eine gewisse Höhe erreicht.

Es ist auch bekannt, als Beizbad ein Gemisch von Salzsäure und Schwefelsäure zu gebrauchen. Die Salzsäure greift dabei das zu beizende Metall an und bildet Eisenchlorür, welches seinerseits von der Schwefelsäure unter Bildung von Sulfat und Salzsäure aufgebraucht wird. Sobald diese Reaktion ihren Gleichgewichtszustand erreicht, wird das Beizbad unwirksam und muß entfernt werden.

Um ein derartiges Verfahren wirtschaftlich im Kreislauf durchzuführen, ist vorgeschlagen worden, dem salzsauren Beizbade Schwefelsäure zuzugeben, um fortlaufend Salzsäure und Eisensulfat zu bilden. Nachdem das Eisensulfat im Beizbade eine geeignete Konzentration erreicht hat, wird es durch Kristallisation ausgeschieden, während die

Mutterlauge verdünnt und wieder dem Beizbade zugeführt wird. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß durch den Zusatz von konzentrierter Schwefelsäure ein wesentlicher Teil der gebildeten Salzsäure in Form von HCl-Dämpfen entweicht, wodurch erhebliche Verluste entstehen und das Verfahren* gesundheitsschädlich wird; außerdem verlangsamt sich das Beizen infolge des an wachsenden Genaltes des Bades an Eisen sulfat.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung kommt zwar auch ein Beizbad aus Schwefelsäure und Salzsäure zur Verwendung, im Ge-

¹S geneatz aber zu den letztgenannten bekannten Verfahren bildet die Schwefelsäure das wirksame Beizmittel, wobei im Beizbade dauernd Eisenchlorür auf Kosten des im Beizvorgang entstehenden Eisensulfats erzeugt wird. Er-

^ao fmdungsgemäß wird zu diesem Zweck ein Beizbad aus einer Mischung von bis zu 2fach normaler Schwefelsäure und etwa i- bis 2fach normaler Salzsäure verwendet, und diese Konzentration des Beizbades wird während des

^a5 Beizens durch Zugabe von Schwefelsäure und Salzsäure annähernd aufrechterhalten.

Mit anderen Worten, die Konzentration der beiden Säuren wird so gewählt und aufrechterhalten, daß die umkehrbare Reaktion FeSO₄ + 2 HCl ^=± FeCl₂ + H₂ SO₄

von links nach rechts vor sich geht.

Dadurch werden mehrere bisher unerreichte Vorteile erzielt. Die Anreicherung des Beizbades an FeSO₄ hat weder eine Verlangsamung des Beizens noch die Bildung eines Niederschlages von FeSO₄ auf den gebeizten Flächen zur Folge, wie dies bei den bisherigen Beizverfahren mit Schwefelsäure «ο der Fall ist. Die Beizgeschwindigkeit ist so hoch, daß man trotz der Verwendung von Sparbeizen bei der mäßigen Temperatur von 50 bis 55⁰C verfahren kann, ohne auf eine wesentliche Abkürzung der Beizdauer verziehten zu müssen. Insbesondere aber ist die fortwährende Bildung von Eisenchlorür vorteilhaft, da dieses Salz den Gehalt an Eisensulfat entsprechend herabsetzt, das spätere Ausfällen des Eisensulfats durch Kristalliso sation befördert und die Verwendung des Beizbades bis zu einem ungewöhnlich hohen Gesamteisengehalt ermöglicht. Erfindungsgemäß wird nämlich das Eisensulfat aus der Beizlösung herauskristallisiert, wenn der Gesamtgehalt an Eisen 140 bis 145 g pro Liter übersteigt. Die zurückbleibende, im kaltem Zustande an FeSO₄ gesättigte Mutterlauge eignet sich besonders gut zur Wiederverwendung durch Wiederherstellung der ursprüngliehen Konzentrationen an Schwefel- und Salzsäure, da dann gerade infolge der Sättigung ' an FeSO₄ die obenerwähnte Reaktion im gewünschten Sinne verlaufen muß.

Die Erfindung soll nun an Hand eines Aueführungsbeispiels erläutert werden. j!~ Zur Zubereitung des Beizbades wird von feiner wäßrigen Schwefelsäurelösung mit bei- :· spielsweise 98 g H₂SO₄ pro Liter ausgegangen; es wird genügend Salzsäure hinzugesetzt, um eine 1 - bis 2fache normale H Cl-Lösung zu bereiten.

In dieses bis 50⁰ C erwärmte Gemisch wird als Sparbeize eine Lösung von peptonisierter Gelatine in Salzsäure eingeleitet, und zwar in einem Verhältnis von 12 kg Lösung pro 100 kg im Bade anwesender Schwefelsäure von 60⁰Be.

Die erforderliche Menge der Sparbeize wird zubereitet, indem man 0,4 kg gewöhnlicher Gelatine in 1,4 kg Wasser bei 50⁰ C löst. Darauf werden 0,2 kg handelsüblicher Salzsäure von 20 bis 22° Βέ hinzugefügt; man erwärmt bis 80 bis 90⁰ C während 10 Minuten, läßt die Lösung abkühlen und gießt sie in 10 kg Salzsäure von 20⁰ Βέ. Wenn für das Beizbad Schwefelsäure von 66° Be verwendet wird, so wird zweckmäßig die Menge der Sparbeize von 12 auf 15,4 kg pro 100 kg Schwefelsäure im Bad erhöht.

Das so zubereitete Bad besorgt ein sehr schnelles Abbeizen des Eisens und seiner Legierungen bei der mäßigen Temperatur von 50 bis 55⁰C und ohne nennenswertes Anfressen des eigentlichen Metalls.

Muß das Beizbad an Schwefelsäure angereichert werden, so setzt man auch 12 bis 15,4 kg der Sparbeize mit je 100 kg Schwefelsäure hinzu.

Die aufeinanderfolgenden Zusätze von Schwefelsäure und von die gewünschte Menge '«< > peptonisierter Gelatine enthaltender Salzsäure werden so lange fortgesetzt, bis der gesamte Eisengehalt des Bades das zulässige Höchstmaß erreicht, welches auf etwa 140 bis 145 g pro Liter festgelegt werden kann. Es wurde «05 festgestellt, daß dieses Höchstmaß die anschließende Metallisierung, z. B. das Galvanisieren des abgebeizten Metalls, nicht hindert. Ein einfaches Abwaschen des Metalls genügt, um der aufgebrachten Metallschicht die no gewünschte Gleichmäßigkeit und Glanz zu verleihen.

Wenn der höchste zulässige Eisengehalt im Bade erreicht ist, kann das Abwasser durch an sich bekannte fraktionierte Kristallisierung des Eisensulfats wie oben erwähnt aufgearbeitet werden.

Wie bereits erwähnt, kann bei der Zubereitung der Sparbeize die Gelatine durch eine entsprechende Menge des Chlorhydrats einer iao tertiären heterocyclischen Base ersetzt werden: Chinolin, Naphthochinolin oder homo-

löge Chlorhydrate, in eimern Überschuß von konzentrierter Salzsäure gelöst. Es können auch andere geeignete Substanzen verwendet werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist natürlich nicht auf die angegebenen Mengenverhältnisse oder sonstige im Beispiel angedeutete Einzelheiten beschränkt.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zum Beizen von Eisen und Eisenlegierungen ttnter Verwendung eines Gemisches von Schwefelsäure und Salzsäure, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beizbad aus 'einer Mischung von bis zu 2fach normaler Schwefelsäure und etwa i- bis 2fach n'ormaler Salzsäure verwendet wird und daß diese Konzentration des Beizbades während des Beizens durch Zugabe von Schwefelsäure und Salzsäure an- ao nähernd aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Beizlösung Eiseinsulfat durch Kristallisation entfernt wird, sobald der Gesamtgehalt an Eisen 140 bis 145 g pro Liter übersteigt.