DE817546C - Verfahren zur Ausbildung einer gleichmaessig dichten Eisenoxydschicht auf Eisen oder Stahl - Google Patents

Description

• Verfahren zur Ausbildung einer gleichmäßig dichten Eisenoxydschicht auf Eisen oder Stahl zur Erzeugung von Eisenoxydschichten ist es bekannt (Patentschriften 751 074 und 762 5i7), eine möglichst gleichmäßig dichte und hauchdünne Oberflächenrostung einzuleiten, welche durch Entwässern unterbrochen und dann-stabilisiert wird, worauf das Aufbringen eines Schutzüberzuges erfolgt. Zur Einleitung dieser Oberflächenrostung kann man sieh der in der Beiztechni'k allgemein verwendeten einfachen Säurebeizen unter Berücksichtigung der für die möglichste` Schonung des Metalles erforderlichen Maßnahmen bedienen.
• Der beabsichtigte Zweck wird .am besten durch geeignete Schnellbeizen erreicht, die nur eine kurze Einwirkungsdauer benötigen. Dienach dem Spülen und Trocknen an der Luft bzw. beim Entwässern bei höherer Temperatur sich ausbildende Oxyd-Schicht ist gelb bis braun und dem chemischen "Charakter nach Eisen-(111)-Oxyd.
• Die eigentlicheOberflächenrostungalsFolge einer solchen Beizbehandlung stellt sich nun als Oxydation der durch die Beize' blank gelegten bzw: angegriffenen Eisenkristallite infolge der Einwirkung von Wasser und Luft dar wie auch als Umwandlung der beim° BeizprozeB-je nach: den Umständern mehr bder minder , stark entsfandänen ' 'grauen- bis schwarzen Beizschicht in helles, gelbes bis braunes Eisenoxyd: Es wurde nun gefunden,'däB die Ausbildung einer gleichmäßig.dichten Eisenoxydschicht im sekan-,dären Stadium des Trockneres und-Entwässerns besonders gefördert wird; wenn man primär den Beinvorgang so führt, daB der obenerwähnte Beinbelag besonders, stark ausgebildet wird. Die erfindungsgemäße Verbesserung gegenüber dem bekannten Verfahren besteht nun darin, daß hierbei ehre die Eisenoberfläche gleichmäßig bedeckende Beizschicht erzielt wird, in der die spätere Eisenoxydschicht primär schon formiert ist, während die bekannte Qberflächenrösturig im Anlaufen des mehr oder ' minder blank gebeizten Metalles an der Luft besteht, wobei für die Gleichmäßigkeit des Anlaufens und der homogenen Eisenoxydschichtbildung keine Gewähr gegeben ist.
• Je nach, Art der verwendeten Säurebeize erzielt man mehr oder minder stark ausgeprägte Bernschichten. Sie bedecken die Oberfläche im nassen Zustand in ziemlich fest haftender Schicht, die sich nicht ohne weiteres abspülen läßt. Die Stärke der Schicht hängt vor allem von dem Gehalt der Lösung an Eisenionen sowie von der Temperatur ab. An der Luft und beim Entwässern oxydiert sich diese Beinschicht je nach ihrer Dicke mehr oder minder vollständig zu Eisen-(III)-Oxyd.
• Es wurde nun gefunden, daß auch solche nur teilweise zu Eisen-(111)-Oxyd aufoxydierte Beizschichten, wenn sie durch Entwässern stabilisiert Herden, in gleicher Weise wie die durch völlige Oxydation zu Eisen-(111)-Oxyd erzeugten Rostschichten als Haftgrundlage für Schutzüberzüge und als Zwischenschichten dienen können, vorausgesetzt, daß sie genügend innere Oberfläche entwickeln und nicht als glatte, geschlossene Schichten aufliegen.
• Unter gewissen Beinbedingungen, z. B. 2o- bis 30%iger Schwefelsäure und jeweiligem Zusatz einiger Prozente Wasserstoffperoxyd, lassen sich völlig schwarze Beinschichten entwickeln, die beim Trocknen und Entwässern nicht mehr völlig aufoxydieren und schwarz bleiben.
• Es hat sich nun gezeigt, daß solche während des Beizens präformierten Oxydschichteni, wenn sie durch Entwässern stabilisiert werden, in gleicher Weise wie die durch die Oberflächenrostung durch Anlaufen nach den Verfahren der Patentschriften 751 074 und 762 517 erzeugten Rostschichten als Haftgrundlagen für Schutzüberzüge dienen können.
• Zur Präformierung der späteren Eisenoxydhaftschicht in einer gleichmäßig dicht ausgebildeten Beinschicht gemäß der Erfindung hat sich .nun u. a. die Verwendung sog. Oxydischer Beizen ganz allgemein als vorteilhaft erwiesen, indem man den in üblicher Weise als Beinsäure verwendeten io bis 20% Schwefelsäure so viel Wasserstoffperoxyd zusetzt, als jeweilig zur Ausbildung eines grauen, bis schwarzen Beinbelages während der Beinzeit von i bis 3 Minuten nötig ist. Durchschnittlich kommt hierfür eine sukzessive Zusatzmenge von Wasserstoffperoxyd für die einzelnen Beizungen von. etwa i 0/0 in Frage.
• DieReaktionsfähigkeit solcher oxydischerBeizen läßt sich durch die Temperatur regeln. Zumeist reicht die Geschwindigkeit bei Zimmertemperatur aus, auch wird man wegen der Zersetzung des Wasserstoffperoxydes die Arbeitstemperatur nicht über 40° steigern, Der auf solche Weise erzeugte Beizbelag. Wird kalt und/öder wärm mit fließendem Wasser gespült, entweder durch Überbrausen oder im Durchzug durch ein ständig erneuertes Spülbad.Als maximale Spüldauer genügt die dreifache Beizdauer.
• Die Aufoxydation erfolgt bereits an der Luft beim Abtrocknen und später beim Erhitzen. Die Schicht wird durch Erhitzen ontwässert und dadurch stabilisiert. Die Trocknungstemperatur soll 200° nicht übersteigen.
• Solche erfindungsgemäß erzeugten Eisenoxydschichten bewähren sich als vorzügliche Haftgrundlage für Schutzüberzüge, wie Lackierungen usw., mit dem besonderen Vorteil, daß dieselben in ihrer Verformbärkeit in keiner Weise durch die Haftschicht beeinträchtigt sind. Auf Grund des Charakters der erfindungsgemäß erzeugten Eisenoxydschicht ist anzunehmen, daß die innere Oberfläche der Beinschicht gewissermaßen aktiviert wird, indem der Lack von der aufliegenden Eisenoxydschickt, die gewissermaßen als Flugrostschicht anzusprechen ist, in alle Buchten und Kanten des Beinprofils hineingezogen wird, während ohne diese Schicht der Lackfilm nur wie ein Teppich mehr oder minder glatt über dem Beinprofil zu liegen kommt.
• Bei dieser Anschauung wird auch verständlich, daß die Aufrauhung durch den Beinangriff nicht mehr das grobe Ausmaß haben muß, da die innere Oberfläche, selbst einer geringen Beizkavitierung, durch die Flugrostschicht verstärkt zur Auswirkung gebracht wird. Ein solcher Effekt der Eisenoxydschicht als Vermittler der Haftung wird natürlich von dicken, amorphen Schichten nicht mehr ausgeübt. Aus diesem Grunde ist auch die Abscheidung gelartiger Rostschichten zu vermeiden und fließend zu spülen.
• Die Schwierigkeit der Benetzung bei zunehmender Entwicklung der inneren Oberfläche ist es gerade, die meist zu einem Versagen sog. ultradünner und stanzbarer Haftschichten führt, eine Schwierigkeit,. die überraschenderweise durch die Flugrostschicht vermieden bzw. behoben wird. Die starke Aktivierung der inneren Oberfläche durch die Flugrost--Schicht erklärt auch die Möglichkeit der dynamischen und plastischen Verformbarkeit darauf aufgebrachter Lackschichten. Die Feinheit der Oxydteilchen sowie die mikroskopisch geringe Profilierung der Oberflächen durch die Beizung erhöhen außerdem bei der Verformung den Schlupfwiderstand bedeutend weniger als zusätzlich aufgebrachte kristalline Haft- oder Zwischenschichten.
• Derart erfindungsgemäß erzeugte Schichten bewähren sich ferner auch als Haftgrundlagen für anorganische Schutzüberzüge, wie z. B. Emaillierungen.
• Der Vorteil für Emaillierungen ist vor allem darin, Eisen ohne Grundemail emaillieren zu können und Kobalt und Nickel als Haftoxyde zu ersetzen. Es ist nur nötig, eine völlig emaillösliche Oxydschicht zu schaffen., wie sie erfindungsgemäß durch oxydisches Beizen erzeugt wird, in der alle Fremdbestandteile des Beinbelages oxydativ entfernt sind. Eine Okklusion von Wasserstoff liegt bei dieser Verfahrensweise nicht vor. Durch die modifizierte Oberflächenrostung wird das Glühen und Blankbeizen erübrigt. Einen weiteren Vorteil bietet die erfindungsgemäße Oxydschichtdurch die erleichterte Auftragsmöglichkeit des Emailschlickers.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Ausbildung einer gleichmäßig dichten Eisenoxydschicht auf Eisen oder Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß mit geeigneten Beizmitteln primär eine graue bis schwarze Beizschicht erzeugt wird, die gespült, nachfolgend durch Trocknen an der Luft aufoxydiert und schließlich durch Erhitzen stabilisiert wird.
2. 2. Verfahrene nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung solcher schwarzer Beizsehiehten Schwefelsäurebeizen mit einem Zusatz von Wasserstoffperoxyd verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die je nach den Bedingungen des Beizprozesses erhaltenen Beizschichten entweder vollständig zu Eisen-(III)-Oxydschichten oder zu Schichten, bestehend aus Eisen-(11)- und Eisen-(III)-Oxyden; aufoxydiert werden.
4. 4. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 3 zur Erzeugung von Oxydschichten als Zwischenschicht oder als Haftgrundlage für Schutzüberzüge.
5. 5. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen, i bis 3 zur Erzeugung von Oxydschichten als Haftgrundlage für Emailleerungen.