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Verfahren zum Beizen, insbesondere von Stählen Bekanntlich müssen
die sich auf metallurgischen Erzeugnissen bei der Wärmebehandlung und/oder Warmverarbeitung
bildenden Oxydschichten in den meisten Fällen entfernt werden, ehe die Erzeugnisse
weiterer Verarbeitung oder der endgültigen Verwendung zugeführt werden. Die Erzeugnisse
werden daher gebeizt, wobei es darauf ankommt, lediglich die Oxydhaut, die sogenannte
Zunder- oder Sinterschicht, zu entfernen, ohne daß die unter der Schicht liegende
Oberfläche angegriffen wird. Das Beizen wird sowohl bei :Metallen und Metallegierungen
als auch insbesondere bei Eisen und Stahl angewendet.
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Die Oberflächenoxyde werden bisher durch Beizen mit Säuren o. dgl.
entfernt, um so eine blanke Oberfläche zu erhalten. Das Beizen in dieser Weise macht
Schwierigkeiten, weil das Lösungsmittel, das den Zunder entfernt, in mehr oder minder
starkem Maße auch nichtoxydierte Schichten der Erzeugnisse angreift. Dieser Vorgang,
der auch als Überbeizung bezeichnet wird, führt zu Materialverlusten und außerdem
zu Beeinträchtigungen der angestrebten blanken Oberfläche für das betreffende Werkstück.
Besonders beim Beizen von Stählen und Stahllegierungen treten derartige Vorgänge
häufig auf, so daß beträchtliche Schäden der Oberfläche in Kauf genommen werden
müssen, wie.beispielsweise Lochfraß bei korrosionsbeständigen Werkstücken u. dgl.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung strebt eine einfache und zweckentsprechende
Beseitigung der Oxydschichten an und soll vor allem beim Beizen von Stahl und Stahllegierungen,
aber auch bei Metallen und Metallegierungen das Überbeizen vermeiden. Untersuchungen
des Erfinders haben zu dem überraschenden Ergebnis geführt, daß metallisches Natrium
von einer Ätznatronschmelze begierig aufgenommen wird und dann zu einer Reaktion
mit den
Metalloxyden befähigt ist. ,Es werden auf diese Weise Oxydschichten
auf Metallen und Metallegierungen sowie insbesondere auf Eisen- und Stahllegierungen,
die in ein solches Bad eingetaucht werden, in eine Form' überführt, in der sie leicht
von der Oberfläche entfernt werden können, entweder durch Abspülen mit Wasser oder
durch eine verhältnismäßig kurzzeitige Beizbehandlung in einer Säure. Im Laufe der
Reaktion bilden sich offenbar Natriumoxyde, und es ist festgestellt worden, daß
diese sich wahrscheinlich ebenfalls an den Reaktionen beteiligen, wobei schließlich
auch die gesamte Schmelze praktisch aus Natriumoxyd bestehen kann.
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Demgemäß wird nach der Erfindung vorgeschlagen, Oxyde, beispielsweise
in Form von Zunder oder Sinter, an Eisen und Stahllegierungen sowie Metallen und
Metallegierungen zu entfernen, indem die oxydierten Gegenstände in eine mit metallischem
Natrium versetzte Schmelze 'aus Natriumhydroxyd und/oder Natriumoxyd eingebracht
werden.
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Bei der Ausübung des Verfahrens in der Praxis, beispielsweise des-Beizens
von Stahl, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung so vorgegangen, daß das
Natriumhydroxyd in einem Stahlbehälter entsprechender Größe eingeschmolzen wird.
Wenn das Natriumhydroxyd eingeschmolzen ist, wird auf die Oberfläche des Schmelzbades
metallisches Natrium aufgelegt und während es unter Einwirkung der Temperatur der
@ Ätznatronschmelze schmilzt, in diese mechanisch eingerührt. Der Rührer kann beliebige
Form besitzen und in einfachster Weise hergestellt werden. Vorzugsweise wird ein
Rohr verwendet, das in die Ätznatronschmelze eintaucht. In diesem Rohr wird ein
Rührer angebracht, der beispielsweise aus einer Stange oder einem Stab bestehen
kann, mit spiralförmig eingesetzten Drähten, die im rechten Winkel zur Stabachse
stehen. Ein solcher Rührer genügt vollauf, um das schmelzende Natrium in die Atznatronschmelze
einzurühren, in der es sich mit großer Geschwindigkeit gleichmäßig verteilt und
nicht wieder ausgeschieden wird. Selbstverständlich kann auch jede andere Art eines
sich drehenden Rührers verwendet werden, so z. B. Schnecken, Schrauben oder sonstige
Einrichtungen. Desgleichen liegt es im Sinne der Erfindung, die Rührwirkung durch
hin und her schwingende Rührer oder durch Schall- bzw. Ultraschallschwingungen hervorzurufen.
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Der zu beizende Stahl, beispielsweise ein Stahlblech o. dgl., wird
in die mit Natrium versetzte Schmelze eingebracht und dort belassen, bis der Zunder
abgebeizt oder in eine Form übergeführt ist, in der er sich leicht entfernen läßt.
Die metallisch blanke Oberfläche des Werkstückes wird selbst dann nicht angegriffen,
wenn das Beizen unverhältnismäßig lang ausgedehnt wird. Sinngemäß gleiches gilt
für die Behandlung von Metallen und Metalllegierungen bzw. daraus gefertigter Werkstücke.
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Für die Durchführung des Verfahrens sind verhältnismäßig geringe Natriummengen
erforderlich, da die Beizwirkung auch dann noch vor sich geht, wenn die Natriumkonzentration
des Bades gering ist oder sich erhebliche Mengen eines N atriumoxydes gebildet haben
bzw. das Natriumhydroxyd praktisch ganz in Natriumoxyd umgewandelt ist. Selbstverständlich
kann auch so verfahren werden, daß eine große Menge Natrium in das Bad eingerührt
wird, wobei Konzentrationen bis über 33 °/o erreicht werden können. Alsdann kann
die Vorrichtung, mit der das Natrium eingerührt wurde, aus dem Bad entfernt werden,
während das Beizen so lange fortgesetzt werden kann, bis das Natrium in der Schmelze
verbraucht ist. Zweckmäßiger dagegen wird es im allgemeinen sein, kontinuierlich
geringe Natriummengen in das Schmelzbad einzurühren, während gleichzeitig kontinuierlich
gebeizt wird.
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An den aus dem Beizbad entfernten Werkstücken haften neben den Ätznatronresten
oder sonstigen Bestandteilen der Schmelze der Zunder oder Sinter als Schlamm oder
in zusammenhängenden Folien, und die Werkstücke bedürfen daher im allgemeinen einer
Nachbehandlung. Sie werden von den anhaftenden Spuren von Natriumhydroxyd oder Natriumoxyd
sowie von den in eine leicht entfernbare bzw. leicht säurelösliche Form übergeführten
Metalloxyden durch Spülen oder Spritzen mit Wasser o. dgl. mechanisch gereinigt
oder anschließend in Salz-oder Schwefelsäurebäder getaucht, in denen sich die fein
verteilt anhaftenden Zunder- bzw. Sinterreste leicht und schnell lösen. Nach Abspülen
in Wasser ist eine metallisch saubere Oberfläche erreicht. Das nachträgliche Säurebeizen
geht so rasch vor sich und kann unter Verwendung verhältnismäßig schwacher Säurekonzentrationen
durchgeführt werden, daß hierbei die Gefahr des Überbeizens oder sonstige bekannte
durch die Säuren hervorgerufenen Oberflächenschäden ausgeschlossen sind.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in gewissem Umfang abgewandelt
werden, insbesondere um es speziellen Betriebsanforderungen anzupassen, ohne daß
dadurch vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen würde.