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Verfahren zum Umkleiden von Metallgegenständen, insbesondere solchen
aus Eisen oder Stahl, mit Zinnbronze Zusatz zum Patent S83385
Bei dem Verfahren,
Metallgegenstände mit Zinnbronze zu umkleiden, ist im Patent 883 385 vorgeschlagen
worden, die mit Zinnbronze zu umkleidenden Gegenstände erst , mit Küpfer zu umgeben
und alsdann der Einwirkung eines Gasgemisches aus Dämpfen von Zinnverbindungen und
reduzierenden Gasen bei höherer Temperatur auszusetzen und gegebenenfalls noch einer
Wärmebehandlung zu unterwerfen.
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Bei diesem Verfahren ist jedoch eine genau° Bemessung der zur Einwirkung
gebrachten Menge an Zinnverbindungen erforderlich, wenn es sich darum handelt, Umkleidungen
ganz bestimmter Zusammensetzung und Dicke herzustellen.
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Bisher wurde die Menge der Zinnverbindungen durch die Regelung der
Temperatur, bei welcher flüchtige Zinnverbindungen verdampft wurden, vorgenommen.
Da die Menge der in der Zeiteinheit erzeugten Dämpfe von Zinnverbindungen außer
von der Temperatur noch von anderen Einflüssen, wie beispielsweise von der Oberfläche
der zu verdampfenden Zinnverbindungen und der Gasbewegung im Verdampfungsraum abhängig
ist, mußten die brauchbaren Bedingungen von Fall zu Fall
für die
jeweils angewandten Vorrichtungen erst ermittelt werden. Außerdem war es notwendig,
bei dieser Arbeitsweise noch andere Einflüsse auf die Verdampfung, wie z. B. Reinheit
und Wassergehalt der- zu verdampfenden Zinnverbindungen, zu berücksichtigen.
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Die Erfindung gibt eine Arbeitsweise an, welche die zur Einwirkung
zu bringende Menge an Zinnverbindungen unabhängig von den genannten Einflüssen genau
bemessen läßt. Dabei wird nicht wie bisher von einer Leichtflüchtigen Zinnverbindung
ausgegangen, sondern es werden die leichtflüchtigen Zinnverbindungen aus metallischem
Zinn oder einer schwerflüchtigen Zinnverbindung, wie Zinnoxyd, in an sich bekannter
Weise erzeugt. Erfindungsgemäß wird unter Ausnutzung dieser bekannten Maßnahme die
Menge der Zinnzufuhr, die abhängig ist von der Aufnahme des Kupferüberzugs, durch
die Regelung der zur Bildung flüchtiger Zinnverbindungen benutzten reagierenden
Stoffe erreicht.
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Als chemische Stoffe, die mit metallischem Zinn oder schwerflüchtigen
Zinnverbindungen unter Bildung von flüchtigeren Zinnverbindungen reagieren, kommenhauptsächlich
die Halogene und Halogenwasserstoffe in Betracht. Als besonders brauchbar hat sich
Chlor -erwiesen.
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Es ist an sich zwar bekannt, zur Rückgewinnung des Zinns von verzinnten
Gegenständen verdünnte Chlorgase in ununterbrochenem Strom über die zu entzinnenden
Gegenstände hinwegzuleiten, jedoch hat das verdünnte Chlorgas dabei die Aufgabe,
die sich bildenden Dämpfe von Zinnchlorid mitzureißen und so jede innige Verbindung
der Dämpfe mit dem zu entzinnenden Gegenstand zu verhindern.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bandelt .es sich aber gerade um
das Aufbringen von Zinn auf metallische Gegenständc.
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Es bat sich als recht vorteilhaft bei der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ergeben, die chemische Stoffe, wie Chlor, entweder aus einem vorhandenen
Vorrat, beispielsweise aus Flaschen, zu entnehmen, wobei sie durch Regelung der
Strömungsgeschwindigkeit und des Leitungsquerschnittes derZuleitung in bekannterWeise
bemessen werden können, oder diese Stoffe auch nach irgendeinem bekannten, -gut
regelbaren chemischen oder elektrochemischen Verfahren ununterbrochen, in bestimmten
Mengen zu erzeugen. Als ein solches kommt z. B. die elektrochemische Erzeugung in
Frage.
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Zweckmäßig wird dabei in einer geschlossenen, mit Ab- und Zuleitungen
versehenen elektrolytischen Zelle in. bekannter Weise aus Chlorionen enthalten-,den
Lösungen, wie Salzsäure oder Chloridlösungen durch Elektrolyse Chlor entwickelt
und .das entstehende Chlorgas mittels eines durch die Zelle geleiteten Gasstroms
von Wasserstoff oder Stickstoff oder einem anderen nicht oxydierenden Gas zur Einwirkung
über Zinn gebracht. Die gebildeten Zinnchloriddämpfe werden danach mit diesem Gasstrom
weiter an die zu behandelnden Gegenstände geführt. Durch Einstellung .der Stromstärke,
mit der die elektrolytische Zelle betrieben wird, läßt sich in bequemer und .genauester
Weise die Chlorentwicklung und damit die Erzeugung von Dämpfen aus Zinnchloriden
durchführen und überwachen.
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Auf diese Weise gelingt es fernerhin auch leicht, den Chlorstrom und
-damit .die erzeugte Menge von Dämpfen aus Zinnchloriden während der Ausübung des.
Verfahrens .zu ändern, sei es, daß mit zunehmendem Zinngehalt .der behandelten Gegenstände
die Konzentration der einwirkenden Zinndämpfe vermindert oder daß bei der Anwendung
von Durchlauföfen einem verstärkten Einsatz von Gegenständen in den Reaktionsraum
durch Erhöhung der in der Zeiteinheit zugeführten Menge an Zinnverbindungen Rechnung
.getragen wird.
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Bei der Erzeugung von Zinnverbindungen ist es weiterhin nicht notwendig,
von reinem Zinn oder reinen Zinnverbindungen auszugehen, sofern bei den zinnhaltigen
Ausgangsstoffen nur die Anwesenheit oder Entstehungsmöglichkeit von leichtflüchtigen
störenden Stoffen vermieden ist. So können beispielsweise auch Abfälle aus Weißblech
und Zinn oder Zinnlegierungen enthaltender Schrott als Ausgangsstoff dienen.
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Bei der Durchführung des Verfahrens hat es sich auch .als vorteilhaft
erwiesen, dem zum Einbringen des Zinns in die vorausgehende Umkleidung aus Kupfer
dienenden Gasgemisch aus einem reduzierenden Gase und Dämpfen. von Zinnverbindungen
noch eine geringe Menge eines mit Zinn flüchtige Verbindungen bildenden Stoffes,
wie Halogene oder H:alogenwassierstoffe, beispielsweise Chlor, beizumischen. Diese
Stoffe haben die günstige Wirkung, das Zinn durch Reaktion von Stellen .der zu behandelnden
Gegenstände durch -Überführen in flüchtiges Chlorid zu entfernen, an denen es infolge
zu reicher Zinnzufuhr nicht sofort von der Kupferumkleidung des. Gegenstandes durch
Legierungsbildung gebunden worden ist. Die Anwesenheit solcher Stoffe im Gasgemisch
wirkt somit ausgleichend auf die Zinnaufnahme .der Gegenstände. Sie hat auch die
weitere günstige Wirkung, das Zinn von allen Oberflächen, wie Ofenwandungen, eisernen
Haltevorrichtungen, .der i zu behandelnden Gegenstände oder nicht mit Kupfer umkleideten
und nicht abgedeckten Flächen dieser Gegenstände zu entfernen, wenn an .diesen eine
geringe unerwünschte Abscheidung von Zinn stattgefunden bat.
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Da festgestellt wurde, daß eine Abscheidung von Zinn auf Eisen oder
Stahl bei Gegenwart von Kupfer oder Kupferlegierungen im Ofenraum bei dem vorliegenden
Verfahren nur in. geringem Maß oder besonders bei Vorliegen von legiertem Eisen
oder Stahl überhaupt nicht erfolgt, worauf die besondere Eignung des Verfahrens
für die Umkleidung von Gegenständen aus Eisen oder Stahl mit Zinnbronze beruht,
so sind zur Erzielung einer solchen Entzinnung der Eisenteile nur sehr geringe Zugaben
von Chlor zum Gasgemisch erforderlich. Diese entzinnende Wirkung tritt an allen
Flächen auf, die in geringerem Maß als Kupfer oder Kupferlegierungen das Zinn .durch
Legierungsbildung festzuhalten vermögen.
Um dem Gasgemisch einen
geringen Gehalt an beispielsweise Chlor zu geben, wird ebenfalls Zweckmäßig die
beschriebene elektrolytische Chlorentwicklung und Überführung des entwickelten Chlors
durch einen Gasstrom an die zu behandelnden Gegenstände angewendet.
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Eine beispielsweise Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens stellt die Abbildung im Schema dar.
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An eine Wasserstoffflasche A sind zwei parallele Leitungen, eine Hauptleitung
;großen Querschnitts und eine Nebenleitung geringeren Querschnitts, angeschlossen,
die zu gleichartigen Vorrichtungen führen, die aber verschiedene Größen aufweisen.
In jeder der beiden Leitungen liegt ein Gasregelhähn B bzw. 3T, Strömungsmesser
C bzw. N, ferner je eine elektrolytische Zelle D bzw. 0 und ein Trockenturm
H bzw. S. Die Zellen sind mit Salzsäure gefüllt und über Strommesser E, P und regelbare
Widerstände F, 0 an Spannung der Stromquellen G bzw. R gelegt.
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Der Wasserstoff aus der Flasche A fließt durch die elektrolytischen
Zellen und nimmt daselbst eine der elektrolytischen Stromstärke entsprechende Menge
Chlor auf, die in die Trockentürme gelangen. Die in der Nebenleitung entwickelte
Chlorgasmenge ist geringer als die in .der Hauptleitung. Das getrocknete Gas in
der Leitung mit dem großen Querschnitt wird alsdann über metallisches Zinn geleitet,
das in einem Ofen J untergebracht ist. Der Gasstrom durch die Leitung kleineren
Querschnitts gelangt dagegen direkt zu einem hinter dem Ofen J in der Hauptleitung
vorgesehenen weiteren Ofen L, der die zu behandelnden Gegenstände enthält, und dessen
innere Wandungen zweckmäßig aus keramischen Stoffen oder aus legiertem Eisen, wie
z. B. aus Eisen-Chrom-Nickel-Legierungen, bestehen. Gegebenenfalls können die inneren
Ofenwandungen auch mit einem nichtmetallischen, feuerfeste Überzug versehen sein.
Die dampfförmigen, in den Ofen L gelangenden Zinnverbindungen werden durch den Wasserstoff
.daselbst zu metallischem Zinn reduziert, wobei der Reduktionsvorgang sich vorwiegend
an der Oberfläche der Kupferumkleidung der im Ofen untergebrachten Gegenstände vollzieht.
Das Zinn bildet dabei mit dem Kupfer Zinnbronze.
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Das verbrauchte Gas strömt aus, dem Ofenraum L aus und gelangt durch
eine Kondenskammer T zwecks Abscheidung von etwa mitgeführten Dämpfen von Zinnverbindungen
und durch eine Waschflasche U schließlich ins Freie.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt auf entsprechend vorgearbeiteten
Werkstücken die Aufbringung von derartig maßgerechten Umkleidungen, daß eine spanabhebende
Nachbearbeitung für diese häufig nicht mehr erforderlich ist. Hierdurch werden Arbeit
und Bronze eingespart.