DE918787C

DE918787C - Verfahren zum Bruenieren von Eisen und Stahl

Info

Publication number: DE918787C
Application number: DEP43828A
Authority: DE
Inventors: Dr Richard Springer
Original assignee: RICHARD SPRINGER DR
Current assignee: RICHARD SPRINGER DR
Priority date: 1949-05-25
Filing date: 1949-05-25
Publication date: 1954-10-04

Description

Verfahren zum Brünieren von Eisen und Stahl Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Brünierung, d. h. zur Erzeugung von dunklen Eisenoxydschichten in alkalischen Lösungen.
Das Brünieren von Eisen in Bädern, welche als Hauptbestandteil Ätznatron enthalten, wird schon seit einer Reihe von Jahren in der Technik mit bestem Erfolg angewendet.
Die vorgeschlagenen Lösungen sieden meistens im Temperaturbereich von 130 bis 180' und enthalten neben Ätznatron noch Oxydationsmittel verschiedener Art. Um die Übertragung des Sauerstoffes auf die Oberfläche des Eisens zu beschleunigen, werden katalytische Beschleuniger verschiedener Art zugesetzt, welche in der Hauptsache aus Metallsalzen oder Metalloxyden bestehen. Als Oxydationsmittel wurden bisher z. B. Natriumnitrat, Natriumnitrit, Natriumperoxyd, Pikrinsäure, Natriumpermanganat und andere Stoffe angewendet. Als Katalysatoren sind insbesondere Blei-; Mangan-und Vanadiumverbindungen vorgeschlagen worden; auch Harnstoff und Gerbsäure wurden als Zusätze versucht.
Trotz der weiten Verbreitung, welche Brünierlösungen auf der Grundlage von Ätznatron in der Praxis gefunden haben, fehlte es bisher an einer systematischen Untersuchung über den Einfluß der verschiedenen Bestandteile der Brünierbäder auf die Stärke und das Aussehen der gebildeten Schichten. Auf Grund der Angaben im Fach und Patentschrifttum läßt sich deshalb nicht mit Sicherheit sagen, welcher Gehalt an Ätznatron und welcher Gehalt an Oxydationsmitteln die besten Wirkungen ergibt.
Der Grund für diese Lücke in unserer Kenntnis der Brünierbäder mag darin zu suchen sein, daß es an einem einfachen und sicheren Verfahren zur Bestimmung der Stärke bzw. des Schichtgewichtes von Brünierschichten in mg/dm2 bisher gefehlt hat.
Es wurde nun gefunden, daß eine metallisch blanke Eisenoberfläche höchstens die zu vernachlässigende Menge von 1 mg/dm2 verliert, wenn man sie 5 bis 1o Sekunden lang bei 6o° in einer Lösung behandelt, welche 25o em3/1 11,S04 conc., 150 cm3/1 H Cl conc. -f- 2o g/1 Zellstoffsulfitablauge (als Sparbeizzusatz) enthält. Anderseits genügt diese Zeit, um auch die stärkste Brünierschicht quantitativ vom Grundmetall zu entfernen. Damit ist diese Methode zur Bestimmung des Schichtgewichtes von Brünierschichten gut brauchbar. Das Versuchsblech wird vor und nach der Ablösung der Schicht gewogen und die gefundene Differenz auf mg/dm2 umgerechnet.
Mit Hilfe dieser Methode war es möglich, den Einfluß der verschiedenen Badbestandtbile und deren Konzentration sowie den Einfluß der Arbeitsbedingungen auf die Schichtbildung systematisch zu untersuchen.
Über die durchgeführten Versuche und ihre Ergebnisse wird an anderer Stelle berichtet. In diesem Zusammenhang interessieren nur die in den folgenden Tabellen zusammengefaßten Beobachtungen.

Die Versuche der Tabelle I wurden in Lösungen mit steigendem Ätznatrongehalt unter Zusatz von 36 g/1 Natriumnitrat bzw. 36 g/1 Natriumnitrit durchgeführt. Die Temperatur entsprach jeweils etwa dem Siedepunkt der Lösung; die entfetteten Versuchsbleche aus Eisen wurden 1o Minuten lang eingehängt, nach dem Brünieren gründlich in heißem und kaltem Wasser gespült und dann getrocknet.

Tabelle I
g/1 NaOH 36 g/1 NaN03 36 g/1 NaN0. Arbeits-
temperatur
400 8 11 121
520 25 26 131
575 34 34 135
64o 30 38 141
682 31 51 145
710 33 59 145
755 39 64 145
795 37 61 145
820 37 44 148

Die Tabelle lehrt, daß das Schichtgewicht mit dem Gehalt des Bades an Ätznatron ansteigt, ein Maximum erreicht und dann wieder abnimmt; das Maximum liegt bei etwa 755 g/1 NaOH. In dem Konzentrationsbereich, der auf das Maximum folgt, fallen die Brünierschichten rotbraun und rostig aus und sind für praktische Zwecke unbrauchbar. Es empfiehlt sich deshalb, beim praktischen Arbeiten etwas unter dem Maximum zu bleiben. Außerdem lehrt die Tabelle, daß Natriumnitrit erheblich stärkere Schichten erzeugt als Natriumnitrat. Im übrigen hängt das erzielbare Schichtgewicht vom Material ab. Auf einem anderen Material konnten unter den gleichen Versuchsbedingungen erheblich stärkere Schichten erzeugt werden, ohne daß sich an den Gesetzmäßigkeiten, welche in der vorstehenden Tabelle zum Ausdruck kommen, etwas veränderte.

Über den Einfluß des Nitritgehaltes auf die Brünierwirkung eines Bades mit 685 g/1 Na OH unterrichtet die Tabelle II:

Tabelle II

sehicht- Korrosionsprobe

g/1 NaN02 gewicht Aussehen 1g Minuten

in mg/dm2 in Na Cl-Lösung

o 1,2 hellgrau rostet

3,6 420 grauschwarz, stumpf rostet

7,2 54 blauschwarz, glänzend rostet nicht

14,4 54 blauschwarz, glänzend rostet nicht

25 81 blauschwarz, glänzend rostet nicht

36 94 blauschwarz, glänzend rostet nicht

72 Zoo blauschwarz, glänzend rostet nicht

108 122 blauschwarz, glänzend rostet nicht

18o 118 blauschwarz, glänzend rostet nicht

288 148 blauschwarz, glänzend rostet nicht

Man erkennt, daß ein Bad mindestens 7 g/1 NaN02 enthalten muß, um brauchbare Schichten zu liefern. Nach oben hin ist dem Nitritgehalt nur durch das lästige Auskristallisieren des Bades eine Grenze gesetzt. Je mehr Nitrit man zusetzt, desto stärker fällt die Schicht aus.

Weitere Versuche haben gezeigt, daß es für bestimmte Werkstoffe optimale Brünierzeiten gibt. Bei längerer Exposition werden die Ergebnisse wieder schlechter. Bei den verwendeten Blechen betrug die optimale Brünierdauer 1o Minuten.
Andere Versuche lehrten, daß eine kombinierte Verwendung von Nitrat und Nitrit weniger günstig ist als Nitrit allein.
Beispiel Sehr gute Wirkungen ergibt ein Bad mit 685 g/1 NaOH + 36 g/1 Na N 02 bei einer Arbeitstemperatur von etwa 1q5° und einer Brünierdauer von 1o Minuten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Brünieren von Eisen und Stahl in Lösungen, welche Ätznatron und Natriumnitrit enthalten, dadurch gekennzeichnet; daß die Lösung 68o bis 750g/1 NaOH und mindestens 7g/1 NaN02 enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Badtemperatur und die Brünierdauer jeweils dem verwendeten Material anpaBt.