DE938402C

DE938402C - Process and electrolyte for the electrolytic treatment of metals and alloys

Info

Publication number: DE938402C
Application number: DEC6665A
Authority: DE
Inventors: Percy Allan Charlesworth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-11-15
Filing date: 1952-11-15
Publication date: 1956-01-26

Description

Verfahren und Elektrolyt für die elektrolytische Behandlung von Metallen und Legierungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die elektrolytische Behandlung von Metallen und Legierungen.Process and electrolyte for the electrolytic treatment of metals and alloys The invention relates to a method for electrolytic Treatment of metals and alloys.

Bekannt ist das Polieren von Metall in elektrolytischen Bädern, welche allein aus Phosphorsäure oder aus einer Mischung von Phosphorsäure und Schwefelsäure bestehen, vorausgesetzt, daß die Phosphorsäuremenge beträchtlich größer ist als die Schwefelsäuremenge, da man bisher annahm, ein wirksames Polieren könnte nicht stattfinden, wenn die Schwefelsäuremenge größer ist als die Phosphorsäuremenge.The polishing of metal in electrolytic baths is known, which from phosphoric acid alone or from a mixture of phosphoric acid and sulfuric acid exist, provided that the amount of phosphoric acid is considerably greater than the amount of sulfuric acid, since it was previously believed that effective polishing could not take place when the amount of sulfuric acid is greater than the amount of phosphoric acid.

Infolge der sehr teuren Phosphorsäure war das elektrolytische Polieren von Metallen mit einem Elektrolyten, welcher aus Phosphorsäure allein oder einer Mischung aus Phosphorsäure und Schwefelsäure besteht, in welcher der Phosphorsäuregehalt beträchtlich größer ist als der Schwefelsäuregehalt, sehr kostspielig. Es ergab sich das Bestreben, durch Untersuchungen und Experimente festzustellen, ob durch den Zusatz einer geeigneten Substanz zu dem Bad man nicht einen Elektrolyten benutzen könnte, in welchem die Schwefelsäuremenge die Phosphorsäuremenge übersteigt oder der überhaupt keine Phosphorsäure enthält und somit der Grundbestandteil Schwefelsäure allein ist.Electrolytic polishing was due to the very expensive phosphoric acid of metals with an electrolyte consisting of phosphoric acid alone or a Mixture of phosphoric acid and sulfuric acid consists in which the phosphoric acid content is considerably greater than the sulfuric acid content, very costly. It resulted endeavor to determine through research and experimentation whether through the addition of a suitable substance to the bath one does not use an electrolyte could, in which the amount of sulfuric acid exceeds the amount of phosphoric acid or which does not contain any phosphoric acid at all and thus the basic component sulfuric acid is alone.

Man hat bereits festgestellt, daß ein derartiges Bad durch den Zusatz einer verhältnismäßig kleinen Menge einer aromatischen Aminoverbindung oder derartigen Verbindungen, z. B. Anilin., brauchbar wird.It has already been found that such a bath by the addition a relatively small amount of an aromatic amino compound or the like Connections, e.g. B. aniline., Becomes useful.

Dem Bekannten gegenüber schlägt die Erfindung die Benutzung anderer Zusätze vor. Sie besteht darin, daß für ein Verfahren zur elektrolytischen Behandlung von Metallen und Legierungen, bei welchen der Elektrolyt entweder aus einer Schwefelsäure oder aus einer Mischung von Schwefelsäure und Phosphorsäure besteht, bei der das Verhältnis der Schwefelsäure zur Phosphorsäure mehr als 5 :3 beträgt, dem Elektrolyten eine kleine Menge einer heterozyklischen Verbindung zugefügt wird. Sie enthält mindestens zwei organische Ringgebilde und weist mindestens ein Stickstoffatom auf, welches sich in einem Ring befindet. Es kann auch dem Elektrolyten eine kleine Menge einer heterozyklischen Verbindung zugefügt werden, in welcher das heterozyklische Molekül mindestens ein Ringgebilde enthält, in welchem mindestens zwei heterozyklische Atome vorhanden sind, von, welchen das eine ein Stickstoffatom sein muß.Compared to the known, the invention suggests the use of others Additions before. It consists in that of an electrolytic treatment process of metals and alloys, in which the electrolyte either consists of a sulfuric acid or consists of a mixture of sulfuric acid and phosphoric acid, in which the ratio the sulfuric acid to phosphoric acid is more than 5: 3, the electrolyte one small amount of heterocyclic compound is added. It contains at least two organic ring structures and has at least one nitrogen atom, which is in a ring. It can also add a small amount of one to the electrolyte heterocyclic compound are added in which the heterocyclic molecule contains at least one ring structure in which at least two heterocyclic atoms are present, one of which must be a nitrogen atom.

Bekannt ist, Pyridin und seine Derivate für elektrolytische Polierbäder -zu. verwendeh, welche aus Phosphorsäure und Schwefelsäure bestehen. Hierdurch soll man ein elektrolytisches Bad erhalten, in welchem man die Metalle besser polieren kann. Der Elektrolyt enthält hierbei eine sehr große Menge Phosphorsäure im Verhältnis -zu Schwefelsäure. Man hat 8o °/° Phosphorsäure und nur 15 °/o Schwefelsäure. Bei Bädern, die gemäß der Erfindung nur Schwefelsäure oder mehr Schwefel- als Phosphorsäure enthalten, verbessert ein Pyridinzusatz die Polierwirkung nicht..-Bekannt ist außerdem für` die- elektrolytische Be=-handlung von Metallen und Legierungen ein Elektrolyt, welcher aus dem saüren.Fluorid ..ein Elektrolyt, in verhältnismäßig, wenig Wasser (o,oi bis 30 °/0) besteht, z. B. aus dem Reaktionsprodukt von i bis 3 Mol Fluorwasserstoffsäure auf. i Mol Morpholin in o,oi bis 3o °/o Wasser. Aus dieser Anwendung des Morpholins beim elektrolytischen Polieren war aber die besondere Wirkung dieses Stoffes in den Polierbädern nach der--Erfindung nicht zu erkennen. Es wurde gefunden, -daß es besonders vorteilhaft ist, wenn die Säurekonzentration der Lösung zwischen 5o und 8o Gewichtsprozent des Elektrolyten beträgt.It is known that pyridine and its derivatives are used for electrolytic polishing baths -to. use, which consist of phosphoric acid and sulfuric acid. This is supposed to you get an electrolytic bath in which you can polish the metals better can. The electrolyte here contains a very large proportion of phosphoric acid -to sulfuric acid. There is 80 per cent phosphoric acid and only 15 per cent sulfuric acid. at Baths that according to the invention contain only sulfuric acid or more sulfuric than phosphoric acid contain, a pyridine addition does not improve the polishing effect ..- It is also known an electrolyte for the electrolytic treatment of metals and alloys, which from the acidic fluoride ... an electrolyte, in relatively little water (o, oi to 30 ° / 0), e.g. B. from the reaction product of 1 to 3 moles of hydrofluoric acid on. 1 mole of morpholine in 0.1 to 30 percent water. From this application of morpholine in electrolytic polishing, however, the special effect of this substance was in the polishing baths according to the invention can not be seen. It was found -that it is particularly advantageous if the acid concentration of the solution is between 5o and is 8o percent by weight of the electrolyte.

Die Menge des, notwendigen Zusatzes ist klein und fällt in den Bereich von o,i bis ia- Gewichtsprozent des Elektrolyten entsprechend dem::. beson-:-deren verwendeten Zusatz oder Zusätzen und entsprechend den Arbeitsbedingungen, mit welchen das Polierverfahren durchgeführt wird. _ -Das Verfahren, welches einen Elektrolyfen gemäß der Erfindung benutzt, kann mit Stromdichten innerhalb des Bereiches von 0,3 bis: 5 Ampere pro 2,54 cm2 durchgeführt werden.The amount of the necessary additive is small and falls in the range of 0.1 to ia percent by weight of the electrolyte corresponding to the ::. special -: - the additive or additives used and according to the working conditions with which the polishing process is carried out. The method using an electrolyte according to the invention can be carried out with current densities within the range of 0.3 to: 5 amps per 2.54 cm2.

Eine heterozyklische Verbindung der oben gekennzeichneten Art, die als Zusatz benutzt -wird, soll im allgemeinen die folgenden Bedingungen erfüllen: i. Sie soll bei geringen Konzentrationen der Lösung,. z.- B. zwischen o,r bis; -1o Gewichtsprozent des Elektrolyten wirksam sein; 2. sie soll ziemlich lange wirksam bleiben;-3. schädliche Reaktionsprodukte. sollen aus. dem Elektrolyten-entfernbar sein;-q.. es soll dadurch kein, übermäßiges Schäumen entstehen; übelriechendeoder giftige Dämpfe--dürfen während des Polierverfahrens nicht auftreten:-Chinolin, Isochinolin, Morpholin und Indol sind unter anderem für dieDurchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Verbindungen.A heterocyclic compound of the type identified above, the is used as an add-on, should generally meet the following conditions: i. It should be used at low concentrations of the solution. e.g. between o, r to; -1o Weight percent of the electrolyte to be effective; 2. It is said to be effective for a fairly long time stay; -3. harmful reaction products. should go out. the electrolyte-removable be; -q .. there should be no excessive foaming; malodorous or toxic fumes - must not occur during the polishing process: - quinoline, isoquinoline, Morpholine and indole are useful in practicing the invention, among other things Process suitable connections.

Es- können eine heterozyklische Verbindung der oben gekennzeichneten Art allein als Zusatz oder zwei oder mehrere solcher Verbindungen zusammen benutzt werden. Es können auch eine oder mehrere heterozyklische Verbindungen zusammen mit der bekannten aromatischen Aminoverbindung benutzt werden.It can be a heterocyclic compound of the above Kind used alone as an addition or two or more such compounds together will. There can also be one or more heterocyclic compounds together with the known aromatic amino compound can be used.

Folgende Beispiele werden angegeben: . H? S O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Gewichtsteile H3P O4 ..................... 22 - H20 .. . .. .. . ..... 21 Zusatz: Isöchiolin, Chiolin odez . Morpholin ................. 2 - Beispiel i Rostfreier Stahl. Man verwendet eine Stromdichte von i Ampere pro 2,54 cm2 und eine Temperatur von 6o0 C.The following examples are given:. H? SO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 parts by weight H3P O4 ..................... 22 - H20 ... ... . . ..... 21 Addition: isochiolin, chiolin odez . Morpholine ................. 2 - Example i Stainless steel. A current density of 1 ampere per 2.54 cm2 and a temperature of 60 ° C. are used.

Beispiel .2 Unlegierte Kohlenstoffstähle und legierte Stähle mit einem geringen Legierungsgehalt. Man verwendet eine Stromdichte von i Ampere pro 2,54 em2 und eine Temperatur von 85° C.Example .2 Unalloyed carbon steels and alloyed steels with a low alloy content. A current density of 1 amperes per 2.54 is used em2 and a temperature of 85 ° C.

Beispiel 3 Korrosionsfestes Eisen, z. B. Eisenlegierungen mit 170/0 Chromgehalt.-Man arbeitet mit einer Stromdichte von i Ampere pro 2,54 cm2 und einer Temperatur von 85° C. _ Beispiel q.Example 3 Corrosion-resistant iron, e.g. B. iron alloys with 170/0 Chromium content.-One works with a current density of i Ampere per 2.54 cm2 and one Temperature of 85 ° C. _ Example q.

_ Eine Legierung, in welcher die Verhältnisse der Hauptbestandteile wie folgt sind: Nickel 55 °/°, Chrom 2o °/o, Kobalt 2o °/o. Man arbeitet mit einer Stromdichte von 1,5 Ampere pro 2,54 em2 und einer Temperatur von 30° C._ An alloy in which the proportions of the main components as follows: nickel 55%, chromium 2o%, cobalt 2o%. You work with one Current density of 1.5 amps per 2.54 em2 and a temperature of 30 ° C.

_ .Beispiel 5 Eine Legierung, in welcher die Verhältnisse der Hauptbestandteile sind: Nickel 75 %, Chrom 2o °/0. Man arbeitet mit einer Stromdichte von 2.Ampere pro 2,54.Mm2. und einer Temperatur von 3o0 C._. Example 5 An alloy in which the proportions of the main components are: nickel 75%, chromium 2o ° / 0. You work with a current density of 2 amps per 2.54mm2. and a temperature of 3o0 C.

Der jeweils in Frage kommende Zusatz ist abhängig von dem zu behandelnden Metall oder Legierung-_und .dem erstrebten Ziel. Die Behandlungszeit hängt von der zu entfernenden Metallmenge ab. So z. B. würde die Zeit für das Polieren bei den vorhergehenden Beispielen . ungefähr io Minuten betragen, -wenn sie für die mechanische Bearbeitung 30 Minuten oder länger ausmacht: Die Stromdichte kann, entsprechend. der zu entfernenden Metallmenge geändert werden.The particular additive in question depends on the metal or alloy to be treated and the goal pursued. The treatment time depends on the amount of metal to be removed. So z. B. would be the time for buffing in the previous examples. be about 10 minutes, -if it is 30 minutes or longer for mechanical processing: the current density can, accordingly. the amount of metal to be removed.

Claims

PATENT CLAIMS: i- "Process" for electrolytic treatment of metals and alloys, in which the electrolyte either consists of a sulfuric acid or consists of a mixture of sulfuric acid and phosphoric acid, in which the ratio the sulfuric acid to the phosphoric acid is more than 5: 3, characterized in that, that a small amount of a heterocyclic compound was added to the electrolyte which contains at least two organic ring structures and at least one nitrogen atom which is in a ring, or a small amount of a heterocyclic one Compound is added in which the heterocyclic molecule at least one Contains ring structure in which at least two heterocyclic atoms are present are, one of which must be a nitrogen atom.

2. Procedure for electrolytic Treatment of metals from alloys according to claim i, characterized in that that quinoline is used as a heterocyclic compound.

3. Electrolytic method Treatment of metals and alloys according to claim i, characterized in that that isoquinoline is used as the heterocyclic compound. q ..

Procedure for the electrolytic treatment of metals and alloys according to claim i, characterized in that characterized in that morpholine is used as the heterocyclic compound.

5. Procedure for the electrolytic treatment of metals and alloys according to An-Spruch i, characterized in that indole is used as the heterocyclic compound.

6th Process for the electrolytic treatment of metals and alloys according to a of claims i to 5, characterized in that in the electrolyte also a aromatic amino compound or more such compounds can be used.

7. A method for the electrolytic treatment of metals and alloys according to any one of the preceding claims, characterized in that the additive in question is added to the electrolytic bath in the range from 0.5 to 5 percent by weight of the electrolyte. B.

Electrolyte for carrying out the method according to the claims i to 7, which sulfuric acid and phosphoric acid in a ratio of more than 5: 3 or Contains sulfuric acid alone, characterized in that it is a heterocyclic additive Contains compound which has at least two organic ring structures, at least a nitrogen atom is present in a ring of a heterocyclic compound, in which the heterocyclic molecule contains at least one ring structure in which there are at least two heterocyclic atoms, one of which is nitrogen have to be.

9. electrolyte according to claim 9, characterized in that the additive Is quinoline. ok

Electrolyte according to Claim 9, characterized in that the additive Is isoquinoline. i i.

Electrolyte according to claim 9, characterized in that the Addition is morpholine. i2.

Electrolyte according to claim 9, characterized in that the addition is indole.

13. Electrolyte according to one of claims 8 to i2, characterized characterized in that it also contains one or more aromatic amino compounds Contains connections. References: U.S. Patent No. 2,41140, 2,565 i89.