DE953757C

DE953757C - Anodisches Massbeizen von Metallen

Info

Publication number: DE953757C
Application number: DES38529A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Heinz Gruess
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1954-04-04
Filing date: 1954-04-04
Publication date: 1956-12-06

Description

Anodisches Maßbeizen von Metallen Es sind bereits anodisch wirkende Beizbäder zum Beizen von Metallteilen, insbesondere Eisenteilen, bekannt, bei denen als Beizsäure z. B. Salz- oder Schwefelsäure verwendet wird. Diese Beizbäder haben den Nachteil, daß die Abtragung der gebeizten Oberfläche außerordentlich stark von kleinen Unterschieden in der Zusammensetzung des behandelten Werkstoffes abhängt und eine in der Zeiteinheit auftretende Abtragung ergeben, die von einer proportionalen Beziehung mit der beim Beizen angewendeten Stromdichte sehr stark abweicht. Außerdem haben diese Beizbäder noch den Nachteil, daß die Abtragungsgeschwindigkeit eine sehr starke Abhängigkeit von der Benutzungsdauer bzw. von dem Benutzungsgrad der Beizsäure aufweist und daß die Temperatur, bei der das Beizen erfolgt, einen großen Einfluß auf die Abtragungsgeschwindigkeit hat. Diese Nachteile wirken sich besonders ungünstig auf das Maßbeizen von Metallteilen aus.
Versuche, die der Ermittlung der schädlichen, nicht berechenbaren Beizwirkung der bisher verwendeten Beizbäder dienten, ergaben, daß neben der rein anodischen Abtragung sich noch weitere Abtragungsprozesse am Beizgut abspielen, deren Geschwindigkeit sehr starken Schwankungen unterworfen ist, weil sie durch eine rein chemische Korrosionsreaktion verursacht werden. Obgleich dieser Korrosionsangriff, der sich bei Abwesenheit einer äußeren Spannungsquelle einstellt, wahrscheinlich durchaus elektrochemischer Natur ist und durch Lokalelementbildung verursacht wird, die insbesondere bei heterogenem Eisen einen im Vergleich zur Abtragung hohen Anteil an der Gesamtabtragung des Materials bedingen, ändert die elektrochemische Natur des Korrosionsangriffs aber nichts an der Tatsache, daß es unmöglich ist, von außen einen Einfluß auf die Reaktionsgeschwindigkeit auszuüben. Auf Grund dieser Versuche hat es sich gezeigt, daß für alle Betriebsbedingungen und Materialarten nur dann eine gleichmäßige Abtragungsgeschwindigkeit erreicht werden kann, wenn Beizbäder verwendet werden, die bei Abwesenheit einer äußeren Spannungsquelle eine zu vernachlässigende Abtragung des Materials bewirken.
Es ist zur Vermeidung der gefürchteten Wasserstoffversprödung bei der Reinigung von Eisenteilen durch Beizen der Vorschlag bekanntgeworden, ein anodisches Beizverfahren unter Anwendung einer Beizlösung anzuwenden, die neben Salzsäure auch Eisenchlorid in erheblichen Mengen enthält. Bei diesem Verfahren kommt es nur auf die Entfernung von Verunreinigungen und Oxyden von der Oberfläche der zu behandelnden Teile an, während die Stärke der zu entfernenden Schicht keinerlei Rolle spielt. Bei der Erfindung handelt es sich dagegen darum, von den zu behandelnden Metallteilen eine Oberflächenschicht in genau bestimmter Stärke abzutragen, die in der Regel durch einen anschließenden Galvanisierungsprozeß durch ein anderes Metall ersetzt werden soll. Dazu ist es erforderlich, ein Beizbad zu schaffen, das stets in der gleichen Zeit die Abtragung einer gleichen Schichtstärke gewährleistet. Dies wird gemäß der Erfindung durch die Verwendung eines Beizbades erreicht, das ein Salz der Beizsäure des zu behandelnden Metalls in einer molaren Konzentration enthält, die die Konzentration der Beizsäure um ein Mehrfaches übertrifft.
Durch die Erfindung-wird die Proportionalität zwischen der Abtragungsgeschwindigkeit und der Stromdichte, die Unabhängigkeit der Abtragungsgeschwindigkeit von der Zusammensetzung des Metalls und von dem Alter des verwendeten Beizbades sowie seiner Temperatur gewährleistet. Die Konzentration der Säure ändert sich trotz des ständigen Verbrauches nur unwesentlich.
Um unizulässig große Verformungen des Gewindes von Schrauben, die nach dem Beizen mit einer galvanisch aufgetragenen Schutzschicht versehen werden sollen, zu vermeiden, ist es, da bei der galvanischen Auftragung im Gewindegrund eine geringere Auftragung als an den äußeren Kanten des Gewindes erfolgt, erforderlich, ein Beizbad zu verwenden, das eine derartige Streuung der Beizwirkung besitzt, daß bei dem Beizen die Abtragung im Gewindegrund entsprechend geringer als an den äußeren Kanten des Gewindes ist. Hinsichtlich einer derartigen Streuung der Beizwirkung hat sich verdünnte Schwefelsäure in einer Konzentration zwischen io und 2oocm3/1 Beizbad, dem mindestens 300 g Eisensulfat zugemischt werden, am besten bewährt.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel eines Beizbades gemäß der Erfindung zum Maßbeizen von Eisenteilen angegeben: Ein Bad von der Zusammensetzung 5o cm3 konzentrierter Schwefelsäure und 400 g kristallwasserhaltiges Eisensulfat je Liter Lösung in Wasser gelöst ergibt unabhängig von der Eisensorte und unabhängig von einer durch den Prozeß eintretenden Erhöhung des Eisensulfatgehaltes auf den doppelten Wert bei 5o A - min/dm2 eine Abtragung von io,u. Dabei kann die Stromdichte in den Grenzen zwischen 0,5 und 5 A/dm2 variieren, ohne daß sich eine merkliche Veränderung der spezifischen Abtragungswirkung ergibt.
Der Vorteil in der praktischen Anwendung bei Benutzung des Elektrolyten gemäß der Erfindung beruht bei der Fließfertigung in der einfachen Anpassung der Abtragungsgeschwindigkeit an die Arbeitsgeschwindigkeit der dem Maßbeizen folgenden galvanischen Behandlungsverfahren. Man wählt zweckmäßig die Stromdichte derart, daß für den anodischen Beizprozeß eine Zeit notwendig ist, die identisch ist mit der für die nachfolgende, beispielsweise vorgesehene Kadmierung des maßgebeizten Gegenstandes, wobei die anodische Abtragung der Auftragung von Kadmium möglichst genau entsprechen soll.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung eines Beizbades, das ein Salz der Beizsäure des zu behandelnden Metalls in einer molaren Konzentration enthält, die die Konzentration der Beizsäure um ein Mehrfaches übertrifft, für das anodische Maßbeizen von Metallteilen. z. Beizbad zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Beizbad ein Salz des betreffenden Metalls der gleichen Säure etwa in gesättigter Lösung enthält. 3. Beizbad zur Durchführung des anodischen Maßbeizens von Eisenteilen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Beizsäure verdünnte Schwefelsäure in einer Konzentration zwischen io und Zoo, insbesondere 50 cm3/1, Beizbad dient, die mindestens 300 g Eisensulfat enthält. In Betracht gezogene Druckschriften:-Britische Patentschrift Nr. 566 538.