DE966015C - Verfahren zum Entfernen der Oberflaechenschichten, beispielsweise Oxydschichten, bei Titanmetallen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernung der Oberflächenschichten, beispielsweise Oxydschichten u. dgl., bei Titanmetallen.

Titanmetall besitzt insbesondere bei erhöhter Temperatur eine starke Affinität zu Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff u. dgl.; der Kontakt zwischen dem Metall und diesen Gasen sowohl bei der ursprünglichen Herstellung des Titans als auch bei seiner anschließenden weiteren Verarbeitung führt oft an der Oberfläche des Metalls zur Bildung von Belägen oder Schichten von Oxyd, Nitrid u. dgl.

Wenn derartige Beläge und Schichten auf Gegenständen aus Titanmetall gebildet werden, wird das Metall hinsichtlich seiner Eigenschaft oft so verändert, daß die aus ihm hergestellten Gegenstände nicht mehr für den ursprünglichen Zweck, dem sie dienen sollen, verwendet werden können. Derartige Oberflächenschichten haften außerdem sehr zäh an dem Titanmetall, und die Anwendung von Beizverfahren, beispielsweise nach Art der Säure-Waschungen, wie sie zur Entfernung der Oberflächenschichten von Eisen und Stahl üblich sind, führt hier nicht zum Erfolg.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, das die Entfernung derartiger Beläge und Oberflächenschichten von Titanmetall

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ermöglicht und auf diese Weise das Metall für handelsübliche Verwendung geeignet macht. Da: erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die schnelle und wirksame Freilegung des Titanmetalls bei derartig verunreinigten Metallen.

Die folgenden Ausführungen dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Allgemein gesehen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Entfernung von Ober-ίο flächenschichten bei Titanmetall, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberfläche so lange mit einem geschmolzenen Alkalimetallpolysulfid behandelt wird, bis die Schicht von der Oberfläche gelöst ist, und daß das Polysulfid und die gelöste iS Oberflächenschicht von der Oberfläche entfernt werden.

Alkalimetallpolysulfide, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendbar sind, können auf die verschiedenste Weise hergestellt werden. Beispielsweise kann ein Alkalisulfid, wie Natriumsulfid (Na₂S), mit zusätzlichem freien Schwefel kombiniert werden, um Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel Na₂S_x zu erhalten, wobei χ größer ist als i. Eine besonders wirksame Verbindung besteht entweder aus Natrium- oder Kaliumpolysulfid, in dem o,i bis 5 Teile freien Schwefels anwesend sind zusätzlich zu demjenigen, der normalerweise als Na₂S oder K₂S kombiniert ist. Mischungen aus Natrium- und Kaliumpolysulfiden können ebenfalls benutzt werden.

Die Polysulfidverbindung muß in geschmolzenem Zustand vorliegen. Die Temperaturen, bei welchen diese Verbindungen schmelzen, schwanken beträchtlich und sind zum Teil abhängig von dem Anteil des anwesenden freien Schwefels. Eine befriedigende Entfernung von Oberflächenschichten hat sich ergeben bei Temperaturen zwischen 250 und 500⁰, die selbstverständlich im einzelnen von Faktoren, wie der Zusammensetzung des Bades, der Größe und der Konzentration des zu behandelnden Gegenstandes u. dgl., abhängig sind.

Wenn die Titanmetalloberfläche mit dem geschmolzenen Polysulfid behandelt wird, wird die Oberflächenschicht sehr schnell gelöst. Im allgemeinen braucht das Metall der Einwirkung des Polysulfids nur verhältnismäßig kurze Zeit ausgesetzt zu sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren soll die Behandlungszeit im allgemeinen 10 Minuten nicht überschreiten. Natürlich können auch kürzere Kontaktzeiten angewendet werden, was von der Stärke der Schicht und von der Art der zu behandelnden Oberfläche abhängt. Gelegentlich kann es wünschenswert sein, die Behandlungszeit langer als 10 Minuten auszudehnen. Beispielsweise kann die Größe des zu behandelnden Gegenstandes oder die Art der Aufbringung so beschaffen sein, daß eine längere Zeitdauer der Behandlung wünschenswert ist. Es wurde gefunden, daß sich die Wirkung des geschmolzenen Polysulfids verzögern läßt durch die Zugabe von Halogenidverbindungen, beispielsweise von Halogeniden der Alkali- und Alkalierdmetalle und des Magnesium.

Diese Verbindungen sind allgemeinen mit den beim vorliegenden Verfahren verwendeten Polysulfiden mischbar. Natürlich kann der Anteil des verwendeten Halogenides schwanken und hängt ab von dem verlangten Grad der Verzögerung in der Wirkung und von der anzuwendenden Temperatur. Bei der praktischen Anwendung solcher Schmelzen von in seiner Wirkung verzögertem Polysulfid ist es vorteilhaft, den Anteil des Halogenides so zu begrenzen, daß die Bildung einer geschmolzenen Polysulfid-Halogenid-Mischung bei Temperaturen zwischen 250 und 500⁰ möglich ist. Außerdem sollte die Zugabe der verzögernd wirkenden Verbindung im allgemeinen so begrenzt werden, daß die Behandlungszeit bis höchstens zu einer Stunde verzögert werden kann, da längere Zeiten in der praktischen Handhabung nicht zweckmäßig sind.

In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zweckmäßig, die Metalloberfläche, von der die Schicht gelöst ist, mit Wasser abzuspülen, um jegliche Restspuren von abgelöster Schicht und Polysulfid, die noch vorhanden sein können, zu entfernen. Die Oberfläche des so behandelten Metalls besitzt einen frischen, klären metallischen Schimmer.

Die praktische Methode zur Behandlung der Titanmetalloberfläche mit dem geschmolzenen Polysulfid kann natürlich unterschiedlich sein; es ist für viele Zwecke jedoch vorteilhaft, ein geschmolzenes Bad aus Polysulfid zu verwenden, in das der Gegenstand aus Titanmefall mit seiner Oberflächenschicht eine zur Lösung der Schicht ausreichende Zeit eingetaucht wird.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Eine Stange aus Titanmetall von 20 mm Länge, die in einer Sauerstoffatmosphäre gewalzt worden war und mit einer Oxydschicht verunreinigt war, wurde in ein geschmolzenes Bad aus Natriumpolysulfid eingetaucht, das der allgemeinen Formel Na₂S₃ entsprach und eine Temperatur von ungefähr 350⁰ besaß. Das Polysulfid begann die Oberflächenschicht sofort zu lösen; die Titanmetallstange wurde nach 5 Minuten aus der Sulfidschmelze entfernt, mit Wasser abgespült und auf Raumtemperatur abgekühlt. Der Oxydbelag war vollständig entfernt, und die Metallstange hatte" ein frisches, glänzendes metallisches Aussehen.

Beispiel 2 _11K

Ein Block aus Titanmetall, der mit einer Oberflächenschicht aus Titanoxyd und Titannitrid bedeckt "war, wurde in ein geschmolzenes Bad eingetaucht, das aus einer Mischung von Natriumpolysulfid und Kaliumpolysulfid, entsprechend der Formel Na₂S₁₁₃K₂S bestand. Der Titanblock blieb mit der geschmolzenen Polysulfidmischung Minuten lang bei der ungefähren Temperatur von 500⁰ in Kontakt. Danach wurde der Block aus der Polysulfidschmelze entfernt und anschließend abekühlt. Auch hier war die Oberflächenschicht voll-

ständig entfernt und der Block besaß einen hellen, glänzenden metallischen Schimmer.

Aus der vorausgehenden Beschreibung und den Ausführungsbeispielen geht hervor, daß es mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist, Oberflächenbeläge, wie Oxydschichten u. dgl. schnell und wirksam von Tatanmetall zu entfernen, wenn die Metalloberfläche mit einem Alkalimetallpolysulfid behandelt wird. Diese schnelle und wirksame Methode gestattet die Wiederherstellung großer Mengen von Titanmetall, die andernfalls für handelsübliche Zwecke nicht ohne weiteres verwendbar sein würden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entfernen der Oberflächenschichten, beispielsweise Oxydschichten, bei Titanmetallen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Metalls bis zur Lösung der Oberflächenschicht mit einem geschmolzenen Alkalimetallpolysulfid behandelt wird, worauf die in dem Polysulfid gelöste Schicht von der Metalloberfläche entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht in der Regel nicht mehr als io Minuten lang mit dem geschmolzenen Alkalimetallpolysulfid behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu behandelnde Gegenstand aus Titanmetall in ein Bad aus geschmolzenem Alkalisulfid bis zur Lösung der Oberflächenschicht eingetaucht und unmittelbar nach erfolgter Lösung aus dem Bad entfernt und mit Wasser abgespült wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polysulfid ein Natriumpolysulfid verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polysulfid ein Kalium-

' polysulfid verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysulfid! unter Beimischung von einem Halogenid der Alkali- und Erdalkalimetalle oder des Magnesiums verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht höchstens 1 Stunde lang mit der Polysulfidmischung behandelt wird.

© 509 656/271 1.56 (709 571AI3 S. 57)