EP0058257A1 - Beiz- und Entrostungspaste für Metalle - Google Patents

Beiz- und Entrostungspaste für Metalle Download PDF

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EP0058257A1
EP0058257A1 EP81201305A EP81201305A EP0058257A1 EP 0058257 A1 EP0058257 A1 EP 0058257A1 EP 81201305 A EP81201305 A EP 81201305A EP 81201305 A EP81201305 A EP 81201305A EP 0058257 A1 EP0058257 A1 EP 0058257A1
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Josef Dipl.-Ing. Rones
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Metallgesellschaft AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/025—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions acidic pickling pastes

Definitions

  • the invention relates to a pickling and rust removal paste for cleaning metal surfaces, in particular made of steel and / or aluminum, containing fluoride ions.
  • metal surfaces e.g. B. of steel and / or aluminum and their alloy
  • unsightly and corrosion-promoting oxide layers such as z. B. in the heat treatment of metals (welding) or caused by the effect of the environment.
  • acid solutions such. B. based on hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid or hydrofluoric acid.
  • Acidic pastes can also be applied to the areas to be cleaned, especially for large parts or local oxide formation. This dissolves part of the oxides and the base metal attached to them, so that the oxides lose their adhesion to the metal surface. After an appropriate time, they are rinsed off with water or removed by brushing.
  • Such pickling or rust removal paste based on phosphoric acid contains z. B. as a thickener saponifiable oil or a convertible fatty acid into a soap (DE-AS 10 82 475).
  • Another known cleaning and etching agent consists of hydrofluoric acid, a magnesium compound, at least one acid from the group consisting of nitric acid, phosphoric acid and sulfuric acid in the form of free acid or in the form of their salts and a certain sulfonic acid (DE-AS 19 50 560).
  • the object of the invention is to provide a pickling and rust removal paste for cleaning metal surfaces, in particular made of steel and / or aluminum, which does not have the known, in particular the aforementioned disadvantages, which, even with comparatively small additions of fillers, maintains a pasty consistency that remains can be removed from the metal surface in a simple manner and which can nevertheless be produced with economically justifiable expenditure.
  • the pickling and rust removal paste of the type mentioned at the outset is formulated in accordance with the invention in such a way that it additionally contains a mixture of compounds of calcium and of trivalent iron and / or aluminum and an acidity corresponding to at least 10% by weight. free acid (calculated as 100% HF).
  • the content of calcium and iron and / or aluminum compound in the pickling and rust removal paste is a total of 1 to 10% by weight, in particular 2 to 7% by weight (calculated as a cation).
  • additives are best made in the form of the soluble salts. However, they can also be introduced in the form of other compounds, such as oxides, hydroxides, sulfates and phosphates.
  • Nitrate is preferably used, in particular when cleaning alloyed steels, in particular chromium or nickel steels such as 1.4301, 1.4541, 1.4401, 1.4571, is intended.
  • the proportion of these anions is expediently such that the ratio of the fluoride content to the sum of the sulfate, phosphate, nitrate and / or chloride contents in the finished pickling and rust removal paste is 3: 1 to 1: 6, preferably 1: 1 to 1: 4.
  • the individual additives can be introduced in the form of acids or salts, in particular the calcium, iron or aluminum salts.
  • alkali salts are also possible.
  • a particularly fast-acting pickling and rust removal paste has an acidity corresponding to 15 to 30% by weight of free acid (calculated as 100% HF).
  • the individual calcium or iron and / or aluminum compounds can be premixed in various acids and the individual mixtures can then be combined. However, the calcium or iron and / or aluminum compounds can also be stirred into the premixed acids.
  • the mixture is stirred until it has thickened or else is poured into suitable containers in liquid form. In the latter case, the thickening takes place automatically during storage.
  • the pickling and rust removal pastes according to the invention can be used as manufactured, with brush application being the most common method of application. If necessary, however, it is also possible to dilute the pickling and rust removal paste and spray it onto the metal surface.
  • the paste had a density of approximately 1.25 g / cm and was translucent. There was no separation of the solid constituents of the paste and no development of red nitrous vapors was observed during storage.
  • the pickling and rust removal paste could be thinned with water or acids within certain limits without any significant change in consistency.
  • the paste was used to clean alloy steel. With 1 kg, approx. 120 running meters of a weld seam (with a 5 cm wide application) could be cleaned.
  • the mixture was initially thin, but became anointed after standing for a long time without separating.

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Abstract

Eine für die Reinigung von Metalloberflächen bestimmte Beiz- und Entrostungspaste mit einem Gehalt an Fluoridionen weist zwecks Einstellung der erwünschten pastösen Konsistenz und zwecks Erzielung einer hinreichenden Beständigkeit zusätzlich eine Mischung von Verbindungen des Calciums sowie des dreiwertigen Eisens und/oder Aluminiums sowie eine Aciditat entsprechend wenigstens 10 Gew.-% freier Säure (berechnet als 100 %iges HF) auf. Zur Steigerung der Wirksamkeit kann sie als weitere Zusatze Verbindungen mit Sulfat-, Phosphat-, Chlorid-, insbesondere aber Nitrationen enthalten sowie eine Acidität entsprechend 15 bis 30 Gew.-% freier Säure aufweisen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beiz- und Entrostungspaste zum Reinigen von Metalloberflächen, insbesondere aus Stahl und/oder Aluminium, mit einem Gehalt an Fluoridionen.
  • Es ist üblich, von Metalloberflächen, z. B. aus Stahl und/oder Aluminium und deren Legierung, unansehnliche und korrosionsfördernde Oxidschichten, wie sie z. B. bei der Wärmebehandlung von Metallen (Schweißen) oder durch Wirkung der Umgebung entstehen, zu beseitigen. Dies geschieht überwiegend mit Säurelösungen z. B. auf Basis Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder auch Flußsäure.
  • Insbesondere bei großen Teilen oder örtlicher Oxidbildung können auf die zu reinigenden Stellen auch säurehaltige Pasten aufgebracht werden. Dadurch wird ein Teil der Oxide und das mit ihnen verhaftete Grundmetall aufgelöst, so daß die Oxide die Haftung zur Metalloberfläche verlieren. Sie werden nach angemessener Zeit mit Wasser abgespült bzw. durch Bürsten entfernt.
  • Eine derartige Beiz- oder Entrostungspaste auf Basis Phosphorsäure enthält z. B. als Verdickungsmittel verseifbares Öl oder eine in eine Seife überführbare Fettsäure (DE-AS 10 82 475).
  • Ein anderes bekanntes Reinigungs- und Ätzmittel besteht aus Flußsäure, einer Magnesiumverbindung, mindestens einer Säure aus der Gruppe Salpetersäure, Phosphorsäure und Schwefelsäure in Form von freier Säure oder in Form ihrer Salze sowie einer bestimmten Sulfonsäure (DE-AS 19 50 560).
  • Obgleich dieses Reinigungs- und Ätzmittel gewisse Vorteile aufweist, bereitet es Schwierigkeiten, die für den Aufstreichvorgang erforderliche pastöse Konsistenz zu erreichen, die hinwiederum erforderlich ist, um die notwendige Beizsäuremenge pro Flächeneinheit Metall zur Verfügung zu stellen. Die Verwendung beliebig großer Verdickungsmittelmengen führt insoweit ebenfalls nicht weiter als dadurch naturgemäß der Beizsäureanteil zurückgedrängt wird.
  • Bei Beizpasten z, B. mit Bariumsulfat als Füllmittel generell auftretende Probleme bestehen außerdem darin, daß sich durch längeres Stehen das Füllmittel zum Teil absetzt, so daß die Paste vor jeder Anwendung intensiv gerührt und homogenisiert werden muß. Weiterhin können bei Gegenwart flüchtiger Säuren, neben Flußsäure von z. B. Salpetersäure oder Salzsäure, aus der flüssigen Phase giftige Dämpfe entweichen, die beim Öffnen der Behälter die Handhabung erschweren. Schließlich kann auch das Abspülen der Paste von der behandelten Oberfläche Schwierigkeiten bereiten, da sich das Füllmittel in den Metallporen festsetzen kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beiz- und Entrostungspaste zum Reinigen von Metalloberflächen, insbesondere aus Stahl und/oder Aluminium bereitzustellen, die die bekannten, insbesondere vorgenannten Nachteile nicht aufweist, die bereits bei vergleichsweise geringen Zusätzen an Füllmitteln pastöse Konsistenz erhält, die sich in einfacher Weise wieder von der Metalloberfläche entfernen läßt und die dennoch mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand herstellbar ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst, indem die Beiz- und Entrostungspaste der eingangs genannten Art entsprechend der Erfindung derart formuliert ist, daß sie zusätzlich eine Mischung von Verbindungen des Calciums sowie des dreiwertigen Eisens und/oder Aluminiums enthält und eine Acidität entsprechend wenigstens 10 Gew.-% freier Säure (berechnet als 100 %iges HF) aufweist.
  • Die pastöse Konsistenz wird bereits bei relativ geringen Zusätzen erhalten, was umso überraschender ist, als Calcium bzw. dreiwertiges Eisen oder Aluminium, jeweils allein eingesetzt, nicht die erwünschten Effekte erbringen.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Gehalt der Beiz- und Entrostungspaste an Calcium- sowie Eisen- und/oder Aluminiumverbindung insgesamt 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 2 bis 7 Gew.-% (berechnet als Kation).
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, den Gehalt an Calcium- sowie Eisen- und/oder Aluminiumverbindung derart einzustellen, daß er dem molaren Verhältnis von 3 : 1 bis 1 : 3, vorzugsweise bis 1 : 1 genügt (die Verbindungen als Kation gerechnet).
  • Diese Zusätze werden am besten in Form der löslichen Salze gemacht. Sie können jedoch auch in Form anderer Verbindungen, wie Oxide, Hydroxide, Sulfate und Phosphate, eingebracht werden.
  • Besonders wirksame Beiz- und Entrostungspasten werden erhalten, wenn ihnen zusätzlich noch Verbindungen mit Nitrat-, Sulfat-, Phosphat- und/oder Chloridionen einverleibt werden. Bevorzugt findet Nitrat Anwendung, insbesondere wenn eine Reinigung von legierten Stählen, insbesondere von Chrom- oder Nickelstählen, wie 1.4301, 1.4541, 1.4401, 1.4571, beabsichtigt ist. Der Anteil dieser Anionen wird dabei zweckmäßigerweise derart bemessen, daß in der fertigen Beiz- und Entrostungspaste das Verhältnis des Fluoridgehalts zur Summe der Sulfat-, Phosphat-, Nitrat- und/oder Chloridgehalte 3 : 1 bis 1 : 6, vorzugsweise 1 : 1 bis 1 : 4, beträgt.
  • Die Einbringung der einzelnen Zusätze kann in Form von Säuren oder Salzen, insbesondere der Calcium-, Eisen-oder Aluminiumsalze erfolgen. Es sind jedoch auch Alkalisalze möglich. Bei der Herstellung der Beiz- und Entrostungspaste ist lediglich dafür Sorge zu tragen, daß eine Komponente bzw. mindestens ein Teil hiervon in Form freier Säure eingebracht wird, so daß die Bedingung hinsichtlich der einzustellenden Mindestacidität erfüllt ist.
  • Eine besonders schnell wirkende Beiz- und Entrostungspaste weist eine Acidität entsprechend 15 bis 30 Gew.-% freier Säure (berechnet als 100 %iges HF) auf.
  • Zur Herstellung der Beiz- und Entrostungspaste können die einzelnen Calcium- bzw. Eisen- und/oder Aluminiumverbindungen in verschiedenen Säuren vorgemischt und dann die einzelnen Mischungen vereinigt werden. Es können jedoch auch die Calcium- bzw. Eisen- und/oder Aluminiumverbindungen in die vorvermischten Säuren eingerührt werden.
  • Im übrigen wird die Mischung bis zur erfolgten Verdickung gerührt oder aber noch flüssig in geeignete Behälter gefüllt. Im letzteren Fall erfolgt dann die Verdickung von selbst während der Lagerung.
  • Die erfindungsgemäßen Beiz- und Entrostungspasten können wie hergestellt zur Anwendung kommen, wobei Pinselauftrag die üblichste Aufbringungsart ist. Im Bedarfsfall ist es jedoch auch möglich, die Beiz- und Entrostungspaste zu verdünnen und im Spritzverfahren auf die Metalloberfläche aufzubringen.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele beispielsweise und näher erläutert.
    • Beispiel 1
  • Es wurde eine Beiz- und Entrostungspaste aus den Komponenten
    Figure imgb0001
    hergestellt. Die Paste hatte eine Dichte von ca. 1,25 g/cm und war durchscheinend. Es trat weder eine Abscheidung der festen Bestandteile der Paste auf noch war eine Entwicklung roter nitroser Dämpfe bei der Lagerung feststellbar.
  • Die Beiz- und Entrostungspaste konnte ohne wesentliche Änderung der Konsistenz in gewissen Grenzen mit Wasser oder Säuren verdünnt werden.
  • Die Paste wurde zum Reinigen von legiertem Stahl eingesetzt. Mit 1 kg konnten ca. 120 lfdm einer Schweißnaht (bei etwa 5 cm breitem Auftrag) gereinigt werden.
    • Beispiel 2
  • Eine Beiz- und Entrostungspaste zum Reinigen von Aluminiumoberflächen wurde hergestellt aus
    Figure imgb0002
  • Die Mischung war zunächst dünnflüssig, wurde aber nach längerem Stehen salbig, ohne sich zu entmischen.
  • 1 kg der auf diese Weise gewonnenen Beiz- und Entrostungspaste reichte zur Behandlung von ca. 10 m2 Aluminiumoberfläche aus.
    • Beispiel 3
  • Zum Vergleich wurde eine für die Reinigung von Schweißnähten auf legiertem Stahl bestimmte Beiz- und Entrostungspaste aus
    Figure imgb0003
    hergestellt. Diese Paste hatte eine Dichte von ca. 2 g/cm3.
  • Nach einiger Lagerung setzte sich das Füllmittel ab, so daß zwei Phasen entstanden. Außerdem hatten sich im Luftraum des Behälters nitrose Dämpfe entwickelt.

Claims (6)

1. Beiz- und Entrostungspaste zum Reinigen von Metalloberflächen, insbesondere aus Stahl'und/oder Aluminium, mit einem Gehalt an Fluoridionen, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine Mischung von Verbindungen des Calciums sowie des dreiwertigen Eisens und/oder Aluminiums enthält und eine Acidität entsprechend wenigstens 10 Gew.-% freier Säure (berechnet als 100 %iges HF) aufweist.
2. Beiz- und Entrostungspaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Calcium sowie Eisen und/oder Aluminium insgesamt 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 7 Gew.-%, (berechnet als Kation) beträgt.
3. Beiz- und Entrostungspaste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gehalt an Calcium sowie Eisen und/oder Aluminium dem molaren Verhältnis von 3 : 1 bis 1 : 3, vorzugsweise bis 1 : 1, genügt.
4. Beiz- und Entrostungspaste nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Verbindungen mit Nitrat-, Sulfat-, Phosphat- und/oder Chloridionen enthält.
5. Beiz- und Entrostungspaste nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in ihr das Verhältnis des Fluoridgehalts zur Summe der Sulfat-, Phosphat-, Nitrat- und/oder Chloridgehalte 3 : 1 bis 1 : 6, vorzugsweise 1 : 1 bis 1 : 4, beträgt.
6. Beiz- und Entrostungspaste nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Acidität entsprechend 15 bis 30 Gew.-% freier Säure (berechnet als 100 %iges HF) aufweist.
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