EP0626469A1 - Tickling process for high-alloyed workpieces - Google Patents
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- EP0626469A1 EP0626469A1 EP94250130A EP94250130A EP0626469A1 EP 0626469 A1 EP0626469 A1 EP 0626469A1 EP 94250130 A EP94250130 A EP 94250130A EP 94250130 A EP94250130 A EP 94250130A EP 0626469 A1 EP0626469 A1 EP 0626469A1
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- bath
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- hydrogen peroxide
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- 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
- C23G1/10—Other heavy metals
-
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- 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
- C23G1/08—Iron or steel
- C23G1/086—Iron or steel solutions containing HF
Definitions
- the invention relates to a method for pickling workpieces made of high-alloy materials according to the preamble of the main claim.
- air is blown into the bath in an amount of at least 3 cbm per hour per cbm bath and an amount of stabilized H2O2 between 0.3 and 1 g per liter per hour is controlled on the basis of a redox potential in the bath of greater than or equal to 350 mV.
- additions to the starting materials are listed as under a), c) and e) in order to maintain their concentration in the bath at an optimal level and to keep the pH value of the bath less than 1 preferably between 0 and 0.5.
- the method should be advantageous in several respects, since it does not require nitric acid and thus avoids the problems associated with nitric acid (NOx smoke, complex washing system, NOx content in the waste water).
- the content of expensive hydrogen peroxide has been reduced to a value of preferably 2 to 5 g per liter.
- a stabilized H2O2 This stabilization allows the H2O2 content to be reduced as indicated.
- the actual pickling attack takes place instead of using the nitric acid via the added trivalent iron. At least 15 g per liter should preferably be added for the new batch.
- the pickling process should generally be for everyone Treatment conditions of the usual high-alloy materials can be used and produce excellent surfaces, which are said to be even better in comparison to the traditional nitric-hydrofluoric acid pickling.
- a disadvantage of this method is the large amount of air that has to be blown in and that has a not inconsiderable cost impact on the total expenditure. More expensive is the extra stabilized H2O2 compared to the conventional and the high concentration of hydrofluoric acid and sulfuric acid, which wipes out part of the profit due to the reduced H2O2 content.
- a high concentration of acid also means high disposal costs with regard to the amount of lime and waste to be landfilled.
- blowing in air also has the disadvantage that the sludge is whirled up in the bath and the particles are deposited in finely divided form on the pickling material. The cold air that is blown in also constantly cools the pool down, so that either the air has to be preheated or the bath has to be overheated.
- the object of the invention is to provide an improved generic method for pickling workpieces made of high-alloy materials, which is cheaper in terms of its total costs compared to the known prior art and can be safely handled in a simple manner without complex control.
- the pickling times are not extended compared to conventional nitric hydrofluoric acid pickling and the surface quality also shows no differences.
- the air blowing deemed necessary according to the prior art can be omitted, as can the use of an extra stabilized H2O2.
- the other recommended additives are also not required. So that there is no pickling damage, especially in the case of sensitive materials such as 1.4876, the proportion of hydrogen peroxide is run in excess according to the invention, so that a driving style in the transpassive area is ensured.
- a ratio of 2: 2: 3 in the initial concentration in the pickling bath of sulfuric acid to hydrofluoric acid to hydrogen peroxide has proven to be particularly favorable. This means that depending on the size of the surface to be pickled, concentration reductions of up to 1% by weight for H2SO4 and HF and 1.5% by weight for H2O2 are possible. This low value preferably applies to a bath temperature of 40 - 50 degrees Celsius. If you apply the bath with the advantageous ratio of the concentration - expressed in percent by weight - of 2: 2: 3, then it lies strippable surface already higher than a classic 16% nitrate-4% hydrofluoric acid stain. If the bath is to be operated at room temperature, then the concentration is increased to 2% by weight for H2SO4 and HF and 3% by weight for H2O2 compared to the increased bath temperature. The advantageous ratio of 2: 2: 3 is retained.
- the strong simplification of the proposed method has a favorable effect on the total costs based on 1 square meter of pickled surface. It is almost 50% lower than that of a conventional stain. These total costs take into account the costs for the chemicals when a bath is newly prepared, the amount of lime for the neutralization and the landfill costs.
- the elimination of nitric acid also eliminates the expenses related to the precipitation of NOx.
- the wastewater is no longer polluted with regard to the nitrate content. These costs are not even taken into account in the comparison.
- the lowered acid concentration also has an advantageous effect on the stability of the H2O2, so that the addition of extra stabilized H2O2 is not necessary.
- the bath can be operated in different ways.
- One possibility is to remodel the bathroom, drive it to the point of exhaustion, drain it and then remake it. If you want to use the bathroom for longer, it is necessary to replace the used chemicals.
- sulfuric and hydrofluoric acids are concerned, this is done via an interval concentration measurement, be it semi or fully automatic.
- the consumption of hydrogen peroxide is visually noticeable on the one hand - the sparkling wine sparkles - and on the other hand via an indicator.
- a test strip is used, for example, which the insufficient Oxidation of Fe2+ in Fe3+ indicates. If no more Fe3+ is formed, the test strip turns increasingly brown. It can also be seen from the fact that the pickling material begins to turn brown in places.
- the diminishing effect of H2O2 can also be determined by measuring the redox potential. Even with the appropriate addition, sooner or later the bathroom will be exhausted because the increasing sludge accumulating on the bottom reacts with the H2O2 and reduces its effect. You can remedy this by constantly removing the mud and regenerating the bath. Then a newly prepared bath can be operated for a correspondingly longer time. Another possibility for regeneration is to continuously pump off a part of the pickling bath, to filter it and to feed the cleaned pickling liquid again.
- the proposed bath composition is suitable for all common high-alloy steels in accordance with the DIN designation 1.4301, 1.4306, 1.4404, 1.4541, 1.4550, 1.4571. 1.4876, 1.4910, 2.4663, d. H. starting from a simple 18/8 steel to the molybdenum-containing titanium-stabilized stainless steel up to the nickel-based alloy.
- Oxidized annealed tubes measuring 33 x 3.5 mm made of 1.4571 (containing molybdenum, titanium stabilized) were immersed as a bundle, ie with a number of 148 pieces and a total weight of 4366 kg, in a newly prepared bath.
- the bathroom has a capacity of 20,000 liters.
- the bath temperature was regulated in a range from 40 to 50 degrees Celsius.
- the starting composition was a) H2SO4 (96%) 0.2% by weight HF (73-75%) 0.2% by weight H2O2 (30%) 0.3% by weight
- the tube bundle was immersed in a rinsing bath and then the inside and outside surface was additionally sprayed off by holding a hose.
- the spraying should remove the remaining dirt particles and prevent staining.
- the surfaces examined were flawless and showed no irregularities such as over-pickling or dark spots.
- the mentioned example of stripping oxidized annealed pipes is the worst case in which the pickling time is particularly long and the pickling liquid is heavily used. If, on the other hand, contaminated or blasted or bright-annealed pipes are cleaned, the required pickling times are considerably shorter and the service life of the bath correspondingly longer.
- a starting composition was chosen at a bath temperature of 40 degrees Celsius 1% by weight HCl (16%) 1 wt.% H2O2 or at room temperature 1% by weight HCl (11.7%) 1% by weight HF (2.6%) (HNO3) (2.6%) 2 wt.% H2O2
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beizen von Werkstücken aus hochlegierten Werkstoffen gemaß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a method for pickling workpieces made of high-alloy materials according to the preamble of the main claim.
Aus der JP 60-243289 A ist ein gattungsmäßiges Verfahren zum Beizen von Titan oder rostfreiem Stahl bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Werkstücke in eine wäßrige Lösung aus 0,5 - 5 Gew.% HF, 0,5 - 4 Gew.% H₂O₂ und 5 - 20 Gew.% H₂SO₄ eingetaucht. Aussagen über die Badtemperatur und die Einstellung des Redoxpotentials werden nicht gemacht. Das vorgeschlagene Verfahren hat den Vorteil, daß keine Salpetersäure verwendet wird und dadurch die Schwierigkeiten der Bildung von braunem NOx-Rauch bzw. dessen aufwendiges Auswaschen vermieden werden.From JP 60-243289 A a generic method for pickling titanium or stainless steel is known. In this process, the workpieces are immersed in an aqueous solution of 0.5-5% by weight HF, 0.5-4% by weight H₂O₂ and 5-20% by weight H₂SO₄. No statements are made about the bath temperature and the setting of the redox potential. The proposed method has the advantage that no nitric acid is used and thereby the difficulties of the formation of brown NO x smoke or its elaborate washing out are avoided.
Ein vergleichbares Verfahren ist der EP 0505606 zu entnehmen. Bei einer Temperatur im Bereich zwischen 30 bis 70 Grad Celsius, vorzugsweise zwischen 45 und 55 Grad weist das Bad folgende Ausgangszusammensetzung auf:
- a) H₂SO₄ mindestens 150 g pro Liter
- b) Fe (dreiwertig) mindestens 15 g pro Liter
- c) HF mindestens 40 g pro Liter
- d) H₂O₂ (mit bekanntem Stabilisator) 1 - 20, vorzugsweise 2 - 5 g pro Liter
- e) Additive mit nicht-ionisierender Oberfläche (Emulgatoren, Aufheller, Benetzungsmittel) und Säureinhibitoren in einer Gesamtmenge von ca. 1 g pro Liter.
- a) H₂SO₄ at least 150 g per liter
- b) Fe (trivalent) at least 15 g per liter
- c) HF at least 40 g per liter
- d) H₂O₂ (with known stabilizer) 1 - 20, preferably 2 - 5 g per liter
- e) additives with non-ionizing surface (emulsifiers, brighteners, wetting agents) and acid inhibitors in a total amount of approx. 1 g per liter.
Zusätzlich wird in das Bad Luft eingeblasen in einer Menge von mindestens 3 cbm pro Stunde pro cbm Bad und eine Menge an stabilisierten H₂O₂ zwischen 0,3 und 1 g pro Liter pro Stunde gesteuert auf der Basis eines Redox-Potentials im Bad von größer gleich 350 mV. Außerdem sind Ergänzungen der Ausgangsstoffe wie unter a), c) und e) aufgeführt, um ihre Konzentration im Bad bei einem optimalen Level aufrechtzuerhalten und den PH-Wert des Bades Kleiner 1 vorzugsweise zwischen 0 und 0,5 zu halten. Entsprechend der Beschreibung soll das Verfahren in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft sein, da es ohne Salpetersäure auskommt und damit die mit der Salpetersäure verbundenen Probleme (NOx-Rauch, aufwendige Waschanlage, NOx-Gehalt im Abwasser) vermeidet. Auf der anderen Seite soll es auch wirtschaftlich sein, da der Gehalt an teuren Wasserstoffperoxid auf einen Wert von vorzugsweise 2 bis 5 g pro Liter herabgesetzt wurde. Um eine schnelle Zersetzung des H₂O₂, insbesondere bei den möglichen hohen Badtemperaturen bis zu 70 Grad Celsius zu vermeiden, wird weiterhin vorgeschlagen, ein stabilisiertes H₂O₂ einzusetzen. Diese Stabilisierung erlaubt es, den H₂O₂-Gehalt wie angegeben herabzusetzen. Der eigentliche Beizangriff erfolgt anstatt mittels der Salpetersäure über das zugegebene dreiwertige Eisen. Vorzugsweise sollen für den Neuansatz mindestens 15 g pro Liter zugegeben werden. Das Beizverfahren soll generell für alle Behandlungszustände der üblichen hochlegierten Werkstoffe anwendbar sein und ausgezeichnete Oberflächen erzeugen, wobei diese sogar besser sein sollen im Vergleich zur traditionellen Salpeter-Flußsäure-Beize.In addition, air is blown into the bath in an amount of at least 3 cbm per hour per cbm bath and an amount of stabilized H₂O₂ between 0.3 and 1 g per liter per hour is controlled on the basis of a redox potential in the bath of greater than or equal to 350 mV. In addition, additions to the starting materials are listed as under a), c) and e) in order to maintain their concentration in the bath at an optimal level and to keep the pH value of the bath less than 1 preferably between 0 and 0.5. According to the description, the method should be advantageous in several respects, since it does not require nitric acid and thus avoids the problems associated with nitric acid (NOx smoke, complex washing system, NOx content in the waste water). On the other hand, it should also be economical since the content of expensive hydrogen peroxide has been reduced to a value of preferably 2 to 5 g per liter. In order to avoid rapid decomposition of the H₂O₂, especially at the possible high bath temperatures up to 70 degrees Celsius, it is further proposed to use a stabilized H₂O₂. This stabilization allows the H₂O₂ content to be reduced as indicated. The actual pickling attack takes place instead of using the nitric acid via the added trivalent iron. At least 15 g per liter should preferably be added for the new batch. The pickling process should generally be for everyone Treatment conditions of the usual high-alloy materials can be used and produce excellent surfaces, which are said to be even better in comparison to the traditional nitric-hydrofluoric acid pickling.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist die große Menge an Luft, die eingeblasen werden muß und die sich kostenmäßig zu einem nicht unerheblichen Anteil für die Gesamtaufwendungen niederschlägt. Teurer ist auch das extra stabilisierte H₂O₂ im Vergleich zum herkömmlichen und die hohe Konzentration an Flußsäure und Schwefelsäure, die ein Teil des Gewinns infolge des abgesenkten H₂O₂-Anteils wieder zunichte macht. Hohe Konzentration an Säure bedeutet auch hohe Entsorgungskosten hinsichtlich Kalkmenge und zu deponierendem Abfall. Das Lufteinblasen hat neben der Kostenbelastung auch den Nachteil, daß der Schlamm im Bad hochgewirbelt wird und die Teilchen sich in feinverteilter Form auf dem Beizgut ablagern. Die kalte Luft, die eingeblasen wird, kühlt auch ständig das Becken ab, so daß entweder die Luft vorgewärmt oder das Bad quasi überhitzt werden muß. Beides bedeutet zusätzlichen Energieaufwand, wobei die quasi Überhitzung sich wieder nachteilig auf die Stabilität des H₂O₂ auswirkt. Der Einsatz des extra stabilisierten H₂O₂ wirkt sich auch ungünstig auf die Beizzeit aus, da es weniger aggressiv ist als das nichtstabilisierte. Aufwendig ist auch die Steuerung hinsichtlich der genauen Zugabe der Additive, oder der Stabilisatoren, des stabilisierten H₂O₂ und der Luft.A disadvantage of this method is the large amount of air that has to be blown in and that has a not inconsiderable cost impact on the total expenditure. More expensive is the extra stabilized H₂O₂ compared to the conventional and the high concentration of hydrofluoric acid and sulfuric acid, which wipes out part of the profit due to the reduced H₂O₂ content. A high concentration of acid also means high disposal costs with regard to the amount of lime and waste to be landfilled. In addition to the cost burden, blowing in air also has the disadvantage that the sludge is whirled up in the bath and the particles are deposited in finely divided form on the pickling material. The cold air that is blown in also constantly cools the pool down, so that either the air has to be preheated or the bath has to be overheated. Both mean additional energy expenditure, the quasi overheating again adversely affecting the stability of the H₂O₂. The use of the extra stabilized H₂O₂ also has an adverse effect on the pickling time, since it is less aggressive than the non-stabilized one. The control with regard to the exact addition of the additives, or the stabilizers, the stabilized H₂O₂ and the air is also complex.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes gattungsmäßiges Verfahren zum Beizen von Werkstücken aus hochlegierten Werkstoffen anzugeben, das hinsichtlich seiner Gesamtkosten im Vergleich zum bekannten Stand der Technik günstiger ist und in einfacher Weise ohne aufwendige Steuerung sicher handhabbar ist.The object of the invention is to provide an improved generic method for pickling workpieces made of high-alloy materials, which is cheaper in terms of its total costs compared to the known prior art and can be safely handled in a simple manner without complex control.
Diese Aufgabe wird mit einer Beizzusammensetzung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. In jahrelangen Versuchen wurde herausgefunden, daß die bisher von der Fachwelt vertretene Meinung, daß für ein einwandfreies Beizen von Werkstücken aus hochlegierten Werkstoffen, hohe Konzentrationen an Schwefelsäure, Flußsäure und H₂O₂ erforderlich sind, in die falsche Richtung führen. Überraschend wurde entgegen der etablierten Auffassung festgestellt, daß niedrige Konzentrationen an H₂SO₄ günstig für das Verfahren sind. Sogar ein Beizen bei Raumtemperatur ist möglich, wenn man die Konzentration etwas anhebt. Im Durchschnitt ist für ein Beizen bei Raumtemperatur eine zwei- bis dreifach höhere Konzentration erforderlich im Vergleich zu einer Badtemperatur im Bereich zwischen 40 bis 50 Grad Celsius. Trotz der abgesenkten Konzentration werden die Beizzeiten im Vergleich zu einer konventionellen Salpeter-Flußsäure-Beize nicht verlängert und auch die Oberflächenqualität weist keine Unterschiede auf. Das nach dem Stand der Technik für notwendig erachtete Lufteinblasen kann entfallen, ebenso die Verwendung eines extra stabilisierten H₂O₂. Auch die übrigen empfohlenen Zusätze sind nicht erforderlich. Damit es zu keinen Beizschäden kommt, insbesondere bei beizempfindlichen Werkstoffen wie beispielsweise 1.4876, wird erfindungsgemäß der Anteil am Wasserstoffperoxid im Überschuß gefahren, so daß eine Fahrweise im transpassiven Bereich sichergestellt ist.This object is achieved with a pickling composition according to the characterizing part of claim 1. In years of experiments, it was found that the opinion previously held by experts that the correct pickling of workpieces made of high-alloy materials, high concentrations of sulfuric acid, hydrofluoric acid and H₂O₂ are required, lead in the wrong direction. Contrary to the established opinion, it was surprisingly found that low concentrations of H₂SO₄ are favorable for the process. Even pickling at room temperature is possible if the concentration is raised a little. On average, a two to three times higher concentration is required for pickling at room temperature compared to a bath temperature in the range between 40 and 50 degrees Celsius. Despite the reduced concentration, the pickling times are not extended compared to conventional nitric hydrofluoric acid pickling and the surface quality also shows no differences. The air blowing deemed necessary according to the prior art can be omitted, as can the use of an extra stabilized H₂O₂. The other recommended additives are also not required. So that there is no pickling damage, especially in the case of sensitive materials such as 1.4876, the proportion of hydrogen peroxide is run in excess according to the invention, so that a driving style in the transpassive area is ensured.
Als besonders günstig hat sich ein Verhältnis in der Ausgangskonzentration im Beizbad von Schwefelsäure zu Flußsäure zu Wasserstoffperoxid von 2:2:3 herausgestellt. Dies bedeutet, daß je nach Größe der zu beizenden Oberfläche Konzentrationsabsenkungen bis 1 Gew.% für H₂SO₄ und HF und 1,5 Gew.% für H₂O₂ möglich sind. Dieser niedrige Wert gilt vorzugsweise für eine Badtemperatur von 40 - 50 Grad Celsius. Setzt man das Bad mit dem vorteilhaften Verhältnis der Konzentration - in Gewichtsprozenten ausgedrückt - von 2:2:3 an, dann liegt die abbeizbare Oberfläche schon höher als eine klassische 16 % Salpeter-4%Flußsäure Beize. Soll das Bad bei Raumtemperatur betrieben werden, dann wird im Vergleich zur erhöhten Badtemperatur die Konzentration angehoben auf 2 Gew.% für H₂SO₄ und HF und 3 Gew.% für H₂O₂. Das vorteilhafte Verhältnis von 2:2:3 bleibt dabei erhalten.A ratio of 2: 2: 3 in the initial concentration in the pickling bath of sulfuric acid to hydrofluoric acid to hydrogen peroxide has proven to be particularly favorable. This means that depending on the size of the surface to be pickled, concentration reductions of up to 1% by weight for H₂SO₄ and HF and 1.5% by weight for H₂O₂ are possible. This low value preferably applies to a bath temperature of 40 - 50 degrees Celsius. If you apply the bath with the advantageous ratio of the concentration - expressed in percent by weight - of 2: 2: 3, then it lies strippable surface already higher than a classic 16% nitrate-4% hydrofluoric acid stain. If the bath is to be operated at room temperature, then the concentration is increased to 2% by weight for H₂SO₄ and HF and 3% by weight for H₂O₂ compared to the increased bath temperature. The advantageous ratio of 2: 2: 3 is retained.
Die starke Vereinfachung des vorgeschlagenen Verfahrens wirkt sich günstig auf die Gesamtkosten bezogen auf 1 qm gebeizter Oberfläche aus. Sie liegt fast um 50 % niedriger im Vergleich zu einer konventionellen Beize. Bei diesen Gesamtkosten sind berücksichtigt die Kosten für die Chemikalien bei Neuansatz eines Bades, die Kalkmenge für die Neutralisation und die Deponiekosten. Durch den Wegfall der Salpetersäure entfallen außerdem die Aufwendungen hinsichtlich des Niederschlages von NOx. Zudem wird das Abwasser hinsichtlich des Nitrat-Gehaltes nicht mehr belastet. Diese Kosten sind bei dem Vergleich noch nicht einmal berücksichtigt. Die abgesenkte Säurekonzentration wirkt sich auch vorteilhaft auf die Stabilität des H₂O₂ aus, so daß eine Zugabe von extra stabilisiertem H₂O₂ nicht erforderlich ist.The strong simplification of the proposed method has a favorable effect on the total costs based on 1 square meter of pickled surface. It is almost 50% lower than that of a conventional stain. These total costs take into account the costs for the chemicals when a bath is newly prepared, the amount of lime for the neutralization and the landfill costs. The elimination of nitric acid also eliminates the expenses related to the precipitation of NOx. In addition, the wastewater is no longer polluted with regard to the nitrate content. These costs are not even taken into account in the comparison. The lowered acid concentration also has an advantageous effect on the stability of the H₂O₂, so that the addition of extra stabilized H₂O₂ is not necessary.
Das Bad kann in verschiedener Art und Weise gefahren werden. Eine Möglichkeit besteht darin, das Bad neu anzusetzen, es bis zur Beizerschöpfung zu fahren, abzulassen und dann neu anzusetzen. Möchte man das Bad länger nutzen, ist es erforderlich, die verbrauchten Chemikalien zu ersetzen. Was die Schwefel- und Flußsäure betrifft, so geschieht dies über eine intervallmäßig durchgeführte Konzentrationsmessung, sei es halb- oder vollautomatisch. Der Verbrauch des Wasserstoffperoxid ist zum einen optisch wahrnehmbar - Nachlassen des sektartigen Perlens - und zum anderen über einen Indikator. Dazu wird beispielsweise ein Teststreifen verwendet, der die unzureichende Oxidation von Fe²⁺ in Fe³⁺ anzeigt. Wird nicht mehr ausreichend Fe³⁺ gebildet, dann färbt sich der Teststreifen zunehmend braun. Man kann es auch daran erkennen, daß das Beizgut stellenweise anfängt braun zu werden. Ist die Anlage entsprechend ausgerüstet, dann kann man die nachlassende Wirkung des H₂O₂ auch über die Messung des Redox-Potential ermitteln. Auch bei entsprechender Zugabe erschöpft sich früher oder später das Bad, da der zunehmende am Boden sich ansammelnde Schlamm mit dem H₂O₂ reagiert und dessen Wirkung vermindert. Abhilfe kann man insofern schaffen, indem man ständig den Schlamm abzieht und das Bad damit wieder regeneriert. Dann kann ein neu angesetztes Bad entsprechend länger gefahren werden. Eine andere Möglichkeit der Regenerierung besteht darin, ständig ein Teil des Beizbades abzupumpen, zu filtern und die gereinigte Beizflüssigkeit wieder zuzuführen.The bath can be operated in different ways. One possibility is to remodel the bathroom, drive it to the point of exhaustion, drain it and then remake it. If you want to use the bathroom for longer, it is necessary to replace the used chemicals. As far as sulfuric and hydrofluoric acids are concerned, this is done via an interval concentration measurement, be it semi or fully automatic. The consumption of hydrogen peroxide is visually noticeable on the one hand - the sparkling wine sparkles - and on the other hand via an indicator. For this purpose, a test strip is used, for example, which the insufficient Oxidation of Fe²⁺ in Fe³⁺ indicates. If no more Fe³⁺ is formed, the test strip turns increasingly brown. It can also be seen from the fact that the pickling material begins to turn brown in places. If the system is equipped accordingly, the diminishing effect of H₂O₂ can also be determined by measuring the redox potential. Even with the appropriate addition, sooner or later the bathroom will be exhausted because the increasing sludge accumulating on the bottom reacts with the H₂O₂ and reduces its effect. You can remedy this by constantly removing the mud and regenerating the bath. Then a newly prepared bath can be operated for a correspondingly longer time. Another possibility for regeneration is to continuously pump off a part of the pickling bath, to filter it and to feed the cleaned pickling liquid again.
Die vorgeschlagene Badzusammensetzung ist geeignet für alle üblichen hochlegierten Stähle entsprechend der DIN-Bezeichnung 1.4301, 1.4306, 1.4404, 1.4541, 1.4550, 1.4571. 1.4876, 1.4910, 2.4663, d. h. ausgehend von einem einfachen 18/8-Stahl über den molybdänhaltigen titanstabilisierten Edelstahl bis hin zur Nickelbasislegierung.The proposed bath composition is suitable for all common high-alloy steels in accordance with the DIN designation 1.4301, 1.4306, 1.4404, 1.4541, 1.4550, 1.4571. 1.4876, 1.4910, 2.4663, d. H. starting from a simple 18/8 steel to the molybdenum-containing titanium-stabilized stainless steel up to the nickel-based alloy.
Das nachfolgende Beispiel ist willkürlich ausgewählt, da die generelle Anwendbarkeit durch eine Vielzahl von Versuchen abgesichert ist.The following example is chosen arbitrarily, since the general applicability is confirmed by a large number of tests.
Oxidierend geglühte Rohre der Abmessung 33 x 3,5 mm aus 1.4571 (molybdänhaltig, titanstabilisiert) wurden als Bund, d. h. mit einer Anzahl von 148 Stück und einem Gesamtgewicht von 4366 Kg in ein neuangesetztes Bad eingetaucht. Das Bad hat ein Fassungsvermögen von 20.000 Liter. Die Badtemperatur wurde in einem Bereich von 40 bis 50 Grad Celsius eingeregelt. Die Ausgangszusammensetzung war
a) H₂SO₄ (96%ig) 0,2 Gew.%
HF (73-75%ig) 0,2 Gew.%
H₂O₂ (30%ig) 0,3 Gew.%Oxidized annealed tubes measuring 33 x 3.5 mm made of 1.4571 (containing molybdenum, titanium stabilized) were immersed as a bundle, ie with a number of 148 pieces and a total weight of 4366 kg, in a newly prepared bath. The bathroom has a capacity of 20,000 liters. The bath temperature was regulated in a range from 40 to 50 degrees Celsius. The starting composition was
a) H₂SO₄ (96%) 0.2% by weight
HF (73-75%) 0.2% by weight
H₂O₂ (30%) 0.3% by weight
Nach einer üblichen Beizzeit von ca. 60 Minuten wurde das Rohrbund in ein Spülbad getaucht und anschließend die Innen- und Außenoberfläche zusätzlich durch Anhalten eines Schlauches abgespritzt. Durch das Abspritzen sollen die noch liegengebliebenen Restschmutzteilchen entfernt sowie eine Fleckenbildung vermieden werden. Die untersuchten Oberflächen waren einwandfrei und wiesen keinerlei Unregelmäßigkeiten wie Überbeizung oder dunkle Flecken auf. Das genannte Beispiel des Abbeizens oxidierend geglühter Rohre ist der ungünstigste Fall, bei dem die Beizdauer besonders lang ist und die Beizflüssigkeit stark beansprucht wird. Werden dagegen kontaminierte oder gestrahlte oder blankgeglühte Rohre gereinigt, dann sind die erforderlichen Beizzeiten erheblich kürzer und die Standzeit des Bades entsprechend länger.After a usual pickling time of approx. 60 minutes, the tube bundle was immersed in a rinsing bath and then the inside and outside surface was additionally sprayed off by holding a hose. The spraying should remove the remaining dirt particles and prevent staining. The surfaces examined were flawless and showed no irregularities such as over-pickling or dark spots. The mentioned example of stripping oxidized annealed pipes is the worst case in which the pickling time is particularly long and the pickling liquid is heavily used. If, on the other hand, contaminated or blasted or bright-annealed pipes are cleaned, the required pickling times are considerably shorter and the service life of the bath correspondingly longer.
Der generelle erfindungsgemäße Ansatz der Absenkung der Säure-Konzentration im Hinblick auf ein kostengünstigeres Verfahren ist auch auf die klassische Salpeter-Flußsäure Beize und die beispielsweise für Reinnickel verwendete Salzsäurebeize anwendbar. In beiden Fällen wird durch den Zusatz von H₂O₂ die übliche Konzentration der Säureanteile stark abgesenkt. Beispielsweise wurde versuchsweise ein Bad bei Raumtemperatur mit folgender Zusammensetzung gefahren, wobei die Werte in Klammern die üblichen Konzentrationen angeben.
1 Gew.% HNO₃ (16 %)
1 Gew.% HF ( 4 %)
1 Gew.% H₂O₂The general approach according to the invention of lowering the acid concentration with regard to a more cost-effective method can also be applied to the classic nitric hydrofluoric acid pickling and the hydrochloric acid pickling used, for example, for pure nickel. In both cases, the usual concentration of the acid components is greatly reduced by the addition of H₂O₂. For example, a bath was experimentally run at room temperature with the following composition, the values in brackets indicating the usual concentrations.
1 wt.% HNO₃ (16%)
1% by weight HF (4%)
1 wt.% H₂O₂
In einem anderen Versuch wurde bei einer Badtemperatur von 40 Grad Celsius eine Ausgangszusammensetzung gewählt
1 Gew.% HCl (16 %)
1 Gew.% H₂O₂
oder bei Raumtemperatur
1 Gew.% HCl (11,7 %)
1 Gew.% HF (2,6 %)
(HNO₃) (2,6 %)
2 Gew.% H₂O₂In another experiment, a starting composition was chosen at a bath temperature of 40 degrees Celsius
1% by weight HCl (16%)
1 wt.% H₂O₂
or at room temperature
1% by weight HCl (11.7%)
1% by weight HF (2.6%)
(HNO₃) (2.6%)
2 wt.% H₂O₂
Diese Beispiele belegen den Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, das auch für Beizbäder mit anderen Mischsäuren anwendbar ist, immer unter der Voraussetzung, daß eine entsprechende Menge an H₂O₂ zugesetzt wird. Die Gewinn- und Verlustrechnung geht immer zugunsten des vorgeschlagenen Verfahrens aus, da der höhere Kostenanteil durch den Zusatz von H₂O₂ mehr als wettgemacht wird durch den niedrigeren Säureanteil, was weniger kalk und weniger Deponiemenge bedeutet.These examples demonstrate the advantage of the process according to the invention, which can also be used for pickling baths with other mixed acids, provided that a corresponding amount of H₂O₂ is added. The profit and loss account always goes in favor of the proposed method, since the higher cost share by adding H₂O₂ is more than made up for by the lower acid content, which means less lime and less landfill.
Claims (9)
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bad folgende Ausgangszusammensetzung aufweist
characterized by
that the bath has the following starting composition
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangskonzentration im Beizbad von Schwefelsäure zu Flußsäure zu Wasserstoffperoxid ein Verhältnis von 2:2:3 aufweist.Method according to claim 1,
characterized by
that the initial concentration in the pickling bath from sulfuric acid to hydrofluoric acid to hydrogen peroxide has a ratio of 2: 2: 3.
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Fahrweise des Bades mit etwa Raumtemperatur das Bad folgende Ausgangszusammensetzungen aufweist
characterized by
that when the bath is operated at about room temperature, the bath has the following starting compositions
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Fahrweise des Bades im Temperaturbereich zwischen 40 bis 50 Grad Celsius das Bad folgende Ausgangszusammensetzung aufweist
characterized,
that when the bath is operated in the temperature range between 40 to 50 degrees Celsius, the bath has the following starting composition
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bad bei etwa Raumtemperatur folgende Ausgangszusammensetzung aufweist
characterized by
that the bath has the following starting composition at about room temperature
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bad bei etwa Raumtemperatur folgende Ausgangszusammensetzung aufweist
a) HCl max. 5 Gew.%
H₂O₂ max. 1 Gew.%
vorzugsweise bei 4 Gew.% HCl und 0,2 Gew.% H₂O₂ gefahren wird bei einem Mindestgehalt von 0,1 Gew.% für Wasserstoffperoxid.Process for pickling workpieces made of high-alloy materials, in which the workpieces, in particular made of pure nickel, are immersed or passed into a bath of hydrochloric acid and water,
characterized by
that the bath has the following starting composition at about room temperature
a) HCl max. 5% by weight
H₂O₂ max. 1% by weight
preferably at 4 wt.% HCl and 0.2 wt.% H₂O₂ is operated at a minimum content of 0.1 wt.% for hydrogen peroxide.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bad bei etwa Raumtemperatur folgende Ausgangszusammensetzung aufweist
characterized by
that the bath has the following starting composition at about room temperature
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4317592 | 1993-05-24 | ||
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| DE4417284 | 1994-05-13 | ||
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| EP0626469A1 true EP0626469A1 (en) | 1994-11-30 |
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| DE4417284C2 (en) | 1999-03-25 |
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