DE1169759B - Saures Beizbad fuer Metallgegenstaende - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: C 23 g

Deutsche KL: 48 d2-5/00

Nummer: 169 759

Aktenzeichen: I 13762 VI b / 48 d2

Anmeldetag: 24. September 1957

Auslegetag: 6. Mai 1964

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes saures wäßriges Beizbad für Metallgegenstände.

Das Beizen von Metallen und Metalllegierungen in Säurelösungen erfolgt im allgemeinen zu dem Zweck, um Oberflächenrost, Schuppen, Oxydschichten usw. zu entfernen, um das Metall aufzurauhen oder zu ätzen oder um es chemisch zu polieren. In solchen Bädern, die für derartige Behandlungen angewandt werden, tritt im allgemeinen eine Dunstentwicklung und ein Verstäuben auf, was auf die Bildung von Wasserstoff oder anderen Gasen an der Metalloberfläche zurückzuführen ist oder auf das Freiwerden von Dampf oder flüchtigen Säuren, beispielsweise Salzsäure. Es tritt auch ein beträchtlicher Wärme verlust auf, insbesondere wenn wesentlich oberhalb Raumtemperatur gearbeitet wird.

Die Entwicklung von Säuredünsten, Sprühnebeln und Dampf hat nicht nur einen Verlust an Chemikalien und Wärme zur Folge, sondern ist auch für die Gesundheit der Arbeiter unzuträglich und führt zu Korrosionen der Anlagen und Gebäude, wenn nicht besondere Absaugeinrichtungen vorgesehen sind.

Es ist schon bekannt, Säurebäder zum Beizen von Metallgegenständen mit gegen die Behandlungsflüssigkeit inerten Flüssigkeiten abzudecken. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Oberflächenspannung von Beizbädern durch Zusatz eines oberflächenaktiven Mittels zu verringern. Es wurde nun gefunden, daß bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn die Abdeckschicht aus einem Kohlenwasserstoff besteht und sowohl das Bad als auch die Abdeckschicht ein oberflächenaktives Mittel enthält. Gemäß der Erfindung ist das Bad mit einem bei der Arbeitstemperatur eine Viskosität von weniger 100 cP aufweisenden Kohlenwasserstoff abgedeckt und enthält ein bei der Arbeitstemperatur in der Behandlungslösung und in der Abdeckschicht lösliches oberflächenaktives Mittel.

Das Abdeckmittel muß inert sein, d. h. bei der Arbeitstemperatur des Bades stabil gegenüber einem Angriff durch die in dem Bad enthaltende Lösung als auch gegenüber dem erzeugten Wasserstoff oder dem Luftsauerstoff. Sie muß naturgemäß auch eine geringere Dichte besitzen als die Säurelösung. Es wird vorgezogen, daß diese Substanz sehr wenig oder überhaupt keine Bestandteile enthält, welche bei der Arbeitstemperatur des Bades flüchtig sind, und sie soll bei der Arbeitstemperatur eine solche Viskosität besitzen, daß sich die Abdeckschicht leicht wiederherstellt, nachdem sie unterbrochen worden ist, beispielsweise durch das Einbringen oder Entnehmen von Saures Beizbad für Metallgegenstände

Anmelder:

Imperial Chemical Industries Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Fincke und Dipl.-Ing. H. Bohr,

Patentanwälte, München 5, Müllerstr. 31

Als Erfinder benannt:

Richard Elliott Shaw, Windsor, Berkshire

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 25. September 1956

(29 265),.

vom 10. September 1957

Gegenständen aus dem Bad oder durch das Austreten von Gas- oder Dampfblasen.

Die bevorzugten Stoffe, welche als Abdeckmittel verwendet werden, sind flüssige Kohlenwasserstoffe, deren Viskosität in hohem Maße von der Arbeitstemperatur des Bades abhängt. Von den flüssigen Kohlenwasserstoffen werden infolge ihres hohen Stabilitätsgrades diejenigen bevorzugt, welche chemisch gesättigt sind, d. h. solche, die keine ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen enthalten.

Um eine sehr wirksame Verringerung der Wärmeverluste und Verhinderung der Säureversprühungen zu erzielen, soll die Abdeckschicht mindestens 10 mm stark sein.

In der Praxis hat es sich herausgestellt, daß die Schichtdicke sich innerhalb sehr weiter Grenzen ändern kann und diese Grenzen von der Viskosität des angewandten Abdeckmittels, der Arbeitstemperatur des Bades und der Menge an Schaum, welche sich an der Zwischenschicht zwischen der inerten Deckschicht und dem Säurebad bildet, abhängig sind.

Die Viskosität des Abdeckmittels bei der Arbeitstemperatur kann sich innerhalb weiter Grenzen ändern, soll aber nicht größer sein als 100 cP. Um eine rasche Entfernung des Abdeckmittels von den dem Bad entnommenen Metallgegenständen zu erreichen und um das Mitreißen des Abdeckmittels auf ein Minimum zu verringern, soll die Viskosität des Abdeckmittels bei der Arbeitstemperatur des Bades zweckmäßigerweise nur 0,5 bis 2 cP betragen.

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Obwohl Arbeitsviskositäten im Bereich von weniger als 100 cP möglich sind, soll der Hammpunkt des Abdeckmittels oberhalb der Arbeitstemperatur liegen. Aus diesem Grunde wird ein Viskositätsbereich von 2 bis 10 cP bei der Arbeitstemperatur bevorzugt.

Das oberflächenaktive Mittel, das bei der Arbeitstemperatur sowohl in der Behandlungslösung als auch in dem Abdeckmittel löslich ist, gewährleistet die Entfernung des an den zu behandelnden Gegenständen anhaftenden Abdeckmittels einmal, wenn die Gegenstände in das Bad eingetaucht werden, und dann auch, wenn die Gegenstände nach der Behandlung im Bad anschließend mit Wasser gespült werden. Die Abdeckschicht kann als Reservoir dienen, um einen etwaigen Überschuß an oberflächenaktivem Mittel aufzunehmen. Das Ausmaß, in dem das oberflächenaktive Mittel in dem Bad und der Abdeckschicht, insbesondere bei der Arbeitstemperatur löslich ist, ist wichtig. Alkyltrimethylammoniumsalze besitzen eine genügende Wasserlöslichkeit bis zu einer Temperatur von 100° C, um zu verhindern, daß das Bad sich an diesem Mittel erschöpft, indem es in der Deckschicht in Lösung geht.

Es wird vorgezogen, die Oberflächenspannung der Säurelösung auf weniger als 40 Dyn/cm zu verringern, jedoch sollte die Menge an angewandtem oberflächenaktivem Mittel so gering sein, daß keine Dispersion oder Emulsion des Abdeckmittels in der Säurelösung stattfindet.

Nach der Behandlung von Metallen in einer Säurelösung ist es üblich, sie in Wasser zu spülen, um die Rückstände an Säure und sauren Salzen zu entfernen. Wenn Metalle nun in einer Säurelösung behandelt werden, die mit einer Abdeckschicht gemäß der Erfindung versehen ist, so bleibt auf den Gegenständen beim Entfernen aus der Lösung ein dünner Film der inerten Abdeckflüssigkeit zurück. Bei Verwendung eines eine niedrige Viskosität aufweisenden Kohlenwasserstoffes läßt sich diese leicht durch kaltes Spülwasser von dem Metallgegenstand entfernen. Andere Abdeckmittel mit hoher Viskosität, beispielsweise Paraffinwachs, werden mit heißem Wasser entfernt. Wenn es erwünscht ist, das Metall vollkommen von dem Abdeckmittel zu befreien, so wird am besten eine Eintauchspülung vorgenommen, wobei der Metallgegenstand unter der Oberfläche des Spülmittels verbleibt, bis die Oberfläche desselben frei von dem Abdeckmittel ist. Hierzu kann ein einfacher Ölabscheider verwendet werden, um eine Vergeudung des auf diese Weise entfernten Abdeckmittels zu verhindem. Es ist zweckmäßig, die inerten Abdeckschichten zu färben, beispielsweise durch Zusatz eines roten Farbstoffs, um die Arbeiter darauf aufmerksam zu machen, daß die Bäder heiß sind.

Die Erfindung ist in den folgenden Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Es wurde ein Beizbad folgender Zusammensetzung hergestellt:

Gewichtsprozent Salpetersäure (spezifisches Gewicht 1,42) 11,0

Fluorwasserstoffsäure (40 % HF) 5,0

Nichtionisches oberflächenaktives Mittel 0,1
Wasser Rest

Das oberflächenaktive Mittel bestand aus einem wasserfreien Kondensationsprodukt eines langkettigen Fettalkohols und Äthylenoxyd, das in dem Abdeckmittel etwas löslich ist und die Oberflächenspannung des Bades auf 36 Dyn/cm verringert.

Das Bad wurde mit einer Schicht eines gesättigten Kohlenwasserstoffes von 12 mm Stärke abgedeckt; die Arbeitstemperatur betrug 24° C. Der Kohlenwasserstoff bestand aus einem Öl mit einer Viskosität von 5,5 cP bei der Arbeitstemperatur und besaß einen Flammpunkt von 125° C.

In dieses Bad wurden 5 Minuten lang Titanbleche eingetaucht, die dann mit Wasser gespült und getrocknet wurden. Sämtliche an den Blechen vorhandenen Schuppen wurden entfernt, ohne daß es zu einer Säureversprühung oder Dunstentwicklung an der Oberfläche des Bades kam, obwohl sich nicht verhindern ließ, daß geringere Mengen an gasförmigen Stickoxyden durch die Oberflächenschicht hindurchtraten.

Beispiel 2

Es wurde ein Bad folgender Zusammensetzung hergestellt:

Gewichtsprozent

Schwefelsäure (spezifisches Gewicht 1.84) 17,0
Salzsäure (spezifisches Gewicht 1,16) .. 5,0
Kationisches oberflächenaktives Mittel 0,1

öllöslicher roter Farbstoff 0,01

Wasser Rest

Das oberflächenaktive Mittel bestand aus einem Alkyltrimethylammoniumsalz, durch das die Oberflächenspannung des Bades auf 30 Dyn/cm verringert wurde.

Dieses Bad wurde mit einer inerten Deckschicht gemäß Beispiel 1 versehen und auf 60° C erwärmt. In diesem Bad wurde Draht aus rostfreiem Stahl 5 Minuten lang behandelt, dann im Wasser gespült und getrcoknet. Durch diese Behandlung wurden sämtliche Schuppen von dem Draht entfernt, ohne daß es zu nennenswerten Versprühungen oder Dunstbildungen auf der Oberfläche des Bades kam.

Beispiel 3

Es wurde ein Bad folgender Zusammensetzung hergestellt:

Gewichtsprozent

Schwefelsäure (spezifisches Gewicht 1,84) 15,0

Inhibitor 0,005

Anionisches oberflächenaktives Mittel 0,1

öllöslicher roter Farbstoff 0,01

Wasser Rest

Das oberflächenaktive Mittel bestand aus einem sekundären Alkylsulfat, wodurch die Oberflächenspannung des Bades auf 33 Dyn/cm verringert wurde. Der Inhibitor bestand aus einem Di-o-tolylthioharnstoff.

Dieses Bad wurde mit einer 12 mm dicken Schicht eines Kohlenwasserstoffes abgedeckt und auf 65° C erwärmt. Der Kohlenwasserstoff besaß bei der Arbeitstemperatur eine Viskosität von 5,5 cP; der Flammpunkt war 155° C. Auf der Oberfläche schuppige Stahlplatten wurden in diesem Bad 30 Minuten lang behandelt, dann in Wasser gespült und getrocknet. Durch diese Behandlung sind sämtliche Schuppen von der Oberfläche entfernt worden, ohne daß es zu einer bemerkenswerten Versprühung oder Dunstbildung des Bades kam. Die von dem aus dem Bad entfernten

Claims (3)

5 6 Platten zurückgehaltenen Spuren an Kohlenwasser- inerten flüssigen Abdeckschicht, dadurch ge- stoff ließen sich ohne Schwirigkeiten durch Spülen kennzeichnet, daß das Bad mit einem bei mit Wasser entfernen. der Arbeitstemperatur eine Viskosität von weniger . . als 100 cP aufweisenden Kohlenwasserstoff ab- B ei spiel 4 5 gedeckt ist und ein bei der Arbeitstemperatur in • Es wurde ein Bad folgender Zusammensetzung der Behandlungslösung und in dem Abdeckmittel hergestellt: lösliches oberflächenaktives Mittel enthält. Gewichtsprozent 2. Beizbad nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Salzsäure (spezifisches Gewicht 1,916) 26,0 zeichnet, daß die Viskosität des Kohlenwasser- Inhibitor 0,1 i° stoffes von 2 bis 10 cP beträgt. Oberflächenaktives Mittel wie im Bei- 3. Beizbad nach Anspruch 1, dadurch gekennspiel 2 0,1 zeichnet, daß es ein nichtionisches oberflächenwasser ; Rest aktives Mittel enthält. 4. Beizbad nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Dieses Bad wurde mit einer inerten Deckschicht 15 zeichnet, daß es als oberflächenaktives Mittel eine gemäß Beispiel 1 versehen. Rostige Stahlplatten wur- quaternäre Ammoniumverbindung enthält. den in diesem Bad 30 Minuten lang behandelt, dann in Wasser gespült und getrocknet. Hierbei wurde sämtlicher Rost von den Stahlplatten entfernt, ohne In Betracht gezogene Druckschriften: daß es zu einer Versprühung oder Dunstbildung kam. 20 Deutsche Patentschriften Nr. 823 677, 825 478; Die Spur von Kohlenwasserstoff, welche von den deutsche Auslegeschriften Z 3172 VI/48d (bekannt-Platten bei der Entfernung aus dem Bad mitgenom- gemacht am 30. 5. 1956), D14508VI/48a (bekanntmen wurde, läßt sich durch Spülen mit Wasser leicht gemacht am 18. 8.1956); entfernen. französische Patentschrift Nr. 856 526; .. , 25 österreichische Patentschrift Nr. 123 833; Patentansprüche: Referat ^n > >Chemischen Zentralblatt«, 1948,

1. Saures wäßriges Beizbad für Metallgegen- S. 121, über eine Abhandlung in der Zeitschrift »Iron

stände mit einer gegenüber der Behandlungslösung Age«, 161.

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