DE19624436A1 - Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl bestehendem Behandlungsgut - Google Patents
Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl bestehendem BehandlungsgutInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ober
flächenbehandlung von aus Edelstahl bestehendem, insbe
sondere bandförmigen Behandlungsgut, bei dem das Behand
lungsgut in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Behältern
mit einer Beizlösung behandelt und anschließend gespült und
passiviert wird.
Edelstähle, dies sind nicht rostende bzw. rostbeständige,
legierte Stähle, müssen zur Erreichung einer optimalen
chemischen Beständigkeit eine metallisch saubere Oberfläche
mit geringer Rauhtiefe besitzen. Um diese zu erreichen,
müssen die bei der Warmformgebung bzw. Wärmebehandlung ent
standenen Zunderschichten und Anlauffarben entfernt werden,
da dieselben die Ausbildung einer korrosionshemmenden
Passivschicht beeinträchtigen. Auch bei Edelstählen werden
die Zunderschichten und Anlauffarben durch einen Beizvor
gang beseitigt. Bei einem solchen Beizvorgang ist jedoch
zu berücksichtigen, daß das Grundmetall gegenüber einem
Säureangriff verhältnismäßig beständig ist und daß bei
einem stärkeren Angriff der Säure die Oberfläche nicht
gleichmäßig, sondern stellenweise stärker abgetragen wird.
Die vorhandene Zunderschicht haftet auf dem Grundmetall
verhältnismäßig stark und ist daher erheblich schwieriger
und nur mit erhöhtem Aufwand zu beseitigen. Weiterhin ist
bei Edelstählen zu berücksichtigen, daß die Zunderschicht
neben den Eisenoxiden auch noch Oxide der Legierungsmetalle
und Mischoxide enthält. Ferner ist zu berücksichtigen, daß
für die Beizbarkeit von Edelstählen auch der Gefügezustand,
der austenitisch, ferritisch, martensitisch, austenitisch-
ferritisch und ferritisch-martensitisch sein kann, von Be
deutung ist. Unter Berücksichtigung dieser Umstände wird
ein aus Edelstahl bestehendes Band zunächst durch einen
strahl- und Bürstvorgang mechanisch entzundert. Anschlie
ßend wird das Band, je nach dem Gefügezustand, in mehreren
Behältern mit unterschiedlichen Beizlösungen, wie Schwefel
säure, Flußsäure und Zusätzen ohne Salpetersäure, Mischsäure
(Flußsäure-Salpetersäure-Gemisch) oder in elektrolytischen
Bädern von Schwefelsäure oder Neutralsalzen gebeizt. Nach
einer ausreichenden Spülung wird dann das Edelstahlband
passiviert.
Aufgrund der verwendeten Beizlösungen ist das Beizen von
aus Edelstahl bestehendem Behandlungsgut verhältnismäßig
aufwendig. Dies gilt auch für die Aufarbeitung bzw. Rege
nerierung von verbrauchten Beizlösungen. Ferner ist zu be
rücksichtigen, daß bei der Aufbereitung bzw. Regenerierung
der Beizlösungen Schlamm anfällt, der kostbaren Deponie
raum benötigt. Darüberhinaus arbeiten die bisher zum Beizen
von Edelstahl eingesetzten Beizverfahren nicht abwasserfrei.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl besteh
endem, insbesondere bandförmigem Behandlungsgut aufzuzeigen,
bei dem die mechanische Vorbehandlung entfallen kann, eine
verhältnismäßig preiswerte Säure mit besonders guter Rege
nerierbarkeit einsetzbar ist und welches abwasserfrei ar
beitet. Dabei soll jedoch sichergestellt sein, daß bei dem
Beizverfahren keine Rauhigkeitswerte von mehr als 3 µm auf
treten.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei ei
nem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorge
schlagen, daß als Beizlösung eine Salzsäure als einzige
Säure enthaltende Lösung verwendet wird, daß das Be
handlungsgut zumindest im ersten Behälter zwischen sich
weitgehend als Anoden und Kathoden abwechselnden Elek
trodenpaaren elektrolytisch behandelt wird und daß das
Behandlungsgut im Anschluß an das elektrolytische Beizen
in mindestens einem weiteren Behälter mindestens einer
Tauch- und/oder Spritzbehandlung mit einer ebenfalls
Salzsäure als einzige Lösung enthaltenden Beizlösung
unterzogen wird.
Salzsäure ist zwar als Beizlösung allgemein bekannt, wird
jedoch zum Beizen von Edelstahl bisher nicht eingesetzt.
Dies hängt damit zusammen, daß beim Beizen von Edelstahl
mittels Salzsäure die Gefahr der sogenannten Spaltriß- und/oder
interkristallinen Korrosion besteht, da die entstehen
den Chloride normalerweise den Edelstahl angreifen. Darüber
hinaus können beim elektrolytischen Beizen von Edelstahl
mittels Salzsäure Chlorgase frei werden.
Umfangreiche Versuche haben jedoch ergeben, daß diese Ge
fahren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere
durch die wechselnde Polarität der Elektroden nicht be
steht. Das elektrolytische Beizen mit einer ausschließlich
Salzsäure enthaltenden Lösung hat eine Wirkung ähnlich
einer mechanischen Vorentzunderung, jedoch mit einem er
heblich besseren Wirkungsgrad. Dies bedeutet, daß ein
mechanisches Vorentzundern nicht mehr erforderlich ist.
Durch den anschließenden Tauch- und/oder Spritzvorgang in
bzw. mit der gleichen Beizlösung wird dann eine besonders
glatte Oberfläche des Behandlungsgutes erzielt, die eine
Rauhigkeit von mehr als 3 µm nicht überschreitet. Die
ausschließlich Salzsäure enthaltende Beizlösung ist ver
hältnismäßig preiswert, gut regenerierbar und ermöglicht
eine abwasserfreie Oberflächenbehandlung.
Weitere Merkmale eines Verfahrens gemäß der Erfindung
sind in den Ansprüchen 2 bis 11 offenbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In dieser Zeichnung ist das Verfahrensschema einer Anlage
zur Oberflächenbehandlung eines aus Edelstahl bestehenden
Bandes 1 gezeigt, welches entweder direkt von einer Walzen
straße zugeführt oder von einem nicht dargestellten Bund
abgewickelt wird. Dieses Band 1 wird zunächst durch einen
Behandlungsbehälter 2 geführt, in dem das Band mittels
einer Salzsäure als einzige Säure enthaltenden Lösung
elektrolytisch gebeizt wird. Dabei ist dieses elektro
lytisches Beizen als eine Art Vorbeizen zu bezeichnen, das
in etwa der bisher vorgenommenen mechanischen Entzunderung
entspricht.
In den Fig. 2 und 3 der Zeichnung ist der Behandlungs
behälter 2 jeweils vergrößert, jedoch ebenfalls nur
schematisch dargestellt. Gemäß der Fig. 2 der Zeichnung
besteht der Behandlungsbehälter 2 aus mehreren hinter
einander ausgebildeten Abteilen bzw. Elektrolysezellen 3
mit den einzelnen Elektroden 4. Dabei bilden die einzelnen
Elektroden 4 in den aufeinanderfolgenden Elektrolysezellen
3 jeweils abwechselnd die Anode und die Katode, während das
Band 1 dann in den entsprechenden Elektrolysezellen 3 eben
falls abwechselnd die Kathode und die Anode ist, d. h.,
hier findet ein wechselweises kathodisches und anodisches
Beizen statt. Über einen an sich bekannten Polumschalter
bzw. Polwendeschalter kann bedarfsweise die Polarität der
Elektroden 4 der aufeinanderfolgenden Abteile bzw. Elektro
lysezellen 3 in verhältnismäßig kurzen Zeiträumen, beispiels
weise innerhalb von 1 bis 2 Sekunden, geändert werden.
Die Fig. 3 der Zeichnung zeigt den Behandlungsbehälter 2,
bei dem das Beizen mit dem sogenannten Mittelleiterver
fahren erfolgt. Hier ist der Behandlungsbehälter 2 eben
falls in einzelne Elektrolysezellen 3 bzw. Abteile mit
wechselseitiger Anordnung der Kathoden und Anoden unter
teilt. Auch dies führt dazu, daß das Stahlband 1 beim
Durchzug einem wiederholten Wechsel der Polarität unter
liegt, wodurch die Wasserstoffbeladung und die damit ver
bundene Beizsprödigkeit vermieden werden.
Der Behandlungsbehälter 2 ist sowohl bei der Ausgestaltung
nach der Fig. 2 als auch nach der Fig. 3 mit einer Beiz
lösung gefüllt, die ausschließlich Salzsäure enthält, wo
bei die Beizlösung etwa 70-140 Gramm, vorteilhaft etwa
90-120 Gramm, freie Salzsäure pro Liter Beizlösung ent
hält. Die Temperatur der Beizlösung beträgt etwa 50-95°C,
vorteilhaft etwa 70-85°C. Die Stromdichte beträgt bei der
elektrolytischen Behandlung etwa 3 bis 40 A/dm², vor
teilhaft etwa 20 A/dm². Die als Elektrolyt wirkende
Beizlösung sollte einen Eisenchloridgehalt von etwa
30-120 Gramm pro Liter aufweisen.
Im Anschluß an den Behandlungsbehälter 2 gelangt das Stahl
band 1 in einen weiteren Behandlungsbehälter 5, der als
Tauchbeizbehälter ausgebildet ist und ebenfalls eine Salz
säure als einzige Säure enthaltende Beizlösung aufnimmt.
Hier ist es vorteilhaft, wenn die Beizlösung im Gegenstrom
zur Bewegungsrichtung des Stahlbandes 1 geführt wird. Auch
in diesem Behandlungsbehälter 5 weist die Beizlösung in etwa
die gleiche Konzentration und die gleiche Temperatur wie
im Behandlungsbehälter 2 auf. Bedarfsweise kann zwischen
dem Behandlungsbehälter 2 und dem Behandlungsbehälter 5
ein nicht dargestellter Behandlungsbehälter angeordnet
sein, der als sogenannter Spritzbehandlungsbehälter 6 aus
gebildet ist, wie er im vorliegenden Fall dem Behandlungs
behälter 5 nachgeordnet ist.
In dem dem Behandlungsbehälter 5 nachgeordneten Behandlungs
behälter 6 wird das Stahlband 1 mittels einer ebenfalls aus
schließlich Salzsäure enthaltenden Beizlösung unter Druck
bespritzt. Auch die hier aufgespritzte Beizlösung kann mit
den Beizlösungen der Behandlungsbehälter 2 und 5 identisch
sein.
Im Anschluß an den Behandlungsbehälter 6 gelangt das Stahl
band 1 zu einem Spülbehälter 7, in dem alle noch auf dem
Stahlband 1 befindlichen Restchloride entfernt werden. In
dem Spülbehälter 7 wird in vorteilhafter Weise voll ent
salztes Wasser verwendet. Der Spülbehälter 7 kann entweder
als Tauch- und/oder Spritzbehälter ausgebildet sein.
Im Anschluß an den Spülbehälter 7 wird dann das Stahlband
1 noch durch eine Passivierungsanlage 8 geführt, in der
vorzugsweise Wasserstoffperoxid aufgebracht wird. Danach
muß das Stahlband 1 nur noch getrocknet werden.
In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles ist es
möglich, mindestens einen weiteren, als Tauchbeize wirken
den Behandlungsbehälter 5 vorzusehen, dem jedoch dann eben
falls ein getrennter, als Spritzbeize wirkender Behandlungs
behälter 6 nachgeordnet ist.
Claims (11)
1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl
bestehendem, insbesondere bandförmigen Behandlungsgut,
bei dem das Behandlungsgut in mindestens zwei aufein
anderfolgenden Behältern mit einer Beizlösung behandelt
und anschließend gespült und passiviert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Beizlösung eine Salzsäure als einzige Säure ent
haltende Lösung verwendet wird, daß das Behandlungsgut
zumindest im ersten Behälter zwischen sich weitgehend
als Anoden und Kathoden abwechselnden Elektrodenpaaren
elektrolytisch behandelt wird und daß das Behandlungs
gut im Anschluß an das elektrolytische Beizen in min
destens einem weiteren Behälter mindestens einer Tauch- und/oder
Spritzbehandlung mit einer ebenfalls Salzsäure
als einzige Säure enthaltenden Beizlösung unterzogen
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich zumindest an eine Tauchbehandlung eine Spritz
behandlung anschließt.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Tauchbehandlung des Behandlungsgutes die
Beizlösung zumindest weitgehend im Gegenstrom geführt
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Behandlungsgut zugeordneten Elektrodenpaare
in verhältnismäßig kurzen Zeiten umgepolt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Behandlungsgut zugeordneten Elektroden über
das sogenannte Mittelleiterverfahren mit Gleichstrom be
aufschlagt werden.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beizlösung etwa 70 bis 140 Gramm freie Salzsäure
pro Liter Beizlösung enthält.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beizlösung eine Temperatur von etwa 50 bis 90°C
aufweist.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Elektrolyt bildende Beizlösung etwa 30 bis
120 Gramm Eisenchlorid pro Liter Beizlösung enthält.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrolytische Beizen mit einer Stromdichte
von etwa 3 bis 40 A/dm² durchgeführt wird.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die sich an den letzten Beizbehälter anschließende
Spülung des Behandlungsgutes mit voll entsalztem Wasser
durchgeführt wird.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die sich an die Spülung des Behandlungsgutes an
schließende Passivierung desselben vorzugsweise mit
Wasserstoffperoxid durchgeführt wird.
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