DE19721135A1 - 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 Oberflächen
behandlung von aus Edelstahl bestehendem, insbesondere band
förmigen Behandlungsgut, bei dem das Behandlungsgut in min
destens einem Behälter mit einer Beizlösung behandelt und an
schließend gespült wird.
Edelstähle, dies sind nicht rostende bzw. rostbeständige,
legierte Stähle, müssen zur Erreichung einer optimalen che
mischen Beständigkeit eine metallisch saubere Oberfläche
mit geringer Rauhtiefe besitzen. Um diese zu erreichen, müs
sen die bei der Warmformgebung bzw. Wärmebehandlung entstan
denen Zunderschichten und Anlauffarben entfernt werden, da
dieselben die Ausbildung einer korrosionshemmenden Passiv
schicht beeinträchtigen. Auch bei Edelstählen werden die
Zunderschichten und Anlauffarben durch einen Beizvorgang be
seitigt. Bei einem solchen Beizvorgang ist jedoch zu berück
sichtigen, 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 Zunder
schicht haftet auf dem Grundmetall verhältnismäßig stark und
ist daher erheblich schwieriger und nur mit erhöhtem Aufwand
zu beseitigen. Weiterhin ist bei Edelstählen zu berücksich
tigen, daß die Zunderschicht neben den Eisenoxiden auch noch
Oxide der Legierungsmetalle und Mischoxide enthält. Ferner
ist zu berücksichtigen, daß für die Beizbarkeit von Edel
stählen auch der Gefügezustand, der austenitisch, ferri
tisch, martensitisch, austenitisch-ferritisch und ferri
tisch-martensitisch sein kann, von Bedeutung ist. Unter
Berücksichtigung dieser Umstände wird ein aus Edelstahl
bestehendes Band zunächst durch einen Strahl- und Bürst
vorgang mechanisch entzundert. Anschließend wird das Band,
je nach dem Gefügezustand, in mehreren Behältern mit unter
schiedlichen Beizlösungen, wie Schwefelsäure, Flußsäure und
Zusätzen ohne Salpetersäure, Mischsäure (Flußsäure-Salpeter
säure-Gemisch) oder in elektrolytischen Bädern von Schwefel
säure 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 einem
Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen,
daß als Beizlösung eine Salzsäure als einzige Säure enthal
tende Lösung verwendet und das Behandlungsgut zumindest in
mindestens einem Behälter mindestens einer Spritzbehandlung
mit der Salzsäure 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 Fluoride normalerweise den Edelstahl angreifen.
Umfangreiche Versuche haben jedoch ergeben, daß diese Ge
fahren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht bestehen.
Das Spritzbeizen mit einer ausschließlich Salzsäure als
Säure enthaltenden Lösung hat einen verhältnismäßig hohen
Wirkungsgrad. Durch den Spritzvorgang wird eine besonders
glatte Oberfläche des Behandlungsgutes erzielt, die eine
Rauhigkeit von mehr als 3 µm nicht überschreitet. Die aus
schließlich Salzsäure als Säure enthaltende Beizlösung ist
verhältnismäßig preiswert, gut regenerierbar und ermöglicht
eine abwasserfreie Oberflächenbehandlung.
Weitere Merkmale eines Verfahrens gemäß der Erfindung
sind in den Ansprüchen 2 bis 14 offenbart.
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 im gewählten Ausfüh
rungsbeispiel zunächst durch einen Behandlungsbehälter 2
geführt, in dem das Band mittels einer Salzsäure als einzige
Säure enthaltenden Lösung elektrolytisch gebeizt wird. Dabei
kann dieses elektrolytische Beizen als eine Art Vorbeizen
bezeichnet werden, so daß eine bisher vorgenommene mechani
sche Entzunderung entfallen kann.
In den Fig. 2 und 3 der Zeichnung ist der Behandlungsbehäl
ter 2 jeweils vergrößert, jedoch ebenfalls nur schematisch
dargestellt. Gemäß der Fig. 2 der Zeichnung besteht der Be
handlungsbehälter 2 aus mehreren hintereinander ausgebilde
ten 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 Kathode, während das Band 1 dann in den
entsprechenden Elektrolysezellen 3 ebenfalls abwechselnd die
Kathode und die Anode ist, d. h., hier findet ein wechselwei
ses kathodisches und anodisches Beizen statt. Über einen an
sich bekannten Polumschalter bzw. Polwendeschalter kann be
darfsweise die Polarität der Elektroden 4 der aufeinanderfol
genden Abteile bzw. Elektrolysezellen 3 in verhältnismäßig
kurzen Zeiträumen, beispielsweise innerhalb von 1 bis 2 Se
kunden, geändert werden.
Die Fig. 3 der Zeichnung zeigt den Behandlungsbehälter 2,
bei dem das Beizen mit dem sogenannten Mittelleiterverfahren
erfolgt. Eier ist der Behandlungsbehälter 2 ebenfalls in ein
zelne Elektrolysezellen 3 bzw. Abteile mit wechselseitiger
Anordnung der Kathoden und Anoden unterteilt. Auch dies
führt dazu, daß das Stahlband 1 beim Durchzug einem wieder
holten Wechsel der Polarität unterliegt, wodurch die Wasser
stoffbeladung und die damit verbundene Beizsprödigkeit ver
mieden werden. Das Freiwerden von Chlorgasen wird durch die
wechselnde Polarität der Elektroden vermieden.
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 als Säure ent
hält, wobei 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, vorteil
haft etwa 20 A/dm2. Die als Elektrolyt wirkende Beizlösung
sollte einen Eisenchloridgehalt von etwa 30-200 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 der ebenfalls eine aus
schließlich Salzsäure 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 ist mit
den Beizlösungen der Behandlungsbehälter 2 und 5 identisch.
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, nur eine Spritzbehandlung des Stahlbandes 1 in min
destens einem Behälter 6 durchzuführen. Dabei kann diese
Spritzbehandlung zusätzlich entweder nur mit einer Tauch
behandlung oder nur einer elektrolytischen Behandlung kom
biniert werden. Bedarfsweise kann nach der Spritzbehandlung
gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel noch eine weitere
Tauchbehandlung erfolgen, wobei sich an dieselbe dann eine
weitere Spritzbehandlung anschließen kann.
Claims (14)
1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von aus Edelstahl
bestehendem, insbesondere bandförmigen Behandlungsgut,
bei dem das Behandlungsgut in mindestens einem Behäl
ter mit einer Beizlösung behandelt und anschließend
gespült wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Beizlösung eine Salzsäure als einzige Säure
enthaltende Lösung verwendet und das Behandlungsgut
zumindest in mindestens einem Behälter mindestens
einer Spritzbehandlung mit der Salzsäure enthal
tenden Beizlösung unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Behandlungsgut vor der Spritzbehandlung elektro
lytisch behandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Behandlungsgut in einem Behälter zwischen sich
weitgehend als Anoden und Kathoden abwechselnden Elektro
denpaaren behandelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Behandlungsgut zugeordneten Elektrodenpaare
in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen umgepolt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und/oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Behandlungsgut zugeordneten Elektroden über
das sogenannte Mittelleiterverfahren mit Gleichstrom be
aufschlagt werden.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Elektrolyt bildende Beizlösung etwa 30 bis
200 Gramm Eisenchlorid pro Liter Beizlösung enthält.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Behandlungsgut vor und/oder nach der Spritzbe
handlung mindestens einer Tauchbehandlung unterzogen
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Tauchbehandlung des Behandlungsgutes die
Beizlösung zumindest weitgehend im Gegenstrom geführt
wird.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beizlösung etwa 70 bis 140 Gramm freie Salzsäure
pro Liter Beizlösung enthält.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beizlösung eine Temperatur von etwa 50 bis 90°C
aufweist.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrolytische Beizen mit einer Stromdichte
von etwa 3 bis 40 A/dm2 durchgeführt wird.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die sich an den letzten Beizbehälter anschließende
Spülung des Behandlungsgutes mit voll entsalztem Wasser
durchgeführt wird.
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich an die Spülung des Behandlungsgutes eine Passi
vierung anschließt.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Passivierung des Behandlungsgutes vorzugsweise
mit Wasserstoffperoxid durchgeführt wird.
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |