DE4231879C2 - Verfahren zum Beizen von Aluminiumoberflächen unter Gewinnung von Natriumaluminatlösung - Google Patents
Verfahren zum Beizen von Aluminiumoberflächen unter Gewinnung von NatriumaluminatlösungInfo
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Description
Als Vorbehandlung für das Anodisieren und zur Aluminiumoberflächen
behandlung allgemein werden Aluminiumteile, insbesondere Profile für die
Architektur zunächst gereinigt bzw. entfettet und gebeizt.
Aufgabe des Beizens ist es, eine gleichmäßig matte und dekorative
Oberfläche zu schaffen: das sogenannte E6-Finish. Bei dem Extrudieren der
Profile und Walzen von Blechen entstandene Unregelmäßigkeiten auf der
Oberfläche, wie Riefen, sollen überdeckt bzw. entfernt werden. Auch
gefügebedingte Unregelmäßigkeiten, wie Stegabzeichnungen und
Schweißnähte sollen möglichst weitgehend so mattiert werden, daß sie
dekorativ nicht störend sind.
Eine weitere Aufgabe des Beizens ist, natürliche Oxidschichten von
Aluminium zu entfernen, die bei vorhergehenden Reinigungsschritten noch
verblieben sind. Dabei können auch Oxidschichten von vorher z. B.
fehlerhaft anodisierten Oberflächen entfernt werden und Gestellteile, auf
die zu behandelnde Aluminiumwerkstücke aufgesteckt bzw. mit denen sie
elektrisch kontaktiert werden, wieder von elektrisch isolierenden
Oxidschichten befreit werden.
Hier wird keine dekorative Oberfläche gefordert. Oberflächenfehler wie
Preßriefen bleiben weitgehend erhalten: es entsteht das sogenannte E0-
Finish.
Beide Beizarten können in einem Beizbad durchgeführt werden. Meist sind
jedoch in Anodisierbetrieben dafür zwei, jeweils spezialisierte Bäder
installiert.
Das Beizen, insbesondere das dekorative Beizen wird vorwiegend in
alkalischen Lösungen und dabei überwiegend in sogenannten Natronlauge-
Beizen durchgeführt.
In dem Buch "DIE PRAXIS DER ANODISCHEN OXIDATION DES
ALUMINIUMS" von W. Hübner und C.-Th. Speiser, 4. und vollständig
überarbeitete Auflage 1988, Aluminium Verlag Düsseldorf, ist im Kapitel
6.3.1 das Natrontauge-Beizen beschrieben:
Badzusammensetzung: Chemikalien: Technische Natronlauge
oder Ätznatron in Schuppen oder Stücken (technische Qualität) und
Leitungswasser. Ansatz: 15% Ätznatron in Wasser, oder Natronlauge,
Dichte 1,17 (21° Bé, 34° Twaddle). Das Bad enthält 175 g/l NaOH.
Dieser Normalansatz kann für bestimmte Zwecke von 5 bis 40% variiert
werden.
Badtemperatur: Diese beträgt normalerweise 40 bis 60°C.
Leichtes Entfetten von sauberen Gegenständen (z. B. Schilderplatten) erfolgt
bei einer Badtemperatur von 15 bis 20°C. Für starke Mattierungen und das
Abbeizen von Hilfselektroden kann die Temperatur auf 80°C gesteigert
werden.
Badunterhalt: Nach Bedarf sind Kontrollanalysen des
Bades zu machen. Das Bad wird durch entsprechende Zugabe von
Ätznatron oder Natronlauge immer wieder auf den Sollgehalt eingestellt
oder verstärkt; das verdunstete Wasser und die ausgeschleppte Flüssigkeit
werden täglich ersetzt. Im Laufe des Betriebs bildet sich eine Ablagerung
am Boden, an den Wänden und auf den Heizelementen. Wenn diese
Ausflockung oder Steinbildung ("Aluminiumstein", Aluminiumoxidhydrate)
eine Dicke erreicht hat, die das Arbeiten behindert oder eine Gefahr für die
Heizelemente darstellt, wird das Bad abgelassen und gereinigt. Gründliches
Ausspülen und Lösen des Rückstandes ist notwendig. Unlösliche
Rückstände werden mechanisch entfernt. Der harte Belag erfordert oft ein
vorsichtiges Arbeiten mit dem Hammer oder der Spitzhacke. Manchmal hilft
ein kurzes einschalten der Heizelemente im leeren Bad, wodurch der Belag
abspringt (Vorsicht vor fliegenden Bruchstücken!). Vorsichtige Verwendung
von verdünnter Salzsäure ist unter Umständen angezeigt.
In den letzten Jahren sind verschiedene Neuentwicklungen bekannt
geworden, die bestimmte Oberfläckeneffekte aufweisen und außerdem in
ihrer Arbeitsweise Vorteile gegenüber den einfachen Ätznatronlösungen
haben. Die aus präparierten Salzen bzw. Lösungen hergestellten Beizen
enthalten Inhibitoren und Stabilisatoren, wodurch die Wirksamkeit der Beize
beeinflußt werden kann. Die bei Ätznatronlösungen im Laufe der Zeit
auftretende Verkrustung der Heizschlangen bzw. das Absetzen des
angereicherten Aluminiumhydrats auf dem Boden und an den Wänden der
Beizbehälter tritt bei präparierten Beizen nicht auf. Noch wichtiger ist, daß
die bei allen auf Ätznatronbasis aufgebauten Beizlösungen gelegentlich
entstehende Grübchenbildungen auf der Metalloberfläche bei entsprechend
zusammengesetzten Beizlösungen nicht zu beobachten ist.
Gut bewährt hat sich ein Zusatz von 3% Zucker oder Natriumglukonat
(bezogen auf NaOH) oder 6% Melasse. Es bildet sich glukonsaures
Natrium, und das Aluminium bleibt in Lösung. Es findet nur noch eine
Ausflockung, jedoch keine Verhärtung mehr statt. Die Bäder können,
sobald sie erschöpft sind, auf einfache Weise durch Absaugen vollständig
entleert und der Vernichtung (Neutralisierung und Ausfällung oder
Rezyklisierung) zugeführt werden. Zitat Ende.
In der Praxis haben sich die sogenannten Langzeit-Beizlösungen in den
letzten Jahren bewährt und werden in Europa überwiegend eingesetzt. In
dem oben genannten Buch ist dazu auf Seite 125 beschrieben:
Die Pennwald-Chemicals Corp., U.S., Pat. 3314890. (1974), hat ein
Verfahren entwickelt, das auch bei höheren Gehalten an Aluminium (60 bis
150 g/l Al) ein einwandfreies Beizen und Ätzen gestattet. Den Laugebädern
wird vorzugsweise Chromat (z. B. Natriumchromat), synthetische Netzmittel
(z. B. Alkylarylsulfonat) und Chelatbildner (z. B. Natriumglukonat) zugesetzt.
Das Chromat verhindert "Galvanizing", das Netzmittel verhindert die "pin
burns" und verbessert die Spülung und das Geliermittel hält Aluminium in
Lösung und verbessert ebenfalls die Spülung. Es entstehen keine festen
Niederschläge und Krusten. Dadurch erhöht sich die Betriebsspanne eines
Natronlauge-Beizbades beträchtlich und auch die Ausnützung ist besser.
Damit ist aber noch ein zusätzlicher Vorteil verfahrenstechnischer Natur
verbunden.
Wenn man mit einem Bad, welches neben der nötigen Menge Lauge die
günstigste Menge von 20 g/l Aluminium sowie die entsprechenden Zusätze
enthält, zu arbeiten beginnt, dann geht im Laufe der Zeit stets mehr
Aluminium in Lösung, wobei auch gleichzeitig die Viskosität des Bades
zunimmt. Bei jeder Partie geätzter Aluminiumware wird ein Teil der Ätzlösung
aus dem Bad mitgenommen. Durch die ständige Erhöhung der Viskosität
wird im Verlaufe des Arbeitens in vermehrtem Maße Ätzbad ausgeschleppt,
und zwar so lange, bis der Aluminiumgehalt der ausgeschleppten Lösung
jedesmal durch die Werkstücke Aluminiumkonzentration im Bad konstant
bleiben. Auf diese Weise kann das Ätzbad während sehr langer Zeit,
theoretisch unbegrenzt, verwendet werden. Dieser Gleichgewichtszustand
stellt sich, je nach Arbeitsbedingungen, bei ca. 60 bis 120 g/l Aluminium
ein. Für die auftretende Abwasserprobleme sei auf Kap. 20 verwiesen.
Nach Feststellungen aus der Praxis können Störungen dieses Systems
durch Anreicherung verschiedener Begleitelemente, wie z. B. Zink, oder aber
durch die angestiegene Viskosität im Beizbad entstehen, weshalb die
Einhaltung der genauen Anwendungsbedingungen unerläßlich ist. Dieser
Beiztyp hat sich auf dem Markt in den letzten Jahren gut durchgesetzt,
wobei jedoch vorwiegend chromatfreie Produkte (Abwasser!) zum Einsatz
gelangen.
Gut eingeführt hat sich auch die sogenannte "Unendlichbeize". Das Bad
enthält 30 bis 70 g/l NaOH und 10 bis 20 g/l Beizzusatz "Al 14". Die
Beizzeit beträgt 10 bis 15 min. bei 55 bis 70°C.
Der Beizzusatz ist flüssig und enthält Chelatbildner und weitere
Komplexierungsmittel, die das Entstehen fester Niederschläge verhindern
und eine gleichmäßige Beizwirkung gewährleisten. Das Produkt enthält,
was für die Abwasserbehandlung wichtig ist, weder Chromat noch Nitrate
und Nitrite. Beim Gebrauch steigt der Aluminiumgehalt des Bades stetig
und erreicht bei 100 bis 150 g/l Al das Gleichgewicht zwischen Neubildung
und Ausschleppung. Freie Lauge und Zusatz sind täglich analytisch zu
bestimmen und durch entsprechende Zugaben auf den Sollgehalt zu
bringen. Gut unterhaltene Bäder haben damit praktisch unbegrenzte
Lebensdauer. Voraussetzung dazu ist allerdings, daß die Gegenstände, im
Gegensatz zur meistgeübten Arbeitsweise bei der üblichen
Natronlaugebetze, vorgereinigt und vorentfettet werden, da sich sonst der
Schmutz im Laufe der Zeit im Bad konzentrieren und zur Unbrauchbarkeit
führen kann. Der erreichte Beizaspekt unterscheidet sich in gewissem Maße
von der mit anderen Beizverfahren erzielten optischen Wirkung, was zu
Schwierigkeiten führen kann, wenn mehrere Lieferanten gemeinsam an
einem Objekt beteiligt sind.
Abbeizen von Hilfselektroden aus Aluminium: In den Natronlauge-
Beizbädern werden auch die Hilfselektroden, Gestelle und Vorrichtungen
aus Aluminium abgebeizt, um die Oxidschicht zu entfernen und sie wieder
einsatzfähig zu machen. Dabei wird sehr viel Natronlauge Verbrauch und
Aluminium gelöst, was zur Erschöpfung der Beizbäder wesentlich beträgt.
Da es jedoch schade ist, eingestellte Beizbäder oder konfektionierte
Beizlösungen mit Abbeizen von Gestellen zu beanspruchen und den
gewünschten Beizeffekt auf der Ware zu beeinträchtigen, werden in vielen
Fällen die Gestelle und Hilfselektroden in einem gesonderten Beizbad
abgebeizt. Dieses Bad weist meistens eine höhere Temperatur und
Konzentration auf und muß nicht so streng überwacht und gewartet
werden. Zitat Ende.
Wesentlichstes Merkmal der sogenannten Langzeitbeizen ist, daß eine
Anreicherung von gelöstem Aluminium stattfindet die mit einer
Viskositätssteigerung verbunden ist. Durch die Viskositätssteigerung nimmt
die Ausschleppung in das nachfolgende Spülbad zu. Die Konzentration an
gelöstem Aluminium pendelt sich so auf einen Gleichgewichtswert von
meist 100 bis 150 g/l ein. Derartige Langzeitbeizen enthalten vorzugsweise
Komplexbildner wie Gluconat, Sorbit und andere Derivate aus der
Zuckerchemie, die eine Ausfällung, insbesondere kristalline Ausfällungen,
von Aluminiumhydroxid verhindern. Eine Steigerung der
Aluminiumkonzentration über 150 g/l hinaus bedingt eine wesentlich
höhere Dosierung dieser Komplexbildner oder eine Erhöhung der
Konzentration an freiem Natriumhydroxid. Es muß also zwangsläufig eine
Verschleppung in das nachfolgende Spülbad erfolgen, was zu einer
Belastung des Abwasserbehandlungsanlage führt. Das ins Spülwasser
gelangte Natriumaluminat wird in der Abwasserbehandlungsanlage
neutralisiert, dabei fällt Aluminiumhydroxid aus, das in der Regel in
Filterpressen zu einem deponiefähigen Filterkuchen mit
Feuchtigkeitsgehalten um 25% abgepreßt wird. Dies ist zwar eine
bodennahe, d. h. tonartige Substanz, die problemlos selbst auf
Hausmülldeponien gelagert werden kann, aber erheblichen Deponieraum
und entsprechende Deponiekosten verursacht.
Die sogenannten E0-Beizen bzw. die Beizbäder zum Abbeizen der
Hilfselektroden und Gestelle werden nach Erreichen einer bestimmten
Aluminumkonzentration verworfen, d. h. zumindest Teile davon werden
dann in der Abwasserbehandlungsanlage neutralisiert und das
entsprechende Badvolumen mit Natriumhydroxid-Lösung neu angesetzt
bzw. ergänzt.
Neu entwickelte Langzeitbeizen enthalten neben den beschriebenen als
Komplexbildner oder Kristallisationsverhinderer fungierenden Substanzen
wie Gluconat, Sorbit und anderen Derivaten aus der Zuckerchemie oder
Mischungen davon noch häufig sulfidbildende Substanzen um
Schwermetalle, die in Aluminiumlegierungen stets zumindest in Spuren
vorhanden sind, auszufällen. Die dabei gebildeten Sulfide, bei
Architekturaluminum weitausüberwiegen ausschließlich Eisensulfide, bilden
dabei eine schwarze Suspension, die auch sedimentierbar ist. Als Fällmittel
werden Alkalimetallsulfide oder auch z. B. Natriumthiosulfat verwendet.
Daneben können noch Substanzen enthalten sein, die ein gleichmäßigeres
Beizfinish bewirken, wie Tenside, inhibierend wirkende Oxidationsmittel,
zusätzlich komplexierend wirkende Substanzen und ggf. auch
Reaktionsbeschleuniger wie Nitrit und Nitrat.
Angesichts der nachteiligen Abwasserbelastung durch die hochviskosen
Beizlösungen stellte sich somit die Aufgabe, die Abwasserbelastung zu
verringern und gleichzeitig die Beizbedingungen und die beeinflussenden
Parameter so wählen zu können, daß ein optimales, dekoratives Beizfinish
erzielt werden kann. Zwar sind in anderen galvanotechnischen Verfahren
Methoden der Kaskadenspültechnik und der Wasserrückführung unter
Einbeziehung einer sogenannten Standspüle bekannt und gelten als Stand
der Technik, jedoch führte dies im speziellen Fall der
Alumiumoberflächenbehandlung zu unkontrollierbaren
Konzentrationssteigerungen in den Beizbädern. Einerseits kam es in den
Langzeitbeizlösungen zu Steigerungen der Aluminiumkonzentration über die
als kritisch anzusehende Grenze von ca. 150 g/l hinaus und Ausfällungen
und Schlammbildung im Beizbad waren die Folge. Oder in
Kaskadenspülbädern war die Konzentration an Natriumhydroxid und/oder
den stabilisierenden Komplexbildnern soweit abgesenkt, daß es hier zu
Ausfällungen und steinartigen Ablagerungen kam. Insbesondere bei
Aluminiumteilen, die sehr kleine Hohlräume aufweisen, wird in der Praxis
das E0-Beizbad manchmal unmittelbar nach dem E6-Beizbad genutzt, um
eine bessere Abspülbarkeit dieser Aluminiumwerkstücke zu gewährleisten;
die daraus resultierende verstärkte Kontaminierung des E0-Bades macht
dann jedoch einen häufigeren Badwechsel mit entsprechenden
Entsorgungsproblemen erforderlich.
Zusätzlich stellte sich die erfindungsgemäße Aufgabe, eine
Natriumaluminatlösung als Wertstoff zu gewinnen, die z. B. zur
Phosphatfällung in kommunalen Kläranlagen Verwendung finden kann und
so ein wesentliche Abfallvermeidung in Anodisierlinien zu bewirken.
In der DE 40 15 141 ist ein Verfahren beschrieben, das in einem Vor- oder
Nachbehandlungsbad, dessen Standzeit den fortlaufenden Betrieb der
Anlage begrenzt, frische Behandlungsflüssigkeit kontinuierlich oder
taktweise eingeführt wird, wobei eine entsprechende Menge an
Behandlungsflüssigkeit aus dem Vor- oder Nachbehandlungsbad abgezogen
und entweder der Entsorgung oder anderen untergeordneten Aufgaben
innerhalb der Anlage zugeführt wird. Dabei wird jedoch lediglich aus einem
externen Behälter frische Behandlungslösung einem Vor- oder
Nachbehandlungsbad zugeführt, aus diesem dann Behandlungslösung in
der notwendigen Menge abgezogen und so eine relativ konstante
Badzusammensetzung erreicht. Auf das Problem der Konstanthaltung von
Beizlösungen in der Aluminiumoberflächenbehandlung ist dieses Verfahren
nur sehr eingeschränkt anwendbar, weil auch die Ausschleppungsmenge
nicht wesentlich verringert werden kann.
Überraschenderweise ergab sich mit einer Kombination von
Kaskadenspültechnik und Dosiertechnik unter Einbeziehung von beiden
funktionellen Beizbädern, dem E0 und E6 Bad, in einer Anodisierlinie eine
Lösung des Problems. Die Erfindung lehrt, daß dem E6-Beizbad mit einer
sogenannten Langzeitbeize unmittelbar ein E0-Beizbad nachgeschaltet wird,
wobei aus dem E0-Beizbad kontinuierlich oder taktweise, ggf.
niveaugesteuert die E0-Beizlösung mit vergleichsweise hoher
Natriumhydroxid-Konzentration und geringerer Aluminiumkonzentration in
das E6-Beizbad zurückdosiert wird. Zusätzlich kann aus der nach dem E0-
Bad folgenden Spüle kontinuierlich oder taktweise, ggf. niveaugesteuert
alkalisches und aluminiumbelastetes Spülwasser in die E0-Beize
zurückgeführt werden. Aus dem E6-Beizbad wird kontinuierlich oder
taktweise Beizlösung entnommen, um die Konzentrationssteigerung an
gelöstem Aluminium über die kritische Löslichkeitsgrenze hinaus zu
verhindern. Die entnommene Natriumaluminatlösung stellt einen Wertstoff
dar, der, falls geeignete Beizzusatzstoffe verwendet werden direkt, ggf. mit
nachgeschalteter Konfektionierung, Filtration oder Sedimentation, z. B. für
die Phosphatfällung in kommunalen Kläranlagen verwertet werden kann.
Zur Verwertung für die Phosphatfällung und für andere Zwecke kann die
mit einem Aluminiumgehalt von bis zu 170 g/l entnommene
Natriumaluminatlösung z. B. in folgender Weise konfektioniert werden:
Verdünnung mit Wasser auf 70 bis 120 g/l Aluminium um die Viskosität zu
senken und die Stabilität zu erhöhen und/oder Zusatz von
Natriumhydroxidlösung auf 80 bis 300 g/l freies NaOH und/oder Zusatz von
stabilisierenden Substanzen wie Sorbit oder andere Derivate aus der
Zuckerchemie und/oder Filtration zur Entfernung von suspendierten
Schwermetallsulfiden und -hydroxiden.
Die Nachdosierung an sich beim Beizprozeß verbrauchendem
Natriumhydroxid erfolgt vorzugsweise in das E0-Beizbad, wobei dort eine
erhöhte Konzentration aufrechterhalten wird; die Nachdosierung an durch
unvermeidliche Ausschleppung und Verbrauch erforderlichen Menge an
Beizadditiven erfolgt vorzugsweise in dem E6-Beizbad, wobei vorteilhaft
unnötige Verschleppungen in das Spülbad vermieden werden. Zusätzlich
können Korrekturdosierungen in beiden funktionellen Beizbädern erfolgen.
Arbeitet man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren so kann die
Konzentration an Wirkstoffen und Aluminium in dem E6-Beizbad in
optimalen Bereichen gehalten werden, die zur Erzeugung eines dekorativen
Beizfinishs erforderlich sind. Gleichzeitig arbeitet das E0-Beizbad sehr aktiv,
um die effiziente Entfernung von Oxidschichten zu gewährleisten. Die
gesamte Abwasserbelastung sinkt signifikant. Die Belastung mit gelöstem
Aluminium kann um ca. 50 bis 80% gesenkt werden und damit wird
gleichzeitig eine entsprechen Abfallmenge an zu deponierenden
Aluminiumhydroxid-Filterkuchen aus der Abwasserbehandlungsanlage
vermieden. Es kann vielmehr statt Abfällen eine Natriumaluminatlösung als
Wertstoff gewonnen werden, die ggf. nach weiterer Reinigung durch
Filtration und/oder Sedimentation und/oder Konfektionierung z. B. durch
Verdünnung, Natriumhydroxidzusatz, Zusatz bestimmter weiterer
Wirkstoffe, vielfältigen Verwertungsmöglichkeiten zugeführt werden kann.
Insbesondere bietet sich die Verwertung zur Phosphatfällung in
kommunalen Kläranlagen an.
Die Dosiertechnik kann nach Erfindung empirischer betriebsspezifischer
Faktoren (wie z. B. Produktionsdurchsatz in Quadratmetern, Badgrößen,
Badanzahl, geometrische Form der zu beizenden Teile) unter Verwendung
computergesteuerter Dosierpumpen automatisch erfolgen. Die
Konzentrationen in den Bädern können durch Leitfähigkeitsmessung,
Titroprozessoren und Dichtemessungen zusätzlich überwacht und
zusätzlich zur Niveauregelung gesteuert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde
in
der Praxis erprobt. Tabelle 1 gibt die Betriebergebnisse im
Zeitraum Juni 1992 wieder.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Fig. 1 zeigt in schematischer
Darstellung eine erfindungsgemäß typische Badabfolge für den Beizteil in
einer Anodisierline, die im übrigen eine Vielzahl von Behandlungsbädern
aufweist, in denen unterschiedliche Behandlungen durchgeführt werden.
Die hier schematisch dargestellten Bädern können jeweils auch mehrfach
vorhanden sein.
In Fig. 1 ist dargestellt, daß dem E6-Beizbad (1) zur Erzeugung eines
dekorativen Oberflächenfinishs ein E0-Beizbad (2), das sonst vorzugsweise
nur der Entfernung von Oxidschichten auf Gestellen und Hilfselektroden
dient, unmittelbar in der Ablauffolge nachgeschaltet ist. Danach erfolgt eine
Spülung der Werkstücke in einem oder mehreren Spülbädern (3). In dem
E6-Beizbad (1) befindet sich ein Beizelektrolyt vom Typ einer sogenannten
Langzeitheize mit relativ hoher Viskosität. Je m2 gebeizter Oberfläche
werden bei Profilen und Blechen für die Architektur ca. 100 g Aluminium in
Lösung gebracht. Durch die relativ hohe Viskosität werden je m2 zu
beizender Oberfläche 500 bis 1000 ml des Beizelektrolyten in das
nachfolgende E0-Beizbad verschleppt. Über eine Pumpe (4), die
kontinuierlich oder taktweise als Dosierpumpe betrieben wird, wird
Elektrolyt aus dem E0-Beizbad in das E6-Beizbad zurückgefördert. Der
Anstieg der Aluminiumkonzentration im E6-Beizbad über eine kritische
Grenze hinaus wird durch kontinuierlich oder taktweise Entnahme über eine
weitere Pumpe (5) vermieden. Diese Entnahme kann auch niveaugesteuert
(6) im freien Überlauf und/oder durch gesteuerte Auslaßventile anstelle der
Pumpen (4, 5) erfolgen.
Die entnommene Natriumaluminatlösung aus dem E6-Beizbad (1) kann
durch Sedimentation in einem geeigneten Behälter geklärt werden, wobei
die sedimentierten Stoffe über einen Auslaß (8) der Abwasserbehandlung
oder einer Filtration zugeführt werden. Oder die entnommene Lösung wird
direkt filtriert über ein geeignetes Filter (9) und in einen Lagerbehälter (10)
geleitet. In den Lagerbehälter (10) wird auch der Überlauf einer ggf.
installierten Sedimentationsstufe (7) münden. In dem Lagerbehälter (10)
kann auch die Konfektionierung der Natriumaluminatlösung über
Dosierpumpen (11), die Wasser, Natriumhydroxidlösung oder gewünschte
Additive zufügen, erfolgen. Die erforderliche Mischung erfolgt über ein
Rührwerk (12) oder Preßluft und die fertig konfektionierte
Natriumaluminatlösung kann als Wertstoff über das Auslaßventil (13)
entnommen werden oder direkt aus dem Behälter abgepumpt werden.
In die funktionellen Beizbäder E6 (1) und E0 (2) werden die Fehlmengen an
Wirkstoffen kontinuierlich oder taktweise über Dosierpumpen (14, 15)
zugegeben. In das E6-Beizbad (1) wird vorzugsweise die notwendige
Menge des Beizadditivs über die Dosierpumpe (14a) ergänzt; die
Natriumhydroxid-Ergänzung erfolgt zusätzlich zur Rückdosierung über die
Pumpe (4) zusätzlich durch eine weitere Dosierpumpe (15a). In die E0-
Beize wird vorzugsweise Natriumhydroxidlösung über eine Dosierpumpe (15
b) kontinuierlich oder taktweise dosiert. Dabei kann die
Natriumhydroxidkonzentration in dem E0-Beizbad (2) so eingestellt werden,
daß allein durch die Rückdosierung durch Überlauf oder die Pumpe (4) der
Natriumhydroxidbedarf des E6-Beizbades (1) ausgeglichen wird. Hilfsweise
können auch gewünschte Additive über eine zusätzliche Dosierpumpe (14
b) zugeführt werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß sämtliche
Dosierpumpen computergesteuert und in einem abgestimmten
Zeittaktintervall aufeinander abgestimmt betrieben werden.
Zur weiteren Minimierung der Abwasserbelastung kann aus dem Spülbad
(3) Wasser zum Niveauausgleich in das E0-Beizbad (2) geleitet bzw. über
eine niveaugesteuerte Pumpe (16) zurückdosiert werden.
Tabelle 1
Claims (11)
1. Verfahren zum Beizen von Aluminiumoberflächen
unter Gewinnung von Natriumaluminatlösung, dadurch
gekennzeichnet, daß einem E6-Beizbad zur Erzeugung
dekorativer Aluminiumoberflächen mit einer sogenannten
Langzeitbeize unmittelbar ein E0-Beizbad, das üblicherweise
zur Entfernung von Oxidschichten von Hilfselektroden
und Gestellen dient und einen höheren Natriumhydroxid- und
geringeren Aluminiumgehalt als das E6 Beizbad aufweist,
nachgeschaltet wird, wobei aus dem
E0-Beizbad kontinuierlich oder taktweise
die E0-Beizlösung in das E6-Beizbad
zurückdosiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich aus einer dem E0-Beizbad folgenden Spüle
kontinuierlich oder taktweise
alkalisches und aluminiumbelastetes Spülwasser in die
E0-Beize zurückgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
dem E6-Beizbad kontinuierlich oder taktweise Beizlösung
entnommen wird, und so die Konzentrationssteigerung an
gelöstem Aluminium über die kritische Löslichkeitsgrenze
hinaus verhindert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
zum E6-Beizbad kontinuierlich oder taktweise die durch
Ausschleppung und Entnahme fehlende Menge an Beizadditiven
und Natriumhydroxid zudosiert wird und so die
Badzusammensetzung weitgehend konstant gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
zum E0-Beizbad kontinuierlich oder taktweise die durch
Ausschleppung und Rückdosierung ins E6-Beizbad fehlende
Menge insbesondere an Natriumhydroxid zudosiert wird und
so die Badzusammensetzung weitgehend konstant gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Natriumhydroxidkonzentration im E0-Beizbad so gewählt und
durch Dosierung aufrechterhalten wird, daß der Bedarf an
Natriumhydroxid im E6-Beizbad durch Rückdosierung weitgehend
gedeckt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dosiervorrichtungen zur Rückdosierung,
Ergänzung der Fehlmengen und der Entnahme von Natriumaluminat-
Lösung so rechnergesteuert verknüpft werden, daß der gesamte
Beizprozeß mit weitgehend konstanten Konzentrationen in den
Behandlungsschritten ablaufen kann.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Entnahme der Natriumaluminatlösung
aus dem E6-Beizbad bei gleichzeitiger Filtration erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dosiertechnik leitfähigkeitsabhängig
gesteuert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Beizlösungen neben
sulfidbildenden Substanzen nur Additive wie
Sorbit die keine schwermetallkomplexierenden Eigenschaften
aufweisen, enthalten sind.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verfahrensanwendung zur Gewinnung einer Natriumaluminatlösung
dient, die in kommunalen Kläranlagen zur Phosphatfällung geeignet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4231879A DE4231879C2 (de) | 1992-09-23 | 1992-09-23 | Verfahren zum Beizen von Aluminiumoberflächen unter Gewinnung von Natriumaluminatlösung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4231879A DE4231879C2 (de) | 1992-09-23 | 1992-09-23 | Verfahren zum Beizen von Aluminiumoberflächen unter Gewinnung von Natriumaluminatlösung |
Publications (2)
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US3314890A (en) * | 1965-04-09 | 1967-04-18 | Pennsalt Chemicals Corp | Alkali etching solution for aluminum |
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Non-Patent Citations (1)
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DE-B.: HÜBNER, W., und SPEISER, C.-Th.: "Die Praxis der anodischen Oxidation des Aluminiums", 1988, Kap. 6.3.1. * |
Cited By (1)
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DE102004004140A1 (de) * | 2004-01-28 | 2005-08-18 | Henkel Kgaa | Beizverfahren und Beizprodukt für Aluminium |
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