DE664201C - Verfahren zum elektrolytischen Beizen von Werkstuecken aus Metallen und Metallegierungen, besonders Eisen und Eisenlegierungen - Google Patents
Verfahren zum elektrolytischen Beizen von Werkstuecken aus Metallen und Metallegierungen, besonders Eisen und EisenlegierungenInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beizen von Werkstücken aus Metallen und
Metallegierungen, besonders Eisen und Eisenlegierungen. Es kann für die verschiedenartigsten
Eisen-, Stahl- oder Metallgegenstände verwendet werden.
Es wurde bereits ein elektrolytisches Beizverfahren vorgeschlagen, bei dem die Beizflüssigkeit
auf elektrolytischem Wege gleichzeitig mit dem Beizvorgang regeneriert wird.
In diesem Fall durchfließt der elektrische Strom die Anode, das Werkstück als Mittelleiter
und soll das gelöste Metall an der Kathode abscheiden. Es ist auch bekannt, als Beizelektrolyten für diesen Verwendungszweck
angesäuerte Eisensulfatlösung zu verwenden. Kathoden- und Anodenraum sind nicht getrennt. Diese Anordnung macht es
naturgemäß unmöglich, Stromverluste durch das Hinundherpendeln von Metallionen zwisehen
zwei verschiedenen Wertigkeitsstufen hintanzuhalten. Bei dieser Anordnung ist es
ferner nur möglich, einen sehr niedrigen Säuregrad zu halten, weil eine höhere Azidität
die Abscheidung des Metalles an- der Kathode verhindert bzw. lösend auf dieselbe wirkt.
Diese Übelstände werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß zwischen Anode und Kathode bzw. um die Kathode ein Diaphragma
angeordnet wird. Dadurch werden Stromverluste verhindert und die Regeneration gegebenenfalls bis zu einem hohen
Säuregrad ermöglicht.
Auch die Verwendung von Diaphragmen bei der elektrolytischen Mittelleiterbeize ist
prinzipiell bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren ist sowohl die Kathode als auch
die Anode von Diaphragmen umgeben. Die
Ware befindet sich zwischen den Diaphragmen, während der Anoden- und der Kathodenraum
frei von Beizgut bleibt. Diese Anordnp hat den Nachteil, daß der anodisch gebijaete
Sauerstoff vom Beizelektrolyten ferngehalten wird und nicht nur durch Verhinderung^
Beizsprödigkeit qualitätsverbessernd auf das Material wirken kann; außerdem bringt das
Anodendiaphragma einen zusätzlichen Stromverlust. Bei diesen Verfahren ist auch eine
Regeneration des Beizelektrolyten durch kathodisch abgeschiedenes Metall wegen des
Säuregehaltes im Katholyten nicht möglich. Alle geschilderten Unzulänglichkeiten werden
erfindungsgemäß dadurch behoben, daß das Beizgut als Mittelleiter oder als Anode in den
Anodenraum eingebracht wird, so daß der sauerstoffgesättigte Anolyt gleichzeitig Beizelektrolyt
ist. Hierdurch wird die Beizsprödigkeit auf ein Mindestmaß zurückgedrängt.
Stromsparend wirkt ferner bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Weglassung des
Anodendiaphragmas und die Teilnahme von Metallionen am Stromtransport, wodurch auch
die Wasserstoffentladung an der Kathode herabgesetzt wird. Außerdem ist erfindungsgemäß
der Katholyt nicht so sauer wie der Anolyt, so daß eine ständige Metallabscheidung und
Regenerierung der Beizflüssigkeit möglich ist. Erfindungsgemäß wird das Werkstück in
ein ,geeignetes Beizbad von an sich bekannter Zusammensetzung gebracht. Im Beizbottich
befinden sich eine oder mehrere Anoden aus indifferenten Stoffen, wie Pb3 Fe3O4, MnO2, C,
oder auch die anodisch geschalteten Werkstücke, ferner eine oder mehrere Kathoden,
vorzugsweise aus dem gleichen Stoff wie das Werkstück bestehend. Zwischen Kathoden
und Anoden sind außerdem ein oder mehrere Diaphragmen derart eingeschaltet, daß sich
die zu beizende Ware im Anodenraum befindet. Die Gestaltung dieser Diaphragmen
kann je nach Art und Zweck verschieden sein. Das Plattendiaphragma ist wegen seiner
Größe sehr zerbrechlich, besser ist schon das unterteilte und in Rahmen gefaßte Plattendiaphragma.
Es ist das völlige Abdichten der Fugen ziemlich schwierig. Wird das Plattendiaphragma während des Betriebes undicht,
muß das Beizen in dem betreffenden Bottich unterbrochen werden, will man nicht Gefahr laufen, daß die ganze Kathode zerstört
und das bestandene Gleichgewicht gestört wird. Um den Schaden beheben zu
''können, muß die Beizflüssigkeit abgelassen werden.
Erfindungsgemäß werden alle diese geschilderten
Übelstände dadurch beseitigt, daß man die Diaphragmen als Gefäße ausbildet,
So welche die Kathodenräume umschließen. Eine vorzugsweise Ausführungsform dieser Diaphragmen
ist die Ausbildung als Zylinder. Erfindungsgemäß ist es auch von besonderem !•.Vorteil, nicht einen, sondern mehrere Kathodenräume
in einer Beizanlage zu haben, 4?eil dadurch der Betrieb auch bei Bruch einiger
Diaphragmen zumindest noch so lange aufrechterhalten werden kann, bis, auch während
des Betriebes, Reservediaphragmen eingesetzt sind. Von besonderem Vorteil kann es
sein, das Diaphragmengefäß nicht aus einem Stück herzustellen, sondern aus mehreren
kurzen zylindrischen Einzelstücken zusammenzufügen. Es kann die Bodenplatte des. Diaphragmengefäßes
aus nichtleitendem Werkstoff, wie z. B. Bakelit, hergestellt werden. Diese Bodenplatte kann auch durch irgendeine
Aufhängevorrichtung, z. B. eine Eisenstange, auf der Kathodenschiene befestigt werden und trägt auf diese Weise das ganze
Diaphragma. Die Aufhängevorrichtung befindet sich innerhalb der Diaphragmenröhre.
An der Aufhängestange können auch gleichzeitig das oder die Kathodenbleche aufgeschraubt
sein, welche ins Diaphragmeninnere 8g (den Kathodenraum) hereinhängen. Der
Strom fließt dann vom Kathodenblech durch die Aufhängestange und durch die Kathodenschiene
»ab. Das Diaphragma kann aus allen möglichen, an sich bekannten Diaphragmen-Werkstoffen
bestehen, z. B. aus verschiedenen : Sinterprodukten oder aus gebranntem Ton. Die Kathode allein oder samt Diaphragma
befindet sich entweder dauernd in der Beizflüssigkeit oder kann auch erst bei Bedarf
in diese gebracht werden. Hierfür können gegebenenfalls auch Aufhänge- oder Tragvorrichtungen
aus Holz- oder anderem isolierendem Material vorgesehen werden. Es können
vorteilhaft die Elektroden oder die Dia-100
phragmen durch säurebeständige, elektrisch indifferente Stoffe geschützt werden. Diese
Schutzvorrichtungen sind so gebaut, daß sie im Bad einen möglichst geringen Widerstand
erzeugen, beispielsweise Gitterkonstruktionen. Erfindungsgemäß hat man es in der Hand,
bei einem bestimmten Beizgutdurchsatz die geeignete Azidität durch die pro Zeiteinheit
durch das Bad geschickte Strommenge einzustellen. Die geeigneten Hilfsmittel hierzu sind 110 ;
Veränderung der Leistung der Stromquelle, Veränderung des elektrischen Widerstandes
der Diaphragmen durch Veränderung der Dicke und Dichte- der Diaphragmenwände
oder Änderung der Anzahl der eingesetzten Diaphragmenzylinder, ferner die Beeinflus- "
sung der Leitfähigkeit des Bades durch chemische Zusätze sowie Änderung der Temperatur.
Es werden erfindungsgemäß folgende Vorteile erzielt: Die Regeneration kann bis zu ■'■■;
einer hohen Konzentration der aktiven
Agenzien ermöglicht werden. Ein Verbrauch an Beizlösung findet nicht oder nur in geringem
Maße statt, d. h. das im Bad wirksame Reagens regeneriert sich durch den Strom und braucht keine Wartung. Das durch die
Beize evtl. gelöste Metall geht nicht verloren, sondern schlägt sich auf der Elektrode nieder.
Es kann ein sehr dichter Metallniederschlag erzielt werden. Evtl. abblätterndes abgeschiedenes
Metall kommt nicht mehr zur Auflösung, sondern sammelt sich im Kathodenraum. Sollte mehr Beizgut die Beize passieren,
als dem Stromdurchgang bzw. der Regeneration entspricht, dann ist ein Wechsein
des Beizbades nicht zu umgehen; es werden jedoch gegenüber der chemischen Beize pro Einheit gebeizter Ware weniger Säure
verbraucht und ein Beizgut nahezu frei von Beizsprödigkeit erzielt. Das Hinundherwandem
von Metallionen, die in mehreren Wertigkeitsstufen stabil sind, zwischen Anode und Kathode
ist praktisch nnmöglich gemacht; hierdurch werden die größten Stromverluste ausgeschaltet.
Die Anoden- und Beizflüssigkeit ist mit anodisch gebildetem Sauerstoff übersättigt,
und es hat sich gezeigt, daß in einem solchen "Bad die Wasserstoffaufnahme und
damit die Beizsprödigkeit verhindert wird. Die hängende Anordnung des Diaphragmas
hat den Vorteil, daß Störungen jeder Art, auch Undichtigkeit des Diaphragmas, ohne
Unterbrechung des Betriebes behoben werden können. Die Dichtung des Diaphragmas kann
außerhalb des Beizbottichs durchgeführt werden. Außerdem können sich Bad verunreinigungen,
wie z. B. Zunderreste, unter dem Diaphragmengefäß ablagern. Die Beizzeit ist sehr
kurz, und die Beizschärfe ist gesteigert, so daß auch rostfreies Metall ohne weitere Zusätze
gebeizt werden kann.
Ausführungsbeispiel A
Im Beiztrog befindet sich außer einer schwach angesäuerten Ferrosulfatlösung die
Anode samt Schutzvorrichtung und die Kathode. Ferner befindet sich zwischen Anode
und Kathode, jedoch näher bei letzterer, eine Diaphragmenplatte, welche Anoden- und Kathodenraum
trennt. Anode: Graphit, Kathode:
Eisenblech. Das Diaphragma besteht aus gebranntem Ton und sind vier Platten in einen
Kreuzrahmen eingesetzt. Der Strom wird eingeschaltet. Stromdichte 100 Amp./m2, Spannung
8 Volt. Elektrolyteisen schlägt sich auf der Kathode nieder, die Anodenflüssigkeit
reichert sich mit Schwefelsäure an. Ebensogut kann man gleich erstmalig von jener
Badzusammensetzung ausgehen, welche man auf eben beschriebene Weise erhalten hat.
Das Bad wird auf etwa 50° C erwärmt und dig zu beizenden Gegenstände in den Anodenriötöi*'
eingebracht. Der Strom bleibt während-der Beizung eingeschaltet und bringt die
in Lösung gegangenen Eisenmengen wieder zur Abscheidung. Säurekonzentration: etwa
5°/o freie Schwefelsäure. Sulfatkonzentration: nahezu heiß gesättigt. Ware: verzunderte
Drahtringe. Beizdauer etwa 20 Minuten. Nach Ausbringen der gebeizten Ware ist die
Beize wieder betriebsbereit.
Ausführungsbeispiel B
Im Beizbottich befindet sich eine unangreifbare Anode, außerdem vier Diaphragmengefäße
(zylindrisch) von folgenden Abmessungen: Innerer Durchmesser 10 cm, Wandstärke
ι cm. In den Diaphragmengefäßen befinden sich die Kathodenflüssigkeit und die
Kathoden aus Eisenblech. Diese sind durch eine Querschiene miteinander leitend verbunden.
Die Diaphragmengefäße stehen in der Heizflüssigkeit (Anodenflüssigkeit) und sind
im Bottich so aufgestellt, daß zwischen ihnen und der Anode 'ein möglichst großer freier
Platz bleibt. Hier wird das Beizgut eingetragen. Badzusammensetzung, Beizdauer, elektrische
Daten und Temperatur wie in Ausführungsbeispiel A.
Claims (4)
1. Verfahren zum elektrolytischen Beizen von Werkstücken aus Metallen und
Metallegierungen, besonders Eisen und Eisenlegierungen, nach dem Mittelleiterveirfahren
oder bei Schaltung des Werk-Stückes als Anode, dadurch gekennzeichnet, daß die Ware sich im Anodenraum
befindet und dieser durch ein oder mehrere Diaphragmen vom Kathodenraum getrennt-ist.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das zwischen Anode und Kathode befindliche Diaphragma als Gefäß ausgebildet ist, welches den Kathodenraum
umschließt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch gleichzeitige
Verwendung mehrerer Diaphragmengefäße in einem Beizbottich der Kathodenraum unterteilt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geeignete
Säuregrad durch Regulierung der durch das Bad pro Zeiteinheit gehenden Elektrizitätsmenge
eingestellt wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT504370X | 1936-08-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE664201C true DE664201C (de) | 1938-08-22 |
Family
ID=3675418
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEU13800D Expired DE664201C (de) | 1936-08-03 | 1937-04-17 | Verfahren zum elektrolytischen Beizen von Werkstuecken aus Metallen und Metallegierungen, besonders Eisen und Eisenlegierungen |
DEU14374D Expired DE708587C (de) | 1936-08-03 | 1938-07-08 | Verfahren zum Beizen von Werkstuecken aus Metall und Metallegierungen |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEU14374D Expired DE708587C (de) | 1936-08-03 | 1938-07-08 | Verfahren zum Beizen von Werkstuecken aus Metall und Metallegierungen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE664201C (de) |
GB (1) | GB504370A (de) |
-
1937
- 1937-04-17 DE DEU13800D patent/DE664201C/de not_active Expired
- 1937-07-21 GB GB20268/37A patent/GB504370A/en not_active Expired
-
1938
- 1938-07-08 DE DEU14374D patent/DE708587C/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE708587C (de) | 1941-07-24 |
GB504370A (en) | 1939-04-21 |
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