DE688152C

DE688152C - Gegen Zersetzung bestaendige Salpeterschmelzbaeder

Info

Publication number: DE688152C
Application number: DE1938I0061744
Authority: DE
Inventors: Dr Josef Martin Michel
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1938-06-28
Filing date: 1938-06-28
Publication date: 1940-02-14

Description

Gegen Zersetzung beständige Salpeterschmelzbäder Für' die Wärmebehandlung von Metallen, insbesondere Leichtmetallen, werden vielfach Bäder verwendet, die aus geschmolzenem Salpeter bzw. aus geschmolzenen Mischungen von Natrium- und Kaliumnitnat bestehen. Dabei ist schon vielfach beobachtet worden, daß derartige Bäder die zu behandelnden Metalle und gegebenenfalls auch die metallischen Badgefäße im Laufe der Zeit angreifen, was sich insbesondere durch Fleckenbildung auf den zu behandelnden Werkstücken u. dgl. störend bemerkbar macht. Neuere Erkenntnisse haben gelehrt, daß diese Erscheinungen zu einem wesentlichen Teil dadurch bedingt sind, daß die Salpeterbäder im Laufe der Zeit eine fortschreitende Zersetzung erfahren, die zunächst unter Sauerstoffabspaltung zur N itritbildung und anschließend unter weiterer Zersetzung des Nitrits auch zum Auftreten von freiem Alkali führt. Um die Korrosion der in den Bädern behandelten Werkstücke und die damit verbundenen Erscheinungen auf den Werkstücken selbst zu bekämpfen, hat man bereits vorgeschlagen, den Salpeterbädern Chromate zuzusetzen, hat aber damit im Grunde nur die Wirkung der Zersetzungsprodukte des Salpeters auf das zu behandelnde Metall, nicht aber die eigentliche Ursache der Zersetzung, unterbunden.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Zersetzung von Salpeterbädern ein Vorgang ist, der dadurch bedingt ist, daß zwischen Salpeter und seinen Zersetzungsprodukten temperaturabhängige Gleichgewichtszustände bestehen und daß die fortschreitende Zersetzung von Salpeterbädern eine fortschreitende Annäherung an den durch die Verwendungstemperatur des Bades jeweils bestimmten Gleichgewichtszustand darstellt. Dieser Einstellung auf einen Gleichgewichtszustand, die gleichzeitig mit einer Korrosion der zu behandelnden Werkstücke und der Abscheidung von festen Umsetzungsprodukten aus dem Bade unter einer vielfach als störend empfundenen Schlammbildung verbunden ist, wird erfindungsgemäß dadurch entgegengewirkt, daß man den geschmolzenen Salpeterbädern die bei- der Einstellung der Gleichgewichtszustände auftretenden Zersetzungserzeugnisse in solchen Mengen zusetzt, daß schon von vornherein der der Verwendungstemperatur des Bades entsprechende Gleichgewichtszustand hergestellt wird.
Die Zersetzung des Salpeters verläuft gemäß folgenden Gleichungen:

meN03 --> NeNO_, + 1/, O.= 11e -

2 lIeN O.= -> N.= 03 -!- 1Ie, O

Alkalimetall

Es bilden sich hiernach also zunächst Alkalinitrit und Sauerstoff und durch' weitere Zersetzung des Alkalinitrits auch freies Alkali und Stickstofftrioxyd. Dabei reagiert das gebildete freie Alkali in Gegenwart .des gleichzeitig entwickelten Sauerstoffes mit einer großen Zahl der für die Herstellung der Schmelzbehälter bzw. der für die Wärmebehandlung in Frage kommenden Metalle unter Bildung von Salzen, die in der Schmelze meist unlöslich sind und sich daher in Form von Schlamm im Laufe der Zeit zu Boden setzen. Da somit eine laufende Entfernung der Zersetzungsprodukte des Salpeters aus dem Bade stattfindet, gelangt -die Zersetzung praktisch nie zum Stillstande.
Der Zersetzung des Salpeters in dem durch die obigen Gleichungen wiedergegebenen Sinne wird erfindungsgemäß dadurch entgegengewirkt, daß das Bad einen Zusatz an Alkalinitrit enthält. Die Höhe dieses Zusatzes richtet sich nach der Verwendungstemperatur des Bades; vorzugsweise wird jedoch das der betreffendenTemperatur entsprechendeGleichgewichtsverhältnis zwischen Nitrat und Nitrit in bezug auf den Nitritgehalt etwas überschritten. Da durch diese Erhöhung des N itritgehaltes gleichzeitig auch der Liquiduspunkt der Salzgemische weiter beträchtlich herabgesetzt wird, ist das Salzbad, bezogen auf gleiche Temperaturen, dünnflüssiger. Für die Vergütung von Metallen ist eine solche Dünnflüssigkeit des Salzbades aber deshalb von Bedeutung, weil die Verluste durch an den Werkstücken beim Ausbringen aus dem Vergütungsbad anhaftende Schmelze entsprechend geringer werden. Im übrigen ermöglicht diese Schmelzpunkterniedrigung aber unter Umständen auch die Anwendung der Bäder selbst bei solchen Temperaturen, bei denen reine Nitratschmelzen bereits fest werden.
Durch diesen gemäß Erfindung anzuwendenden Nitritzusatz wird die Zersetzung des Salpeters unterbunden. Bei den geringen für die Stabilisierung des Salpeters erforderlichen Nitritzusätzen spielt die Tatsache, claß auch das Nitrit selbst wiederum einer Zersetzung zu Stickstofftrioxyd und Alkalioxyd unterliegt, praktisch nur noch eine sehr geringe Rolle. Aber auch den Folgen dieser Zersetzung kann erfindungsgemäß dadurch entgegengewirkt werden, daß man dem Bade einen kleinen Gehalt an freier Base, z. B. Alkaiikarbonat, verleiht; um einen Angriff der mit der Schmelze in Berührung stehenden Metalle durch die letztere zu verhindern, erfolgt dies vorteilhaft in Form einer Zugabe von in an sich bekannter Weise auf Metalle passivierend wirkenden Salzen der Schwermetallsauerstoffsäuren. Für diesen Zweck kommen in Frage die Alkalimonochromate, A.lkaliwolframate, Alkaiiv anadate, Alkalimanganate sowie auch die weniger löslichen Chromate der Erdalkalimetalle und des Zinks.
Die :Mengen dieser letzteren passivierend wirkenden Zusätze halten sich in engsten Grenzen und bewegen sich im Falle der All;alichromate zwischen etwa o,i bis höchstens i 0,!o; bei Zugabe von Erdalkali- bzw. Zinkchromat, deren Löslichkeit in Salpeterschmelzen an sich nur sehr gering ist, die aber mit der Temperatur ziemlich stark ansteigt, empfiehlt es sich dagegen, stets einen geringen Überschuß, der in der Schmelze als unschädlicher Bodenkörper verbleiben kann, anzuwenden.
Die Passivierung der mit der Schmelze in Berührung stehenden Metalloberflächen ist insbesondere bei der Verwendung bzw. Behandlung von Eisen und Stahl deshalb von Bedeutung, weil durch sie die Bildung von Eisenoxyd verhindert wird, das auf Salpeter katalytisch zersetzend wirkt.
Aus der nachstehenden Übersicht sind die mit einem zu gleichen Teilen aus Kaliumnitrat und Natriumnitrat bestehenden Salzgemisch im Gleichgewicht befindlichen Anteile an Natriumnitrit bzw. Stickstofftriotyd bei verschiedenen Temperaturen zu entnehmen:

Temperatur N20, NaN 02

a C un o('

350 0,05 o,o9

400 0,13 0,23

450 0,4 0,72

500 1,2 2,16

550 i 4,5 8,11

Aus dieser Tabelle ergeben sich ohne weiteres die für die verschiedenen Verwendungstemperaturen zur Stabilisierung der Salpeterbäder erforderlichen Mindestzusätze anAlkalinitrit.

Claims

PATC\TANSPRÜCIIB: i. Gegen Zersetzung beständige Salpeterschnielzbäder, gekennzeichnet durch einen Alkalinitritzusatz, der demjenigen Gehalt entspricht, mit dem der Salpeter bei der Verwendungstemperatur des Bades im Gleichgewicht steht, oder ihn etwas überschreitet. a. Salpeterschmelzbäder nachAnspruch i, gekennzeichnet durch einen gleichzeitigen 1 Gehalt an freier Base und bzw. oder an schwach basisch oder neutral reagierenden, auf Metalle passivierend wirkenden Salzen der Sauerstoffsäuren von Schwermetallen, insbesondere an Chromaten.