DE937209C

DE937209C - Verfahren zum elektrolytischen Entrosten, Entzundern und Bruenieren von Metallen in alkalischen Loesungen

Info

Publication number: DE937209C
Application number: DES28076A
Authority: DE
Inventors: Richard Dr Springer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-04-10
Filing date: 1952-04-10
Publication date: 1955-12-29

Description

Verfahren zum elektrolytischen Entrosten, Entzundern und Brünieren von Metallen in alkalischen Lösungen Das Verfahren bezieht sich auf das Entrosten und Entzundern von Metallen, insbesondere von Eisen und Stahl in alkalischen, Lösungen auf elektrolytischem Wege. Der Arbeitsgang wird im Bedarfsfall durch eine elektrolytische Brünnerung im gleichen Bade abgeschlossen.
Das elektrolytische Entrosten in .alkalischen Lösungen ist schon seit drei Jahrzehnten bekannt und war in der Folgezeit Gegenstand vieler Patentanmeldungen und Veröffentlichungen. Die beschriebenen Verfahren bezogen sich auf anodische und katholische Behandlung sowie auf Behandlungsweisen mit wechselnder Palung und mit Wechselstrom.
Das Wesen des Vorganges ist folgendes: In einer alkalischen. Lösung, z. B. in einer Lösung von Ätznatron, wird das Werkstück mit dem Minuspol und die Gegenelektrode mit dem Pluspol einer elektrischem Stromquelle verbunden. Hierdurch bildet sich am Werkstück gasförmiger Wasserstoff, der den Rost oder Zunder vom Grundmetall lockert und absprengt, da er zwischen Rost und Metall zur Abscheidung gelangt. (Zum Teil wirkt dieser naszicrende Wasserstoff auf die Oxyde reduzierend.) Infolge :der alkalischen Reaktion- der Lösung wird das Eisem katholisch nicht angegriffen.
Die amodische Behandlung in alkalischen Medien wird vorwiegend bei Legierungsstählen angewendet.
Die Behandlung mit wechselnder Polung erfollgte bisher zum Reinigen und Entrosten hauptsächlich in Natronlauge mit und ohne Zusätze. Ein, neueres Verfa-hhrern z. B. empfiehlt, der Alkalihydroxydlösung noch Alkal.icyanid und Alkalichlorid- sowie ein Peptisationssalz zuzusetzen. Die entfetteten Werkstücke werden nach, diesem Verfahren erst kathodisch und dann anodisch behandelt.
Auch für das Reinigen von Ventilkegeln hat man die Behandlung in Ä.tznatrondösungen mit wechselnder Polung angewendet. Schließlich wurde noch in-schmelzflüssigen Elektrolyten, die neben Ätznatron noch Soda, Kochsalz oder Natriumfluorid - enthielten, mit wechselnder Polung gearbeitet.
Die praktische Erfahrung hat nun gelehrt, daß, sowohl den schmelzflüssigen Elektrolyten als auch den wäßrigen Lösungen unter den bisher angewendeten Arbeitsbedingungen erhebliche Mängel anhaften. Die Schmelzen erfordern eine sehr 'hohe Temperatur und stellen sich in der Anlage und im Betrieb wesentlich teurer als wäßrige Lösungen. Ihr Vorteil liegt darin, daß sie meistens rasch und sicher arbeiten. Die Verfahren in wäßrig@en Lösungen aber, die in Anlage und Betrieb billiger sind, haben in den bisher beschriebenen Ausführungsformen den , Nachteil, daß der Entrostungs- oder Entzunderungsvorgang fei stark oxydierten Werkstücken verhältnismäßig viel Zeit in Anspruch nimmt, so daß .der mengenmäßige Durchsatz den Anforderungen der Technik oft nicht .mehr entspricht.
Die Aufgabe bestand also darin, ein. Verfahren zu entwickeln, welches die bequeme Handhabung wäßriger Lösungen mit der rascheren Arbeitsweise schmelzflüssiger Elektrolyte verbindet.
Systematische Versuche ergaben, daß die Arbeitsgeschwindigkeit von Ätzalkalilaugen verschiedener Konzentration bei gleicher kat'hodischer Stromdichte mit steigender Temperatur rasch ansteigt. Demgegenüber beeinflußt die Konzentration der Lösung die Arbeitsgeschwindigkeit nicht in gleichem Ausmaß : Sie, .wirkt in erster Linie dadurch, daß sie die Anwendung von Temperaturen weit über too ° ermöglicht.
Zur Entrostung stark verrosteter Muster wurden z. B. in einer Lösung mit 8oö-g/I NaOH bei einer Stromdichte von. 2o A/dm2 und bei den nachfolgend angegebenen Temperaturen die.- untenstehenden Entrostungszeiten beobachtet:

-Temperatur in"°C - - Erforderliche Arbeitszeit

in Minuten

=40, 3 _

_ .xio ' :6

70 20

Die "Arbeitsgeschwindigkeit wächst also mit steigender Temperatur in geometrischer Reihe. Bei einer Temperatur von 140 ° braucht man nur etwa ein Siebentel jener Zeit, die bei einer Temperatur von 7o' erforderlich ist. Dieses Gesetz ist bei rein chemischen- Reaktionen schon lange bekannt. Bei topflehemschen Reaktionen: indessen, die sich an der @Grenzfiäahe - zwischen flüssigen und festen Körpern abspielen, ,gilt dieses Gesetz häufig nicht in gleichem Maße, wie aus vielen Beispielen aus dem. Gesamtgebiet der chemischen und elektrochemischen Oberflächenbehandlung bekannt ist. Aus diesem Grunde ist es wohl auch, bisher' noch nicht versucht worden:, in, alkalischen Lösungen im Temperaturbereich über too ° zu entrosten und zu entzundern.
Die Stromdichte beeinflußt die Entrostungsdauer in :gleichen. Elektrolyten bei einer B@adtemperatur von 140 ° in folgender Weise:

Stromdichte

Entrostungsdauer Stromverbrauch

in A dm2 in Minuten in A /Minute

.- 2 20 40

zo 5 50

20 3 6o

Hieraus. ergibt sich, daß die Entrostungsdauer mit :steigender Stromdichte rasch abnimmt, wobei allerdings der insgesamt verbrauchte Strom mit steigender Stromdichte ansteigt. Letzteres erklärt sich so: je höher die Stromdichte ist, d. h. je mehr Wasserstoff sich in der Zeiteinheit auf :die Flächeneinheit abscheidet, ein desto ;geringerer Anteil des abgeschiedenen. Wasserstoffes kann aus räumlichen Gründen seine reduzierende und absprengende Wirkung ausüben.- Da indessen die Stromkosten. nur einen Bruchteil der Gesamtkosten des Arbeitsganges .darstellen, wird man in der Praxis meist vorziehen, mit möglichst hohen Stromd.idhten, zu arbeiten, um auf diese Weise den Durchsatz und die Leistung der Anlage zu .erhöhen. Darüber hinaus gewährleistet die Anwendung hoher Stromdichten .die sichere Entfernung loser, auf der Metalloberfläche !haftender Rückstände (z. B. von Graphit), so'@daß umständliche Nachbehandlungen nicht erforderlich sind. Die Werkstücke können nach -,dem Spülen ohne eine mechanische Zwischenbehandlung :galvanisiert oder in anderer Weise behandelt werden.
Weitere Versuche haben gezeigt, daß man die entrostende Wirkung zuweilen dadurch verbessern kann, daß das Werkstück, wie in Patentschriften wiederholt vorgeschrieben, nach der kathodischen Behandlung i bis 2 Minuten lang anodisch und dann wieder i Minute lang kat'hodisch behandelt wird. Dieser Rhythmus wird im Bedarfsfall öfter wiederholt. Bei der anodisch en Behandlung bildet sich auf der Oberfläche des Werkstückes eine schwarze Schicht von Eisen(II, III)-oxyd, die beim kathodischen Stromstoß in wenigen Sekunden wieder abgesprengt wird. _ Der besondere Vorteil des beschriebenen Verfahrens zur Entrostung und Entzunderung liegt darin, daß man im gleichen Bade nicht nur. die Oxyde entfernen, sondern gleichzeitig eine Ros.tschutzschicht erzeugen kann. Diese besitzt- etwa die Sohntzwirkung handelsüblicher B.rüniersohichten und hat auch die gleiche Farbe und chemische Zusammensetzung. Zur Ausbildung dieser Schutzschicht nach beendeter Oxydentfernung ist es. lediglich notwendig, .die Stromarbeit mit einer anodisehen Behandlung von 5 bis to Minuten Dauer abzuschließen. Das beschriebene Verfahren eignet sich nicht nur zur Entfernung von Rost und Zunder, sondern vermag gleichzeitig auch alle anderen Arten von losem und festhaftendem Schmutz sowie von Lacken oder anderen nichtmetallischen Überzügen rasch und wirksam zu entfernen. Ebenso ist seine Anwendungsmöglichkeit nicht auf Eisen-und Stahl beschränkt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum elektrolytischen Entrosten bzw. Entzundern von Metallen, insbesondere von Eisen und Stahl, in ätzalkalischen wäßrigen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei Temperaturen von etwa i io bis 145' durchgeführt wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung kathodisch oder mit wechselnder Polung durchführt, d.'h., .daß man die kathodische Behandlung einmal oder öfter durch eine anodische Behandlung unterbricht. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mant in. Lösungen, die 3oo bis 8oo g/1, vorzugsweise 5oo bis 750 9/1 Ätzalkalien enthalten, mit Stromdichten von i bis 5o A/dm2 arbeitet. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Lösungen Alkalicyanide und/oder Alkalinitrite zusetzt. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Lösungen Benetzungsmittel zusetzt. 6. Verfahren nach Anspruch, i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung zwecks Brünierens .der Teile anodisch abschließt, wobei die gereinigten Werkstücke mit einer schwarzen rostschützenden Schicht überzogen werden. Angezogene Druckschriften: Silm.an, »Chemische und galvanisdhe Überzüge«, 195a, S. 154 und 155; USA.-Patentschriften Nr. a 437 474, 2 48o 845; deutsche Patentschriften Nr. 814:231, 850 368.