Ⅰ-SäureEinlegen
1. Definition des Säurebeizens: Säuren werden verwendet, um Eisenoxidschichten chemisch bei einer bestimmten Konzentration, Temperatur und Geschwindigkeit zu entfernen; dies wird als Beizen bezeichnet.
2. Säurebeizverfahren: Je nach Säureart unterscheidet man zwischen Schwefelsäure-, Salzsäure-, Salpetersäure- und Flusssäurebeizen. Die Wahl des Beizmediums hängt vom Stahlmaterial ab. So wird beispielsweise Kohlenstoffstahl mit Schwefelsäure und Salzsäure gebeizt, Edelstahl hingegen mit einem Gemisch aus Salpetersäure und Flusssäure.
Je nach Form des Stahls wird zwischen Drahtbeizen, Schmiedebeizen, Stahlblechbeizen, Bandbeizen usw. unterschieden.
Je nach Art der Beizanlage wird zwischen Tankbeizen, halbkontinuierlichen Beizen, vollkontinuierlichen Beizen und Turmbeizen unterschieden.
3. Das Prinzip des Säurebeizens: Säurebeizen ist ein Verfahren zur Entfernung von Eisenoxidschichten von Metalloberflächen mithilfe chemischer Methoden und wird daher auch als chemisches Säurebeizen bezeichnet. Die auf der Oberfläche von Stahlrohren gebildeten Eisenoxidschichten (Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO) sind basische Oxide, die in Wasser unlöslich sind. Beim Eintauchen in eine Säurelösung oder beim Besprühen der Oberfläche mit Säure können diese basischen Oxide eine Reihe chemischer Reaktionen durch die Säure erfahren.
Aufgrund der lockeren, porösen und rissigen Beschaffenheit der Oxidschicht auf der Oberfläche von Baustahl oder niedriglegiertem Stahl, verbunden mit der wiederholten Biegung der Oxidschicht zusammen mit dem Stahlband beim Richten, Spannrichten und Transportieren in der Beizanlage, vergrößern und erweitern sich diese Porenrisse. Daher reagiert die Säurelösung chemisch mit der Oxidschicht und dringt durch Risse und Poren auch in das Eisen des Stahlsubstrats ein. Das heißt, zu Beginn der Säurebehandlung laufen gleichzeitig drei chemische Reaktionen zwischen der Eisenoxidschicht, dem metallischen Eisen und der Säurelösung ab: Die Eisenoxidschicht reagiert chemisch mit der Säure und löst sich auf (Auflösung). Das metallische Eisen reagiert mit der Säure unter Bildung von Wasserstoffgas, welches die Oxidschicht mechanisch ablöst (mechanischer Ablöseeffekt). Der entstehende atomare Wasserstoff reduziert Eisenoxide zu Eisen(II)-oxiden, die anfällig für Säurereaktionen sind und anschließend mit Säuren reagieren, um entfernt zu werden (Reduktion).
Ⅱ-Passivierung/Inaktivierung/Deaktivierung
1. Passivierungsprinzip: Der Passivierungsmechanismus lässt sich durch die Dünnschichttheorie erklären. Diese besagt, dass die Passivierung auf der Wechselwirkung zwischen Metallen und oxidierenden Substanzen beruht. Dabei bildet sich ein sehr dünner, dichter, gut deckender und fest adsorbierter Passivierungsfilm auf der Metalloberfläche. Diese Schicht existiert als eigenständige Phase und besteht üblicherweise aus einer Verbindung oxidierter Metalle. Sie trennt das Metall vollständig vom korrosiven Medium und verhindert so dessen direkten Kontakt. Dadurch wird die Auflösung des Metalls praktisch gestoppt und ein passiver Zustand erreicht, der Korrosionsschutz bietet.
2. Vorteile der Passivierung:
1) Im Vergleich zu herkömmlichen physikalischen Versiegelungsverfahren zeichnet sich die Passivierungsbehandlung dadurch aus, dass sie die Dicke des Werkstücks überhaupt nicht erhöht und die Farbe nicht verändert, die Präzision und den Mehrwert des Produkts verbessert und die Handhabung erleichtert.
2) Aufgrund der nicht reaktiven Natur des Passivierungsprozesses kann das Passivierungsmittel wiederholt hinzugefügt und verwendet werden, was zu einer längeren Lebensdauer und geringeren Kosten führt.
3) Die Passivierung fördert die Bildung eines sauerstoffmolekularen Passivierungsfilms auf der Metalloberfläche. Dieser Film ist kompakt, stabil und weist gleichzeitig einen Selbstheilungseffekt an der Luft auf. Im Vergleich zur herkömmlichen Methode der Rostschutzbeschichtung mit Öl ist der durch Passivierung gebildete Passivierungsfilm daher stabiler und korrosionsbeständiger. Die meisten Ladungseffekte in der Oxidschicht stehen in direktem oder indirektem Zusammenhang mit der thermischen Oxidation. Im Temperaturbereich von 800–1250 °C verläuft die thermische Oxidation mit trockenem Sauerstoff, feuchtem Sauerstoff oder Wasserdampf in drei aufeinanderfolgenden Phasen. Zunächst dringt der Sauerstoff aus der Umgebungsluft in die entstehende Oxidschicht ein und diffundiert anschließend durch das Siliziumdioxid. An der SiO₂-Si-Grenzfläche reagiert er mit Silizium zu neuem Siliziumdioxid. Auf diese Weise findet eine kontinuierliche Sauerstoffdiffusionsreaktion statt, die dazu führt, dass das Silizium in der Nähe der Grenzfläche kontinuierlich in Siliziumdioxid umgewandelt wird und die Oxidschicht mit einer bestimmten Geschwindigkeit in das Innere des Siliziumwafers wächst.
III-Phosphatierung
Die Phosphatierung ist eine chemische Reaktion, die eine Schutzschicht (Phosphatfilm) auf der Oberfläche bildet. Dieses Verfahren wird hauptsächlich bei Metalloberflächen angewendet, um einen Schutzfilm zu erzeugen, der das Metall vor Luft schützt und Korrosion verhindert. Es kann auch als Grundierung für bestimmte Produkte vor dem Lackieren eingesetzt werden. Durch den Phosphatfilm werden die Haftung und Korrosionsbeständigkeit der Lackschicht verbessert, die dekorativen Eigenschaften optimiert und die Metalloberfläche optisch aufgewertet. Darüber hinaus kann die Phosphatierung bei einigen Kaltumformprozessen von Metallen eine Schmierwirkung entfalten.
Nach der Phosphatierung oxidiert oder rostet das Werkstück lange Zeit nicht. Daher findet die Phosphatierung breite Anwendung und ist ein gängiges Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Metallen. Sie wird zunehmend in Branchen wie der Automobil-, Schiffs- und Maschinenbauindustrie eingesetzt.
1. Klassifizierung und Anwendung der Phosphatierung
Eine Oberflächenbehandlung führt üblicherweise zu einer anderen Farbe, doch die Phosphatierung kann durch den Einsatz unterschiedlicher Phosphatierungsmittel an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden, um verschiedene Farbtöne zu erzielen. Daher sieht man phosphatierte Oberflächen häufig in Grau, Farbe oder Schwarz.
Eisenphosphatierung: Nach der Phosphatierung weist die Oberfläche Regenbogenfarben und Blau auf, daher auch der Name Farbphosphatierung. Die Phosphatierungslösung enthält hauptsächlich Molybdat als Rohstoff. Dadurch bildet sich auf der Oberfläche von Stahlwerkstoffen ein regenbogenfarbener Phosphatfilm. Die Phosphatierung dient vorwiegend als Grundierung, um die Korrosionsbeständigkeit des Werkstücks zu erhöhen und die Haftung der Oberflächenbeschichtung zu verbessern.
Veröffentlichungszeit: 10. Mai 2024