Beizen und Passivieren
Es gibt viele Arten zu Beizen,ich gehe hier nur auf das normale Nahtbeizen bei Austenitischen Edelstahl Rostfrei ein,da bestimmt keiner ein Beizbad Daheim hat.
Beizen ist immer sinnvoll wenn der optimale Oberflächenzustand nicht mehr gegeben zb. durch:
-Bildung von Zunderschichten
-Anlauffarben durch Schweißen,Schleifen,usw
-Rückstände von Schweißspritzern
-Ablagerung von Fremdferriten zb.Schleifstäuben, Schweißrauch, Werkzeugen aus Stahl.
-Bildung von Chromcarbid durch den Wärmeeinfluss beim Drehen oder Bohren ohne Kühlschmiermittel.
-Bildung von Umformmartensit durch Gefügeveränderung bei der Kaltverformung.
Beizvorbereitung:
Wichtig!!!:
-Man sollte unbedigt Schutzkleidung tragen(Säurefeste Handschuhe,Brille,Atemschutz).
-Zum Beizen unbedigt einen säure festen Pinsel benutzen.
Bei normalen Pinseln mit Blechmanschette verunreinigt man die Beize sonst mit Fremdferriten.
Beizprodukte auf der Basis von Fluss und Salpetersäure besitzen selbst eine leicht entfettende Wirkung,
so dass geringe Fettspuren wie z.B. Fingerabdrücke das Beizergebnis nicht negativ beeinflussen.
Grobe Spritzer von Schweißschlacken o.ä. müssen abgekratzt oder abgeschliffen werden, da diese von Beizsäuren nicht ausreichend angegriffen werden.
Für Bürsten zur Zunderentfernung sind Borsten aus Edelstahl Rostfrei (Austenit) erforderlich, da normale Drahtbürsten Fremferrite einbringen.
Vor dem Beizen sollten alle störenden Substanzen Entfernt werden zb:Schmiermittel;Bohröl fetthaltige Kühlemulsionen,
Schutzfolien oder Aufkleber und deren Klebereste,Farbkennzeichnung,Schweißspritzer.
Alle diese Stoffe können das Beizergebniss Verschlechtern da die Beizsäuren nicht bis zur Edelstahloberfläche vordringen können.
Die Säurebehandlung allein stellt nicht sicher,dass Öl, Fett oder anorganische Verunreinigungen beseitigt werden,
die einer vollständigen Ausbildung der Passivschicht im wege stehen.
Denn wie wir schon gelernt haben, kann sich die Passiv schicht nur mit Hilfe der Luft oder Wassers bilden.
Die Öle und Fette verhindern aber die Reaktion der Oberfläche mit der Luft d.h keine Passivschicht.
Das Säubern von verschmutzten Oberflächen geschieht am besten mit Aceton oder Spiritus,(diese sind für Edelstahl unbedenklich).
Es ist zu beachten das die angelösten Verschmutzungen auf der Oberfläche nicht nur Verrieben werden.
Die Reinigung wird mit Frischen tüchern mehrmals durchgeführt bis alle Spuren entfernt sind.
Das Werkstück muss vor dem Beizen trocken und Säurefrei sein.
Merke zur Beizvorbereitung:
-Auf Schutz Kleidung achten.
-Nur mit einem Säurefestem Pinsel arbeiten.
-Schmutz,Öle ,Fette,Klebfolien und deren Klebereste usw. müssen vor dem Beizen
(der Schweißnaht) mit -Aceton oder Spiritus entfernt werden.
-Für das Bürsten nur eine V2A bzw "austenitische Bürste benutzen.
Anlauffarben:
Anlauffarben entstehen bei hoher Wärmeinwirkung zb.Schweißen, dadurch nimmt die Dicke der eigentlich nicht sichtbare Transparente Passivschicht zu.
Dabei wandert Chorm an die Stahloberfläche da es leichter oxidiert als Eisen.
Dadurch entsteht eine Chrom verarmte Schicht,die nicht mehr die Korrosionbeständigkeit hat wie das Ausgangsmaterial.
Es kann erforderlich sein zuerst zu Bürsten oder Schleifen und danach zu Beizen.
Fremdferrite:
Um höchste Korrosionsbeständigkeit sicher zu stellen, müssen die Oberflächen von nichtrostendem Stahl sauber und frei von organischen
(Fett, Öl, Farben...) und metallischen Verunreinigungen sein. Das gilt besonders für Spuren von Eisen oder Kohlenstoffstahl.
Oberflächlicher Rost, der von Kontakt mit Kohlenstoffstahl herrührt, wird häufig fälschlicherweise dem nichtrostenden Stahl selbst zugeschrieben.
Die Erscheinungsformen können von bräunlichen Sprenkeln über rostigem Schleifspuren bis zu Lochkorrosion reichen, z. B auf Geländern.
Hierin liegt eine häufige Ursache von Schadensfällen, die in Übergabeprotokollen von Stahlbaukonstruktionen.
So genannte Fremdeisenkontamination ist häufig nach der Bauübergabe nur noch mit erheblichem Aufwand zu beseitigen.
Durch entsprechende Sorgfalt bei Lagerung, Transport, Verarbeitung und Überwachung ist sievon vornherein zu vermeiden.
Im Bedarfsfall lässt sie sich allerdings auch mit geeigneten Verfahren wieder entfernen.
Zu den häufigsten Quellen von Fremdeisenkontamination gehören:
- der Einsatz von Werk- und Hebezeugen
(einschließlich Lager- und Stützeinrichtungen,Staplern, Ketten usw.) aus Kohlenstoffstahl ohne anschließende Reinigung.
- Trenn-, Schleif- oder Montagevorgänge an Kohlenstoffstahl in gemeinsam genutzten Arbeitsbereichen ohne geeignete Trennung
oder Reinigung.
Bei Verdacht auf Fremdeisenverunreinigung kann eine Reihe von Tests angewandt werden.
Einige der üblichen Tests basieren lediglich auf der Beobachtung von Rosterscheinungen,nach Kontakt mit Wasser oder hoher Luftfeuchtigkeit .
Um allerdings freies Eisen zu erkennen, das später zu Rost führen kann, sollte der Ferroxyl-Test benutzt werden.
Dieser empfindliche Test weist sowohl freies Eisen als auch Verunreinigungen durch Eisenoxid nach.
Wird Fremdeisenkontamination festgestellt, sind alle Spuren restlos zu entfernen.
Dabei kann jeder Oberflächenbehandlungsprozess,der eingebettete Eisenpartikel vollständig beseitigt, eingesetzt werden.
Allerdings ist wichtig, dass die Verunreinigungen tatsächlich vollständig entfernt und nicht nur auf der Edelstahloberfläche fein verteilt werden.
Verfahren,die eine Beizbehandlung umfassen, sind gegenüber einer lediglich mechanischen Bürst- oder Schleifbehandlung daher grundsätzlich vorzuziehen.
Salpeter-Flusssäure-Mischungen sollten vermieden werden, wenn es lediglich darum geht, Fremdeisenkontamination zu beseitigen.
Derartige starke Beizlösungen haben eine ausgeprägte Ätzwirkung und erfordern daher eine präzise Überwachung, wenn unerwünschte Veränderungen im Erscheinungsbild der damit behandelten Oberflächen vermieden werden sollen.
Merke zu Anlauffarben und Fremdferrite:
-Anlauffarben sind weniger Korosionsbeständig als das Ausgangsmaterial.
-Bei der Verabeitung darauf achten das Edelstahl nicht mit Stahlwerkzeugen,Schleifstaub von Stahl,usw in berührung kommt.
-Deshalb ist eine Sepperate Räumlichkeit und Werkzeuge fast ein muss.
Das Beizen:
Erläuterung:
Beizen ist eine intensive chemische Behandlung der Edelstahloberfläche, bei der anorganische Verunreinigungen gelöst werden.
Alle Beizmittel greifen das Grundmaterial an, was zu einem gewissen Abtrag führt.
Dieser liegt in der Größenordnung von 1 bis 5 µm.
Der Beizangriff erfolgt verstärkt an den Korngrenzen des Gefüges, wodurch die Oberfläche im Mikrobereich aufgeraut wird und ein silbrig mattes Aussehen erhält.
Je nach Beizmedium weist die Oberfläche bereits nach dem Beizen und Spülen eine schützende Passivschicht auf,
die sich im Laufe von zwei bis acht Stunden voll ausbildet und eine Stärke von ca. 20 nm erreicht.
Da überall was anderes steht wann sich die Passivschicht bildet (angefangen von Stunden bis 3 Wochen) kann ich keine
100%ige Antwort darauf geben.
Nahtbeizen:
Wie der Name bereits andeutet, findet diese Methode in erster Linie Anwendung, um einzelne Schweißnähte von Anlauffarben und Zunderschichten zu befreien.
Das ist oft nicht nur in der Werkstatt, sondern auch auf der Baustelle erforderlich.
Als Beizmittel werden Beizpasten benutzt.
Diese basieren meist auf Salpetersäure und Flusssäure, die mit inerten(chemisch inaktiven), meist mineralischen Pulvern zu streichfähigen Gemischen verarbeitet wurden.
Weitere Zusätze verhindern zu schnelles Antrocknen.
Moderne Beizpasten werden mit wasserlöslichen Gelen eingedickt, die rückstandsfrei abspülbar sind und keine Sedimente hinterlassen.
Das Auftragen erfolgt mit säurefesten Pinseln.
Inhaltsstoffe und Wirkung:
Die dafür eingesetzten Mittel basieren in der Regel auf Flusssäure und Salpetersäure und sind in Form von Bädern, Pasten und Sprühbeizen erhältlich.
Die Säuren reagieren mit den Metalloxiden zu Wasser und dem entsprechenden Metallsalz bzw. mit dem Metall zu Wasserstoff und Metallsalz.
Darüber hinaus bilden sich bei diesen nitrathaltigen Systemen nitrose Gase (NOx).
Inzwischen gibt es auf dem Markt auch nitratfreie Produkte, die anstelle der Salpetersäure andere Oxidationsmittel enthalten.
Auch beim Einsatz dieser Systeme entstehen Wasser, Metallsalze und gegebenenfalls Wasserstoff, jedoch keine nitrosen Gase.
Der beim Beizen mit Säuren entstehende gasförmige Wasserstoff löst die werkstoffnahen Zunderschichten auf.
Dadurch werden die darüber liegenden, schwer löslichen Schichten aufgelockert.
Diese können ohne völlige chemische Auflösung durch Einsatz von Hochdruckreinigern oder Bürsten entfernt werden.
Dies führt zu erheblichen Einsparungen an Beizmittel und Beizzeit.
Merke zum Beizen:
-Beizen ist eine Chemische Abtragung der Oberfläche.
-Durch Chemische Prozesse wird Wasserstoff frei ,der die Zunder bzw Anlauffarben auflöst .
-Beize mit einem Säurefestem Pinsel auftragen.
Beizzeiten:
Die Angabe von Einwirkzeiten für die verschiedenen Beizmittel kann immer nur ein Richtwert sein.
Die Beizzeitensind vom Zustand des jeweiligen Beizobjektes so stark abhängig, dass sich nur bei einer strikten Serienfertigung Standardwerte festschreiben lassen.
Die Einwirkdauer reicht von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden, und wird von zahlreichen Faktoren wie Zusammensetzung des Beizmediums,Edelstahlsorte, Oberflächenbeschaffenheit
und Temperatur bestimmt.
Zum Beispiel führen Temperaturerhöhungen zu kürzeren Beizzeiten.
Bei Verwendung von herkömmlichen Beizpasten und Sprühbeizen ist eine verlängerte Beizzeit in der Regel nicht kritisch,
da der Beizvorgang zum Stillstand kommt, sobald die enthaltenen Chemikalien verbraucht sind.
Es ist daher meist ohne Risiko möglich, Werkstücke z.B. über Nacht einzusprühen und erst am nächsten Morgen zu spülen.
Pasten und Sprühbeizen sind nach drei bis fünf Stunden ausreagiert.
Ist dann der Beizeffekt noch nicht ausreichend, müssen die Oberflächen gespült und nochmals behandelt werden.
Bei stärker eingestellten Produkten ist zu beachten, dass die Gesamtreaktionszeit 12 bis 15 Stunden betragen kann.
Die Hinweise für die Beizzeit des Herstellers sollte man trotzdem als Anhaltswert beachten.
Generell ist aber die Beizzeit so gering wie möglich zu halten um ein Überbeizen durch zu langes und zu warmes beizen zu verhindern.
Merke zu Beizzeiten:
-Beizzeiten der Hersteller beachten und als Anhaltswert nehmen.
-Die Temperatur spielt eine große Rolle.
-Durch höhere Temp.verkürzt sich die Beizzeit.
-Die Beizzeiten sollten so kurz wie möglich gehalten werden.
-Beizpasten haben sich nach 3 bis 5 Stunden "ausreagiert"
Nachbehandlung:
Nach jeder Beizbehandlung müssen die Werkstücke von allen Beizmitteln und Beizrückständen (Beizbast) befreit werden.
Dies geschieht am besten durch Spülen mit klarem Wasser.
Um Ablaufspuren und Fleckenbildung auf den Oberflächen zu verhindern, muss darauf geachtet werden, dass das verwendete Spülwasser nicht warm oder heiß ist
Die Reinigung sollte mit kaltem Wasser erfolgt, um die Wasserverdunstung gering zu halten und das Entstehen von Kalkflecken zu vermeiden.
Darüber hinaus muss gewährleistet sein, dass das Spülwasser von den Oberflächen vollständig abläuft und keine Lachen bildet, die dann auftrocknen.
Dies kann lokale Überbeizungen verursachen.
Wo Spalte, Hohlräume oder andere schwer zugängliche Stellen vorhanden sind, müssen sie gründlich gesäubert bzw gespült werden.
Spalte, die nicht freigespült werden können, bergen die Gefahr von Spaltkorrosion.
Merke zur Nachbehandlung:
-Werkstücke müssen von Beizrückständen mit kaltem befreit werden.
-Am besten eignet sich zu Spülen ein Hochdruckreiniger.
-Es müssen Spalte und unzugängliche Stellen gründlich gespült und getrocknet werden.
Passivierung:
Passivschicht erläuterung:
Die Passivschicht ist eine Chromreiche Oxidschicht auf der Metall Oberfläche (nur bei Stählen über 10,5% Cr und min.1,2% Kohlenstoff).
Diese Oxidschicht bildet sich Spontan und Automatisch wenn genügen Sauerstoff an die Oberfläche gelangt.
Die Passivschicht ist ca 10nm dick (ca 50 Atomlagen) und transparent.
Auch nach beschädigungen (Kratzer,Schleifen) bildet sich die Passivschicht immer wieder neu.
Da sich wie schon unter "Beizen Erläuterung" beschrieben bildet kurz nach dem Beizen und Spülen eine Passivschicht.
Wird eine schnellere Ausbildung der Passivschicht nach dem Beizen gefordert, kann das durch eine anschließende Behandlung
mit oxidierenden Medien (z.B. Salpetersäure oder Wasserstoffperoxid) erreicht werden.
Diese synthetische Passivierung erfolgt innerhalb von wenigen Sekunden bis Minuten.
Als Alternative kann Zitronensäure http://<woltlab-metacode-marker%20data-name=%22color%22%20data-uuid=%22bfceead2-f4dc-4f64-af5d-8c7ad4c4da39%22%20data-source=%22w2nvbg9ypsm4mdawndbd%22%20data-attributes=%22wyijodawmdqwil0=%22%20/%3Ehttp://www.…vcl0=%22%20/%3E eingesetzt werden, wobei diese nur bei Temperaturen über 40 °C sinnvoll angewandt werden kann und wesentlich längere Einwirkzeiten erfordert.
Zitronensäure als Passivierungsmittel wird vorzugsweise in der Lebensmittelindustrie sowie in der Pharmaindustrie.
Merke zum Passivieren:
-Die Passivschicht ist eine transparente,ca 10 nm dicke Schicht die das Grundmetall vor Korrosiven Medien schützt .
-Durch eine Passivierungslösung kann die Passivschicht sofort hergestellt werden.
-Es kann durch das Künstliche Passivieren die Schichtdicke der Passivschicht gesteuert bzw. erhöht werden
Bezugs Quellen:
Informationsstelle Edelstahl Rostfrei
Euro inox
) auf.obwohl mann das vieleicht nicht braucht.
:shock:
