Was ist Stahlbeizen? Prozess, Anwendungen, Beispiel

Das Beizen von Stahl ist ein Verfahren zur Behandlung von Metalloberflächen, mit dem Verunreinigungen wie Flecken, anorganische Verunreinigungen, Rost oder Zunder von der Stahloberfläche entfernt werden. Dies wird durch Eintauchen des Stahls in eine verdünnte Lösung starker Säuren, üblicherweise Salz- oder Schwefelsäure, erreicht.

Die Säure reagiert mit den Oberflächenoxiden und wandelt sie in lösliche Metallsalze und gasförmigen Wasserstoff um, die dann abgewaschen werden und eine saubere, ablagerungsfreie Metalloberfläche hinterlassen.

Der Prozess des Beizens von Stahl

1. Reinigung: Der Stahl wird zunächst gereinigt, um Fett, Öl oder andere Oberflächenverunreinigungen zu entfernen. Dies geschieht typischerweise mit einem Entfetter oder durch Auftragen eines Lösungsmittels oder einer alkalischen Lösung.
2. Spülen: Nach der Reinigung wird der Stahl mit Wasser abgespült, um eventuelle Reste der Reinigungslösung zu entfernen.
3. Beizen: Der Hauptschritt des Prozesses besteht darin, den Stahl in ein Beizsäurebad einzutauchen. Die am häufigsten verwendeten Säuren sind Salzsäure (HCl) oder Schwefelsäure (H2SO4), es können jedoch auch andere Säuren oder Säuremischungen verwendet werden. Die Säure reagiert mit den Eisenoxiden (Rost) und Zunder (einer Eisenoxidschicht, die sich bei Heißfertigungs- oder Wärmebehandlungsprozessen auf der Oberfläche bildet) an der Oberfläche und bildet lösliche Metallsalze, die dann abgewaschen werden.
4. Nochmals spülen: Nach ausreichender Zeit in der Beizlösung wird der Stahl gründlich mit Wasser gespült, um alle Säurespuren zu entfernen. Dieser Schritt ist entscheidend, um eine anhaltende Säurereaktion und eine mögliche Beschädigung des Stahls zu verhindern.
5. Neutralisierend: Manchmal wird nach der Säurespülung ein Neutralisationsbad mit einer alkalischen Lösung verwendet, um eine vollständige Neutralisierung der verbleibenden Säure sicherzustellen.
6. Trocknung: Anschließend wird der Stahl getrocknet, um die Bildung von neuem Rost zu verhindern.
7. Passivierung (optional): Obwohl dies nicht immer Teil des Beizprozesses ist, kann eine Passivierung durchgeführt werden, um den Stahl zusätzlich vor Korrosion zu schützen. Dabei wird der Stahl mit einer Lösung behandelt, die zur Bildung einer schützenden Oxidschicht auf der Oberfläche beiträgt.

Vorteile und Anwendungen

Durch das Entfernen von Zunder und Verunreinigungen verbessert das Beizen die Oberfläche des Stahls und macht ihn ideal für die Weiterverarbeitung wie Plattieren oder Lackieren. Vor dem Kaltwalzen wird warmgewalzter Stahl typischerweise in einer Beizlinie behandelt, um jeglichen Zunder zu entfernen.

1. Vorbereitung zur Beschichtung: Vor dem Auftragen von Schutzbeschichtungen wie Farbe, Pulverbeschichtung oder Verzinkung müssen Stahloberflächen frei von Zunder und Rost sein, um eine gute Haftung und ein makelloses Finish zu gewährleisten. Beizen ist oft eine Voraussetzung für die Behandlung.
2. Vorbereitung für die Beschichtung: Ähnlich wie beim Beschichten erfordern Plattierverfahren wie Verchromen oder Verzinken eine saubere und reaktive Metalloberfläche, um sicherzustellen, dass die plattierte Schicht richtig haftet.
3. Herstellungsprozess: Bei der Herstellung von Stahlprodukten wird das Beizen nach Warmbearbeitungsprozessen wie Warmwalzen eingesetzt, um den Oxidbelag zu entfernen, der sich auf der Stahloberfläche bildet.

Herausforderungen und Überlegungen

– Beim Beizen verwendete saure Lösungen sind stark korrosiv und müssen mit Vorsicht gehandhabt werden, um Schäden am Stahl zu vermeiden und die Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten.

– Aufgrund ihrer spezifischen Zusammensetzung sind nicht alle Stähle für das Säurebeizen geeignet.

– Nach dem Beizen neigt Stahlblech bei Einwirkung von Feuchtigkeit zu Rost; Daher wird nach der Behandlung häufig eine schützende Öl- oder wasserfeste Beschichtung aufgetragen.

Arten des Beizens von Stahl

Saure Reinigung vs. Entkalkung

– Die Säurereinigung konzentriert sich auf die Entfernung von Verunreinigungen, die über reine Ablagerungen hinausgehen, und sorgt so für eine gründlichere Reinigung.
– Die Entkalkung zielt speziell darauf ab, die Oxidschicht zu entfernen, ohne unbedingt tiefere Verunreinigungen zu entfernen.

Beizmethoden für verschiedene Stahllegierungen:

– Kohlenstoffstähle: Typischerweise mit Salz- oder Schwefelsäure behandelt.
– Hochlegierte Stähle: Aufgrund ihrer Robustheit sind stärkere Säuren wie Phosphorsäure, Salpetersäure oder Flusssäure erforderlich.
– Chrom-Nickel-Stähle: Diese werden normalerweise mit einer Kombination aus Flusssäure und Salpetersäure behandelt, um ihre hohe Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.

Praxisnahe Anwendungen und Erfolgsgeschichten

Worthingtonsteel ist ein Stahlverarbeitungsdienstleistungsunternehmen und bietet seinen Kunden Stahlbeizdienste an. Die Spezifikationen für den Stahl, den sie beizen können, sind wie folgt:

Fazit

Das Beizen von Stahl wird in verschiedenen Branchen häufig verwendet, um Stahl für die Weiterverarbeitung wie Lackieren, Beschichten oder Plattieren vorzubereiten und sicherzustellen, dass diese Oberflächen ordnungsgemäß haften und länger halten. Dies ist ein entscheidender Schritt im Stahlherstellungsprozess, insbesondere für Produkte, die eine hochwertige Oberflächenbeschaffenheit erfordern.