Dienstag, 22 März 2022 11:00

Kupfer und Stahl chemisch entgraten

von B. C.

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Frage: Wir sind ein rein mechanischer Betrieb und stanzen u. a. Teile aus Kupfer, Kupferlegierungen und Stahl. Bei zwei identischen Teilen, die einmal aus Kupfer und einmal aus Stahl gefertigt werden, beklagt sich unser Kunde über einen zu starken Grat. Die Teile sind sehr feingliedrig, eine mechanische Nachbearbeitung wie Trowalisieren scheidet deshalb aus. Nun denken wir über eine chemische Lösung nach. Welche Möglichkeiten können Sie uns empfehlen?

Antwort: Grundsätzlich raten wir Ihnen dazu, einen entsprechenden Fachbetrieb aufzusuchen. Die sind dafür ausgerüstet, was Arbeitssicherheit und Umweltschutz betrifft. Außerdem besitzen sie dort Erfahrung beim Umgang mit Chemie auf Metall. In unserem Branchenführer [1] – auch online erhältlich [2] – finden Sie mit Sicherheit eine entsprechende Firma.

Die einzusetzende Chemie ist hoch konzentriert, sehr aggressiv und muss teilweise bei höheren Temperaturen betrieben werden. Sollten Sie darüber nachdenken, Ihren Betrieb um eine Abteilung zur chemischen Entgratung zu erweitern, müssen viele Punkte berücksichtigt werden. So etwa Wannen, Beschaffenheit des Bodens, Absaugung, Schutzausrüstung, Geräte zur Handhabung der Chemie, Wasser und Abwasser, um nur ein paar elementare Punkte zu nennen.

Hinzu kommen Vor- und Nachbehandlung. Die Teile müssen vor der Behandlung entfettet und gründlich gereinigt werden, damit der Entgratungsprozess gelingt. Nach erfolgreicher Entgratung werden sie gespült und getrocknet. Sie brauchen also wesentlich mehr Chemie, Ausrüstung und Know-how.

Dennoch möchten wir Rezepte weitergeben. Vor allem, um das Ausmaß der o. g. Punkte zu verdeutlichen.

Man unterscheidet zwischen chemischen und elektrochemischen Verfahren, die beide ihre Vor- und Nachteile haben. Die Umsetzung von rein chemischen Verfahren ist mit weniger Aufwand verbunden. Sie haben auch Vorteile bei der Handhabung von Kleinteilen, vor allem bei filigranen Körpern.

Elektrochemische Verfahren haben eine geringere Verweilzeit, weil die Abtragrate wesentlich höher ist. Bei der richtigen Handhabung sind auch die Ergebnisse besser. Allerdings ist es mit einem gewissen Aufwand verbunden, solche Verfahren bei den beschriebenen Teilen zu kontrollieren.

Elektrochemische Verfahren

Kupfer und Kupferlegierungen

Phosphorsäure: 58–60 Gew.-%
Schwefelsäure: 12–15 Gew.-%
Temperatur: 20–80 °C
Stromdichte: 10–100 A/dm²

Niedriglegierter Stahl

Phosphorsäure: 63 Gew.-%
Schwefelsäure: 15 Gew.-%
Temperatur: 50–60 °C
Stromdichte: 50–100 A/dm²

Sie bräuchten bei diesen Verfahren auf jeden Fall Gleichrichter, Kathodenbleche und eine entsprechende Vorrichtung. Wenn das Teilevolumen gering ist, empfehlen wir zur Durchführung eine Glocke oder einen vibrierenden Teller, der in eine entsprechende Wanne getaucht und unter Strom gesetzt wird. Das Trommelverfahren scheidet bei so empfindlichen Teilen aus. Gestelle sind mit einem sehr hohen Aufwand verbunden.

Chemische Verfahren

Der Übergang zwischen Entgraten, einebnen, glänzen und polieren ist fließend und wird je nach Literatur und Betrieb unterschiedlich definiert. Die nachfolgenden Lösungen werden oft zum Glänzen verwendet, feine Grate lassen sich aber ebenso entfernen.

Kupfer und Kupferlegierungen

Phosphorsäure (90 %): 550 ml/L
Ethansäure: 250 ml/L
Salpetersäure (62 %): 200 ml/L
Temperatur: 55–80 °C

Hierbei treten Stickoxide (Nitrose Gase, NOx) auf! Ohne entsprechende Absaugung führt dies zu Lungenschäden oder gar Erstickungen.

Bei Buntmetallen gibt es für die diversen Legierungen unterschiedliche Rezepte und Parameter, um das optimale Ergebnis zu erzielen.

Niedriglegierter Stahl

Oxalsäure: 25 g/L
Wasserstoffperoxid (30 %): 13 g/L
Schwefelsäure (90 %): 0,1 g/L
Temperatur: 20–30 °C

Die Dauer muss je nach Stahlsorte ermittelt werden. Im Allgemeinen liegt sie bei 20–40 min. Aufgrund der Zersetzung von Wasserstoffperoxid empfehlen wir, nicht über Raumtemperatur zu arbeiten.