200491. lajstromszámú szabadalom • Eljárás galvanikusan felvitt nikkel rétegbe ágyazott gyémántszemcsék, valamint acél szerszámtest visszanyerésére
1 HU 200491 A 2 A találmány tárgya: acél szerszámtesten a gyémánt szemcséket tartalmazó galvanikusan felvitt nikkelréteg szelektív anódos leoldása, ahol az elektrolit alifás karbonsavak és ammóniumsóinak közel semleges oldata. Az ipar széles területén alkalmaznak acél alaptesten lévő galvánkötésű nikkelbevonatba ágyazott gyémántszemcsés szerszámokat. Az elkopott, elhasználódott szerszámok rendszerint még tetemes mennyiségű nagyértékű gyémántot tartalmaznak, ezért célszerű a gyémántszemcsék visszanyerése. Számos esetben, különösen nagyobb méretű, bonyolult alakú szerszámok esetén, maga az acél alaptest is jelentős értéket képviselhet, ezért felmerülhet a gyémántszemcsék olymódon történő visszanyerésének igénye, hogy a visszanyerés során az acél alaptest se károsodjon, és új szerszám készítésére ismételten felhasználható legyen. További igény lehet egy visszanyerő eljárással szemben, hogy annak melléktermékei a környezetet lehető legkisebb mértékben károsítsák. E célkitűzések megvalósításához első közelítésben egy környezetkímélő szelektív nikkel leoldási eljárásra van szükség. A szakirodalom acél alaptestről számos kémiai, illetve elektrokémiai szelektív nikkel leoldási eljárást ajánl. (Galvanizálók zsebkönyve Bártfai B-Bártfai M 1971. Bp.M.K.) Méréseket végeztünk igen sokféle kémiai és elektrokémiai módszerrel és megállapítottuk, hogy ezek különböző okok miatt nem elégítik ki a követelményeket. A fő problémát az okozza, hogy a szóbanforgó nagyméretű szerszámok esetén igen vastag, mintegy 600 p-os nikkel réteget kell leoldani és ilyen vastag réteg leoldása során már az acél alaptest is észlelhető korróziót szenved, bár az alkalmazott komplexképző anyagok kémiai tulajdonságaiból acélra nézve nagyfokú szelektivitást várnánk. Tehát az eljárások szelektivitása nem kielégítő. Számos esetben rendkívül elhúzódik vagy tökéletlenül megy végbe a Ni réteg leoldása. Sok elektrolit a fokozódó környezetvédelmi követelményeknek sem felel meg. Felismerésünk alapját egy olyan észlelés képezi, hogy elektrolitként vízoldható alifás mono karbonsavnak (ecetsav, propionsav, vajsav) vizes oldatát - melynek pH-ját 6-8 közé állítjuk ammóniumhidroxiddal - alkalmazva és a kezelendő nikkelbevonatú szerszámtestet elektrolizáló cellában anódként kapcsolva megadott feszültség és áramsűrűség mellett vastag nikkel réteg is nagy sebességgel és szelektivitással oldható le az acél alaptestről (pl. A60 acél). Az elektrolit vízoldható alifás karbosav tartalmát egyrészt az oldhatósági viszonyok határozzák meg, az alsó értékhatárt pedig az elektrolit - gazdaságossági szempontok alapján meghatározott - vezetőképessége szabja meg. Az eljárás annyira szelektív, hogy a szerszámok készítésére szokásos A60-as acélon szemmel látható korrózió nem következik be. Igen érdekes, és meglepő e folyamat során az elektrolit viselkedése. Mivel a fenti karbonsavak nem kelátképző anyagok, a nikkellel csak igen kis stabilitású komplex vegyületet tudnak képezni, és többek között emiatt is a nikkel ionokat csak igen kis mértékben oldják, szemben sok más jólismert komplexképzó anyaggal. E csekély oldódás ellenére mégis meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy ez az elektrolit gyakorlatilag korlátlan ideig használható, így környezetkárosító hatása is elenyésző. A nikkel réteg anódos leoldódása során ugyanis az következik be, hogy az elektrolit nikkellel telítődik, majd az anódon oldódó nikkelrétegnek megfelelő mennyiségű nikkel a katódon (pl. acéllemez katód) válik le, és onnan részben leperegve finom iszap formájában az edény alján gyűlik össze. így az elektrolit lényegében egy, az acél alaptestre nézve rendkívül kíméletes, ugyanakkor nagy Ni oldódási sebességet biztosító transzport ágensként működik. Megfigyeltük, hogy az alifás szénlánc és a karboxil csoport közösen felel az észlelt nagyfokú szelektivitásért. Sem szénláncot nem tartalmazó hangyasav és oxálsav, sem erősebb komplexképző oxisavak, mint citromsav, borkősav esetén nem észlelhető különösebb szelektivitás, ami az acéltest nikkel leoldása során bekövetkező, jól megfigyelhető korróziójában jelentkezik. Tovább fokozható a találmányunk szerinti elektrolit szelektivitása, ha hexametafoszfát-ionokat adalékanyagként tartalmaz. A találmányunk szerinti eljárást az alábbi példaképpel megoldás kapcsán ismertetjük: Ahol az 1. ábrán az oldóberendezés vázlata látható. Amint az az ábrán látható, az üvegből vagy műanyagból készült 5 edénybe 2 elektrolitot öntünk, ebbe merül be az anódként bekötött 4 szerszámtest, valamint az acélból készült katódként szereplő 1 elektród. A 4 szerszámtest felületén található a leoldandó és gyémántszemcséket tartalmazó 3 Ni-bevonat. Az oldás folyamata a következő: Az üveg vagy műanyag 5 edénybe elhelyezzük a kezelendő 4 szerszámtestet és az 1 elektródot, majd 180 g/1 ecetsavat 50 g/1 NFUOH-ot és 0,02 g/1 nátriumhexametafoszfátot tartalmazó 2 elektrolitot öntünk az 5 edénybe, hogy a 4 szerszámtestet elfedje. Egyenáramú tápegységről 10 A/dm2 áramsűrűséget alkalmazunk 5V feszültség mellett. A 3 Ni-bevonat oldódása azonnal megindul, amit az 2 elektrolit elszíneződése jelez. A 3 Ni-bevonat leoldódási sebessége az alkalmazott áramsűrűség mellett a 100 p/ó-t is meghaladja. (Kisebb áramsűrűség mellett arányosan csökken). A 3 Ni-bevonat leoldódását szemmel követhetjük, amikor befejeződött az áramot kikapcsoljuk, és a 4 szerszámtestet kivesszük. Az edény alján összegyűlt gyémántszemcséket, a kivált kevés Ni-tartalmú iszappal együtt papírszűrőn leszűrjük. A 2 elektrolitot ismételten felhasználjuk. A gyémántszemcséket kevés híg ásványi savval tisztítjuk, mossuk és végül szárítjuk. A példa szerinti eljárás gyakorlatilag változatlan eredménnyel megvalósítható a nátriumhexametafoszfát elhagyása esetén is. SZABADALMI IGÉNYPONT Eljárás acél szerszámtestre galvanikusan felvitt nikkel rétegbe ágyazott gyémántszemcsék, valamint az acél szerszámtest egyidejű visszanyerésére a gyémántszemcséket hordozó nikkelréteg szelektív anódos leoldásával, u::al jellemezve, hogy az anódos oldás elektrolitjaként vízoldható alifás mono karbonsavak vizes oldatát alkalmazzuk, melynek pH-ját 6-8 közötti értékre állítjuk be ammóniumhidroxiddal, és az oldat adott esetben nátriumhexametafoszfátot tartalmazhat. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 1
