Quadratur des Beizens
Peroxidbeizen – viel mehr als nur glänzende Oberflächen
Verunreinigungen, die beim Glühen von Kupferwerkstoffen entstehen, können durch ein neu entwickeltes Beizverfahren mit Wasserstoffperoxid besser entfernt werden. Zusätzlich vermeidet das neue Verfahren nicht nur umweltschädliche Emissionen und Entsorgungskosten – es erhöht auch die Produktivität und erlaubt das Recyceln des Beizmediums.
Glühvorgänge sind ein fester Bestandteil des Herstellungsprozesses von Halbzeugen aus Kupfer. Dabei entstehen trotz umfangreicher Gegenmaßnahmen Oberflächenverunreinigungen in Form von Oxiden, die je nach Legierungszusammensetzung unterschiedlich stark anhaften, und für die weitere Verarbeitung aber immer entfernt werden müssen. Abhängig von der Art des Belages werden dafür unterschiedliche Reinigungsmittel verwendet, in der Regel alle auf Säure-Basis. Besonders stark anhaftende Verunreinigungen wurden in der Vergangenheit mit einer Mischung aus Salpeter- und Schwefelsäure, der sogenannten Mischsäure, entfernt. Mit großen Nachteilen: Bei diesem Verfahren entstehen umweltschädliche Emissionen – und es fallen hohe Entsorgungskosten an.
Zwar ist seit längerem ein alternatives Verfahren bekannt: das Beizen mit einer um Wasserstoffperoxid angereicherten Schwefelsäure (Peroxidbeize). Allerdings war deren Reinigungswirkung bislang deutlich geringer als die von Mischsäure. Ein Nachteil, den Wieland durch die gezielte Optimierung bestimmter Betriebsparameter ausräumen konnte. Mehr noch: Mittlerweile ist es sogar möglich, mit Peroxidbeize eine höhere Oberflächenreinheit als mit Mischsäure zu erzielen.
Dabei weist das neue Verfahren noch weitere Vorteile auf; so konnte die Bandgeschwindigkeit deutlich erhöht werden, die verfügbare Bearbeitungskapazität der Beizlinien hat sich dadurch mehr als verdoppelt. Und: Weil beim Peroxidbeizen keinerlei Emissionen entstehen, wird die Umwelt geschont. Diesem Ziel dient auch die neueste Entwicklung – das Recyceln der Peroxidbeize. Musste die Mischsäure nach dem Ende ihrer Standzeit mit teilweise erheblichem Aufwand entsorgt werden, wird die Peroxidbeize seit 2018 in einer neu gebauten Anlage zur Wiederverwendung aufbereitet. Mit zweifachem Nutzen: Einerseits wird dabei die Ausgangslösung, wässrige Schwefelsäure, zurückgewonnen; und andererseits kann dem „Altmedium“ pures Kupfer entzogen werden. Allein im Werk Vöhringen finden auf diesem Weg jährlich bis zu 44 Tonnen hochreines Kupfer den Weg zurück in die Gießerei.
Das neu entwickelte Beizen mit Wasserstoffperoxid vereint also gleich vier Vorteile miteinander: Es verbessert die Oberflächenreinheit und erhöht die Produktionskapazitäten, es reduziert die Entsorgungskosten und es leistet einen wertvollen Beitrag zur Schonung von Umwelt und Ressourcen.
Die Aufbereitungsanlage MA1 ist seit 2018 betriebsbereit. Sie recycelt nicht nur die gebrauchte Peroxidbeize, sondern entzieht ihr auch reines Kupfer, das erneut eingeschmolzen werden kann.
Bei der Aufbereitung der Beizlösung kommen Kathoden zum Einsatz. Dies sind simple Rohrstücke in einer definierten Länge – ebenfalls natürlich aus unserer eigenen Produktion. Nach einem anfänglichen Materialabtrag lagert sich an ihnen im Laufe des Prozesses reines Kupfer ab. Zu sehen sind dabei die verschiedenen Stadien im Zuge der Aufbereitung: ganz links das Ausgangsmaterial, ganz rechts der Endzustand.
