ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали
Классы МПК: | C23F3/06 с кислыми растворами |
Автор(ы): | Кристиан Франк (BE), Жан-Мари Орэнс (BE) |
Патентообладатель(и): | Солвей С.А. (BE) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-03-13 публикация патента:
10.01.1999 |
Ванна для химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, свободная от фосфорной кислоты, содержит в водном растворе смесь соляной и азотной кислот, оксибензойную кислоту, при необходимости, замещенную, катионное поверхностно-активное вещество и комплексные ионы гексацианоферрата. Использование предлагаемого состава ванны позволяет осуществить медленное и эффективное химическое полирование поверхностей из нержавеющей стали. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Ванна для химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, свободная от фосфорной кислоты и содержащая в водном растворе смесь соляной и азотной кислот, оксибензойную кислоту, при необходимости замещенную, и катионное поверхностно-активное вещество, отличающаяся тем, что содержит в водном растворе комплексные ионы гексацианоферрата. 2. Ванна по п.1, отличающаяся тем, что оксибензойную кислоту выбирают из салициловой или 5-сульфосалициловой кислоты. 3. Ванна по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что поверхностно-активное вещество содержит соль четвертичного аммония, содержащую по крайней мере один алкил по крайней мере с 8 атомами углерода. 4. Ванна по п.3, отличающаяся тем, что соль четвертичного аммония выбирают из галогенидов. 5. Ванна по п.4, отличающаяся тем, что солью четвертичного аммония является алкилпиридинхлорид. 6. Ванна по одному из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что комплексные ионы гексацианоферрата присутствуют в растворе в виде гексацианоферрата калия. 7. Ванна по одному из пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что концентрация комплексных ионов гексацианоферрата составляет от 1![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124002/183.gif)
Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к композиции ванны для химической полировки поверхностей из нержавеющей стали. Химическая полировка металлических поверхностей является хорошо известной технологией (Электролитическая и химическая полировка металлов W.J. Mс G. TEGART-DUNOD-1960-стр. 122 и далее); она состоит в обработке металлических поверхностей путем полирования в окислительных ваннах. Для химического полирования нержавеющих сталей используют, главным образом, ванны, содержащие смесь, в водном растворе, соляной, фосфорной и азотной кислот. Для повышения качества полировки в эти ванны обычно вводят адекватные присадки, например поверхностно-активные вещества, регуляторы вязкости и глянцеватели. Так, в патенте US-A-3709824 описана композиция ванны для химического полирования поверхностей из нержавеющей стали, содержащая в водном растворе смесь соляной, азотной и фосфорной кислот, поверхностно-активное вещество и сульфосалициловую кислоту в качестве глянцевателя. Кроме хорошо известных проблем, возникающих при использовании фосфатов, при деструкции использованных ванн классическим физико-химическим способом, осаждение фосфорной кислоты (в виде фосфатов кальция) приводит к образованию значительного объема отходов. Эти отходы токсичны и удаление их достаточно дорогостоящее. В японской заявке на патент JP-A-52/72989 предлагается разрешить проблему полирования, используя полировальные ванны без фосфорной кислоты, содержащие в водном растворе соляную, азотную кислоты, по крайней мере одно производное, выбранное из сульфосалициловой, салициловой кислот и тиомочевины, и одно катионное поверхностно-активное вещество. Однако недостатком таких ванн, не содержащих фосфорную кислоту, является неэффективность при температурах выше 80oC в смысле высокой скорости полирования; они не позволяют осуществлять медленное и эффективное полирование поверхностей из нержавеющей стали. Целью настоящего изобретения является получение полировочных ванн, не содержащих фосфорной кислоты, для осуществления медленного и эффективного химического полирования поверхностей из нержавеющей стали. Соответственно, изобретение касается ванн для химического полирования поверхностей из нержавеющей стали, без фосфорной кислоты, содержащих в водном растворе смесь соляной и азотной кислот, оксибензойную кислоту, при необходимости, замещенную и катионное поверхностно-активное вещество, характеризующихся тем, что они содержат в водном растворе комплексные ионы гексацианоферрата. В ваннах по изобретению, оксибензойная кислота играет роль вещества для придания блеска. Оксибензойная кислота может быть незамещенной, например салициловая кислота, или замещенной, например 5-сульфосалициловая или аминосалициловая кислота. Предпочтительны салициловая и 5-сульфосалициловая кислоты. В ваннах по изобретению катионное поверхностно-активное вещество содержит предпочтительно соль четвертичного аммония. Соль четвертичного аммония предпочтительно выбирают из солей, содержащих по крайней мере один алкил-радикал с длинной цепью, линейной или разветвленной. При необходимости, выбирают соль четвертичного аммония из солей, алкильной группы с длинной цепью, содержащей по крайней мере 8 атомов углерода, предпочтительно по крайней мере 10 атомов углерода, например лаурил, цетил и стеарил. Кроме вышеописанного алкил-радикала с длинной цепью, может присутствовать по крайней мере еще один алкил-радикал, линейный или разветвленный, или бензил-радикал, замещенный или незамещенный. Например, соли цетилдиметилбензиламмония, дистеарил-диметиламмония, лаурилдиметилбензиламмония и аурилтриметиламмония. Особенно рекомендуются соли четвертичного аммония, принадлежащие классу водорастворимых солей алкилпиридина, в частности цетилпиридина и лаурилпиридина. Соли четвертичного аммония, содержащие вышеописанный алкил-радикал с длинной цепью предпочтительно выбирают из галогенидов, в частности из хлоридов. Предпочтительны хлориды алкилпиридина, в частности лаурилпиридинхлорид. Используемые в ваннах по изобретению соли четвертичного аммония выбирают из продуктов марки DEHYQUART![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124019/174.gif)
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124002/183.gif)
- 2-5 молей соляной кислоты,
- 0,005-0,03 молей азотной кислоты,
- 1- 7000 мг оксибензойной кислоты,
- 1-100 мг катионного поверхностно-активного вещества и
- 1
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124002/183.gif)
среднюю арифметическую шероховатости Ra, которая является средним отклонением от средней поверхности пластины [Encyclopedia of Materials Science and Engineering, Mackael B. BEVER, v. 6, 1986, Pergarmon Press, p. 4806 a 4808]:
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124577/2124577t.gif)
измерения осуществляются с помощью щупа с диаметром острия 10 мкм
соответствуют значению cut-off 0,25 мм;
блеск (глянец) поверхности под углом падения 20 градусов (по стандарту ASTM D523). Пример 1
Пластина из нержавеющей стали марки AISI 316 погружают в полировальную ванну по изобретению, содержащую в расчете на литр:
- 2,7 молей соляной кислоты
- 0,01 моля азотной кислоты
- 10 мг салициловой кислоты
- 2 мг препарата DEHYQUART
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124019/174.gif)
- 40 мг K3Fe(CN)6
Условия эксперимента:
- объем ванны - 725 см3
- площадь полируемой пластины - 43 см2
- температура ванны - 50oC
- время погружения - 5 ч 30 мин
Получены следующие результаты:
средняя арифметическая шероховатости (Ra):
- до полирования - 0,28 мкм
- после полирования - 0,13 мкм
- блеск - 25%
Пример 2 (по изобретению)
Пластина из нержавеющей стали марки AISI 904L погружают в полировальную ванну по изобретению, содержащую в расчете на литр:
- 4 молей соляной кислоты
- 0,01 моля азотной кислоты
- 5 г 5-сульфосалициловой кислоты
- 10 мг препарата DEHYQUART
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124019/174.gif)
Условия эксперимента:
- объем ванны - 1000 см3
- площадь полируемой пластины - 65 см2
- температура ванны - 65oC
- время погружения - 5 ч
Получены следующие результаты:
средняя арифметическая шероховатости (Ra):
- до полирования - 0,17 мкм
- после полирования - 0,11 мкм
- блеск - 15%
Пример 3 (не соответствует изобретению)
Пластина из нержавеющей стали марки AISI 316 погружают в полировальную ванну по изобретению, содержащую в расчете на литр:
- 2,7 молей соляной кислоты
- 0,01 моля азотной кислоты
- 10 мг салициловой кислоты
- 2 мг препарата DEHYQUART
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124019/174.gif)
основного ингредиента лаурилпиридинхлорид. Таким образом, используемая ванна отличается от ванны примера 1 отсутствием лаурилпиридинхлорида. Условия эксперимента:
- объем ванны - 725 см3
- площадь полируемой пластины - 43 см2
- температура ванны - 50oC
- время погружения - 6 ч
Получены следующие результаты:
средняя арифметическая шероховатости (Ra):
- до полирования - 0,27 мкм
- после полирования - 0,31 мкм
- блеск - 2%
Сравнение результатов примера 1 (соответствующего изобретению) и результатов примера 3 (несоответствующего изобретению) показывает преимущества, которые дает изобретение, с точки зрения степени шероховатости и блеска в результате полировки. Пример 4 (по изобретению)
Три пластины из нержавеющей стали различных марок: AISI 305L, AISI316L, AISI 316Ti, погружают вместе в полировальную ванну по изобретению, содержащую в расчете на литр:
- 2,3 молей соляной кислоты
- 0,01 моля азотной кислоты
- 3 г 5-сульфосалициловой кислоты
- 0,1 г препарата DEHYQUART
![ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали, патент № 2124577](/images/patents/347/2124019/174.gif)
- 100 мг K3Fe(CN)6
Условия эксперимента:
- объем ванны - 1050 см3
- площадь каждой полируемой пластины - 63 см2
- температура ванны - 50oC
- время погружения - 4 ч 30 мин
Получены следующие результаты:
средняя арифметическая шероховатости (Ra) :
- до полирования - 0,31 мкм, 0,35 мкм, 0,27 мкм, соответственно
- после полирования - 0,17 мкм, 0,15 мкм, 0,17 мкм, соответственно
- блеск - 9%, 15%, 22%, соответственнов
Класс C23F3/06 с кислыми растворами