CA1153675A - Bain pour le polissage chimique de surfaces en acier - Google Patents

Bain pour le polissage chimique de surfaces en acier

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CA1153675A CA000352610A CA352610A CA1153675A CA 1153675 A CA1153675 A CA 1153675A CA 000352610 A CA000352610 A CA 000352610A CA 352610 A CA352610 A CA 352610A CA 1153675 A CA1153675 A CA 1153675A
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Daniel Tytgat
Michel Marechal
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Abstract

L'invention concerne un bain pour le polissage chimique de surfaces en acier. Le bain comprend, en solution aqueuse, d'une part un mélange (1-6N) d'acides phosphorique, chlorhydrique et nitrique dont les normalités, divisées par la normalité globale du mélange, sont respectivement comprises entre 0,05 et 0,80, 0,15 et 0,90, 0,001 et 0,80 et, d'autre part, un éther de cellulose, du chlorure d'alkylpyridinium et de l'acide sulfosalicylique dont les concentrations (g/l) sont respectivement comprises entre 0,3 et 0,7, 0,15 et 0,45, 0,15 et 0,40 fois la normalité du mélange d'acides. Le bain s'applique notamment au polissage chimique de surfaces en acier allié au chrome et au nickel.

Description

36'~'~

~ain pour le polissa~e chimique de surfaces en acier Cas S.79/9 SOLVAY & Cie (Sociéte Anonyne) La présente invention a pour objet une composition d'un bain pour le polissage chimique de surfaces en acier, en particulier en acier inoxydable.
Le polissage chi~ique des surfaces métalliques est une technique bien connue (Polissage électrolytique et chimique des métaux -W.J.Mc.G.Tegart-Dunod -1960 - p.122 et suivantes). Cette technique consiste à tralter les surfaces metalliques à polir, avec des bains d'acides minéraux contenant des additifs adéquats, notamment des régulateurs de viscosité~ des agents tensioactifs et éventuellement des agents de brillantage.
Pour le polissage chi~ique des surfaces en acier, notamment en acier inoxydable, on utilise généralement des balns aqueux contenant, en mélange, de l'acide nitrique, de l'acide chlorhydrique et éventuel-lement de l'acide phosphorique.
Ainsi, dans le brevat Etats-Unis 3 709 824 publié le 9 ~anvier 1973 et cédé à Nippon Soda Co Ltd, on fournit une composition d'un bain pour le polissage chimique de surfaces en acier inoxydable, comprenant, en solution aqueuse, un mélange d'acide phosphorique (145 à 580 g/l), d'acide nitrique (17 à 85 g/l) et d1acide chlorhydrique (16 à
80 g/l), un régulateur de viscosité choisi parmi les poiymères hydrosolubles, un surfactant et de l'ac1de sulfosalicylique à titre d'agent de brillantage.

~3~7~

Les bains de polissage conformes à cette composition connue sont très efficaces. Utilisés à une tempéra-ture de l'ordre de 70 à
100C, ils permettent d'obtenir en quelques minutes9 généralement en moins de trois minutes, un polissage et un brillantage optimum de surfaces en acier inoxydable allié au chrome et au nickel.
Un inconvénient de ces bains de polissage connus réside dans leur grande vitesse d'action, qui les rend inutilisables pour certaines applications, notamment pour le polissage de la face lnterne des parois de cuves de grandes dimensions, telles que des chaudières, des autoclaves ou des cristalliseurs. Le temps nécessité pour le remplissage et la vidange de telles cuves étant en général largement supérieur à la durée du traitement de polissage chimique optimuml il devient en effet impossible d'obtenir un poli uniforme de la paroi, certaines ~ones de celle-ci étant insuffisamment polies, tandis que d'autres risquent d'être corrodées.
La grande vitesse d'action des bains de polissage chimique connus rend par ailleurs le contrôle du polissage difficile, de sorte que, ~usqu'à présent, la technique du polissage chimique n'a pas pu etre exploitée avec succès dans des installations fermées ou difficilement accessibles, par exemple pour le polissage de la face interne de tubes d'échangeurs calorifiques ou pour le polissage de composants de tuyauteries tels que des vannes, des clapets ou des soupapes.
~'invention a pour but de porter remède aux inconvénients ~` 25 précités, en ~ournissant une composition d'un bain pour le polissage chimique de surfaces en acier, notamment en acier inoxydable, qui présente une vitesse d'action modérée tout en assurant néanmoins l'obtention de polis comparables à ceux obtenus avec les bains de polissage connus. Elle a notamment pour but de fournir une compositlon d'un bain de polissage qui, utilisé à une temperature de l'ordre de 20 à 100C, necessite plusieurs heures de traitement pour conferer un poli optimum à des surfaces en acier inoxydable allie au chrome et au nickel.
L'invention concerne dès lors un bain pour le polissage chimique de surfaces en acier, comprenant, en solution aqueuse, un melange d'acide phosphorique, d'acide chlorhydrique e~ d7acide nitrique, un régulateur de viscosité, un surfactant e-t de llacide sulfosalicylique à titre d'agent de brillantage; selon l'invention, la normalité
globale du mélange d'acides dans la solution aqueuse est comprise entre 1 et 6, le rappor-~ entre la normalité de chaque acide du mélange d'acides et la normalité globale de celui-ci est compris entre 0,05 et 0,80 pour l'acide phosphorique, entre 0,15 et 0,90 pour l'acide chlorhydrique et entre 0,001 et 0,80 pour l'acide nitrique~ le régulateur de viscosité est un éther de cellulose dont la teneur, expri~ée en g/l da solution aqueuse, est comprise entre 0,3 et 0,7 fois la normalité globale du mélange d'acides, le surfactant est du chlorure d'alkylpyridinium dont la teneur, exprimée en g/l de solution aqueuse, est comprise entre 0,15 et 0,45 fois la normalité
globale du mélange d'acides, et la teneur en acide sulfosalicylique, exprimée en gll de solution aqueuse, est comprise entre 0,15 et 0,~0 fois la normalité globale du mélange d'acides.
Dan9 le bain de polissage chimique selon l'invention, les teneurs respectives en acides phosphorlque, chlorhydrique et nitrique, en éther de cellulose, en chlorure d'alkylpyridinium et en acide sulfosalicylique sont choisies en fonction de la nature du métal traité, de la température de travail et de la durée souhaitée pour le traitement de polissage, Des compositions qui conviennent bien pour assurer le polissage chimique de surfaces en acier inoxydable allie au chrome et au nickel, en un temps compris entre 2 et 24 heures sont celles pour lesquelles la norma~ité globale du mélange d'acides est comprise entre 1,5 et 3, 1~ rapport entre la normalité de chaque acide du mélange d'acides et la normalité globale de celui-ci étant avantageu-sement comprise entre 0,20 et 0,60 pour l'acide phosphorique, entre 30 0,25 at 0,75 pour l'acide chlorhydrique et entre 0,002 et 0,10, de preference 0,005 et 0,05, pour l'acide nitrique.
Toutes autres choses étant égales, les teneurs respectives en éther de cellulose, en chlorure d'alkylpyridinium et en acide sulfo-salicylique dans le bain de polissage selon l'invention dependent de sa teneur globale en acides phosphorique, chlorhydrique et nitrique.

Selon l'invention, il est généralement avantageu~ qu'en plus, le rapport entre le polds de chlorure d'alkylpyridinium et le poids d'éther de cellulose soit comprls entre 0,5 et 1,5 et le rapport entre le poids de chlorure d'alkylpyridinium et le poids d'acide 5 sulfosalicylique soit compris entre 1 et 3. Des compositions préfé~
rées sont celles dans lesquelles le poids d'ether de cellulose est égal au poids de chlorure d'alkylpyridinium et es~ double du poids d'acide sulfosalicylique.
L'éther de cellulose utilisé dans le bain de polissage chimique 10 selon l'invention doit etre soluble dans l'eau. La méthylcellulose convient particulièrement bien.
Le chlorure d'alkylpyridinium est de préférence choisi parmi ceux dérivés d'alkanes possédant de 10 à 18 atomes de carbone. Le chlorure de cétylpyridinium et le chlorure de laurylpyridinium se 15 sont averés particulièrement avantageu~.
L'inter~et de l'invention va apparaItre ~ la lecture des exemples d'application suivants.
Exem~ e 1 On a utilisé un bain de polissage chimique conforme à l'invention, 20 pour polir la face interne d'une cuve en acier inoxydable de 27,5 m3 de capacité et de 2,5 m de diamètre, réalisée en acier ino~ydable de nuance 316 L, qui est Ull acier allie au chrome (16,0 à 18,8 ~), au nickel (10,0 à 14,0 %) et au molybdène (2,0 à 3,0 %) (Techniques de l'Ingénleur - Metallurgie - Tome I - M.323-17 - Mars 1974).
Le bain de polissage utilisé avait la composition suivante :
Mélange d'acides : acide phosphorique 0,3 N
acide chlorhydrique 2,5 acide nitrique 0,01 N
Normalité globale : 2,81 N
Régulateur de viscosité : méthylcellulose produit sous le nom "Methocel MC 4000" (Dow Chem.Co) : 1 g/l Surfactant : chlorure de laurylpyridinium produit sous le nom "Dehyquart C" (Henkel Int.Gmb~) : 1 g/l Agent de brillantage : acide sulfosalicylique : 0,5 g/l ~s3~

On a ln~roduit le bain de polissage dans la cuve, à ralson de 5 1 par dm2 de surface à polir, et on l'y a soumls a un mouvement d'agitation au moyen d'un agitateur à pales, tout en maintenant sa temperature à 45C.
Après sept heures et demie de traitement, on a vldangé la cuve et on l'a rincee au moyen d'eau carbonatee~
A l'issue du traitement, la totalite de la surface interieure de la cuve s'est revelee brillante et uniformement lisse au toucher sans asperite ni zone corrodee.
10 ~
A titre de comparaison~ on a soumis une cuve analogue a celle de l'exemple 1, à un polissage mecanique au moyen d'un abrasif dont la granulometrie des grains correspondait au n270 de la serie ASTM
des tamis normalisés.
A l'issue de l'essal, la surface interieure de la cuve a revele un poli non homogène. Au toucher, la surface presentait encore une rugosite non negligeable.
Une comparaison des exemples l et 2 montre que le bain de polissage selon l'invention permet d'obtenir des polis de très grande qualite dans des cuves en acier inoxydable de grande capacite, grace à l'application d'une technique de polissage chimique à action lente.

Claims (9)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendi-qué,sont définies comme il suit-
1. Bain pour le polissage chimique de surfaces en acier, comprenant, en solution aqueuse, un mélange d'acide phosphorique, d'acide chlorhydrique et d'acide nitrique, un régulateur de viscosité, un surfactant et de l'acide sulfo-salicylique à titre d'agent de brillantage, caractérisé
en ce que la normalité globale du mélange d'acides dans la solution aqueuse est comprise entre 1 et 6, et le rapport entre la normalité de chaque acide du mélange d'acides et la normalité globale de celui-ci est compris entre 0,05 et 0,80 pour l'acide phosphorique, entre 0,15 et 0,90 pour l'acide chlorhydrique et entre 0,001 et 0,80 pour l'acide nitrique, en ce que le régulateur de viscosité est un éther de cellulose et sa teneur, exprimée en g/l de solu-tion aqueuse, est comprise entre 0,3 et 0,7 fois la norma-lite globale du mélange d'acides, en ce que le surfactant est du chlorure d'alkylpyridinium et sa teneur, exprimée en g/l de solution aqueuse, est comprise entre 0,15 et 0,45 fois la normalité globale du mélange d'acides, et en ce que la teneur en acide sulfosalicylique, exprimée en g/l de solution aqueuse, est comprise entre 0,15 et 0,40 fois la normalité globale du mélange d'acides.
2. Bain de polissage chimique selon la revendica-tion 1, caractérisé en ce que la normalité globale du mélange d'acides est comprise entre 1,5 et 3.
3. Bain de polissage chimique selon la revendica-tion 1,caractérisé en ce que le rapport entre la normali-te de chaque acide du mélange d'acides et la normalité
globale de celui-ci est compris entre 0,20 et 0,60 pour l'acide phosphorique, entre 0,25 et 0,75 pour l'acide chlorhydrique et entre 0,002 et 0,10 pour l'acide nitrique.
4. Bain de polissage chimique selon la revendica-tion 3, caractérisé en ce que le rapport entre la normali-té de l'acide nitrique et la normalité globale du mélange d'acides est compris entre 0,005 et 0,05.
5. Bain de polissage chimique selon la revendica-tion 1, caractérisé en ce que le rapport entre le poids de chlorure d'alkylpyridinium et le poids d'éther de cellulose dans la solution aqueuse est compris entre 0,5 et 1,5, et le rapport entre le poids de chlorure d'alkylpyridinium et le poids d'acide sulfosalicylique dans la solution aqueuse est compris entre 1 et 3.
6. Bain de polissage chimique selon la revendica-tion 5, caractérisé en ce que le poids d'éther de cellulose dans la solution aqueuse est égal au poids de chlorure d'alkylpyridinium et est double du poids d'acide sulfosali-cylique.
7. Bain de polissage chimique selon la revendica-tion 1, caractérisé en ce que l'éther de cellulose est de la méthylcellulose.
8. Bain de polissage chimique selon la revendica-tion 1, caractérisé en ce que le chlorure d'alkylpyridinium est choisi parmi ceux dérivés d'alkanes possédant de 10 à
18 atomes de carbone.
9. Bain de polissage chimique selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce que le chlorure d'alkylpyridinium est du chlorure de cétylpyridinium et/ou du chlorure de laurylpyridinium.
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