CA2186401A1 - Bains et procede pour le polissage chimique de surfaces en acier inoxydable - Google Patents
Bains et procede pour le polissage chimique de surfaces en acier inoxydableInfo
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Abstract
Phosphoric acid-free baths for chemically polishing stainless steel surfaces including an aqueous solution of a mixture of hydrochloric acid and nitric acid, an optionally substiwted hydroxybenzoic acid, a cationic surfactant and complex ferricyanide ions.
Description
21 8~0 1 WO~5/26428 r~ r jJ2 Bains et procédé pour le yolicc~p~ chimio -de surfaces en acier inoxydable La présente invention a pour objet la . . de bains pour le poLssage chimique de surfaces en acier imoxydable.
Le polissage chimique des surfaces métalliques constitue une technique bien connue (PoLssage ~ lulJi . et chimique des métaux -S W.J. Mc G. TEGART - Dunod - 1960 - p. 122 et suivantes); elle consiste à
traiter les surfaces métalliques à polir avec des bains oxyd~mts. Pour le poLssage chimique des aciers ~bl.,i" on utilise ~ ' ' des bains ~ . un mélange, en solution aqueuse, d'acides chlulh~' . , I ' . ' . et nitrique.
Pour améliorer la qualité du poLssage, il est habituel d'incorporer à ces bains des additifs adéquats tels que des agents j -r J des régulateurs de viscosité et des agents de brillantage. Ainsi, dans le brevet US-A-3709824, on décrit une llr llu~ ll d~un bain pour le polissage chimique de surfaces en acier inoxydable, w~ I t, en soluti-~- aqueuse, un mélange d'acide ~ .' . , d'acide nitrique et d'acide ~ IUIi~l ~., un surfactant et de l'acide sullu~l;.,yL.I .. à titre 15 d'agent de brillantage.
Outre les problèmes bien commus concernant la pollution due aux I ' . ' , lors de la destruction des bains usés par un traitement physico-chimique classique, la ul6ci,ui~liu.. de l'acide i ' . ' . (sous la forme de phosphates de calcium) génère un volume important de boues. Ces boues sont 20 toxiques et leur éLmination est coûteuse. La demande de brevet japonais JP-A-52/72989 propose de résoudre le problème de la pollution en utilis~mt des bains de polissage exempts d'acide ~' .' . et WIII~UICI~UIL, en solution aqueuse, I'acide ~hlvlll~' . , I'acide nitrique, au moins un dérivé choisi par[ni l'acide sulfosalicyLque, I'acide salicylique et la thiourée, et un surfactant catio-25 nique. Ces bains exempts d'acide j ' . ' . ~ présentent toutefois WO 95/26428 1 ~11~1 7~,.'l ' .'J2 .
Le polissage chimique des surfaces métalliques constitue une technique bien connue (PoLssage ~ lulJi . et chimique des métaux -S W.J. Mc G. TEGART - Dunod - 1960 - p. 122 et suivantes); elle consiste à
traiter les surfaces métalliques à polir avec des bains oxyd~mts. Pour le poLssage chimique des aciers ~bl.,i" on utilise ~ ' ' des bains ~ . un mélange, en solution aqueuse, d'acides chlulh~' . , I ' . ' . et nitrique.
Pour améliorer la qualité du poLssage, il est habituel d'incorporer à ces bains des additifs adéquats tels que des agents j -r J des régulateurs de viscosité et des agents de brillantage. Ainsi, dans le brevet US-A-3709824, on décrit une llr llu~ ll d~un bain pour le polissage chimique de surfaces en acier inoxydable, w~ I t, en soluti-~- aqueuse, un mélange d'acide ~ .' . , d'acide nitrique et d'acide ~ IUIi~l ~., un surfactant et de l'acide sullu~l;.,yL.I .. à titre 15 d'agent de brillantage.
Outre les problèmes bien commus concernant la pollution due aux I ' . ' , lors de la destruction des bains usés par un traitement physico-chimique classique, la ul6ci,ui~liu.. de l'acide i ' . ' . (sous la forme de phosphates de calcium) génère un volume important de boues. Ces boues sont 20 toxiques et leur éLmination est coûteuse. La demande de brevet japonais JP-A-52/72989 propose de résoudre le problème de la pollution en utilis~mt des bains de polissage exempts d'acide ~' .' . et WIII~UICI~UIL, en solution aqueuse, I'acide ~hlvlll~' . , I'acide nitrique, au moins un dérivé choisi par[ni l'acide sulfosalicyLque, I'acide salicylique et la thiourée, et un surfactant catio-25 nique. Ces bains exempts d'acide j ' . ' . ~ présentent toutefois WO 95/26428 1 ~11~1 7~,.'l ' .'J2 .
- 2 -I'ul~ullv~ de n'être efftcace qu'à une t~ hl1 supérieure à 80 C de sorte que leur vitesse de polissage est très grande; ils ne permettent pas un polissage lent et efficace des surfaces en acier inoxydable.
L'invention vise à fournir des bains de polissage sans acide I ' , ' 5 conçus pour réaliser un polissage chimique lent et efficace de surfaces en acier inoxydable.
En f '. , I'invention concerne des bains pour le polissage chimique de surfaces en acier inoxydable, exempts d'acide I ' ~ ' . et ~ . 11UU~, en solution aqueuse, un mélamge d'acide c llull~r~ . et d'acide nitrique, un acide 10 h~llu~.yb~ui~lu~ ~. " substitué et un surfactant cationique, ces bains étant caractérisés en ce qu'ils . . t, dans la solution aqueuse, des ions complexes f~
Dans les bains selon l'invention, I'acide ~ ~u,.y' ~. joue le rôle d'agent de brillantage. L'acide hyllu7.y; ~. peut être non substitué tel que 15 I'acide salicylique ou substitué tel que l'acide 5 . r ~' y~'~ OU l'acide aminosalicylique. L'acide salicylique et l'acide S-suh'osalicylique sont préférés.
Dans les bains selon l'invention, le surfactant cationique comprend " un sel d'ammonium I Le sel d'ammonium quater-rlaire est de préférence sélectionné parmi ceux qui, , au moins un 20 radical aL~cyle à lonpue châîne, linéaire ou ramifiée. Le cas échéant, on préfere s " le sel d'ammonium quaternaire parmi ceux dans lesquels le ~;11, alkyle à longue chaîne contient au moirls 8 atomes de carbone, de préférence au moins 10 atomes de carbone, tels que les ~ , lauryle, cétyle et stéaryle, par exemple. En plus du radical aL~cyle à longue chaîne d~fmi 25 plus haut, au moms un autre radical aL~yle, linéaire ou ramifié, ou un radical benzyle, substitué ou non substitué peut être présent. Des exemples sont les sels de ccLy' " ' ~Ib~,~y- , de d;.t~y' " ' ' y' de lauryldi-hylb~ et de I y- ' y' Des sels d'ammonium quatemaire q~f~ - IC ' .,~ i à la classe fommée des sels 30 ~ d'aL~ylll~Y ' notamment du c~ylpy " et du laurylpyri-dinium. Les sels d'ammonium quatemaire . , ~ u,. un radical alkyle à longue 21 86~01 wo 95/26.128 1~ 2
L'invention vise à fournir des bains de polissage sans acide I ' , ' 5 conçus pour réaliser un polissage chimique lent et efficace de surfaces en acier inoxydable.
En f '. , I'invention concerne des bains pour le polissage chimique de surfaces en acier inoxydable, exempts d'acide I ' ~ ' . et ~ . 11UU~, en solution aqueuse, un mélamge d'acide c llull~r~ . et d'acide nitrique, un acide 10 h~llu~.yb~ui~lu~ ~. " substitué et un surfactant cationique, ces bains étant caractérisés en ce qu'ils . . t, dans la solution aqueuse, des ions complexes f~
Dans les bains selon l'invention, I'acide ~ ~u,.y' ~. joue le rôle d'agent de brillantage. L'acide hyllu7.y; ~. peut être non substitué tel que 15 I'acide salicylique ou substitué tel que l'acide 5 . r ~' y~'~ OU l'acide aminosalicylique. L'acide salicylique et l'acide S-suh'osalicylique sont préférés.
Dans les bains selon l'invention, le surfactant cationique comprend " un sel d'ammonium I Le sel d'ammonium quater-rlaire est de préférence sélectionné parmi ceux qui, , au moins un 20 radical aL~cyle à lonpue châîne, linéaire ou ramifiée. Le cas échéant, on préfere s " le sel d'ammonium quaternaire parmi ceux dans lesquels le ~;11, alkyle à longue chaîne contient au moirls 8 atomes de carbone, de préférence au moins 10 atomes de carbone, tels que les ~ , lauryle, cétyle et stéaryle, par exemple. En plus du radical aL~cyle à longue chaîne d~fmi 25 plus haut, au moms un autre radical aL~yle, linéaire ou ramifié, ou un radical benzyle, substitué ou non substitué peut être présent. Des exemples sont les sels de ccLy' " ' ~Ib~,~y- , de d;.t~y' " ' ' y' de lauryldi-hylb~ et de I y- ' y' Des sels d'ammonium quatemaire q~f~ - IC ' .,~ i à la classe fommée des sels 30 ~ d'aL~ylll~Y ' notamment du c~ylpy " et du laurylpyri-dinium. Les sels d'ammonium quatemaire . , ~ u,. un radical alkyle à longue 21 86~01 wo 95/26.128 1~ 2
- 3 -chaine tel que défini ci-dessus, sont de preférence ~" ' parmi les halogé-nures, en particulier parmi les chlorures. Les chlorures d'aL~yl~.y ' sont ' ` . préférés, notamment le chlorure de I yll~y ' Des sels d'ammonium quaternaire utilisables dans les bains selon l'invention sont S accessibles parmi les produits de la marque DEHYQUAR149 (HENKEL).
Dans les bains selon l'invention, les ions complexes f~ , sont des cyanures complexes de formule générale [Fem(CN)6]3~, appelés également hexa-u.~ f ~ .` (m). nS peuvent être présents dans la solution aqueuse à l'état de tous composés dissous tels que, par exemple, I'acide 1,~ , (m)~ le .,~ , d'ammonium et les f~".;.,j des métaux alcalins et alcalino-terreux. Des composés préférés sont les f~ h,, ~ des métaux alcalins, le f~"l;."~ ci de potassium étant , ' ' préféré.
Dans les bains de polissage chimique selon l'imvention, les teneurs respectives en acides .IIUII~J~ . , nitrique et h~dlu~; . , en surfactant 15 cationique et en ions complexes f~.,li~ c; sont choisies en fonction de la nuance de l'acier inoxydable soumis au polissage ainsi que des conditions du polissage, notamment du profil de l'objet en acier soumis au polissage, de son volume, du volume du bain, de sa i , ' et de l'agitation à laquelle on le soumet ~, " Elles doivent des lors être ~'' ' dans chaque cas 20 particulier par des essais de routine au I ' Dans les bains conformes à l'invention, la teneur en acide ~hlulll~
de la solution aqueuse est dv. O au moins égale à 1, de préférence 2, moles par litre et elle n'excède pas ~f~n~.~l.a.mPnf 6, de préférence 5, moles par litre. La teneur en acide nitrique est IlV ~ au moins égale à 0,001, 25 de préférence 0,005, mole par litre de la solution aqueuse et elle n'excède pas g~n.or~ m~-nf 0,3, de préférence 0,03, moles par litre de la solution aqueuse. La teneur en acide hy.llu~-~; ~. est ~lV " au moins égale à 0,1, de préférence 1, mg par litre de la solution aqueuse et elle n'excède pas généra-lement 15000, de préférence 7000, mg par litre de la solution aqueuse. La teneur30 en surfactant cationique est av~ au moins égale à 0,1, de préférence 1, mg par litre de solution aqueuse et elle n'excède pas ~ ~lf~mqnf looo, de .
W0 95/26.t28 2 1 8 6 4 0 1 F.llrl ~ ~15~2 .
Dans les bains selon l'invention, les ions complexes f~ , sont des cyanures complexes de formule générale [Fem(CN)6]3~, appelés également hexa-u.~ f ~ .` (m). nS peuvent être présents dans la solution aqueuse à l'état de tous composés dissous tels que, par exemple, I'acide 1,~ , (m)~ le .,~ , d'ammonium et les f~".;.,j des métaux alcalins et alcalino-terreux. Des composés préférés sont les f~ h,, ~ des métaux alcalins, le f~"l;."~ ci de potassium étant , ' ' préféré.
Dans les bains de polissage chimique selon l'imvention, les teneurs respectives en acides .IIUII~J~ . , nitrique et h~dlu~; . , en surfactant 15 cationique et en ions complexes f~.,li~ c; sont choisies en fonction de la nuance de l'acier inoxydable soumis au polissage ainsi que des conditions du polissage, notamment du profil de l'objet en acier soumis au polissage, de son volume, du volume du bain, de sa i , ' et de l'agitation à laquelle on le soumet ~, " Elles doivent des lors être ~'' ' dans chaque cas 20 particulier par des essais de routine au I ' Dans les bains conformes à l'invention, la teneur en acide ~hlulll~
de la solution aqueuse est dv. O au moins égale à 1, de préférence 2, moles par litre et elle n'excède pas ~f~n~.~l.a.mPnf 6, de préférence 5, moles par litre. La teneur en acide nitrique est IlV ~ au moins égale à 0,001, 25 de préférence 0,005, mole par litre de la solution aqueuse et elle n'excède pas g~n.or~ m~-nf 0,3, de préférence 0,03, moles par litre de la solution aqueuse. La teneur en acide hy.llu~-~; ~. est ~lV " au moins égale à 0,1, de préférence 1, mg par litre de la solution aqueuse et elle n'excède pas généra-lement 15000, de préférence 7000, mg par litre de la solution aqueuse. La teneur30 en surfactant cationique est av~ au moins égale à 0,1, de préférence 1, mg par litre de solution aqueuse et elle n'excède pas ~ ~lf~mqnf looo, de .
W0 95/26.t28 2 1 8 6 4 0 1 F.llrl ~ ~15~2 .
- 4 --préférence 100, mg par litre de solution aqueuse.
Dans les bains de polissage chimique selon l'invention, la teneur en ions complexes f~ y ulul~" est de préférence au moins égale à 1 x 10-7 mole par litre de solution aqueuse et d'une manière par~ ` préférée, la teneur en S ions complexes f~ c au moins égale à I x 10-5 mole par litre. Tout particulièrement préférée est une teneur au moims égale à 3 x 10-5 mole par litre.
La teneur en ions complexes r~ U~ cD ne dépasse, de préférence, pas I mole par litre et d'une manière p~uLi,~ ,., préférée, la teneur en ions complexes r.,.li".~ c ne dépasse pas I x 10~3 mole par litre. Tout r~-ti,~-,l `
préférée est une teneur qui ne dépasse pas 3 x 10-4 mole par litre.
Des bains conformes à l'invention qui u~ v bien pour assurer le polissage chimique de surfaces en acier imoxydable ' . , allié au chrome et au nickel, en un temps variant de 1 à 24 heures et à une i . ' comprise entre 20 et 80 C sont ceux dans lesquels la solution aqueuse comprend, par litre, . de 2 à 5 moles d'acide ' ' ' J.' ' .
. de 0,005 à 0,03 moles d'acide nitrique, . de 1 à 7000 mg d'acide ll~J"Y; ~.
. de 1 à 100 mg du surfactant cationique, et . de I x 10 5 à I x 10-3 mole d'ions complexes r~li-,;
Dans une forme de réalisation particulière des bains de polissage selon l'invention, ceux-ci, t, dans la solution aqueuse, un additif capable de ,1' I'acide nitreux. Cet additif a pour fonction de .1,~....,.1... . une partie au moins de l'acide nitreux qui se forme pendant le polissage d'une surface en acier, comme ~ d'une oxydation d'ions ferreux libérés dans le bain au 25 cours du polissage. L'additif capable de ~'' . I'acide nitreux est de préférence sélectionné parmi l'urée et ses dérivés, tels que la thiourée et les uréines. La teneur optimum en additif capable de ~'' . I'acide nitreux se situe de 0,01 à 5 g par litre de la solution aqueuse. Les bains conformes à cette forme de rcalisation de l'invention sont -r' ' adaptés aux traitements de 30 polissage dans lesquels le rapport entre la surface en contact avec le bain et le volume de celui-ci est supérieur à 10 m~l.
2 ~ 8~40 1 W0 95/26428 r~ l /rJ - l~ 12 Les bains selon l'invention peuvent c~, " contenir des additifs l ' ~lPmPnt présents dans les bains de polissage chimique des méhux, par exemple des agents tensioactifs autres que le surfactant cationique défmi ci-dessus, des alcools et des régulateurs de viscosité.
Les bains selon l'rnvention peuvent en outre contenir d'autres acides minéraux, ' présents dans les bains de polissage chimique, par exemple de l'acide suhfurique. nS sont toutefois - ~lpm^nt exempts d~acide l ' l ' . et d'ions phosphate.
Les bains selon l'invention cu... pour le polissage chimique de surfaces en acier inoxydable. Ils sont bien adaptés au polissage des aciers contenant entre 16 et 26 % en poids de chrome et entre 6 et 22 %
en poids de nickel, tels que les aciers de nuances 18/8 et 18/10. Les bains selon l'invention sont I ' ' bien adaptés au polissage des aciers ' .
contenant du molybdène. Les aciers ~ ' . , avec ou sans molybdène, sont L.YA ~ les aciers AISI-304, 304L, 316, 316L, 904 et 904L. Les bains selon l'invention présente la ~, ' ' de réaliser le polissage de tels aciers à vitesselente. Ils peuvent être utilisés à toutes t~ Ul.,D inférieures à la i . ' c d'ébullition du bain. Ils présentent toutefois la IJ,..I;. ..I...;t.' 11 . ' ' de présenter une excellente efficacité à des t~ UIcD inférieures à 80 C, plus ~JCUi ' ' inférieure ou égale à 70 C, à la pression . ' ' .
normale, ce qui facilite leur mise en oeuvre et simplifie les mesures à prendre pour assurer la salubrité des ateliers de polissage. Les bains selon l'inventionprésentent la ~ ul~i.~, de permettre un polissage lent, ce qui les rend aptes pour le polissage de gros appareils industriels. Les bains selon l'invention présentent l'avantage . l ' ' ~. de réaliser des polissages de bonme qualité
d' ' ' ~ soudés selon les règles de l'art.
L'invention concerne dès lors aussi un procédé pour le polissage d'une surface en acier inoxydable, selon lequel on met la surface en contact avec un bain de polissage chimique conforme à l'rnvention.
Dans l'exécution du procédé selon l'invention, la mise en contact de la surface métallique avec le bain peut être réalisée de toute manière adequate, par ~1 ~64~1 WO ~5/26428 r~ 12 ~ 6 ~
exemple par immersion. Le temps de contact de la surface à polir avec le bain doit être suffisant pour réaliser un poLissage efficace de la surface. n ne peuttoutefois pas excéder une valeur critique au-delà de laqueLle le bain perd ses propriétés ~,-' Le temps de contact optimum dépend de nombreux paramètres tels que la nuance de l'acier, la ~ ~v et la rugosité mitiale de la surface à polir, la t . du bain, la i . ' de travail, I'agitation du bain au contact de la surface, le rapport entre l'aire de la surface à polir et le volume du bain; il doit être déterminé dans chaque cas particulier par un travail de routine au laboratoire. Le temps de contact de la surface à polir avec le bain est, en général, d'au moins I heure, de préférence d'au moins 2 heures. En général, le temps de contact ne dépasse pas 24 heures, de prvférence pas 12 heures.
D~ms l'exécution du procédé selon l'imvention, la , ' de mise en oeuvre du bain est, en général, inférieure à sa i , ' d'ébuLlition. De préférence la; r ~ de mise en oeuvre est inférieure à 80 C. De vhons résultats sont obtenus à une i . ' inférieure ou égale à 70 C. La tempé-rature de mise en oeuvre du bain est, en général, au moims égale à la i . ' c ambiante. De préférence, la i . ' _ est d'au moins 35 C.
Dans une forme d'exécution préférée du procédé selon l'invention, le bain est mis en oeuvre, à la pression .- ' , normale, à une i . ' de 35 à 70 C, et on maintient la surface à polir au contact du bain pendant un temps compris entre 2 et 12 heures.
L'intérêt de l'mvention va être mis en évidence à la lecture des exemples exposés ci-après.
Dans chacun des exemples dont la description suit, une plaque en acier inoxydable a été immergée ddns un bain de poLissage, maintenu à une ~
' ' constante et soumis à une agitation modérée. A l'issue de la période d'immersion, la plaque a été retirée du bain, rincée à l'eau '' ' lic~ et séchée. On a mesuré les paramètres suivants:
30 . Ia rugosite moyenne -.;11,,'1;.lRa1 qui est la déviation moyenne par rapport à la surface moyenne de la plaque [Lr.~ l;d of Materials Science and WO 95/26~28 2 1 8 6 4 0 ~ r. ~ 2 .
r L, ~ , Michael B. BEVER, Vol. 6, 1986, Pergamon Press, pages 4806 à
4808]:
R~ J Iy(x) ¦dx les mesures étant effectuées avec un palpeur muni d'une pointe de 10 ,um de diamètre et . . à une valeur de cut-off égale à 0,25 mm;
Dans les bains de polissage chimique selon l'invention, la teneur en ions complexes f~ y ulul~" est de préférence au moins égale à 1 x 10-7 mole par litre de solution aqueuse et d'une manière par~ ` préférée, la teneur en S ions complexes f~ c au moins égale à I x 10-5 mole par litre. Tout particulièrement préférée est une teneur au moims égale à 3 x 10-5 mole par litre.
La teneur en ions complexes r~ U~ cD ne dépasse, de préférence, pas I mole par litre et d'une manière p~uLi,~ ,., préférée, la teneur en ions complexes r.,.li".~ c ne dépasse pas I x 10~3 mole par litre. Tout r~-ti,~-,l `
préférée est une teneur qui ne dépasse pas 3 x 10-4 mole par litre.
Des bains conformes à l'invention qui u~ v bien pour assurer le polissage chimique de surfaces en acier imoxydable ' . , allié au chrome et au nickel, en un temps variant de 1 à 24 heures et à une i . ' comprise entre 20 et 80 C sont ceux dans lesquels la solution aqueuse comprend, par litre, . de 2 à 5 moles d'acide ' ' ' J.' ' .
. de 0,005 à 0,03 moles d'acide nitrique, . de 1 à 7000 mg d'acide ll~J"Y; ~.
. de 1 à 100 mg du surfactant cationique, et . de I x 10 5 à I x 10-3 mole d'ions complexes r~li-,;
Dans une forme de réalisation particulière des bains de polissage selon l'invention, ceux-ci, t, dans la solution aqueuse, un additif capable de ,1' I'acide nitreux. Cet additif a pour fonction de .1,~....,.1... . une partie au moins de l'acide nitreux qui se forme pendant le polissage d'une surface en acier, comme ~ d'une oxydation d'ions ferreux libérés dans le bain au 25 cours du polissage. L'additif capable de ~'' . I'acide nitreux est de préférence sélectionné parmi l'urée et ses dérivés, tels que la thiourée et les uréines. La teneur optimum en additif capable de ~'' . I'acide nitreux se situe de 0,01 à 5 g par litre de la solution aqueuse. Les bains conformes à cette forme de rcalisation de l'invention sont -r' ' adaptés aux traitements de 30 polissage dans lesquels le rapport entre la surface en contact avec le bain et le volume de celui-ci est supérieur à 10 m~l.
2 ~ 8~40 1 W0 95/26428 r~ l /rJ - l~ 12 Les bains selon l'invention peuvent c~, " contenir des additifs l ' ~lPmPnt présents dans les bains de polissage chimique des méhux, par exemple des agents tensioactifs autres que le surfactant cationique défmi ci-dessus, des alcools et des régulateurs de viscosité.
Les bains selon l'rnvention peuvent en outre contenir d'autres acides minéraux, ' présents dans les bains de polissage chimique, par exemple de l'acide suhfurique. nS sont toutefois - ~lpm^nt exempts d~acide l ' l ' . et d'ions phosphate.
Les bains selon l'invention cu... pour le polissage chimique de surfaces en acier inoxydable. Ils sont bien adaptés au polissage des aciers contenant entre 16 et 26 % en poids de chrome et entre 6 et 22 %
en poids de nickel, tels que les aciers de nuances 18/8 et 18/10. Les bains selon l'invention sont I ' ' bien adaptés au polissage des aciers ' .
contenant du molybdène. Les aciers ~ ' . , avec ou sans molybdène, sont L.YA ~ les aciers AISI-304, 304L, 316, 316L, 904 et 904L. Les bains selon l'invention présente la ~, ' ' de réaliser le polissage de tels aciers à vitesselente. Ils peuvent être utilisés à toutes t~ Ul.,D inférieures à la i . ' c d'ébullition du bain. Ils présentent toutefois la IJ,..I;. ..I...;t.' 11 . ' ' de présenter une excellente efficacité à des t~ UIcD inférieures à 80 C, plus ~JCUi ' ' inférieure ou égale à 70 C, à la pression . ' ' .
normale, ce qui facilite leur mise en oeuvre et simplifie les mesures à prendre pour assurer la salubrité des ateliers de polissage. Les bains selon l'inventionprésentent la ~ ul~i.~, de permettre un polissage lent, ce qui les rend aptes pour le polissage de gros appareils industriels. Les bains selon l'invention présentent l'avantage . l ' ' ~. de réaliser des polissages de bonme qualité
d' ' ' ~ soudés selon les règles de l'art.
L'invention concerne dès lors aussi un procédé pour le polissage d'une surface en acier inoxydable, selon lequel on met la surface en contact avec un bain de polissage chimique conforme à l'rnvention.
Dans l'exécution du procédé selon l'invention, la mise en contact de la surface métallique avec le bain peut être réalisée de toute manière adequate, par ~1 ~64~1 WO ~5/26428 r~ 12 ~ 6 ~
exemple par immersion. Le temps de contact de la surface à polir avec le bain doit être suffisant pour réaliser un poLissage efficace de la surface. n ne peuttoutefois pas excéder une valeur critique au-delà de laqueLle le bain perd ses propriétés ~,-' Le temps de contact optimum dépend de nombreux paramètres tels que la nuance de l'acier, la ~ ~v et la rugosité mitiale de la surface à polir, la t . du bain, la i . ' de travail, I'agitation du bain au contact de la surface, le rapport entre l'aire de la surface à polir et le volume du bain; il doit être déterminé dans chaque cas particulier par un travail de routine au laboratoire. Le temps de contact de la surface à polir avec le bain est, en général, d'au moins I heure, de préférence d'au moins 2 heures. En général, le temps de contact ne dépasse pas 24 heures, de prvférence pas 12 heures.
D~ms l'exécution du procédé selon l'imvention, la , ' de mise en oeuvre du bain est, en général, inférieure à sa i , ' d'ébuLlition. De préférence la; r ~ de mise en oeuvre est inférieure à 80 C. De vhons résultats sont obtenus à une i . ' inférieure ou égale à 70 C. La tempé-rature de mise en oeuvre du bain est, en général, au moims égale à la i . ' c ambiante. De préférence, la i . ' _ est d'au moins 35 C.
Dans une forme d'exécution préférée du procédé selon l'invention, le bain est mis en oeuvre, à la pression .- ' , normale, à une i . ' de 35 à 70 C, et on maintient la surface à polir au contact du bain pendant un temps compris entre 2 et 12 heures.
L'intérêt de l'mvention va être mis en évidence à la lecture des exemples exposés ci-après.
Dans chacun des exemples dont la description suit, une plaque en acier inoxydable a été immergée ddns un bain de poLissage, maintenu à une ~
' ' constante et soumis à une agitation modérée. A l'issue de la période d'immersion, la plaque a été retirée du bain, rincée à l'eau '' ' lic~ et séchée. On a mesuré les paramètres suivants:
30 . Ia rugosite moyenne -.;11,,'1;.lRa1 qui est la déviation moyenne par rapport à la surface moyenne de la plaque [Lr.~ l;d of Materials Science and WO 95/26~28 2 1 8 6 4 0 ~ r. ~ 2 .
r L, ~ , Michael B. BEVER, Vol. 6, 1986, Pergamon Press, pages 4806 à
4808]:
R~ J Iy(x) ¦dx les mesures étant effectuées avec un palpeur muni d'une pointe de 10 ,um de diamètre et . . à une valeur de cut-off égale à 0,25 mm;
5 . Ia brillance de la surface sous un amgle d'incidence de 20 degrés (selon la norme ASTM D523).
Exem~le I (conforme à l'invention) Une plaque en acier inoxydable ' ' ' . du type AISI 316 a été
immergée dans un bain de polissage conforme à l'invention",~,...~,.. t, par 10 litre:
2,7 moles d'acide ~ ' ' ' y,' ' .
0,01 mole d'acide nitrique, 10 mg d'acide salicylique, . 2 mg du produit DEEIYQUARI~C qui contient comme constituamt principal du chlorure de I ylpy ' " ' 40 mg de ~3Fe(CN)6-Les conditions opératoires furent les suivantes:
volume du bain: 725 cm3, aire de la plaque soumise au polissage: 43 cm2, . t~ , ' c du bain: 50 C, . durée de l'immersion: 5 h 30 min.
On a relevé les résultats suivants:
rugosité moyemme ~ h ;'l (Ra) . avant le polissage: 0,28 ,um, . après le polissage: 0,13 ~m, . brillance: 25 %.
~emple 2 (conforme à l'invention) Une plaque en acier inoxydable ' ' ' . du type AISI 904L a été
wogs/26-~28 218b~3t P~ 2 .
immergée dans un bain de polissage conforme à l'invention, CU~ t, par litre:
. 4 moles d'acide chlo~
. 0,01 mole d'acide nitrique, 5. 5 g d'acide S-sulfosalicylique, 10 mg du produit DEHYQUARI~DC qui contient comme constituant principal du chlorure de I .~ Y ' 20 mg de K3Fe(CN)6.
Les conditions opératoires furent les suivantes:
. volume du bain: 1000 cm3, aire de la plaque soumise au polissage: 65 cm2, . i . ' du bain: 65 C, . durée de l'immersion: 5 h.
On a relevé les résultats suivants:
15 . rugosité moyenne . (Ra) . avant le polissage: 0,17 ~m, . après le polissage: 0,11 ,um, . brillance: 15 %.
~Lemple 3 (non conforme à l'invention) 20 Une plaque en acier inoxydable: ~ . du type AISI 316 a été
immergée dans un bain de polissage,, . t, par litre:
. 2,7 moles d'acide '' ' ~.' .
. 0,01 mole d'acide nitrique, 10 mg d'acide salicylique, 25 . 2 mg du produit DEHYQUARI4~'C qui contient comme constituarlt principal du chlorure de ' yl~y ' Le bain mis en oeuvre est dès lors différent du bain de l'exemple I par l'absence de f~ de potassium.
Les conditions opératoires furent les suivantes:
30 . volume du bain: 725 cm3.
aire de la plaque soumise au polissage: 43 cm2, 218~40t wo 95/26428 r~ c,~z g . ' c du bain: 50 C, . durée de l'immersion: 6 h.
On a relevé les résultats suivants:
. rugosité moyeMe, . (Ra) . avant le polissage: 0,27 ~m, . après le polissage: 0,31 ~m, . brill~mce: 2 %.
Une c . des résultats obtenus ~ I'exemple I (confomme à
l'invention) avec ceux obtenus à l'exemple 3 (non confomme à l'mvention) fait apparaître le prog}ès apporté par l'invention, pour ce qui conceme la rugosité et la brillance obtenues à l'issue du polissage.
Exemple 4 (confomne à l'inYention) Trois plaques en acier inoxydable: ' . de nuances différentes, respectivement AISI 304L, AISI 316L et AISI 316Ti ont été immergées ensemble dans un bain de polissage confomme à l'mvention,, . t, par litre:
. 2,3 moles d'acide ' '~.',, 0,01 mole d'acide nitrique, 3 g d'acide 5 ~r ~ y ~ , 0,1 g du produit DEHYQUART'~DLDB qui contient comme constituant principal du chlorure de I ~' ' ' ' ylb~
100 mg de K3Fe(CN)6-Les conditions opératoires furent les suivantes:
volume du bain: 1050 cm3, aire de chaque plaque soumise au polissage: 63 cm2, 25 . , ' _ du bain: 50 C, . durée de l'immersion: 4 h 30 min.
On a relevé les résultats suivants:
-
Exem~le I (conforme à l'invention) Une plaque en acier inoxydable ' ' ' . du type AISI 316 a été
immergée dans un bain de polissage conforme à l'invention",~,...~,.. t, par 10 litre:
2,7 moles d'acide ~ ' ' ' y,' ' .
0,01 mole d'acide nitrique, 10 mg d'acide salicylique, . 2 mg du produit DEEIYQUARI~C qui contient comme constituamt principal du chlorure de I ylpy ' " ' 40 mg de ~3Fe(CN)6-Les conditions opératoires furent les suivantes:
volume du bain: 725 cm3, aire de la plaque soumise au polissage: 43 cm2, . t~ , ' c du bain: 50 C, . durée de l'immersion: 5 h 30 min.
On a relevé les résultats suivants:
rugosité moyemme ~ h ;'l (Ra) . avant le polissage: 0,28 ,um, . après le polissage: 0,13 ~m, . brillance: 25 %.
~emple 2 (conforme à l'invention) Une plaque en acier inoxydable ' ' ' . du type AISI 904L a été
wogs/26-~28 218b~3t P~ 2 .
immergée dans un bain de polissage conforme à l'invention, CU~ t, par litre:
. 4 moles d'acide chlo~
. 0,01 mole d'acide nitrique, 5. 5 g d'acide S-sulfosalicylique, 10 mg du produit DEHYQUARI~DC qui contient comme constituant principal du chlorure de I .~ Y ' 20 mg de K3Fe(CN)6.
Les conditions opératoires furent les suivantes:
. volume du bain: 1000 cm3, aire de la plaque soumise au polissage: 65 cm2, . i . ' du bain: 65 C, . durée de l'immersion: 5 h.
On a relevé les résultats suivants:
15 . rugosité moyenne . (Ra) . avant le polissage: 0,17 ~m, . après le polissage: 0,11 ,um, . brillance: 15 %.
~Lemple 3 (non conforme à l'invention) 20 Une plaque en acier inoxydable: ~ . du type AISI 316 a été
immergée dans un bain de polissage,, . t, par litre:
. 2,7 moles d'acide '' ' ~.' .
. 0,01 mole d'acide nitrique, 10 mg d'acide salicylique, 25 . 2 mg du produit DEHYQUARI4~'C qui contient comme constituarlt principal du chlorure de ' yl~y ' Le bain mis en oeuvre est dès lors différent du bain de l'exemple I par l'absence de f~ de potassium.
Les conditions opératoires furent les suivantes:
30 . volume du bain: 725 cm3.
aire de la plaque soumise au polissage: 43 cm2, 218~40t wo 95/26428 r~ c,~z g . ' c du bain: 50 C, . durée de l'immersion: 6 h.
On a relevé les résultats suivants:
. rugosité moyeMe, . (Ra) . avant le polissage: 0,27 ~m, . après le polissage: 0,31 ~m, . brill~mce: 2 %.
Une c . des résultats obtenus ~ I'exemple I (confomme à
l'invention) avec ceux obtenus à l'exemple 3 (non confomme à l'mvention) fait apparaître le prog}ès apporté par l'invention, pour ce qui conceme la rugosité et la brillance obtenues à l'issue du polissage.
Exemple 4 (confomne à l'inYention) Trois plaques en acier inoxydable: ' . de nuances différentes, respectivement AISI 304L, AISI 316L et AISI 316Ti ont été immergées ensemble dans un bain de polissage confomme à l'mvention,, . t, par litre:
. 2,3 moles d'acide ' '~.',, 0,01 mole d'acide nitrique, 3 g d'acide 5 ~r ~ y ~ , 0,1 g du produit DEHYQUART'~DLDB qui contient comme constituant principal du chlorure de I ~' ' ' ' ylb~
100 mg de K3Fe(CN)6-Les conditions opératoires furent les suivantes:
volume du bain: 1050 cm3, aire de chaque plaque soumise au polissage: 63 cm2, 25 . , ' _ du bain: 50 C, . durée de l'immersion: 4 h 30 min.
On a relevé les résultats suivants:
-
6~28 21 864~1 r~ 2 Rugosité moyenne; . (Ra) Acier Bril~nce avant le polissage après le polissage AISI 304L 0,31 ~m 0,17 ~m 9 %
AISI 316L 0,35 ~m 0,15 ~m 15 %
A151316Ti 0,271~m 0, 7,:~m 22 %
AISI 316L 0,35 ~m 0,15 ~m 15 %
A151316Ti 0,271~m 0, 7,:~m 22 %
Claims (10)
1 - Bains pour le polissage chimique de surfaces en acier inoxydable, exempts d'acide phosphorique et comprenant, en solution aqueuse, un mélange d'acide chlorhydrique et d'acide nitrique, un acide hydroxybenzoïque éventuellement substitué et un surfactant cationique, caractérisé en ce qu'ils comprennent, dans la solution aqueuse, des ions complexes ferricyanure.
2 - Bains selon la revendication 1, caractérisés en ce que l'acide hydroxy-benzoïque est sélectionné parmi l'acide salicylique et l'acide 5-sulfosalicylique.
3 - Bains selon la revendication 1 ou 2, caractérisés en ce que le surfactant cationique comprend un sel d'ammonium quaternaire comprenant au moins un radical alkyle comprenant au moins 8 atomes de carbone.
4 - Bains selon la revendication 3, caractérisés en ce que le sel d'ammonium quaternaire est sélectionné parmi les halogénures.
5 - Bains selon la revendication 4, caractérisés en ce que le sel d'ammonium quaternaire est du chlorure d'alkylpyridinium.
6 - Bains selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisés en ce que les ions complexes ferricyanure sont présents dans la solution à l'état de ferricyanure de potassium.
7 - Bains selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisés en ce que la concentration ions complexes ferricyanure est de 1 x 10-5 à
1 x 10-3 mole par litre de solution.
1 x 10-3 mole par litre de solution.
8 - Bains selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisés en ce que la solution aqueuse comprend, par litre, . de 2 à 5 moles d'acide chlorhydrique, . de 0,005 à 0,03 mole d'acide nitrique, . de 1 à 7000 mg d'acide hydroxybenzoïque substitué ou non, . de 1 à 100 mg du surfactant cationique, . de 1 x 10-5 à 1 x 10-3 mole d'ions complexes ferricyanure.
9 - Bains selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisés en ce qu'ils comprennent, dans la solution aqueuse, un additif capable de décomposer l'acide nitreux.
10 - Procédé pour le polissage d'une surface en acier inoxydable, selon lequel on met la surface en contact avec un bain de polissage chimique, carac-térisé en ce qu'on met en oeuvre un bain conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, à une température de 35 à 70 °C, pendant un temps compris entre 2 et 12 heures.
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