Procédé de polissage chimique d'une surface d'acier inoxydable et solution concentrée
pour sa mise en oeuvre
La présente invention-a pour objet un procédé
pour le polissage chimique d'une surface d'acier inoxy- dable et une solution concentrée pour la mise en
oeuvre de ce procédé.
Parmi les procédés de polissage et brillantage des
surface d'acier inoxydable on peut citer le polissage
mécanique et le polissage à la peau de buffle, le polis
sage électrique et le polissage chimique. Le polissage
mécanique demande des manutentions nombreuses de
la pièce conduisant à de frais élevés de main d'oeuvre
et peut d'ailleurs fréquemment s'avérer inutilisable par
suite de la forme complexe et de la nature de la pièce.
-Le polissage électrique donne souvent des résultats
satisfaisants mais il demande un appareillage coûteux
et des grandes quantités d'énergie électrique. Dans certains cas, les procédés antérieurs de polissage chimique
donnent une surface grainée ou satinée et non une sur
face polie; dans d'autres -cas ils sont relativement sensi
bles aux variations dans la concentration des subs
tances utilisées, de sorte que les opérations sont diffi
ciles. En outre, les substances actives sont utilisées à
des concentrations relativement élevées avec, par suite,
des fortes pertes par entraînement hors du bain, .c'est-à-dire des pertes -dûes -aux substances restant sur
les articles -retirés due bain de polissage et qui peuvent en outre, gêner dans les traitements subséquents.
Les -procédés antérieurs de polissage chimique ont égale
ment tendance à éliminer des quantités trop fortes de métal à partir des articles traités -et d'altérer ainsi leurs .dimensions dans une mesure-excessive.
Au cours de la fabrication d'articles en acier inoxydable, le métal est fréquemment soudé, brasé ou soumis à d'autres traitements thermiques qui provo
quent la formation d'une calamine de chaleur. Cette
calamine est peu agréable à la vue, tend à aggraver la
corrosion de l'article et doit par conséquent être eli-
minée.
Le brevet américain no 3 072 515 décrit un procédé et une composition pour décalaminer et polir chimiquement les métaux, en particulier l'acier inoxy dable.
Dans se brevet la surface du métal est mise en
contact -avec une solution aqueuse d'acide chlorhy- drique, d'acide nitrique et d'un additif contenant une
chaîne de polyoxyéthylène dans sa molécule, comme
décrit plus en--détail dans le brevet.
-La solution peut
également contenir de l'acide phosphorique pour
-exalter -l'effet des -réactifs. La surface métallique est polie bien lisse acquérant un métal, voisin du poli-mi- zeir, et-les pertes par dissolution du métal traité et par
entra^mem-ent hors du bain sont réduites au minimum.
L'invention a pour objet un procédé de polissage
chimique d'une surface acier inoxydable, caractérisé en cc qu'on traite d'ab-ord -cette surface avec une solu ton aqueuse alcaline oxydante à -températuft élevée et pendant une durée suffisante paur rendre cette surface -plus réceptive à l'opération de polissage chimique, puis
qu'on dilue dans l'eau une solution concentrée de polissage chimique et qu'on met en contact ladite surface avec le tain aqueux ainsi obtenu.
L'invention a d'autre part pour objet une solution
concentrée pour la mise en oeuvre du procédé, caracté- -risEe en ce qu'elle contient, en poids: de I -à 10 /o
d'acide chlorhydrique, jusqu'à 65% d'acide phosphorique et de 0,5 à 20% d'un agent tensio-aetif contenant -une chaîne aliphatique de 6 à 20 atomes de carbone et
choisi dans le groupe formé par les amines aliphatiques, araliphatiques et hétérocycliques cationiques, les
amides aliphatiques anioniques et non-ioniques, les esters partiels non--ioniques d'acides aliphatiques et de polyols ou leurs éthers polyoxy-éthyléniques, les sulfates aliphatiques anioniques,
les esters aliphatiques anioniques d'acides aliphatiques sulfonés, les arylpolyéthers sulfonates aliphatiques ahioniques et les phosphates aliphatiques anioniques, ou un alcool acétyléni-que, le complément étant de l'eau.
On a trouvé que l'on pouvait améliorer le polissage
chimique abstenu à l'aide de -la solution du brevet amé- -ricatì cité ci-dessus et qu'on p-ouvait également effec- tuer le polissage chimique avec d'autres solutions lorsqu'on soumettait une surface métallique à un traitement préalable qui la met dans un état activé ou conditionné: En particulier, on met en contact la surface du métal avec une solution aqueuse alcaline oxydante pour l'activer et la préparer à l'élimination de l'oxyde et au polissage chimique subséquent.
Leffet de polissage du procédé et de la composition du brevet des Etats-Unis cités ci-dessus est amélioré, et on peut utiliser d'autres solutions de polissage qui, ant rieurement, ne permetaient pas d'obtenir une surface polie acceptable.
La surface métallique traitée au préalable est ensuite mise en contact avec une solution aqueuse contenant de l'acide chlorhydrique, de l'acide phosphorique et un agent tensicactif. L'agent tensio-actif peut constituer en un composé contenant une chaîne de polyoxyéthylène dans sa molécule et tel que défini dans le brevet ci-dessus, ou en un composé appartenant à d'autres classes décrites ci-après. L'acide phosphorique exalte l'activité de la solution, en la stabilisant apparemment et en empêchant les piqûres de la surface métallique.
On polit chimiquement de cette manière des surfaces métalliques et spécialement des surfaces d'acier inoxydable pour éliminer la calamine et les oxydes et conférer au métal une surface lisse voisine du poli-miroir. Les aciers inoxydables dont il est question dans la présente demande sont des alliages qui contiennent principalement du fer, du chrome et du nickel, ou de fer et du chrome, avec des constituants mineurs.
En dehors du fait qu'elle permet d'obtenir des surfaces polies, brillantes sur des métaux tel que l'acier inoxydable, le procédé présente des avantages en ce que les solutions utilisées sont préparées avec des substances à prix relativement faible, à des concentrations relativement basses, ce qui minimise les pertes par entraînement hors du bain. La quantité de métal de bas éliminée dans le procédé est relativement faible, de sorte qu'on minimise également les modifications dans les dimensions des articles finis.
Les surfaces métalliques à polir sont de préférence soumises à un nettoyage préliminaire de type classique destiné à éliminer l'huile, la graisse, e lscomposés utilisés pour l'étirage, etc. Les surfaces propres sont ensuite mises en contact avec une solution aqueuse alcaline, oxydante qui contient de préférence un permanganate de métal alcalin comme le permanganate de potassium ou de sodium. La solution contient de préférence d'environ 2 à 40/o en poids de permanganate. On préfère également des solutions fortement caustiques. Cette causticité sera de préférence apportée par une base forte, plus spécialement un hydroxyde de métal alcalin comme l'hydroxyde de sodium ou de potassium. Cette base peut être employée à des concentrations d'environ 5 à 100/o en poids.
On peut également introduire un adoucissant de l'eau, par exemple un carbonate de métal alcalin, de préférence de carbonate de sodium ou de potassium. L'adoucissant est utilisé en quantité faible mais efficace, et on préfère en fait utiliser un carbonate dans des proportions d'environ 0,5 à 10/o du poids de la solution.
Le métal est mis en contact avec la solution oxydante à température élevée et pendant une durée suffisante pour préparer la surface métallique, la conditionner pour le polissage chimique subséquent. La solution sera de préférence à une température comprise entre environ 660 C et son point d'ébullition. Le métal est maintenu en contact avec la solution pendant une durée comprise entre environ 1/4 d'heure et 1 h 30, cette durée variant en fonction inverse de la température. Le métal obtenu qui a subi le traitement préalable est de préférence lavé avec une solution acide pour neutraliser le produit caustique restant sur le métal puis rincé, après quoi on le soumet au polissage chimique.
L'agent tensio-actif peut être l'un des composés décrits dans le brevet des E. U. A. no 3 072 515 cité ci-dessus. Ces agents tensio-actifs sont:
1. Des produits de condensation d'une mole de phénol avec d'environ 5 à 30 moles d'oxyde d'éthy lène.
2. Des produits de condensation d'une mole d'un alkylphénol contenant jusqu'à 15 atomes de carbone environ dans le groupe alkyle avec 5 à 30 moles environ d'oxyde d'éthylène.
3. Des produits de condensation d'une mole d'une alkylamine contenant d'environ 10 à 20 atomes de carbone dans le groupe alkyle avec 5 à 50 moles environ d'oxyde d'éthylène.
4. Des produits de condensation d'une mole d'un alcool aliphatique contenant d'environ 10 à 20 atomes de carbone dans le groupe alkyle avec 5 à 50 moles environ d'oxyde d'éthylène.
5. des produits de condensation d'une mole d'un polypropylène glycol contenant d'environ 10 à 50 motifs d'oxyde de propylène avec 4 à 150 moles environ d'oxyde d'éthylène, et
6. les mélanges de ces agents tensio-actifs.
Mais on peut utiliser d'autres agents tensio-actifs qui contiennent une chaîne aliphatique de 6 à 20 atomes de carbone. Un groupe préféré d'agents tensioactifs comprend les amines aliphatiques, araliphatiques et hétérocycliques cationiques, les amides d'acides aliphatiques non ioniques et anioniques, les esters partiels non ioniques d'acides aliphatiques et de polyols et leurs éthers polyoxyéthylénés, les sulfates aliphatiques, les esters aliphatiques anioniques d'acides aliphatiques sulfonés, les arylpolyéthers sulfonates aliphatiques anioniques et les phosphates aliphatiques anioniques.
Les amines aliphatiques, araliphatiques et hétérocycliques cationiques sont des amines primaires, secondaires, tertiaires et quaternaires contenant au moins une chaîne aliphatique de 6 à 20 atomes de carbone qui peut être droite ou ramifiée. Comme exemples de tels composés on citera les mono, di- et tri- n-alkylamines grasses, et entre autres les amines grasses primaires, secondaires et tertiaires vendues sous la marque commerciale Armeen . Comme autres composés on citera les sels d'alkylammonium et d'aralkylammonium quaternaires.
Les composés préférés de ce type contiennent un groupe alkyle à 8-16 atomes de carbone, deux groupes alkyles contenant de 1 à 6 atomes de carbone et une groupe aralkyle contenant de 7 à 10 atomes de carbone, comme le chlorure d'alkyl diméyléthylbenzylammonium vendu sous la marque
commerciale Onyx BTC 471 .
Parmi les amines hétérocycliques on citera les glyoxalidines substituées et les oxazolines substituées, utilisées sous forme de leurs sels d'addition avec les acides. Comme exemple de tels composés on citera la l-hydroxyéthyl-2 < heptadécénylglyoxalidine vendue sous la marque commercial Alro Amine 0 et une oxaline substituée vendue sous la marque commerciale Alkaterge C .
Les amides non ioniques d'acides aliphatiques comprennent les amides d'amines aliphatiques, de préférence inférieures, comme 1' aminoéthyiéthanoi- amine et la diéthanolanine, et d'acides gras contenant une chaîne aliphatique droite ou ramifiée de 6 à 20 atomes de carbone. On citera entre autres les amides d'aminoéthyléthanolamine et d'acides gras vendues sous la marque commerciale Nopcogen RP et l'amide d'acide gras et de diéthanolamine vendue sous la marque commerciale Ninol 1001 .
Parmi les amides anioniques d'acides aliphatiques on citera les amides d'acides aliphatiques à chaîne droite ou ramifiée de 6 à 20 atomes de carbone avec des acides aminosulfonique et aminocarboxyliques aliphatiques, de préférence inférieurs. Le groupe amino est également substitué, de préférence par un groupe alkyle contenant de 1 à 6 atomes de carbone. Parmi les composés de cette classe on citera le N-cyclohexyl-N-palmitoyltaurate de sodium vendu sous la marque commerciale Igepon CN-42, le N-méthyl-N oléoyitaurate vendu sous la marque commerciale
Igepon T-33 et la N-méthyl-N-oléoylglycine vendue sous la marque commerciale Sarkosyl O.
Les esters partiels non-ioniques d'acides aliphatiques et de polyols ainsi que leurs éthers polyoxyéthylénés comprennent les esters partiels d'acides aliphatiques à chaîne droite ou ramifiée contenant de 6 à 20 atomes de carbone et de sorbital, de propylène glycol et de glycérol ainsi que leurs éthers polyoxyéthyleniques. Parmi ces composés on citera le monooléate de sorbitan vendu sous la marque commerciale Span 80, et monooléate de sorbitan polyoxyéthylénsque vendu sous la marque Tween 80.
Les sulfates aliphatiques anioniques comprennent les sulfates ou esters sulfuriques d'alkyles à chaîne droite ou ramifiée contenant de 6 à 20 atomes de carbone. On citera en particulier le laurylsulfate de sodium vendu sous la marque commerciale Duponol C.
Les esters et amides aliphatiques anioniques d'acides dicarboxyliques sulfonés comprennent les esters alkyliques à chaîne droite ou ramifiée et à 6-20 atomes de carbone d'acides dicarboxyliques inférieurs sulfonés. On citera en particulier l'ester dioctylique de l'acide sulfosuccinique, sel de sodium, vendu sous la marque commerciale Aerosol OT, et le N-octadécylsulfosuccinamate disodique vendu sous la marque Aerosol 18.
Les arylpolyéthers sulfonates aliphatiques anioniques comprennent les arylpolyéthers sulfonates à substituants alkyles à chaîne droite ou ramifiée contenant de 6 à 20 atomes de carbone.
On citera par exemple l'octylphénoxy-polyéthoxy- sulfonate de sodium vendu sous la marque commerciale Triton X-200.
Les phosphates aliphatiques anioniques comprennent les mono- et polyphosphates d'alkyle à chaîne droite ou ramifiée contenant de 6 à 20 atomes de carbone et jusqu'à huit radicaux phosphate. Comme exemples de tels composés on citera le composé (2-éthylhexyl)5-Nas(P30lr2, vendu sous la marque Victawet 35 B et le (capryl)5-Na5(P3O10)2, vendu sous la marque Victawet 58 B, ainsi que les monophosphates tels que l'ester laurylique de l'acide orthophosphorique.
Comme autres agents tensio-actifs qu'on peut utiliser on citera les composés aliphatiques fluorés anioniques comme le composé de marque Florochemical
FC-95 et les agents tensio-actifs amphotères comme le sel de sodium éthoxylé de marque commerciale Triton
QS-15.
Dans la pratique on prépare de préférence un concentré qui sert de réserve et à partir duquel on peut préparer la solution de polissage. Un concentré préféré contient d'environ 6 à 90io en poids d'acide chlorhydrique, d'environ 25 à 65 /o en poids d'acide phosphorique, d'environ I à 30/0 en poids d'un agent tensioactif, le solde étant de l'eau. Le brevet des E. U. A.
no 3 072 515 cité ci-dessus décrit des concentrés de ce type contenant un composé qui porte une chaîne de polyoxyéthylène dans sa molécule. Les concentrés contiennent un agent tensioactif qui présente une chaî- ne aliphatique de 6 à 20 atomes de carbone comme décrit ci-dessus. Un concentré particulier très apprécié contient environ 80/o d'acide chlorhydrique, 6O0/o d'acide phosphorique, 2,60/o d'agent tensio-actif, en poids, solde: eau. On prépare une solution de polissage par addition d'acide nitrique et d'eau à un concentré et on obtient une solution contenant de l'acide chlorhydrique, de l'acide nitrique, de l'acide phosphorique et un agent tensio-actif aux proportions indiquées cidessus.
Le métal à polir est mis en contact avec la solution de polissage dans un bain de ladite solution, à température élevée et pendant une durée suffissante pour obtenir une surface polie et brillante. Le bain est maintenu à une température comprise de préférence dans la gamme d'environ 54 à 930 C, plus spécialement 71 à 88" C. La durée requise pour obtenir une surface polie, brillante, varie selon la température du bain. La composition de la solution, le type de métal et l'état de la surface du métal. Habituellement, il faut d'environ 5 à 20 mn à une température comprise entre environ 71 et 88" C, cette durée diminuant lorsque les températures augmentent et augmentant lorsque les températures diminuent. A la suite du traitement de polissage on rince le métal et on peut observer que le métal traité présente la surface polie recherchée.
Dans les exemples suivants, les indications de parties et de O/o s'entendent en poids, sauf indication contraire.
Les proportions indiquées pour les acides s'entendent pour des acides à la concentration de 1000/o sauf indication contraire.
Exemple 1
On nettoie des plaques d'acier inoxydable de 0,6 mm d'épaisseur type 302, présentant un aspect superficiel du type 2 B (mat) et qui portent une mince couche d'oxyde, afin d'en éliminer l'hulie, la graisse et autres souillures, par immersion pendant 10 mn à 820 C dans une solution de la composition ci-après dans l'eau, à la concentration de 44 g par litre de solution totale.
Composant 0/0
hydroxyde de sodium 50
carbonate de sodium 47
oléate de sodium 3
On retire les plaques de la solution et on les rince à l'eau de ville.
On immerge les plaques pendant 10 mn dans la solution alcaline oxydante de composition ci-après, à 93 c, afin d'éliminer les oxydes superficiels.
Composant %
Hydroxyde de sodium 7,9
permanganate de potassium 3,2
carbonate de sodium anhydre 0,7
eau 88,2
On retire les plaques de la solution oxydante et on les rince à l'eau de distribution.
On immerge les plaques pendant 5 mn dans une solution de la composition ci-après, diluée par 3 parties en volume d'eau, et maintenue à 270 C, pour neutraliser les produits caustiques restant sur les plaques:
Composant /o
acide phosphorique à 75 /o 5
acide xylène sulfonique 5
octylphénoxypolyéthoxyéthanol contenant
environ 11 à 13 moles d'oxyde d'éthylène 5
dodécyldiphényléther disulfonate
de sodium 2
eau 83
Les plaques sont retirées de la solution et rincées à l'eau de ville.
On immerge ensuite les plaques pendant 15 mon dans un bain aqueux de polissage ci-après défini à une température de 80 à 820 C.
Composant /0
acide chlorhydrique 3
acide nitrique 3
acide phosphorique 24
Composant %
amide d'acide gras et d'arn
éthyléthanolamine (1) 1
eau complément
(1) Nopcogen RP .
-On retire les plaques du bain et on les rince à l'eau de ville. On constate qu'elles présentent un aspect extérieur brillant et lisse voisin du poli-miroir. Si l'on supprime le traitement préalable par la solution oxydante de permanganate, les plaques sont nettement moins brillantes et ne présentent plus l'aspect miroir.
D'autre part, lorsqu'on répète l'opération précédente mais en supprimant l'amide d'aminoéthyléthartol- amine et d'acide gras dans le bain de polissage, on n'observe ni polissage, nibrillantage des plaques. En outre on observe une attaque non uniforme des plaques.
Exemple 2
On répète l'opération de l'exemple 1 mais le bain aqueux comprend 50/o d'acide chlorhydrique au lieu de 30/o dans la solution de polissage. On obtient des résultats équivalents.
Exemple 3
On répète l'opération de l'exemple 1, mais on utilise 50/o d'acide nitrique au lieu de 30/o dans la solution de polissage. On obtient des résultats équivalents.
Exemple 4
On répète l'opération de l'exemple 1, mais le bain aqueux comprend 15n/o d'acide phosphorique au lieu de 24 lo dans la solution de polissage et l'amide d'acide gras d'aminoéthyléthanolamine a été remplacé par une monoalkylamine contenant de 6 à 8 atomes de carbone dans le groupe alkyle (Armeen-8). On immerge les plaques dans la solution de polissage en 20mn. On obtient des résultats équivalents.
Exemple 5
On répète l'opération de l'exemple 1 en utilisant des agents tensio-actifs variés dans la solution de polir sage. On obtient dans chaque cas un aspect brillant et lisse voisin du poli-miroir avec des bains aqueux de polissage contenant 10/o des agents tensio-actifs ciaprès, individuellement ou en combinaisons entre eux lorsqu'ils sont compatibles:
sel de 1-hydroxyéthyl-2-heptadécénylglyoxalidine (Alroamine O).
Sel d'amine tertiaire d'oxazoline substituée (Alkaterge C).
Oléate de sorbitol polyoxyéthyléné (Atlas G-1186)
Amide d'acide gras et de diéthanolamine (Ninol 1 < 1)
Laurylsulfate de sodium (Duponol C)
dioctylsulfosuccinate de sodium (Aérosol OT)
N-méthyl-N-oléylglycine (Sarkosyl O)
(Capryl)5-Na5(P5O10) (Victawet 58 B)
agent tensio-actif anionique fluoré (Florochemical
FC t)5) sel de sodium d'un agent tensio-actif amphotère éthoxylé (Triton Q S- 15)
Lorsqu'on supprime le traitement préalable par une solution oxydante l'aspect des plaques est nettement moins brillant.
Exemple 6
On répète l'opération de l'exemple 1 avec des plaques d'acier inoxydable de 0,6 mu d'épaisseur, type 316, portant un revêtement mince d'oxyde. On peut utiliser les agents tensio-actifs suivants, isolément ou en combinaison entre eux lorsqu'ils sont compatibles à une concentration de 10/o dans des bains aqueux de polissage et l'on obtient dans chaque cas un aspect brillant et lisse voisin du poli-miroir.
Des tri-n-alkylamines tertiaires comme l'Armeen
DMCD, trialkylamine dans laquelle un groupe alkyle contient de 8 à 18 atomes de carbone et les autres sont des groupes méthyles, et comme l'Armeen M2HT qui est une méthylamine de suif déshydrogéné.
Des di-n-alkylamines secondaires comme l'Armeen 2 C portant des alkyles qui contiennent de 6 à 18 atomes de carbone,
des n-alkylamines primaires comme l'Armeen 8 qui porte un alkyle contenant de 6 à 10 atomes de carbone.
Un chlorure d'ammonium quaternaire portant deux groupes méthyles, un groupe éthylbenzyle et un groupe alkyle à 6--20 atomes de carbone, comme le produit de marque commerciale Onyx BTC 471, qui porte 12 à 18 atomes de carbone dans le groupe alkyle à longue chaîne.
un sel de 1-hydroxyéthyl-2-heptadécénylglyoxali- dine (Alromine O)
des sels d'amines tertiaires d'oxazolines substituées comme l'Alkaterge C qui est une 2-heptadlécyl-5-mé- htyl-6-hydroxyméthyloxazoline.
de l'oléate de sorbitol polyoxyéthyléné (Atlas-G1186)
de l'oléate de sorbitan polyoxyéthyléné (Tween 80)
de la diéthanolamine d'acide caprique (Ninol 1001)
du laurylsulfate de sodium (Duponol C)
du N-méthyl-N-oléyltaurate de sodium (Igepon
T-33)
du dioctylsulfosuccinate de sodium (Aerosol OT)
de la N-méthyl-N-oléylglycine (Sarkosyl O)
du (Capryl)s-Na(PsOt0)2 (Victawet 58 B)
un agent tensio-actif anionique fluoré (Florochemical FC-95)
Un sel de sodium d'un agent tensio-actif amphotère éthoxylé (Triton Q S15)
du monooléate de sorbitan (Span - 80)
un alkylarylpolyéther sulfonate de sodium (Triton X200)
l'hydroxyde de 1-(2-acébate de sodium)
1(2-éthylate de sodium)-2-undécyl-4,5dihydroimidazolium (Miranol M).
Lorsqu'on supprime le traitement préalable par une solution oxydante des plaques sont nettement moins brillantes et l'aspect final n'est pas voisin du poli-miroir.
Exemple 7
On traite par le procédé décrit dans l'exemple 1 des raccords de tubes en acier inoxydable forgé des types 304 et 316 qui présentent un revêtement superficiel noir de calamine provoqué par un traitement thermique antérieur. On immerge les raccords dans le bain aqueux de polissage pendant 10 à 20 mn environ à une température de 88" C environ. On en sort les raccords brillants et débarrassés de la calamine.
Exemple 8
On prépare un article consistant en une pièce d'acier inoxydable type 302 et en pièces d'acier doux, de cuivre et de laiton fixées à l'acier inoxydable par 'ne soudure à l'argent. L'opération de soudure a provoqué la formation sur l'acier inoxydable d'une calamine épaisse bleu-noire. On traite cet article par le procédé de l'exemple 1 en l'immergeant dans le bain aqueux de polissage pendant 15mn à 880 C. On obtient un acier inoxydable dont la surface est propre et brillante. Le cuivre et le laiton sont propres. L'acier doux présente les signes d'une légère attaque. Il n'y a pratiquement pas d'attaque sur la soudure à l'argent.
Exemple 9
On nettoie de l'acier inoxydable soudé, type 302, dans une solution aqueuse contenant 44 g/l de la composition ci-après:
Composant O/o
Hydroxyde de sodium 50
Carbonate de sodium 47
Oléate de sodium 3
Pour ce nettoyage, on traite dans la solution ci-dessus pendant 10 minutes à la température de 710 C.
On rince ensuite l'acier inoxydable à l'eau et on lui fait subir un traitement préalable par une solution aqueuse oxydante contenant de 60 à 120g/1 du mélange ci-après:
Composant O/o
Hydroxyde de sodium 65
Permanganate de potassium 27
Carbonate de sodium 8
On traite dans cette solution à 930 C pendant des durées de 30 ou 60 mn puis on rince à l'eau.
On immerge ensuite l'acier inoxydable dans une solution à 25 /o en volume d'acide chlorhydrique à 180
Baumé contenant 10/o d'un inhibiteur pendant 2 mn à 270 C puis on rince à l'eau.
On immerge ensuite l'acier inoxydable dans un bain aqueux de polissage contenant les composants suivants:
Composant /o
Acide phosphorique 25
Acide chlorhydrique 3
Acide nitrique 3
Alkylarylpolyéther alcool
(Triton X-100) 1
Eau 68
Le traitement dans cette solution s'effectue à 770 C pendant 10 mn; on fait suivre d'un rinçage à l'eau et d'un séchage.
Les échantillons d'acier inoxydable traités au préalable par les solutions oxydantes contenant de 60 à 120 girl des composants indiqués ci-dessus présentent des surfaces polies uniformes à la fin de l'opération complète décrite ci-dessus. On obtient le même résultat lorsqu'on utilise une solution oxydante contenant 120 gui des composants y indiqués pendant un traitement préalable de 60 mn en faisant suivre des autres traitements décrits; par contre un échantillon témoin qui n'a pas été soumis au traitement préalable par une solution oxydante et qui a été traité par ailleurs comme décrit dans cet exemple porte encore de la calamine sur la soudure et une bande très mate de 6 mm d'épaisseur qui s'étend sur la surface polie jusqu'à 13 mm de la soudure.
On répète l'opération mais on porte la concentration du Triton X-100 à 30/o dans le bain aqueux de polissage en diminuant la quantité d'eau de manière correspondante. Des mesures de réflectance spéculaire absolue, effectuées sur l'acier inoxydable avant et après polissage conformément au procédé du présent exemple donnent des résultats respectifs de 24 /o et 530/o (la définition des valeurs de réflectance spéculaire est indiquée dans l'exemple 10 ci-après).
Exemple 10
On suit le mode opératoire de l'exemple 9 pour polir des plaques d'acier inoxydable calaminées à la chaleur mais on utilise des solutions oxydantes aux concentrations indiquées dans le tableau A ci-après, avec les durées de traitement également indiquées:
Tableau A concentration de la durée réflectance spéculaire solution oxydante (1) absolue 010 (2) témoin 26 601 g/l > 30 mn 45
120 g/l 30 mn 61
120 g/l 60 mn 61
(1) mêmes composants que dans l'exemple 9
(2) la plaque d'acier inoxydable témoin, avant traitement, donne
une lecture de réflectance spéculaire absolue de 4 /o
La réflectance spéculaire est mesurée avec un
appareil opérant sur le même principe que le photo
mètre bien connu en photographie,
c'est-à-dire que la
lumière réfléchie est mesurée sur une échelle de l'instrument. On étalonne d'abord I'instrument par réglage
de l'indicateur de manière à enregistrer un maximum de 1000/o pour une quantité déterminée de lumière
réfléchie provenant d'une surface parfaitement polie tel
qu'un miroir. On règle également de manière à enregis
trer une réflectance de 5,60/o sur une glace noire. Les résultats rapportés dans le tableau A ci-dessus montrent qu'on obtient une réflectance spéculaire très supérieure lorsqu'on utilise la solution oxydante de permanganate dans l'opération avec une durée égale des traitements par la solution de polissage.
Exemple Il
On traite un lot d'acier inoxydable type 302, qui s'est avéré difficile à polir en raison d'une forte calamine, par le procédé de l'exemple 9, modifié par remplacement du Triton X-100 par une quantité étale d'Aliquat 4 (N-chlorure d'ammonium quaternaire contenant 3 restes méthyles et un reste gras normal) ou une quantité égale de FC-95 (agent tensio-actif anionique fluoré). Les résultats obtenus sont rapportés dans le tableau B ci-après qui montrent que l'on obtient des résultats supérieurs lorsqu'on effectue le traitement préalable oxydant par le permanganate.
Tableau B concentration de la durée réflectance spéculaire solution oxydante (1) absolue O/o (2)
Aliquat 4 FC-95 témoin 32 37 120 glu 30 mn 38 42 (1) mêmes composants que dans l'exemple 9 (2) la plaque d'acier inoxydable témoin, avant traitement, donne
une lecture de réflectance spéculaire absolue de 24 /o
Le procédé de l'invention peut être utilisé pour le décalaminage et le polissage des aciers inoxydables d'une manière générale. On a obtenu des résultats particulièrement satisfaisants avec les aciers inoxydables de la série 300 contenant environ î80/o de chrome et 80/o de nickel.
On a obtenu des surfaces légèrement moins brillantes quoique propres avec la série d'aciers inoxydables du type 200, à faible teneur en nickel et avec la série 400 ne contenant pas de nickel. Mais le procédé de l'invention peut également être utilisé avec avantage dans le traitement d'aciers spéciaux et d'autres alliages.
Exemple 12
On calamine de l'acier inoxydable de type 304 en disposant les tôles sur une plaque chauffante portée à la température de 427" C pendant 1 à 2 heures, et on les polit ensuite comme décrit dans l'exemple 9. Les résultats obtenus sont rapportés dans le tableau C ciaprès et mettent en évidence l'effet de la solution oxydante de permanganate dans le traitement préalable sur des calamines difficiles à éliminer.
Tableau C
Réflectance spéculaire absolue 0/o
avant polissage après polissage après polissage
(calamine) avec oxydation sans oxydation 1 heure de calaminage 21 57 1/2 54 2 heures de calaminage 16 59 1
La forte influence de l'opération préalable de conditionnement de la calamine est bien mise en évidence sur la tôle la plus fortement calaminée. La tôle calaminée qui n'a pas été soumise au traitement préalable par l'oxydant subit dans le bain de polissage une attaque sélective qui provoque une diminution de la réflectance superficielle. La tôle calaminée traitée au préalable par l'oxydant et polie ensuite dans le même bain est nettement plus brillante.
Exemple 13
On opère comme décrit dans l'exemple 9 avec les mêmes rapports d'acides et le même cycle opératoire mais en remplaçant l'agent tensio-actif à haut poids moléculaire par un alcool insaturé des types propynol et butyne diol. Les résultats obtenus sont rapportés dans le tableau D ci-après et montrent l'effet du rapport d'acides préféré sur le polissage.
Tableau D
Réflectance spéculaire absolue O/o
après polissage avant polissage 2-propyne-l-oll 23 54 2-butyne-1,4diol 22,5 52,5
La surface de la tôle traitée présente un reflet gris.
Cependant, on peut utiliser des alcools insaturés comme le propynol et le butyne-diol pour obtenir un brillantage lorsqu'on observe le rapport d'acides préféré.
Chemical polishing process of a stainless steel surface and concentrated solution
for its implementation
The present invention relates to a process
for chemical polishing of a stainless steel surface and a concentrated solution for setting
implementation of this process.
Among the polishing and brightening processes of
stainless steel surface include polishing
mechanical and buffalo skin polishing, polish
electric wise and chemical polishing. Polishing
mechanics requires numerous handling of
the part leading to high labor costs
and can moreover frequently turn out to be unusable by
continuation of the complex shape and nature of the room.
-Electric polishing often gives results
satisfactory but it requires expensive equipment
and large amounts of electrical energy. In some cases, previous chemical polishing processes
give a grained or satin surface and not an over
polished face; in other cases they are relatively sensitive
due to variations in the concentration of
tances used, so that operations are diffi
ciles. In addition, the active substances are used to
relatively high concentrations with, consequently,
strong losses by entrainment out of the bath, that is to say losses -due -to substances remaining on
items removed due to the polishing bath and which may furthermore interfere with subsequent treatments.
Previous chemical polishing processes have equal
There is a tendency to remove too large amounts of metal from the treated articles and thus to alter their dimensions to an excessive extent.
During the manufacture of stainless steel articles, the metal is frequently welded, brazed or subjected to other heat treatments which provo
quent the formation of a heat scale. This
calamine is not very pleasant to the eye, tends to make the
corrosion of the article and must therefore be eliminated
mined.
United States Patent No. 3,072,515 describes a method and composition for descaling and chemically polishing metals, particularly stainless steel.
In this patent the surface of the metal is put in
contact with an aqueous solution of hydrochloric acid, nitric acid and an additive containing a
polyoxyethylene chain in its molecule, like
described in more detail in the patent.
-The solution can
also contain phosphoric acid to
-exalt -the effect of -reagents. The metal surface is polished very smooth acquiring a metal, close to the poli-mi- zeir, and losses by dissolution of the treated metal and by
entry out of the bath are kept to a minimum.
The invention relates to a polishing process
chemical of a stainless steel surface, characterized in that this surface is first treated with an oxidizing alkaline aqueous solution at high temperature and for a sufficient time to make this surface more receptive to the operation chemical polishing, then
a concentrated chemical polishing solution is diluted in water and said surface is brought into contact with the aqueous tin thus obtained.
The invention also relates to a solution
concentrate for carrying out the process, characterized in that it contains, by weight: from I-to 10 / o
hydrochloric acid, up to 65% phosphoric acid and 0.5 to 20% of a surfactant containing -an aliphatic chain of 6 to 20 carbon atoms and
chosen from the group formed by cationic aliphatic, araliphatic and heterocyclic amines,
anionic and nonionic aliphatic amides, nonionic partial esters of aliphatic acids and polyols or their polyoxyethylene ethers, anionic aliphatic sulphates,
anionic aliphatic esters of sulfonated aliphatic acids, ahionic aliphatic arylpolyethersulfonates and anionic aliphatic phosphates, or an acetylenic alcohol, the remainder being water.
We found that the polishing could be improved
chemical abstained using the solution of the above-cited US patent and that the chemical polishing could also be carried out with other solutions when a metal surface was pretreated which puts it in an activated or conditioned state: In particular, the metal surface is contacted with an oxidizing alkaline aqueous solution to activate it and prepare it for the removal of the oxide and the subsequent chemical polishing.
The polishing effect of the method and composition of the United States patent cited above is improved, and other polishing solutions can be used which previously did not provide an acceptable polished surface.
The pre-treated metal surface is then contacted with an aqueous solution containing hydrochloric acid, phosphoric acid and a surfactant. The surfactant may constitute a compound containing a polyoxyethylene chain in its molecule and as defined in the above patent, or a compound belonging to other classes described below. Phosphoric acid enhances the activity of the solution, apparently stabilizing it and preventing pitting of the metal surface.
Metal surfaces and especially stainless steel surfaces are chemically polished in this manner to remove scale and oxides and provide the metal with a smooth surface similar to mirror polish. The stainless steels in question in the present application are alloys which mainly contain iron, chromium and nickel, or iron and chromium, with minor constituents.
Apart from the fact that it makes it possible to obtain polished, shiny surfaces on metals such as stainless steel, the process has advantages in that the solutions used are prepared with substances at relatively low cost, at concentrations relatively low, which minimizes the losses by entrainment out of the bath. The amount of base metal removed in the process is relatively small, so that changes in the dimensions of the finished articles are also minimized.
The metal surfaces to be polished are preferably subjected to a preliminary cleaning of conventional type intended to remove oil, grease, compounds used for stretching, etc. The clean surfaces are then contacted with an alkaline, oxidizing aqueous solution which preferably contains an alkali metal permanganate such as potassium or sodium permanganate. The solution preferably contains about 2 to 40% by weight of permanganate. Strongly caustic solutions are also preferred. This causticity will preferably be provided by a strong base, more especially an alkali metal hydroxide such as sodium or potassium hydroxide. This base can be used at concentrations of about 5 to 100% by weight.
It is also possible to introduce a water softener, for example an alkali metal carbonate, preferably sodium or potassium carbonate. The softener is used in a small but effective amount, and it is in fact preferred to use a carbonate in proportions of about 0.5 to 10% of the weight of the solution.
The metal is contacted with the oxidizing solution at high temperature and for a sufficient time to prepare the metal surface, condition it for the subsequent chemical polishing. The solution will preferably be at a temperature between about 660 C and its boiling point. The metal is kept in contact with the solution for a period of between approximately 1/4 hour and 1 hour 30 minutes, this period varying inversely with the temperature. The metal obtained which has undergone the pretreatment is preferably washed with an acid solution to neutralize the caustic product remaining on the metal and then rinsed, after which it is subjected to chemical polishing.
The surfactant can be one of the compounds described in US Pat. No. 3,072,515 cited above. These surfactants are:
1. Condensation products of one mole of phenol with about 5 to 30 moles of ethylene oxide.
2. Condensation products of one mole of an alkylphenol containing up to about 15 carbon atoms in the alkyl group with about 5 to 30 moles of ethylene oxide.
3. Condensation products of one mole of an alkyl amine containing from about 10 to 20 carbon atoms in the alkyl group with about 5 to 50 moles of ethylene oxide.
4. Condensation products of one mole of an aliphatic alcohol containing from about 10 to 20 carbon atoms in the alkyl group with about 5 to 50 moles of ethylene oxide.
5.Condensation products of one mole of a polypropylene glycol containing from about 10 to 50 units of propylene oxide with about 4 to 150 moles of ethylene oxide, and
6. mixtures of these surfactants.
However, other surfactants can be used which contain an aliphatic chain of 6 to 20 carbon atoms. A preferred group of surfactants includes cationic aliphatic, araliphatic and heterocyclic amines, nonionic and anionic aliphatic acid amides, nonionic partial esters of aliphatic acids and polyols and their polyoxyethylenated ethers, aliphatic sulfates, anionic aliphatic esters of sulfonated aliphatic acids, anionic aliphatic arylpolyethersulfonates and anionic aliphatic phosphates.
Cationic aliphatic, araliphatic and heterocyclic amines are primary, secondary, tertiary and quaternary amines containing at least one aliphatic chain of 6 to 20 carbon atoms which can be straight or branched. Examples of such compounds include the fatty mono, di- and tri-n-alkylamines, and inter alia the primary, secondary and tertiary fatty amines sold under the trademark Armeen. As other compounds, mention will be made of the quaternary alkylammonium and aralkylammonium salts.
Preferred compounds of this type contain an alkyl group of 8-16 carbon atoms, two alkyl groups containing 1 to 6 carbon atoms and an aralkyl group containing 7 to 10 carbon atoms, such as the sold alkyl dimeylethylbenzylammonium chloride. under the brand
commercial Onyx BTC 471.
Among the heterocyclic amines, mention will be made of substituted glyoxalidines and substituted oxazolines, used in the form of their addition salts with acids. As an example of such compounds there will be mentioned 1-hydroxyethyl-2 <heptadecenylglyoxalidine sold under the trade mark Alro Amine 0 and a substituted oxaline sold under the trade mark Alkaterge C.
Nonionic amides of aliphatic acids include amides of aliphatic, preferably lower, amines, such as aminoethyiethanoiamine and diethanolanine, and of fatty acids containing a straight or branched aliphatic chain of 6 to 20 carbon atoms. Mention will be made, inter alia, of the amides of aminoethylethanolamine and of fatty acids sold under the trademark Nopcogen RP and of the fatty acid and of diethanolamine amide sold under the trademark Ninol 1001.
Among the anionic amides of aliphatic acids, mention will be made of the amides of straight or branched chain aliphatic acids of 6 to 20 carbon atoms with aliphatic aminosulphonic and aminocarboxylic acids, preferably lower. The amino group is also substituted, preferably by an alkyl group containing from 1 to 6 carbon atoms. Among the compounds of this class there will be mentioned sodium N-cyclohexyl-N-palmitoyltaurate sold under the trademark Igepon CN-42, and N-methyl-N oleoyitaurate sold under the trademark
Igepon T-33 and N-methyl-N-oleoylglycine sold under the trademark Sarkosyl O.
Nonionic partial esters of aliphatic acids and polyols as well as their polyoxyethylenated ethers include partial esters of straight or branched chain aliphatic acids containing 6 to 20 carbon atoms and of sorbital, propylene glycol and glycerol as well than their polyoxyethylene ethers. Among these compounds, mention will be made of sorbitan monooleate sold under the trademark Span 80, and polyoxyethylenic sorbitan monooleate sold under the brand Tween 80.
Anionic aliphatic sulfates include sulfates or sulfuric esters of straight or branched chain alkyls containing 6 to 20 carbon atoms. Mention will in particular be made of sodium lauryl sulphate sold under the trademark Duponol C.
Anionic aliphatic esters and amides of sulfonated dicarboxylic acids include straight chain or branched 6-20 carbon alkyl esters of sulfonated lower dicarboxylic acids. Mention will in particular be made of the dioctyl ester of sulfosuccinic acid, sodium salt, sold under the trademark Aerosol OT, and disodium N-octadecylsulfosuccinamate sold under the trademark Aerosol 18.
Anionic aliphatic arylpolyethersulfonates include straight chain or branched alkyl substituted arylpolyethersulfonates containing from 6 to 20 carbon atoms.
Mention will be made, for example, of sodium octylphenoxy-polyethoxysulfonate sold under the trade mark Triton X-200.
Anionic aliphatic phosphates include straight or branched chain alkyl mono- and polyphosphates containing from 6 to 20 carbon atoms and up to eight phosphate groups. Examples of such compounds include the compound (2-ethylhexyl) 5-Nas (P30lr2, sold under the trademark Victawet 35 B and (capryl) 5-Na5 (P3O10) 2, sold under the trademark Victawet 58 B, as well as monophosphates such as orthophosphoric acid lauryl ester.
As other surfactants which can be used, mention will be made of anionic fluorinated aliphatic compounds such as the Florochemical brand compound
FC-95 and amphoteric surfactants such as Triton Trademark Ethoxylated Sodium Salt
QS-15.
In practice, a concentrate is preferably prepared which serves as a reserve and from which the polishing solution can be prepared. A preferred concentrate contains from about 6 to 90% by weight of hydrochloric acid, from about 25 to 65% by weight of phosphoric acid, from about 1 to 30% by weight of a surfactant, the balance being water. The E. U. A.
No. 3,072,515 cited above describes such concentrates containing a compound which carries a polyoxyethylene chain in its molecule. The concentrates contain a surfactant which has an aliphatic chain of 6 to 20 carbon atoms as described above. A particular highly valued concentrate contains about 80% hydrochloric acid, 60% phosphoric acid, 2.60% surfactant, by weight, balance: water. A polishing solution is prepared by adding nitric acid and water to a concentrate and a solution is obtained containing hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid and a surfactant in the proportions indicated above.
The metal to be polished is brought into contact with the polishing solution in a bath of said solution, at high temperature and for a period sufficient to obtain a polished and shiny surface. The bath is maintained at a temperature preferably in the range of about 54 to 930 C, more preferably 71 to 88 "C. The time required to obtain a polished, shiny surface varies with the temperature of the bath. solution, type of metal and surface condition of the metal. Usually it takes about 5 to 20 minutes at a temperature of about 71 to 88 "C, this time decreasing with increasing temperatures and increasing with increasing temperature. temperatures are dropping. Following the polishing treatment, the metal is rinsed and it can be observed that the treated metal has the desired polished surface.
In the following examples, the indications of parts and of O / o are understood by weight, unless otherwise indicated.
The proportions indicated for acids are understood to be for acids at a concentration of 1000 / o unless otherwise indicated.
Example 1
We clean stainless steel plates 0.6 mm thick type 302, having a surface appearance of type 2 B (mat) and which have a thin layer of oxide, in order to remove the hulie, the grease and other soils, by immersion for 10 minutes at 820 C in a solution of the composition below in water, at a concentration of 44 g per liter of total solution.
Component 0/0
sodium hydroxide 50
sodium carbonate 47
sodium oleate 3
The plates are removed from the solution and rinsed with tap water.
The plates are immersed for 10 min in the alkaline oxidizing solution of the composition below, at 93 ° C., in order to remove the surface oxides.
Component%
Sodium hydroxide 7.9
potassium permanganate 3.2
anhydrous sodium carbonate 0.7
water 88.2
The plates are removed from the oxidizing solution and rinsed with tap water.
The plates are immersed for 5 min in a solution of the composition below, diluted with 3 parts by volume of water, and maintained at 270 ° C., to neutralize the caustics remaining on the plates:
Component / o
75 / o 5 phosphoric acid
xylene sulfonic acid 5
octylphenoxypolyethoxyethanol containing
about 11 to 13 moles of ethylene oxide 5
dodecyldiphenyl ether disulfonate
sodium 2
water 83
The plates are removed from the solution and rinsed with tap water.
The plates are then immersed for 15 m in an aqueous polishing bath defined below at a temperature of 80 to 820 C.
Component / 0
hydrochloric acid 3
nitric acid 3
phosphoric acid 24
Component%
fatty acid amide and arn
ethylethanolamine (1) 1
supplement water
(1) Nopcogen RP.
-The plates are removed from the bath and rinsed with tap water. It is observed that they have a shiny and smooth exterior appearance similar to mirror polish. If the prior treatment with the oxidizing permanganate solution is omitted, the plates are significantly less shiny and no longer have the mirror appearance.
On the other hand, when the previous operation is repeated but removing the aminoethylethartol-amine and fatty acid amide in the polishing bath, neither polishing nor nibrillantage of the plates is observed. In addition, a non-uniform attack of the plates is observed.
Example 2
The operation of Example 1 is repeated but the aqueous bath comprises 50 / o of hydrochloric acid instead of 30 / o in the polishing solution. Equivalent results are obtained.
Example 3
The operation of Example 1 is repeated, but 50 / o of nitric acid is used instead of 30 / o in the polishing solution. Equivalent results are obtained.
Example 4
The operation of Example 1 is repeated, but the aqueous bath comprises 15n / o of phosphoric acid instead of 24 lo in the polishing solution and the fatty acid amide of aminoethylethanolamine has been replaced by a monoalkylamine containing 6 to 8 carbon atoms in the alkyl group (Armeen-8). The plates are immersed in the polishing solution in 20 minutes. Equivalent results are obtained.
Example 5
The operation of Example 1 is repeated using various surfactants in the polishing solution. In each case, a shiny and smooth appearance similar to mirror polish is obtained with aqueous polishing baths containing 10 / o of the following surfactants, individually or in combinations with one another when they are compatible:
1-hydroxyethyl-2-heptadecenylglyoxalidine (Alroamine O) salt.
Substituted oxazoline tertiary amine salt (Alkaterge C).
Polyoxyethylenated Sorbitol Oleate (Atlas G-1186)
Amide of fatty acid and diethanolamine (Ninol 1 <1)
Sodium lauryl sulfate (Duponol C)
sodium dioctylsulfosuccinate (Aerosol OT)
N-methyl-N-oleylglycine (Sarkosyl O)
(Capryl) 5-Na5 (P5O10) (Victawet 58 B)
fluorinated anionic surfactant (Florochemical
FC t) 5) sodium salt of an ethoxylated amphoteric surfactant (Triton Q S-15)
When the prior treatment with an oxidizing solution is eliminated, the appearance of the plates is markedly less brilliant.
Example 6
The operation of Example 1 was repeated with 0.6 µm thick, type 316 stainless steel plates bearing a thin oxide coating. The following surfactants can be used, singly or in combination with each other when they are compatible at a concentration of 10% in aqueous polishing baths and in each case a shiny and smooth appearance similar to the polish is obtained. -mirror.
Tertiary tri-n-alkylamines such as Armeen
DMCD, trialkylamine in which one alkyl group contains 8 to 18 carbon atoms and the others are methyl groups, and like Armeen M2HT which is a dehydrogenated tallow methylamine.
Secondary di-n-alkylamines such as Armeen 2 C bearing alkyls which contain 6 to 18 carbon atoms,
primary n-alkylamines such as Armeen 8 which carries an alkyl containing from 6 to 10 carbon atoms.
A quaternary ammonium chloride bearing two methyl groups, an ethylbenzyl group and an alkyl group of 6--20 carbon atoms, such as the trademark product Onyx BTC 471, which has 12 to 18 carbon atoms in the alkyl group at long chain.
a salt of 1-hydroxyethyl-2-heptadecenylglyoxalidine (Alromine O)
tertiary amine salts of substituted oxazolines such as Alkaterge C which is 2-heptadlecyl-5-methyl-6-hydroxymethyloxazoline.
polyoxyethylene sorbitol oleate (Atlas-G1186)
polyoxyethylenated sorbitan oleate (Tween 80)
capric acid diethanolamine (Ninol 1001)
sodium lauryl sulfate (Duponol C)
sodium N-methyl-N-oleyltaurate (Igepon
T-33)
sodium dioctylsulfosuccinate (Aerosol OT)
N-methyl-N-oleylglycine (Sarkosyl O)
(Capryl) s-Na (PsOt0) 2 (Victawet 58 B)
a fluorinated anionic surfactant (Florochemical FC-95)
A sodium salt of an ethoxylated amphoteric surfactant (Triton Q S15)
sorbitan monooleate (Span - 80)
a sodium alkylarylpolyether sulfonate (Triton X200)
1- (sodium 2-acebate) hydroxide
1 (sodium 2-ethylate) -2-undecyl-4,5dihydroimidazolium (Miranol M).
When the prior treatment with an oxidizing solution is removed, the plates are much less shiny and the final appearance is not close to mirror polish.
Example 7
Type 304 and 316 forged stainless steel tube fittings which have a black surface coating of scale caused by a prior heat treatment are treated by the method described in Example 1. The fittings are immersed in the aqueous polishing bath for about 10 to 20 minutes at a temperature of about 88 ° C. The fittings are taken out shiny and free of scale.
Example 8
An article consisting of a piece of type 302 stainless steel and pieces of mild steel, copper and brass fixed to the stainless steel by silver soldering is prepared. The welding operation caused a thick blue-black scale to form on the stainless steel. This article is treated by the method of Example 1 by immersing it in the aqueous polishing bath for 15 minutes at 880 C. A stainless steel is obtained, the surface of which is clean and shiny. Copper and brass are clean. Mild steel shows signs of slight attack. There is hardly any attack on the silver solder.
Example 9
Welded stainless steel, type 302, is cleaned in an aqueous solution containing 44 g / l of the following composition:
Component O / o
Sodium hydroxide 50
Sodium carbonate 47
Sodium oleate 3
For this cleaning, it is treated in the above solution for 10 minutes at a temperature of 710 C.
The stainless steel is then rinsed with water and subjected to a preliminary treatment with an oxidizing aqueous solution containing from 60 to 120 g / 1 of the mixture below:
Component O / o
Sodium hydroxide 65
Potassium permanganate 27
Sodium carbonate 8
Treated in this solution at 930 C for periods of 30 or 60 minutes and then rinsed with water.
The stainless steel is then immersed in a 25 / o by volume solution of hydrochloric acid at 180
Baumé containing 10 / o of an inhibitor for 2 min at 270 C then rinsed with water.
The stainless steel is then immersed in an aqueous polishing bath containing the following components:
Component / o
Phosphoric acid 25
Hydrochloric acid 3
Nitric acid 3
Alkylarylpolyether alcohol
(Triton X-100) 1
Water 68
The treatment in this solution is carried out at 770 C for 10 min; followed by rinsing with water and drying.
The samples of stainless steel previously treated with the oxidizing solutions containing from 60 to 120 girls of the components indicated above show uniform polished surfaces at the end of the complete operation described above. The same result is obtained when an oxidizing solution containing 120 mistletoe of the components indicated therein is used during a pretreatment of 60 min by following other treatments described; on the other hand, a control sample which has not been subjected to the preliminary treatment with an oxidizing solution and which has been treated elsewhere as described in this example still bears scale on the weld and a very matt strip 6 mm thick which extends over the polished surface up to 13mm from the weld.
The operation is repeated but the concentration of Triton X-100 is brought to 30% in the aqueous polishing bath while reducing the amount of water correspondingly. Absolute specular reflectance measurements made on stainless steel before and after polishing according to the method of this example give results of 24 / o and 530 / o, respectively (the definition of the specular reflectance values is given in example 10 below).
Example 10
The procedure of Example 9 is followed for polishing heat-scaled stainless steel plates, but oxidizing solutions are used at the concentrations indicated in Table A below, with the treatment times also indicated:
Table A concentration of the duration specular reflectance oxidizing solution (1) absolute 010 (2) control 26 601 g / l> 30 min 45
120 g / l 30 min 61
120 g / l 60 min 61
(1) same components as in example 9
(2) The sample stainless steel plate, before treatment, gives
an absolute specular reflectance reading of 4 / o
Specular reflectance is measured with a
device operating on the same principle as the photo
well known meter in photography,
that is to say that the
reflected light is measured on a scale of the instrument. The instrument is first calibrated by adjustment
indicator so as to record a maximum of 1000 / o for a determined amount of light
reflected from a perfectly polished surface such
than a mirror. We also adjust so as to record
measure a reflectance of 5.60 / o on black glass. The results reported in Table A above show that a much higher specular reflectance is obtained when the oxidizing solution of permanganate is used in the operation with an equal duration of the treatments with the polishing solution.
Example It
A batch of type 302 stainless steel, which has been found to be difficult to polish due to heavy scale, is treated by the process of Example 9, modified by replacing Triton X-100 with a slack amount of Aliquat 4 (N-quaternary ammonium chloride containing 3 methyl residues and one normal fatty residue) or an equal amount of FC-95 (fluorinated anionic surfactant). The results obtained are reported in Table B below, which show that higher results are obtained when the oxidative preliminary treatment with the permanganate is carried out.
Table B concentration of time specular reflectance oxidizing solution (1) absolute O / o (2)
Aliquat 4 FC-95 control 32 37 120 glu 30 min 38 42 (1) same components as in example 9 (2) the control stainless steel plate, before treatment, gives
an absolute specular reflectance reading of 24 / o
The process of the invention can be used for descaling and polishing stainless steels in general. Particularly satisfactory results have been obtained with the stainless steels of the 300 series containing about 80% chromium and 80% nickel.
Slightly less shiny yet clean surfaces were obtained with the Type 200 series, low nickel stainless steel series and the 400 series which did not contain nickel. But the process of the invention can also be used with advantage in the treatment of special steels and other alloys.
Example 12
Type 304 stainless steel is scaled by placing the sheets on a hotplate brought to a temperature of 427 "C for 1 to 2 hours, and then polished as described in Example 9. The results obtained are reported. in Table C below and demonstrate the effect of the oxidizing solution of permanganate in the pretreatment on calamines which are difficult to eliminate.
Table C
Absolute specular reflectance 0 / o
before polishing after polishing after polishing
(scale) with oxidation without oxidation 1 hour of scaling 21 57 1/2 54 2 hours of scaling 16 59 1
The strong influence of the preliminary scale conditioning operation is clearly demonstrated on the most heavily scaled sheet. The scaled sheet which has not been subjected to the preliminary treatment with the oxidant undergoes a selective attack in the polishing bath which causes a reduction in the surface reflectance. The scaled sheet treated beforehand with the oxidizer and then polished in the same bath is clearly brighter.
Example 13
The operation is carried out as described in Example 9 with the same acid ratios and the same operating cycle, but replacing the high molecular weight surfactant with an unsaturated alcohol of the propynol and butyne diol types. The results obtained are reported in Table D below and show the effect of the preferred acid ratio on polishing.
Table D
O / o absolute specular reflectance
after polishing before polishing 2-propyne-l-oll 23 54 2-butyne-1,4diol 22.5 52.5
The surface of the treated sheet has a gray reflection.
However, unsaturated alcohols such as propynol and butyne diol can be used to achieve gloss when observing the preferred acid ratio.