FI68865C - Foerfarande foer pyrning av jaern och jaernlegeringar med syraoch en blandning foer utfoerande av foerfarandet - Google Patents

Description

6S865

Menetelmä raudan ja rautalejeerinkien peittaamiseksi hapolla ja seos menetelmän suorittamiseksi Tämä keksintö koskee metallimateriaalin happopeittaus-menetelmää, jonka materiaalin rautapitoisuus on vähintään n. 80 paino-%, samanaikaisesti kun inhibitoidaan alttiina olevat metallipinnat hapon vaikutusta vastaan. Keksintö koskee myös peittausseosta menetelmän suorittamiseksi, joka seos sisältää toista tai molempia mineraali-hapoista kloorivetyhappo ja rikkihappo ja jonka kokonais-happoväkevyys on n. 0,5-4 moolia/1.

Rauta- ja terästehtaat ja valmistusteollisuus käyttävät happopeittausprosesseja rauta-, teräs- ja muiden rautale jeerinkiesineiden pintakäsittelyssä. Terästeollisuudessa peittausta suoritetaan pääasiassa karstan ja muiden oksidi- ja hydroksidikerrosten poistamiseen, jotka ovat muodostuneet esineiden metallipinnoille valmistuksen aikana. Nämä kerrokset muodostuvat pääasiassa, kun esineitä käsitellään termisesti, esim. hehkutettaessa ja sen jälkeen valssattaessa.

Valmistusteollisuudessa peittausprosesseja käytetään ruosteen ja muiden epäpuhtauksien poistotarkoitukseen materiaalin pinnalta. Ruostetta muodostuu metalliesineiden kuljetuksen, varastoinnin ja käsittelyn aikana, näiden esineiden koostuessa terästeollisuuden valmiista tuotteista tai muiden metallintyöstöteollisuuksien, esim. alihankkijoiden puolivalmisteista. Epäpuhtaudet ovat peräisin samoista lähteistä ja niitä voivat olla esimerkiksi hitsaus-, juotos- tai kovajuotosjätteet ja sormenjäljet, vaikka ne voivat olla myös öljykerrosten jne. muodossa, joka on peräisin valmistusoperaatioista tai öljynä, joka on tarkoituksella levitetty materiaalin suojaamiseksi korroosiolta.

2 68865

Terästeollisuudessa happoliuos, jota käytetään lejee-raamattomien terästen tai vähälejeeristen terästen (hiiliteräs) peittaukseen, on useimmiten rikkihappoliuos tai kloorivetyhappoliuos. Peitattaessa ruostumatonta terästä ja muita vaikeasti työstettäviä materiaalilaje-ja käytetty happoliuos on useimmiten typpihappoliuos tai fluorivetyhappoliuos tai näiden kahden hapon seos.

Valmistusteollisuudessa peittaustarkoituksiin käytetty happo on pääasiassa rikkihappo, vaikka kloorivetyhappoa, typpihappoa ja fluorivetyhappoa voidaan myös käyttää, kun sitä pidetään edullisena vallitsevien olosuhteiden kannalta .

Vaikka periaatteessa fosforihappoa voidaan pitää rikkihappoa ja kloorivetyhappoa vastaavana terästä peitattaessa, sillä on rajoitettu käyttö johtuen pitemmistä peittaus-ajoista ja korkeammasta hinnasta, sillä on välttämätöntä hankia jonkinlainen regenerointilaitteisto, mikäli prosessin on määrä olla taloudellisesti elinkykyinen.

Fosfatointia - kemiallista esikäsittelyprosessia, jossa on suositeltavaa käyttää liuoksia, joiden pääkomponentti on joko rautafosfaatti tai sinkkifosfaatti - käytetään kuitenkin usein lyhytaikaisen korroosiosuojän saamiseen ennen esineen lopullista käsittelyä ja parempien tartunta-pintojen aikaansaamiseen esineelle levitettäviä maaleja ja lakkoja varten, jolloin parannetaan valmiiden pintojen ruosteenesto-ominaisuuksia.

Peitattaessa lejeeraamattomia tai vähälejeerattuja teräsesi-neitä, jotka ovat vahvan kuonan peitossa, kuona liuotetaan ensin osittain samalla kun pääosa poistetaan mekaanisesti synnyttämällä vetykaasua kuonan huokosiin ja onteloihin. Tämän kuonanpoiston jälkeen esineen perusmetallin paljastuneisiin pintoihin vaikuttaa happo ja ellei peittaus- 3 68865 prosessia lopeteta juuri oikealla hetkellä, ylimäärin materiaalia menetetään ilman, että saavutetaan mitään etua.

Seuraavat happoväkevyyden ja kylpylämpötilan arvot ovat normaaleja tavanomaisissa peittausprosesseissa.

Peittaushappo Väkevyys, Lämpötila _ ml/1 liuosta °C_

Kloorivetyhappo 2-5 20-60

Rikkihappo 1-2,5 60-90

Vastaavat olosuhteet käytettäessä fosforihappoa - jota kuitenkin harvoin käytetään teknillisessä mittakaavassa - ovat 0,5-3 moolia/1 liuosta ja 20-90°C.

Täydellisen kuonanpoiston saavuttamiseksi valsseissa vaaditaan normaalisti noin yhden minuutin peittausaikaa.

Ruosteen poistoon tarkoitettujen peittausprosessien kyseessä ollen ruoste ja muut epäpuhtaudet liuotetaan vähitellen teräksen pinnalla ja vaaditut olosuhteet ovat hieman erilaiset kuin mitä kuonanpoistossa vaaditaan. Normaalit väkevyydet ja lämpötilat esitetään seuraavassa taulukossa.

Peittaushappo Väkevyys Lämpötila ______' moolia/1 liuosta °C_

Kloorivetyhappo 1-4 20-60

Rikkihappo 0,5-1 20-80

Ruosteen poistoon vaadittu peittausaika on normaalisti 5-20 minuuttia.

Kaikkien peittausprosessien yhteinen piirre on kuitenkin, että heti kun perusmetalli paljastuu, happo hyökkää siihen ja se liukenee, mikä johtaa tarpeettomaan metallin häviöön. Tämän välttämiseksi lisätään normaalisti orgaanista inhibiittoria, joka adsorboituu metallin paljastuneille pinnoil- 4 68865 le tukkien sen, mikä suojaa sanottua pintaa happohyökkäystä vastaan.

Kuten edellä mainittiin fosforihappoa käytetään harvoin pei.ttausliuoksessa tekniskaupallisessa mittakaavassa edellä mainituista syistä johtuen. On kuitenkin ehdotettu käytettäväksi fosforihappoa etupäässä erikoispeittausproses-seihin, vahvistettuihin peittausprosesseihin ja erikoisme-tallien peittaukseen, jolloin fosforihapon käyttöön peit-tausaineena liittyvät haitat voidaan hyväksyä erikoiskäyttö huomioonottaen. Niinpä neuvostoliittolaisessa patentissa A 152603 neuvotaan peittaushappoliuoksen käyttöä, joka koostuu fosforihapon ja kloorivetyhapon seoksesta, rautametallien tarkkuuspeittaukseen, jossa fosforihappopitoisuus on 50 paino-% tai enemmän kokonaishapposisällöstä. Ehdotetaan fosforihapposisältö talteenotettavaksi käyttäen ioninvaih-tohartseja, mikä on luonnollisesti hyvin kallis menetelmä.

US-patentissa A 1 279 331 ehdotetaan fosforihapon ja rikkihapon seosta peitattaessa rautaa ja terästä. Tässä tapauksessa fosforihappopitoisuus on yli 50 mooli-% koko happo-sisällön painosta. Fosforihappolisäyksen väitetty tarkoitus on välttää myöhempää ruostehyökkäystä. Ranskalaisessa patentissa 2 208 006 ehdotetaan myös peittausliuosta, joka sisältää fosforihappoa yhdessä kloorivetyhapon ja rikkihapon kanssa, jolloin pitoisuuksia 1-99 mooli-%:n painosta fosforihappoa, 5-99 mooli-%:n painosta rikkihappoa ja 5-99 mooli-%:n painosta kloorivetyhappoa ehdotetaan peittaus-aineeksi ruostumattomalle teräkselle ja erityisesti passi-vointiaineeksi tällaisille teräksille. Myös japanilaisessa patentissa 53-138928 selostetaan ruostumattoman teräksen peittausseoksia, jotka sisältävät fosforihappoa.

Pienehköjen fosforihappomäärien lisäystä puhtaisiin tai sekoitettuihin väkeviin mineraalihappoihin, kuten rikkihappoon, kloorivetyhappoon ja typpihappoon on myös ehdotettu.

5 68865

Fosforihapolla sanotaan olevan passivoiva vaikutus happoon ja sen käyttöä ehdotetaan happojen yhteydessä, jotka jäävät kosketukseen metallipintojen kanssa hyvin pitkiksi ajanjaksoiksi. Menetelmää voidaan pitää paikan päällä tapahtuvana fosfatointimenetelmänä. Pehmeän hiiliteräksen peittaukseen tarkoitetussa menetelmässä ehdotetaan DE-patentissa B 1169251, että terästä käsitellään liuoksella, joka sisältää rikkihappoa ja/tai fosforihappoa ja vetyperoksidia. Fosforihapposisällön sanotaan olevan 80-95 paino-% koko happosisällöstä.

Fosforihappolisäyksiä peittausaineina ehdotetaan myös GB-patentissa A 854 588, jossa peittausaine, joka voi olla neste- tai pastamuodossa, sisältää myös rikkihappoa, kloori-vetyhappoa, oksaalihappoa tai oksaalihapposuolaa, kromi-suoaa ja kostutusainetta. Menetelmää pidetään erityisen sopivana me ta 11·ί pin to jen puhdistukseen, jotka on määrä maalata. Tällaisissa sovellutuksissa peittausaikoja ja metallien liukenemista koskevat tekijät eivät ole tärkeitä eikä niitä ole selostettu julkaisussa.

DE-patentissa B 1185037 mukaisesti fosforihappopeittaus-kylvyn käyttö ei saa aikaan merkittävää fosfatointivaiku-tusta käsiteltävän metallin pinnoille johtuen peittauspro-sessin vaadittavan vapaan hapon suuresta määrästä. Ylläpidetään myös käsitystä että fosfatointimenetelmiä tai ruosteenestomenetelmiä, joissa käytetään fosforihappo-ja/tai fosfaattikylpyjä, ei voida käyttää peittaustarkoi-tuksiin johtuen vapaan hapon pienestä pitoisuudesta kylvyssä. Näiden olosuhteiden parantamiseksi sanotussa julkaisussa ehdotetaan, että yhtä tai useampaa boorifosforihappo-yhdistettä lisätään kylpyyn. 0-60 tilavuus-%:n fosfori-happomäärän lisäystä kloorivetyhappoon ruostumattoman teräksen kiillottamiseksi kemiallisesti ehdotetaan GB-pa-tentissa A 1140856. US-patentissa A 2 337 062, joka koskee metallien ja erityisesti ruostumattoman teräksen kemiallista 6 68865 käsittelyä, ehdotetaan peittausliuos, joka sisältää rikkihapon, typpihapon ja fluorivetyhapon seosta, jolloin mainitaan, että fosforihappo voi korvata rikkihapon joko täysin tai osittain vain "lievällä huononnusvaikutuksella" liuoksen tehokkuuteen. Toisen menetelmän mukaisesti, joka on ehdotettu US-patentissä A 3 438 799, käytetään peittaus-liuosta, joka sisältää mineraalihapposeosta, jossa on fos-forihapposisältö, joka on suunnilleen kolme kertaa niin suuri kuin kloorivetyhapposisältö laskettuna mooliprosent-teina.

Tiettyjä spesifisiä fosforihapon ja kloorivetyhapon seoksia ehdotetaan US-patentissa A 2 559 445 pistesyöpymisen välttämiseksi kuonapeitattaessa terästä. Tässä patentissa selostetaan kuitenkin suhteellisen suuren fosforihappopi-toisuuden käyttöä optimitulosten saavuttamiseen, ts.

20 tilavuus-% seoksessa olevasta 85 paino-%:n happomäärästä.

FR-patentin A 1236268 mukaisesti kloorivetyhapon, fosfori-hapon ja natriumboraatin seosta voidaan käyttää rauta-metallien nopeaan peittaukseen. Peittausaika on kuitenkin suhteellisen pitkä ja fosforihappolisäys suhteellisen suuri. CH-patentissa A 134632 on myös ehdotettu käytettäväksi fosforihappoa peittausaineena korotetuissa lämpötiloissa ja paineissa tyydyttävien peittausaikojen ja -tulosten saavuttamiseksi. Näin ollen fosforihapon käyttö peittausaineena joko yksin tai yhdessä muiden peittaushappojen kanssa tunnetaan alalla hyvin. On kuitenkin huomattava, että kaikissa tapauksissa happoa on käytetty huolimatta niistä ongelmista, joita se voi aiheuttaa. Niinpä fosforihapon käyttöä peittausaineena voidaan pitää tunnettuna äärimmäisissä tapauksissa äärimmäisenä toimenpiteenä, joissa äärimmäisiä vaatimuksia asetetaan työstökappaleen pintojen ulkonäölle peittauksen jälkeen ja sen käsittelylle, ja joissa vaaditaan suojaava jäännöspinta (fosfatoiva vaikutus) .

7 6 S 8 6 5

Afanasev ja Malaysheva /β. Appi. Chem. USSR Voi. 37 n:o 4 (1964) sivut 903-908 ja Voi. 41 n:o 3 (1968) sivut 523-527 ja Chem. Abstracts Voi. 67 (1967) sivut 7385-8 ja Voi. 65 (1966) Abstr. n:o I0218e/ ovat tutkineet kahden tai kolmen komponentin happoseoksia, jotka sisältävät fosforihappoa, happopeittauspastan muodostamiseen. Optimaalisen happo-väkevyyden havaittiin olevan yli 5 moolia/1, mikä on enemmän kuin happopeittausliuoksille käytetty.

Suoritettaessa peittausoperaatiota käytännössä on tärkeää, että valitaan oikea peittausaika. Jos valittu aika on liian lyhyt, tuloksena saattaa olla epätäydellisestä puhdistunut pinta, mikä saattaa aikaansaada laadultaan huonomman tuotteen ja tehdä pinnan alttiimmaksi korroosiolle myöhemmin. Kun valittu peittausaika on toisaalta liian pitkä, kulutettu happo- ja teräsmäärä on tarpeettoman suu ri. Sitä paitsi tässä jälkimmäisessä tapauksessa teräs-pintojen rakenne tulee karkeammaksi, kylvyn käyttökelpoinen käyttöikä lyhenee ja kylvystä päässeistä höyryistä johtuva ympäristökuormitus kasvaa.

Näin ollen olisi edullista, jos peittausprosessi voitaisiin tehdä vähemmän herkäksi peittausaikojen vaihtelulle. Säätämällä prosessia olisi mahdollista käyttää happo tehokkaammin hyväksi, pienentää kulutettua energiaa, tuottaa laadultaan tasaisempaa tuotetta ja vähentää kylvyn vaihtojen aiheuttamien tuotantokatkosten lukumäärää.

Peitattaessa esineitä rikkihapossa ja myös muissa mineraali-hapoissa peittausprosessi voidaan jakaa kahteen vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa esineiden pinnoilla olevan kuonan pääosa liuotetaan nopeasti. Kuonan loppuosa liuotetaan toisessa vaiheessa, koska prosessin määräävä osa on hapon hyökkäys puhdistetuille metallipinnoille, jotka ovat paljastuneet kuonan poistossa.

8 68865 Nämä peittausprosessin kaksi vaihetta voidaan erottaa spesifisesti, jos painon lasku aikayksikössä määrätään peittausajan funktiona. Toisen vaiheen aikana on myös mahdollista todeta vetykaasun kehittymistä määrä, joka vastaa liuenneen puhtaan metallin määrää.

Tähän alaan perehtyneet tietävät hyvin, että peittaus on nopeampaa suorittaa, jos kylvyssä on jo tietty määrä rauta(II)ioneja, kun peittausprosessi aloitetaan. Näin 2+ ollen Fe -ionien läsnäolo parantaa sekä kuonan että puhtaan metallin liukenemisnopeutta.

Peitattaessa esinettä kloorivetyhapossa on mahdollista työskennellä yhtä korkeissa lämpötiloissa kuin rikkihappoa käytettäessä, sillä kloorivetykaasun osapaine ilmassa kylvyn pinnan yläpuolella on suuri, mikä johtaa höyryjen poistumiseen, jotka ovat sekä kalliita että ongelmallisia työskentely-ympäristölle. Sitä paitsi kylvyn läheisyydessä olevat kojeet ja laitteet ovat alttiita korroosion aiheuttamille vahingoille.

Käytännössä peittausprosessit, joissa käytetään kloori-vetyhappoa, suoritetaan alemmissa lämpötiloissa kuin ne, joissa käytetään rikkihappoa. Vertailukelpoisissa olosuhteissa kuona ja puhdas metalli liukenevat nopeammin kuin rikkihapossa. Peittausnopeus kloorivetykylvyssä on 2+ hyvin suuri, erityisesti kun Fe -ioneja on läsnä kylvyssä jo prosessin alussa.

Eräs suuri vaikeus happopeittausprosesseissa, erityisesti kloorivetyhappoa käytettäessä on säätää prosessia sillä tavoin, että pidetään pienenä se materiaalimäärä, joka menetetään happohyökkäyksessä paljastuneisiin metalli-pintoihin. Lisävaikeutena on se, minkä aiheuttaa vetykaa-su, jota kehittyy metallin liuetessa. Tämä vetykaasun muodostus aiheuttaa muun muassa pienten nestepisaroiden lentämisen kylvystä ympäristöön.

68865 9

Kuten edellä mainittiin on ehdotettu pienennettäväksi happohyökkäystä puhtaisiin metallipintoihin käyttämällä orgaanista inhibiittoria. On kuitenkin hyvin kyseenalaista ovatko nämä inhibiittorit tehokkaita sillä tavoin kuin on ehdotettu ja käytännössä on lähes mahdotonta säätää peittausprosessia tällä tavoin. Tästä johtuen useimmissa tapauksissa valitaan käytännössä pitemmät peittausajat ja ylipeittaus, jolloin on mahdotonta välttää metallihä-viöitä ja niistä seuraavia vaikeuksia sakan talteenotossa.

Kuten peittauksessa kloorivetyhapossa tai rikkihapossa peit-tausprosessi fosforihappoa käytettäessä voidaan erottaa kahteen selvästi erotettavaan vaiheeseen. Kuonan pääosan liuotus tapahtuu hitaammin kuin rikkihapossa, vaikka prosessi suoritetaan korkeissa lämpötiloissa.

Prosessin toinen vaihe tapahtuu myös paljon hitaammin fos-forihapossa, joka johtuu rautafosfaatin muodostumisesta paljastetuille metallipinnoille. Fosforihappo eroaa tällä tavoin edullisesti sekä rikkihaposta että kloorivety-haposta.

Tämän keksinnön päätarkoituksena on saada aikaan menetelmä edellä mainittujen haittojen voittamiseksi samalla kun täytetään oleellisesti edellä mainitut toivomukset.

On havaittu mahdolliseksi saavuttaa tämä tarkoitus käyttämällä peittauskylpyä, joka sisältää peittaushappojen uusia spesifisiä yhdistelmiä.

Keksinnön toisena tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jossa oksidikerros kuonan tai ruosteen muodossa, joka osittain tai kokonaan peittää esineen pinnat, liuotetaan nopeasti.

Keksinnön muuna tarkoituksena on pienentää sitä määrää, jonka metalli epämieluisasti liukenee pitkillä peittaus-ajoilla. Tämä voidaan saavuttaa peittämällä puhtaat 10 68865 metallipinnat happoliuoksessa olevien vetyionien hyökkäykseltä.

Vielä muuna tarkoituksena on helpottaa esineiden lisäpintakä-sittelyä peittausprosessin yhteydessä niin, että sanotut pinnat voidaan esimerkiksi esikäsitellä ennen kuin niille levitetään esim. maali- tai lakkakerros tai jokin muu kerroksen muodostava orgaaninen aine.

Nyt on yllättäen havaittu, että edellä mainitut tarkoitukset voidaan toteuttaa tehokkaalla ja yksinkertaisella tavalla, jossa näin saavutetaan hilseen nopea liukeneminen ja samalla hidas hyökkäys paljastettuihin metallipintoihin, käyttämällä tämän keksinnön mukaista menetelmää metallimateriaalien happopeittaa-miseksi, joiden rautapitoisuus on vähintään 80 paino-%, jolloin sanottu materiaali saatetaan kosketukseen vesiliuoksen kanssa, joka sisältää fosforihappoa ja toista tai molempia mineraali-hapoista suolahappo ja rikkihappo. Keksinnön menetelmälle on luonteenomaista, että fosforihapon määrä fosforihappo-suolahap-posysteemissä on 0,01-0,5 moolia/l muodostaen 5-25 mooli-% läsnä olevan hapon koko määrästä, ja että fosforihapon määrä fos-forihappo-rikkihapposysteemissä on 0,01-0,5 moolia/l nousten aina 20 mooli-%:iin asti läsnäolevan hapon koko määrästä, jolloin kokonaishappokonsentraatio on 0,5-2 moolia/l. Keksinnön menetelmän toteuttamiseksi tarkoitettu peittausaine on tunnettu siitä, että se sisältää fosforihappoa 0,01-0,5 moolia/ 1, jolloin fosforihappo-suolahapposysteemin fosforihapon määrä on 5-25 mooli-% läsnä olevan hapon koko määrästä ja fosforihap-po-rikkihapposysteemin fosforihapon määrä nousee aina 20 mooli-%:iin asti kokonaishappomäärästä.

Fosforihapposisällön alaraja peittausliuoksessa on n. 0,01 moolia/l. Jos tätä sisältöä ei ylläpidetä liuoksessa, tapahtuu o-leellisesti voimakkaampi happohyökkäys perusmetalliin, mikä ei ole toivottavaa. Kun fosforihapposisältö ylittää n. 1 mooli/1, hilseen liukeneminen on toisaalta niin hidas, että peittausai-kaa olisi pidennettävä olennaisesti. Tämä huonontaisi peittaus-kapasiteettää ja näin ollen myös peittauksen kannattavuutta. Menetelmässä en λ1 6 8 8 6 5 myös olennaista, että hapon kokonaisväkevyys säädetään välille n. 0,5-4 mooli/1. Pienempi hapon kokonaisväke-vyys antaa myös ei-hyväksyttävän pitkät peittausajat, mikä johtaa edellä mainitun tyyppisiin vakaviin haittoihin. Toisaalta yli 4 moolia/l:n happoväkevyydet eivät ole erityisen mielenkiintoisia, sillä peittausoperaatiota olisi vaikea hallita johtuen siitä, että tapahtuisi liian nopeita reaktioita. Lisäksi hapon kulutus olisi ei-hyväksyttävän suuri, ellei oteta käyttöön kallista hapon regene-rointioperaatiota.

Näin ollen peitattaessa esine rikkihapon ja fosforihapon seoksessa suurin osa kuonasta liuotetaan suunnilleen samalla nopeudella kuin peitattaessa pelkässä rikkihapossa, jolloin fosforihapon prosenttimäärä on alle 20 mooli-% koko läsnä olevasta haposta. Kun lisätyn fosforihapon määrä ylittää tämän arvon, peittausnopeus ja näin ollen myös liuoksen peittausteho vähitellen pienenee.

Fosforihapon lisäys rikkihappoon inhibitoi rikkihapon kykyä liuottaa metallia. Tämä inhibitoiva vaikutus kasvaa jatkuvasti fosforihappomäärien kasvaessa aina n. 20 mooli-%:n määrään saakka koko läsnäolevasta haposta, jolla tasolla sanottu inhibitointi osoittautuisi olevan täydellinen. Käytännössä tämä inhibitointi havaitaan siitä, että kehittynyt vetykaasumäärä laskee. Näin ollen käytettäessä fosfcrihappolisäyksiä vain hyvin pieniä määriä vety-kaasua kehittyy verrattuna puhtaan rikkihapon käyttöön, jossa vetykaasun kehitys on erittäin voimakasta.

Peitattaessa kloorivetyhapon ja fosforihapon seoksessa olosuhteet ovat samanlaiset kuin peitattaessa rikkihapon ja fosforihapon seoksessa. Kuona liukenee hyvin nopeasti erityisesti kun fosforihappoväkevyys on välillä 5-25 mooli-% koko läsnäolevasta haposta. Peittausnopeus laskee jatkuvasti fosforihappopitoisuuden kasvaessa tämän alueen i2 68865 yläpuolelle. Inhibitoituminen alkaa myös välittömästi kloorivetyhapon tapauksessa, kun pienehköjä määriä fosfo-rihappoa on läsnä ja lisääntyy jatkuvasti, kunnes saavutetaan n. 10 mooli-%:n fosforihappopitoisuus koko läsnäolevasta happomäärästä. Rauta(II)ionien läsnäololla peit-tausaineessa on positiivinen vaikutus fosforihapon inhi-bitoivaan vaikutukseen. Niinpä kun rauta(II)ioneja on läsnä, vähemmän fosforihappoa vaaditaan saman inhibitoi-van vaikutuksen saavuttamiseen kuin mitä saavutetaan ilman sanottuja ioneja.

Keksintöä kuvataan nyt tarkemmin viitaten useisiin esimerkkeihin ja liitteenä oleviin piirroksiin, jotka kuvaavat esineiden peittausta käyttäen keksinnön uutta peittaus-ainetta ja tunnettuja peittausaineita. Kaikissa esimerkeissä ja piirroksissa M-kirjainta on käytetty tarkoittamaan moolia litraa kohti (mooli/1).

Esimerkki 1

Eräässä kokeessa suoritettiin kolme rinnakkaista peittaus-koetta upottamalla kuonan peittämiä hiiliteräslevyjä vesi-liuoksiin, jotka ensimmäisessä kokeessa sisälsivät 2,0 M rikkihappoa, toisessa kokeessa 2,0 M fosforihappoa ja kolmannessa kokeessa 0,4 M fosforihappoa ja 1,6 M rikkihappoa. Eri näytekappaleita peitattiin vaihtelevan pituisia aikoja, mikä teki mahdolliseksi tutkia painon laskua ajan funktiona. Koe suoritettiin 70°C:n lämpötilassa. Tulos esitetään kuvassa 1, josta voidaan nähdä, että happoseos samalla tavoin kuin puhdas rikkihappo liuotti nopeasti kuonan, mutta - samalla tavoin kuin puhdas fosforihappo -liuottaen huomattavasti vähemmän perusmateriaalia.

Esimerkki 2

Toisessa kokeessa suoritettiin kolme rinnakkaista peittaus- koetta samalla tavoin kuin esimerkissä 1 esitettiin, mutta 2+ sillä poikkeuksella, että FE -ionien väkevyys peittaus- i3 6 8 8 6 5 prosessin alussa oli 35 g/1. Tulosta kuvataan kuvassa 2, joka osoittaa,että happoseos liuotti kuonan yhtä nopeasti kuin puhdas rikkihappo. Kuitenkin samalla tavoin kuin fosforihapolla happoseos liuotti paljon vähemmän perusmateriaalia .

Esimerkki 3

Samanlaisessa kokeessa suoritettiin sarja rinnakkaisia peit~ taustestejä vesiliuoksissa, jotka sisälsivät koostumukseltaan vaihtelevia rikkihapon ja fosforihapon seoksia, joiden kokonaishapposisältö oli 2 M. Kaikki testit tehtiin 70°C:n lämpötilassa. Nopeus, jolla kuona ja metalli liukenivat, mitattiin testien aikana.

Tulokset, jotka annetaan alla olevassa taulukossa ja kuvataan kuvassa 3, osoittavat, että nopeus, jolla kuona liukenee, pysyy muuttumattomana, kun fosforihapon määrä nostetaan Orsta 0,4 Ms iin, ftlikä vastaa 20 mööli-%:a läsnäolevaa kokonaishappoa, mutta laskee, kun nousu ylittää tämän alueen. Nopeus, jolla metallia liukenee, on pieni ja pysyy muuttumattomana, kun fosforihappopitoisuus on vähintään 0,4 M, ts. 20 mooli-% läsnäolevaa kokonaishappoa. Nopeus, jolla metalli liukenee, kasvaa kuitenkin kun fosforihappopitoisuus laskee tämän arvon alle.

Taulukko

Peittauskokeet happoseoksella, joka sisältää H2S04 ja H3P04 H3PO4 H2S04 Nopeus, jolla kuona Nopeus, jolla me- M M liukeni, g/m2 - s talli liukeni _________g/nr s_ O 2 0,917 0,147 0,2 1,8 0,917 0,070 0,3 1,7 0,917 0,042 0,4 1,6 0,917 0,033 0,5 1,5 0,712 0,033 1/5 0,5 0,583 0,033 2,0 O 0,338 0,038 6 8 8 6 5

Esimerkki 4

Samanlaisessa kokeessa suoritettiin sarja rinnakkaisia peittaustestejä samalla tavoin kuin esimerkissä 3, mutta lisäten rauta(II)sulfaattia siten, että Fe -ionien väkevyys peittausjakson alussa oli 35 g/1. Nopeus, jolla kuona ja metalli liukenivat, mitattiin testeissä. Tulokset esitetään taulukossa alla ja kuvataan kuvassa 4.

Taulukko

Peittauskokeet happoseoksella, joka sisälsi i^SO^ ja H3P04 ja 35 g/1 Fe2+ H_PO. H2S04 Nopeus, jolla kuona Nopeus, jolla me- liukeni talli liukeni _ g/m · s _g/m^ · s_ 0 2 1,095 0,242 0,01 1,99 1,062 0,150 0,05 1,95 0,990 0,045 0,2 1,8 1,030 0,020 0,4 1,6 0,925 0,025 0,5 1,5 0,860 0,035 1,5 0,5 0,332 0,090 2 0 0,375 0,050 Tästä kokeesta saadut tulokset osoittavat, että rauta(II)-ionien läsnäolo vaikuttaa metallin liukenemisnopeuteen fos-forihapon mooliprosentin funktiona siten, että pienempi määrä fosforihappoa vaaditaan samaan inhibitoivaan vaikutukseen kuin tapauksessa, jossa mitään rauta(II)ioneja ei ole läsnä. Niinpä fosforihapon määrä, joka vaaditaan metallin liukenemisen maksimi-inhibiition saavuttamiseen, on vain n. 5-10 mooli-%. On myös ilmeistä, että yli 0,01 M fosforihappopitoisuus on oltava läsnä, jotta saavutettaisiin vaadittu pieni metallin liukenemisnopeus.

Esimerkki 5

Samanlaisessa kokeessa suoritettiin kolme rinnakkaista testiä vesiliuoksissa, jotka sisälsivät ensimmäisessä testissä 2,0 M kloorivetyhappoa; toisessa testissä 2,0 M fosforihappoa; ja kolmannessa testissä seoksen, jossa oli 15 63865 0,2 M fosforihappoa ja 1,8 M kloorivetyhappoa. Jokainen testi suoritettiin 70°C:n lämpötilassa. Tulos esitetään kuvassa 5, joka osoittaa, että happoseos, samoin kuin puhdas kloorivetyhappo aiheutti kuonan liukenemisen nopeasti, mutta että, kuten puhtaalla fosforihapolla vähemmän perusmateriaalia liukeni.

Esimerkki 6

Samanlaisessa kokeessa suoritettiin sarja rinnakkaisia peittaustestejä vesiliuoksissa, jotka sisälsivät koostumukseltaan vaihtelevia kloorivetyhapon ja fosforihapon seoksia, mutta joiden kaikkien kokonaishappopitoisuus oli 2 M. Kaikki testit suoritettiin 70°C:n lämpötilassa.

Nopeus, jolla kuona ja metalli liukenivat, mitattiin testeissä. Tulos esitetään seuraavassa taulukossa, joka osoittaa, että nopeus, jolla kuona liukeni, riippuu läsnä olevan fosforihapon määrästä. Kun fosforihapposisältö kuitenkin on välillä 0-0,5 M vastaten 0,25 mooli-% läsnäolevaa kokonaishappoa, liukenemisnopeus on samaa luokkaa kuin mitä saatiin 2 M rikkihapolla samassa lämpötilassa. Enempi nousu pienentää liukenemisnopeutta. Nopeus, jolla metalli liukenee, on pieni ja pysyy muuttumattomana, kun fosforihapposisältö on vähintään 0,2 M vastaten 10 mooli-% läsnäolevaa kokonaishappoa. Kun fosforihappopitoisuus laskee tämän tason alapuolelle, nopeus, jolla metalli liukenee, kasvaa.

Taulukko

Peittauskokeet happoseoksella, joka sisältää HC1 ja H-PO.

*i H3P04 HC1 Nopeus, jolla kuona Nopeus, jolla metal- M M liukeni, g/m2 . s li liukeni, g/m2 . s 0 2,0 1,675 0,208 0,2 1,8 0,862 0,021 0,5 1,5 0,788 0,025 2,0 0 0,338 0,038

Claims (5)

16 68865

1. Menetelmä metallimateriaalien happopeittaarniseksi, joiden rautapitoisuus on vähintään 80 paino-%, inhiboiden samanaikaisesti paljastuneet metallipinnat happohyökkäyksen aiheuttamaa liukenemista vastaan, jolloin sanottu materiaali saatetaan kosketukseen vesiliuoksen kanssa, joka sisältää fosfo-rihappoa ja toista tai molempia mineraalihapoista suolahappo ja rikkihappo, tunnettu siitä, että fosforihapon määrä fosforihappo-suolahapposysteemissä on 0,01-0,5 moolia/1 muodostaen 5-25 mooli-% läsnä olevan hapon koko määrästä, ja että fosforihapon määrä fosforihappo-rikkihapposysteemissä on 0,01- 0. 5 moolia/1 nousten aina 20 mooli-%:iin asti läsnäolevan hapon koko määrästä, jolloin kokonaishappokonsentraatio on 3,5 moolia/1.

2. Peittausaine patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, joka sisältää fosforihappoa ja toista tai molempia mineraalihapoista suolahappo ja rikkihappo ja jonka kokonaiskonsentraatio on 0,5-2 moolia/1, tunnettu siitä, että peittausaine sisältää fosforihappoa 0,01-0,5 moolia/1, jolloin fosforihappo-suolahapposysteemin fosforihapon määrä on 5-25 mooli-% läsnä olevan hapon koko määrästä ja fosforihappo-rikkihapposysteemin fosforihapon määrä nousee aina 20 mooli- %:iin asti kokonaishappomäärästä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen peittausaine, tunnet-t u siitä, että se sisältää myös rauta(II)ioneja.

1. Förfarande för syrabetning av metalliska material med ett järninnehäll av minst 80 vikt-% under samtidig inhibering av frilagda metallytor mot syraupplösning, varvid näimda material bringas i kontakt med eh vattenhaltig lösning innehallande fosforsyra och en eller bada av mineralsyröma saltsyra och svavelsyra, k ä n n e -tecknat av att mängden fosforsyra i ett fosforsyra-salt-syrasystem är frän 0,01 mol/1 tili 0,5 mol/1 och utgör mellan 5 och 25 molprocent av totalmängden närvarande syra, och att