FI83545B - Foerfarande foer kemisk polering av ytor av rostfritt staol samt vid foerfarandet anvaent bad. - Google Patents

Description

1 83545

Menetelmä ruostumatonta terästä olevien pintojen kemiallista kiillotusta varten sekä menetelmässä käytetty kylpy 5 Esillä oleva keksintö koskee ruostumatonta terästä olevien pintojen kemiallisessa kiillotuksessa käytettävien kylpyjen koostumusta.

Metallipintojen kemiallinen kiillotus on hyvin tunnettu menetelmä (Polissage electrolytique et chimique des 10 metaux Metallien elektrolyyttinen ja kemiallinen hionta - W.J. Mc. G. TEGART - Dunod - 1960 - sivusta 122 eteenpäin); se muodostuu siitä, että kiillotettavat metallipinnat käsitellään hapettavissa kylvyissä. Kun austeniittista ruostumatonta terästä kiillotetaan kemiallisesti, käyte-15 tään yleensä vesipohjaisia kylpyjä, jotka sisältävät kloori vety happoa , fosforihappoa ja typpihappoa seoksena (US-patentti A 2 662 814). Kiillotuksen laadun parantamiseksi lisätään kylpyihin tavallisesti sopivia lisäaineita, kuten pinta-aktiivisia aineita, viskositeettiä sääteleviä ainei-20 ta ja kirkkautta parantavia aineita. Täten esitettiin US-patentissa A- 370 824 ruostumattomien teräspintojen kiillotukseen tarkoitetun kylvyn koostumus, jolloin vesipohjainen liuos sisälsi fosforihapon, typpihapon ja kloorive-tyhapon seosta, vesiliukoisten polymeerien joukosta valit-25 tua viskositeettiä säätelevää ainetta, pinta-aktiivista ainetta sekä sulfosalisyylihappoa kirkkautta parantavana aineena.

Näille tunnetuille kiillotuskylvyille on tunnusomaista, että ne syövyttävät metallia erittäin nopeasti. 30 Käyttämällä näitä kylpyjä ruostumatonta teräspintaa ei yleensä voida kiillottaa muutamaa minuuttia pitempää, koska muuten voi esiintyä paikalliskorroosiota. Tämä tunnettujen kylpyjen suuri toimintanopeus onkin haitta, koska se tekee määrättyjen sovellutusten käytön mahdottomaksi, eri-35 tyisesti suurten väliseinällisten säiliöiden, kuten höyry- 2 83545 kattiloiden, autoklaavien tai kiteyttämisaltaiden, sisäpintojen kiillotuksen. Näiden säiliöiden kiillotukseen ja tyhjennykseen tarvittava aika on yleensä huomattavasti pitempi kuin kemiallisen kiillotuskäsittelyn optimaalinen 5 aika, jolloin sisäseinien tasainen kiillotus todellisuudessa tulee mahdottomaksi, koska määrätyt alueet eivät tule tarpeeksi kiillotetuiksi kun taas toiset alueet syöpyvät syvästi. Tunnettujen kiillotuskylpyjen suuri toimintanopeus vaikeuttaa myös kiillotuksen kontrollia. Tunnetut 10 kylvyt ovat lisäksi kelvottomia sellaisten pintojen kiillotuksessa, joiden läheisyydessä kylvyn uusiminen on vaikeaa, koska kylvyn koostumuksessa esiintyy rajujakin paikallisia muutoksia. Ne eivät myöskään sovellu sellaisten laitteistojen kiillotukseen, joissa kiillotettava pinta-15 ala on erittäin suuri verrattuna käytetyn kylvyn tilavuuteen, esimerkkinä mainittakoon lämmönvaihtimet, joissa lämmönvaihtopinta-ala on erittäin suuri.

EP-patenttijulkaisussa B 19964 (Solvay & Co) esitetään kemiallisia kiillotuskylpyjä, joiden toiminta on 20 erittäin hellä ja joilla vältetään yllä esitetyt haitat. Nämä kylvyt koostuvat kloorivetyhaposta, fosforihaposta ja typpihaposta, sulfosalisyylihaposta, alkyylipyridiiniklo-ridista ja metyyliselluloosasta sekoitettuna oikeassa suhteessa. Nämä ovat osoittautuneet erityisen käyttökelpoi-25 siksi tasaisten austeniittisten ruostumattomien teräspin-tojen hellään kiillotukseen, erityisesti kromi- ja nikke-liseostettujen laatujen ASTM-304L tai ASTM-316L kiillotukseen.

Nyt on löydetty uusia ruostumattomien teräspinto-30 jen, erityisesti austeniittisten laatujen, hellään kemialliseen kiillotukseen tarkoitettujen kylpyjen koostumuksia, jotka antavat paremman kiillotustuloksen ja mahdollistavat lisäksi eri teräslaatujen samanaikaisen kiillotuksen, mikä voi olla tarpeen esimerkiksi niitatuissa, hitsatuissa tai 35 pulteilla kiinnitetyissä laitteissa, ilman galvaanista korroosioriskiä.

li 3 83545

Keksintö koskee täten ruostumattomien teräspintojen kemialliseen kiillotukseen tarkoitettuja kylpyjä, jotka vesiliuoksessa sisältävät kloorivetyhappoa, fosforihappoa ja typpihappoa ja sulfosalisyylihappoa; keksinnön mukai-5 sesti nämä kylvyt sisältävät vesiliuoksessaan vähintään yhden liukenevan abieettisen yhdisteen.

Keksinnön mukaisessa kylvyssä abieettinen yhdiste on kemiallinen yhdiste, jossa on seuraavan yleiskaavan mukainen abietyyliradikaali: 10 CH,

pA

C»3 A/k/

15 JlfjA

cl3 tai hydroabietyyli- tai dehydroabietyyliradikaali.

20 Keksinnön mukaisesti abieettisen yhdisteen on olta va vesiliuokseen liukeneva.

Käyttökelpoisia abieettisia yhdisteitä keksinnön mukaisissa kylvyissä ovat abietamiinit.

Erityisen edullisia abietamiinejä käytettäviksi 25 keksinnön mukaisissa kylvyissä ovat seuraavan yleiskaavan mukaiset yhdisteet:

RjN

30 X2 joissa

Rj on abietyyliradikaali, hydroabietyyliradikaali tai dehydrobietyyliradikaali, kuten yllä esitettiin, X1 on radikaali, jossa on vähintään yksi karbonyyli- 35 ryhmä, ja « 83545 X2 on vetyatomi tai radikaali, jossa on vähintään yksi karbonyyliryhmä.

Esimerkkejä tämänkaltaisista keksinnön mukaisiin kylpyihin hyvin soveltuvista abietamiineistä, ovat ne, 5 joissa vähintään toinen radikaaleista Xx ja X2 on radikaali, jonka yleiskaava on -CH2-R2 10 jossa R2 on lineaarinen tai syklinen, substituoitu tai substituoimaton, tyydytetty tai tyydyttymätön alkyyliradi-kaali, joka sisältää vähintään yhden karbonyyliryhmän. Näistä yhdisteistä edullisimmat ovat ne, joissa -CH2-ryhmä on sidottu R2-jäännöksen karbonyyliryhmään vähintään yhden 15 vetyatomin sisältävän hiiliatomin välityksellä. Tämänkaltaiset substituoidut abietamiinit ja niiden valmistusmenetelmät on esitetty GB-patenttijulkaisussa A 734 665. Esimerkkejä tämänkaltaisista keksinnön mukaisissa kylvyissä käytettävistä abietamiineista ovat ne, joissa R2-alkyyli-20 jäännös on asetonyyli, 2-keto-butyyli, 4-metyyli-2-keto-penten-3-yyli, 4-hydroksi-4-metyyli-2-keto-pentyyli, 2-keto-syklopentyyli, 4-hydroksi-2-ketopenten-3-yyli, 2-ke-to-sykloheksyyli, 2,5-diketo-heksyyli ja 2-fenyyli-2-keto-etyyli.

25 Keksinnön mukaisissa kemialliseen kiillotukseen tarkoitetuissa kylvyissä kloorivetyhapon, fosforihapon, typpihapon, sulfosalisyylihapon ja abieettisen yhdisteen väkevyys on riippuvainen käsiteltävän metallin luonteesta, työskentelylämpötilasta ja kiillotuskäsittelyn toivo-30 tusta kestoajasta. Keksinnön mukaiset kromi- ja/tai nikke-liseostettujen ruostumattomien teräspintojen kemialliseen kiillotukseen noin 2-24 tunnin aikana hyvin soveltuvat kylvyt ovat ne, joissa vesipohjainen liuos sisältää litraa kohden, 1-6 moolia kloorivetyhappoa, 0,01-1 moolia fosfo-35 rihappoa, 0,005-0,5 moolia typpihappoa, 0,05-20 g sulfosa-

II

5 83545 lisyylihappoa ja 0,001 ja 3 g abieettistä yhdistettä. Erityisen edullisia kylpyjä ovat ne, joissa kloorivetyhapon, fosforihapon ja typpihapon seoksen kokonaismolaarisuus on 1-7, edullisesti 1,8-6, sulfosalisyylihapon konsentraation 5 ollessa, ilmoitettuna g/1 liuosta, 0,05-1,5 kertaa kloori-vetyhappo-, fosforihappo- ja typpihapposeoksen kokonais-normaalisuus.

Eräässä käyttömuodossa keksinnön mukaiset kylvyt sisältävät lisäksi alkoholia, eetteriä tai eetterialko-10 holia liuotettuna vesipohjaiseen liuokseen. Tämän lisäaineen optimaalinen määrä kylvyn vesipohjaisessa liuoksessa on riippuvainen useista parametreistä, erityisesti sanotusta lisäaineesta, valitusta abieettisestä yhdisteestä ja kylvyn aineosien konsentraatiosta. Käytännössä tä-15 mänkaltaisen lisäaineen konsentraatio on edullisesti 0,001-10 g litraa vesipohjaista liuosta.

Mikäli kaikki muut muuttujat pysyvät ennallaan, tämän keksinnön käyttömuodon mukaiset kylvyt mahdollistavat erittäin hyvän pintakiillotuksen, joissa erityisesti 20 kirkkaus on hyvä.

Keksinnön mukaiset kiillotuskylvyt voivat lisäksi sisältää tavanomaisia metallipintojen kemialliseen kiillotukseen tarkoitetuissa tunnetuissa kylvyissä käytettyjä lisäaineita, esimerkiksi pinta-aktiivisia aineita ja vis-25 kositeettiä sääteleviä aineita.

Keksinnön mukaiset, erityisesti austeniittisten ruostumattomien teräspintojen hellään kiillotukseen kehitetyt kylvyt sisältävät yhtä litraa vesipohjaista kylpy-liuosta kohden: 30 2-5 moolia kloorivetyhappoa, 0,02-0,5 moolia fosforihappoa, 0,01-0,2 moolia typpihappoa, 0,1-10 g sulfosalisyylihappoa 0,010-2,5 g abieettistä ainetta, 35 0,002-5 g alkoholia, eetteriä tai eetterialkoholia, 0,005-6 g pinta-aktiivista ainetta.

6 83545

Keksinnön mukaisten kiillotuskylpyjen suuri etu sen jälkeen kun kylpyjen aineosien konsentraatiot on valittu on niiden suoma mahdollisuus suorittaa kiillotus alhaisella nopeudella, jopa usein tunnin aikana, jolloin suurien 5 tai vaikeasti saavutettavien pintojen tasainen kiillotus tulee mahdolliseksi. Kylvyt soveltuvat erityisen hyvin sellaisten metallipintojen kiillotukseen, joiden pinta-ala on erittäin suuri verrattuna kylvyn mahdolliseen tilavuuteen. Esimerkkinä mainittakoon mielenkiintoinen sovel-10 lus, jossa kiillotetaan metallipinta, jonka pinta-ala (ilmaistuna m2:nä) on 1-10 kertainen verrattuna sitä koskettavan kiillotuskylvyn tilavuuteen (ilmaistuna m3:nä).

Keksinnön mukaiset kylvyt soveltuvat kaikkien aus-teniittisten ruostumattomien teräspintojen kiillotukseen. 15 Erityisen edullinen esimerkki on austeniittisten kupari-ja nikkeliseostettujen ruostumattomien teräspintojen kiillotus, erityisesti niiden, jotka sisältävät kromia 12-26 %, nikkeliä 6-30 % ja molybdeeniä 0-6 %, kuten esimerkiksi teräslaadut 18/8 ja 18/10/2,5.

20 Mielenkiintoinen sovellus keksinnön mukaisille kyl vyille on erilaatuisia teräksiä sisältävien, erityisesti hitsattujen laitteistojen kiillotus, ilman että laitteistossa muodostuu paikallisia korroosiovahinkoja. Esimerkkinä mainittakoon mahdollisuus kiillottaa hitsattua lait-25 teistoa, jossa kromi- ja nikkeliseostettu teräslaatu 18/8 (ASTM-304 ja 304L) on yhdistetty kromi-, nikkeli ja molyb-deeniseostettuun teräslaatuun 18/10/2,5 (ASTM-316 ja 316L).

Keksintö koskee myös menetelmää ruostumattoman te-30 räspinnan kiillottamiseksi, jossa pinta saatetaan kosketukseen keksinnön mukaisen kemiallisen kiillotuskylvyn kanssa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kiillotuskylpyä voidaan käyttää missä tahansa lämpötilassa ja paineessa, 35 jossa sen aineosat eivät hajaannu. On kuitenkin osoittautunut edulliseksi käyttää kylpyä normaalipaineessa yli

II

7 83545 25°C:n ja alle 100°C:n lämpötilassa, jolloin lämpötilat 50-80°C ovat edullisia.

Metallipinnan saattaminen kosketukseen kylvyn kanssa voidaan suorittaa mitä tahansa keinoa käyttäen, esimer-5 kiksi upottamalla.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä ajan, jolloin hiottava pinta on kosketuksessa kylvyn kanssa, on oltava tarpeeksi pitkä jotta tehokas pintakiillotus saavutetaan; se ei kuitenkaan saa ylittää kriittistä arvoa, jonka ylä-10 puolella paikallisten korroosiovaurioiden muodostuminen mahdollistuu. Optimaalinen kosketusaika riippuu useista parametreistä, kuten kiillotettavasta metallista tai pintaa muodostavasta seosteesta, pinnan muodosta ja alkuperäisestä karheudesta, kylvyn koostumuksesta; työskentely-15 lämpötilasta, mahdollisesta turbulenssimuodostuksesta kyl vyn koskettaessa pintaa, kiillotettavan pinnan pinta-alan ja käytetyn kylvyn tilavuuden suhteessa; se on jokaisessa tapauksessa määritettävä laboratorion rutiinimäärityksellä.

20 Keksinnön mukaisen menetelmän suositussa käyttö muodossa kylpyyn lisätään typpihappoa sen jälkeen kun me-tallipinta on saatettu kosketukseen kylvyn kanssa, regeneroimaan kylpyä. Typpihappolisäys voidaan suorittaa jatkuvasti tai määräajoin. Lisäys säädetään siten, että kylvyn 25 typpihappokonsentraatio pysyy vakiona metallipinnan kiil lotuksen suhteen ootimaalisessa arvossa.

Keksinnön arvoa todistetaan alla esitettyjen sovellusesimerkkien avulla.

Esimerkki 1 30 Pinta-alaltaan 21,50 cm2 oleva ruostumaton teräs- levy, laatua ASTM-304L (teräslejeerinki, jossa on kromia 18,0-20,0 % ja nikkeliä 8,0-12,0 %) upotettiin 55°C;ssa 500 cm3:n kylpyyn, joka litraa kohden sisälsi: 3 moolia kloorivetyhappoa, 35 0,15 moolia fosforihappoa, 0,01 moolia typpihappoa _____ Γ e 83545 0,5 g sulfosalisyylihappoa, 1 g tuotetta "RODINE 213" (Amchem Products Inc) (substituoituja abietamiinejä, isopropanolia ja pinta-ak-tiivisia aineita sisätävä seos).

5 Laatan keskimääräinen aritmeettinen lähtökarheus

Ra = 0,27 pm.

Käsiteltiin 13 tuntia (kylpyä ravisteltiin jatkuvasti), minkä jälkeen mitattiin kylvyn syövyttäneen metal-lipintaa keskimäärin 20 pm. Tällöin levy poistettiin kyl-10 vystä, pestiin vedellä ja kuivattiin. Pinta vaikutti tasaiselta ja kiiltävältä. Mitattiin kiilto (ASTM normi E430) ja keskimääräinen aritmeettinen karheus (Ra): kiilto: 22 %

Ra : 0,13 pm.

15 Esimerkki 2

Toistettiin esimerkissä 1 esitetty koe seuraavissa olosuhteissa:

Ruostumaton teräslevy laatua ASTM-316L (16,0-18,0 % kromia, 10,0-14,0 % nikkeliä ja 2,0-3,0 % molybdeeniä 20 sisältävä seoste)

Laatan pinta-ala: 50 cm2

Kiillotuskylvyn koostumus (määrät 1 1 kylpyä kohden ): 2,7 moolia kloorivetyhappoa 25 0,2 moolia fosforihappoa 0,02 moolia typpihappoa 1 g sulfosalisyylihappoa 1 g tuotetta "RODINE 213" 2 g tuotetta "TRITON N101" (Rohm & Haas Co) 30 (alkyyliaryyli-polyeetteri-alkoholeihin perustuva pinta- aktiivinen seos).

Kylvyn lämpötila: 65°C. Kylvyn tilavuus: 1250 cm3 Käsittelyaika: 6 tuntia. Levyn lähtökarheus oli Ra = 0,28 pm. Käsittelyn jälkeen mitattiin: 35 syöpymissyvyys: 22 pm kiilto: 35 % 9 83545 karheus Ra = 0,09 pm.

Esimerkki 3

Toistettiin esimerkissä 1 esitetty koe seuraavissa olosuhteissa: 5 Karkaistu ruostumaton teräslevy laatua ASTM-430 (16,0-18,0 % kromia sisältävä lejeerinki, jonka nikkeli-ja hiilipitoisuus ei ylitä 0,75 % ja 0,12 %).

Laatan pinta-ala: 50 cm2.

Kiillotuskylvyn koostumus (määrät 1 1 kylpyä koh- 10 den): 2,7 moolia kloorivetyhappoa 0,2 moolia fosforihappoa 0,02 moolia typpihappoa 3 g sulfosalisyylihappoa 15 1 g tuotetta "RODINE 213" (määritetty esimerkis sä 1) 2 g tuotetta "TRITON N101" (määritetty esimerkissä 2).

Kylvyn lämpötila: 65°C. Kylvyn tilavuus: 500 cm3.

20 Käsittelyaika: 10 tuntia. Levyn lähtökarheus oli Ra = 0,70 pm. Käsittelyn jälkeen mitattiin: syöpymissyvyys: 25 pm kiilto: 12 % karheus R2 = 0,22 pm.

25 Esimerkki 4

Toistettiin esimerkissä 1 esitetty koe seuraavissa olosuhteissa:

Kokoonpano, jossa kaksi suorakaiteen muotoista ruostumatonta teräslevyä, yhteenhitsattu pituussuunnassa: 30 toinen levy pinta-alaltaan 30 cm2, teräslaatua ASTM-304L, toinen levyn pinta-alaltaan 30 cm2, teräslaatua ASTM-316L.

Kiillotuskylvyn koostumus (määrät 1 1 kylpyä kohden ); 4 moolia kloorivetyhappoa 35 0,1 moolia fosforihappoa 0,02 moolia typpihappoa 10 83545 1 g sulfosalisyylihappoa 1 g tuotetta "RODINE 213" 1,3 cm3 isopropanolin ja n-propanolin seosta. Kylvyn lämpötila: 65°C. Kylvyn tilavuus: 1000 cm3.

5 Käsittelyaika: 10 tuntia.

Kokoonpanon levyjen lähtökarheudet olivat seuraa- vat: ASTM-304L levy: Ra = 0,29 pm ASTM-316L levy: Ra = 0,28 pm.

10 Käsittelyn jälkeen kokoonpano vaikutti tasaisel ta ja kiiltävältä, eikä merkkejä korroosiosta esiintynyt. Kummastakin levystä mitattiin syöpymissyvyys, kiilto ja karheus: ASTM-3041 levy: syöpymissyvyys: 27 pm; 15 kiilto: 21 %, karheus Ra = 0,13 pm ASTM-316L levy: syöpymissyvyys: 22 pm, kiilto: 22 %, karheus Ra = 0,11 pm.

li

Claims (10)

1. Kylpy ruostumatonta terästä olevien pintojen kemiallista kiillotusta varten, joka kylpy käsittää vesi-5 pitoisena liuoksena kloorivetyhapon, fosforihapon ja typpihapon seoksen sekä sulfosalisyylihappoa, tunnettu siitä, että se vesipitoisessa liuoksessa sisältää vähintään yhden liuoksen yhdisteen, jossa on abietyyliradikaa-li, jonka yleinen kaava on 10 CH, ώ 15 h—'T CH3 ch3 tai hydroabietyyli- tai dehydroabietyyliradikaali.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kylpy, tun nettu siitä, että abieettinen yhdiste on substituoitu abietamiini, jonka yleinen kaava on / Xl

25 R1N Rx on abietyyli- hydroabietyyli- tai dehydroabietyyliradikaali,

30 Xx on vähintään yhden karbonyyliryhmän sisältävä radikalai, ja X2 on vetyatomi tai vähintään yhden karbonyyli ryhmän sisältävä radikaali.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kylpy, t u n - 35. e t t u siitä, että vähintään toinen radikaaleista Xx ja i2 8 3 5 45 X2 on radikaali, jonka yleinen kaava on -CH2-R2 5 jossa R2 on lineaarinen tai syklinen, substituoitu tai substituoimaton, tyydytetty tai tyydyttymätön alkyyliryh-mä, jossa on vähintään yksi karbonyyliryhmä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kylpy, tunnettu siitä, että radikaalissa -CH2-R2 ryhmä -CH2- on 10 sitoutunut R2-jäännöksen karbonyyliryhmään hiiliatomin välityksellä, johon on sitoutunut vähintään yksi vetyatomi.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kylpy, tunnettu siitä, että alkyyliryhmä R2 on valittu seuraa-vien ryhmien joukosta: asetonyyli, 2-ketobutyyli, 4-metyy- 15 li-2-ketopenten-3-yyli,4-hydroksi-4-metyyli-2-ketopentyy- li, 2-ketosyklopentyyli, 4-hydorksi-2-ketopenten-3-yyli, 2-ketosykloheksyyli, 2,5-diketoheksyyli ja 2-fenyyli-2-ketoetyyli.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kylpy, 20 tunnettu siitä, että se lisäksi sisältää alkoholin, eetterin tai eetteri-alkoholin liuotettuna vesipitoiseen liuokseen.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kylpy, tunnettu siitä, että se litraa kohden vesipitoista 25 liuosta sisältää 2-5 moolia kloorivetyhappoa 0,02-0,5 moolia fosforihappoa 0,01 - 0,5 moolia typpihappoa 0,1 - 10 g sulfosalisyylihappoa 30 0,1 - 2,5 g abieettistä yhdistettä 0,002 - 5 g alkoholia, eetteriä tai eetteri-alkoholia ja 0,005 - 6 g pinta-aktiivista ainetta.

8. Menetelmä ruostumatonta terästä olevan pinnan 35 hiomiseksi saattamalla pinta kosketukseen kemiallisen i3 83545 kiillotuskylvyn kanssa, tunnettu siltä, että käytetään jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukaista kylpyä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kylvyn lämpötila on 40-80eC.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sen jälkeen kun teräsplnta on saatettu kosketukseen kylvyn kanssa siihen pannaan lisää typpihappoa. i4 83545