FI96519B - Menetelmä teräsmateriaalien, erityisesti ruostumattoman teräksen peittaamiseksi ja puhdistamiseksi - Google Patents

Description

9651°

Menetelmä teräsmateriaalien, erityisesti ruostumattoman teräksen peittaamiseksi ja puhdistamiseksi

Keksintö koskee menetelmää teräsmateriaalien, eri-* 5 tyisesti ruostumattoman teräksen peittaamiseksi ja puhdis tamiseksi. Tätä peittausmenetelmää voidaan käyttää teräs-materiaaleille, erityisesti ruostumattomalle teräkselle, teollisuudessa ennen sen lähtemistä tehtaalta, esimerkiksi karstan poistamiseen, mutta sitä voivat käyttää myös muut 10 kuin metallurgia-alan ammattilaiset ruostumattomasta teräksestä valmistettujen osien puhdistamiseen.

Erään tunnetun menetelmän mukaisesti ruostumattomien terästen peittaustoimenpide käsittää materiaalien upottamisen peittauskylpyihin, jotka sisältävät typpihap-15 poa ja vetyfluoridihappoa, 6 - 16 % HN03:a ja 1 - 5 % HF:a, ja kylpyjen käyttölämpötila on 40 - 60 °C.

Typpihappo johtaa kuitenkin erityisen myrkyllisten typpidioksidihöyryjen vapautumiseen ja nitroyhdisteiden, kuten nitriittien ja nitraattien vapautumiseen poistei-20 siin. Vaikka suurin sallittu nitraattipitoisuus on suhteellisen korkea, on vastaava arvo nitriittien kohdalla hyvin paljon pienempi, sillä nitriitit johtavat haitallisten nitrosamiinien muodostumiseen.

FR-hakemusjulkaisussa 2 587 369 kuvataan menetelmää 25 ruostumattomien teräsmateriaalien peittaamiseksi, jossa : käytetään peittauskylpyä, joka sisältää vetyfluoridihappoa ja liuennutta rauta(III):a loppuosan ollessa vettä. Tätä kylpyä käytetään lämpötilassa 15 - 70 eC. Peittaustoimen-piteen tai -toimenpiteiden aikana kylvyn rauta(III)sisäl-30 töä pidetään yllä puhaltamalla kylpyyn ilmaa tai kierrättämällä kylpyä avoimessa ilmassa.

Mainitunlaisen vetyfluoridihappoon perustuvan menetelmän haittana on, että koska vetyfluoridihappo voi olla vaarallista käsitellä, se ei voi olla sopiva kaikkiin puh-35 distustoimenpiteisiin, joissa käytetään metalliosien, ku- 9651'- 2 ten esimerkiksi astian tai säiliön, suihkutusta tai pirs-kottelua.

JP-hakemusjulkaisussa 7 547 826 kuvataan myös menetelmää ruostumattomien teräsmateriaalien peittaamiseksi, 5 jossa käytetään kylpyä, joka sisältää halogenoitujen happojen seosta, joka sisältää tiettynä osuutena vetykloridi-happoa.

Tässä peittausmenetelmässä kemialliseen reaktioon osallistuva tärkein aine on vetykloridihappo, joka reagoi 10 peitattavan materiaalin kanssa, jolloin muodostuu rauta- (Il)kloridia ja vapautuu vetyä seuraavan reaktion mukaisesti: 2HC1 + Fe -» FeCl2 + H2 15

Mainitunlainen menetelmä, jossa hyödynnetään vety-kloridihapon hapettavaa vaikutusta peitattavaan metalliin, johtaa suureen vetykloridihapon kulutukseen, joka tekee 20 menetelmästä kalliin; runsaaseen vedyn vapautumiseen, joka aiheuttaa räjähdysvaaran käytettäessä tuotetta suljetussa ympäristössä; käsitellyn teräksen haurastumiseen, jonka aiheuttaa 25 vetyatomien diffusoituminen teräksen kideverkoston väliti- : loihin.

Tämän keksinnön yhtenä päämääränä on tarjota käyttöön ympäristöä saastuttamaton menetelmä, jota voidaan käyttää metalliteollisuudessa ja myös muiden kuin metal-30 lurgia-alan ammattilaisten toimesta.

Tämän keksinnön tekijät ovat havainneet, että te-·· räsmateriaalien, erityisesti ruostumattoman teräksen peit- taus voidaan tehdä tarvitsematta käyttää hapettavaa ja syövyttävää happoa, kuten HF:a tai HCl:a, tekemällä hape-35 tus Fe2+:n ja Fe3*:n seoksella, jonka hapetus-pelkistyspo- n i» t nn n?»' 3 96511 tentiaali pidetään tietyissä rajoissa, pitäen Fe2*- ja Fe3*-ionit vesiliuoksessa orgaanisella hapolla, joka ei aiheuta käytössä vaaraa ihmiselle.

Keksintö tarjoaa siten käyttöön menetelmän teräsma-5 teriaalien, erityisesti ruostumattoman teräksen, peittaa- miseksi ja puhdistamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusmerkillistä, että materiaalit käsitellään vesiliuoksella, joka sisältää rauta(ll)- ja rauta(III)ioneja ja rautaa hapettamatonta orgaanista happoa, joka on valittu muura-10 hais-, etikka-, propioni-, butaani-, maito-, bentsoe-, ftaali- ja naftoehaposta, riittävän määrän Fe2*- ja Fe3*-ionien pitämiseksi liuenneina, jolloin liuoksessa on läsnä rauta(II)- ja rauta(III)ioneja sellainen määrä, että suhde Fe2*:Fe3* on 10:90 - 40:60, ja tämä Fe2*:Fe3*-suhde pidetään 15 määrätyllä alueella lisäämällä vetyperoksidia.

Liuoksessa oleva happo muodostaa peittauksen aikana tapahtuvan sivureaktion kautta joko teollisuusympäristössä helposti kierrätettävissä olevia suoloja tai myrkyttömiä suoloja, joten tätä menetelmää voidaan käyttää helposti ja 20 vaarattomasti.

Suhde Fe2*:Fe3+ on edullisesti 10:90 - 25:75 ja vielä edullisemmin noin 20:80.

Tätä suhdetta ja siten reaktiokinetiikkaa pidetään yllä regeneroimalla Fe3+-ioni lisäämällä vetyperoksidia.

25 Vetyperoksidin muodostamiseksi peittauskylpyyn sitä lisätään kylpyyn tai kylpyyn lisätään perhappo-, persuola-tai orgaanista peroksidiyhdistettä.

Perhappo on edullisesti perboori-, peretikka-, per-hiili-, perbentsoe-, perrikki-, perfosfori-, perjodi- tai 30 perftaalihappo.

Persuola on edullisesti natriumperkarbonaatti tai magnesiumperboraatti ja orgaaninen peroksidi on edullisesti ureaperoksidi.

Menetelmä toteutetaan edullisesti lämpötilassa 10 - 35 90 °C.

4 965 r-

Keksintö tarjoaa käyttöön myös peittaustuotteen teräsmateriaaleja, erityisesti ruostumatonta terästä, varten, jolle on tunnusmerkillistä, että se sisältää liuosta, joka sisältää rauta(ll)- ja rauta(lii)ioneja sellaiset 5 määrät, että suhde Fe2*:Fe3* on 10:90 - 40:60, ja riittävän määrän rautaa hapettamatonta orgaanista happoa, joka on valittu muurahais-, etikka-, propioni-, butaani-, maito-, bentsoe-, ftaali- ja naftoehaposta, Fe2*- ja Fe3*-ionien pitämiseksi liuoksessa, ja vetyperoksidilähdettä, joka 10 soveltuu lisättäväksi liuokseen Fe2+: Fe3*-suhteen pitämiseksi määrätyllä alueella.

Vetyperoksidilähde on määritelty edellä.

Peittaus- ja puhdistustuote voidaan kuljettaa ilman mitään erityis-pakkauksia käyttöpaikalle ja sitä voidaan 15 käyttää missä tahansa ilman erityisiä varotoimenpiteitä myös suljettujen säiliöiden, kuten tankkien, tai paikallaan olevien tai liikkuvien astioiden tai säiliöiden peit-taukseen.

Tämän keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää 20 teräsmateriaalien, erityisesti ruostumattoman teräksen, peittaukseen ja erityisesti karstan poistamiseen mainituista materiaaleista ja niiden kirkastamiseen ja puhdistamiseen, ja käsittely on mahdollista tehdä kylvyssä, pirskottamalla tai suihkuttamalla.

25 Orgaanisissa hapoissa on kiinnostavaa se, että ne hajoavat C02:ksi, H20:ksi ja H2:ksi, joilla hajoamistuotteilla ei ole haitallista vaikutusta ekologiseen ympäristöön, kun ne päästetään ilmakehään, effluentteihin tai jopa vesistöihin.

30 Toinen kiintoisa seikka on se, että orgaaninen vä liaine mahdollistaa passiivisen kalvon muodostumisen, mikä vähentää metallin korroosiota.

Lisäksi tämän keksinnön yhteydessä käytettävällä peittausliuoksella vältetään tiettyjen metallien, kuten 35 Cu:n, Ni:n, Cr:n, Sn:n ja Zn:n, uudelleensaostuminen peit- « il : i« i imi Iita 9651'- 5 tauksen edetessä liuoksen korkean hapetus-pelkistyspoten-tiaalin tuloksena. Teollisuudessa Fe3*-ionien muodostumista valvotaan mittaamalla peittauskylvyn hapetus-pelkistyspo-tentiaalia. Hapetus-pelkistyspotentiaali eli redox-poten-5 tiaali on syöpymättömän elektrodin (esimerkiksi platina-elektrodin) ja referenssielektrodin (esimerkiksi Hg/HgCl-tai kylläisen kalomelielektrodin) välillä vallitseva potentiaaliero näiden elektrodien ollessa upotettuina peit-tausliuokseen. Mitattu arvo antaa toisaalta kuvan peitit) tauskylvyn hapetuskyvystä ja toisaalta mahdollistaa kylvyn uudelleensäätämisen lisäämällä H202:a tai yhdistettä, jolla on kyky vapauttaa H202:a.

Keksinnön mukaisen menetelmän yhden edullisen toteuttamistavan mukaisesti peruspeittauskylpyyn lisättävä 15 H202-lähde voi olla perhappo, joka on liuoksen sisältämän hapon kanssa homologinen yhdiste ja josta on se etu, ettei se muuta liuoksen alkuperäistä koostumusta. Orgaanisia happo-perhappopareja, joita voidaan käyttää tämän menetelmän toteuttamiseen, voivat olla esimerkiksi seuraavat: 20 etikkahappo/peretikkahappo, bentsoehappo/perbentsoehappo ja ftaalihappo/perftaalihappo.

Eräs toinen tapa vältää perusliuoksen koostumuksen muuttuminen on käyttää H202-lähteenä orgaanista hapetinta, kuten perhiilihappoa [H4(C03)2, 3H202] tai jo mainittua 25 ureaperoksidia [C0(NH2)2,H202], joka hajoaa C02:ksi, H20:ksi ' ja N2:ksi.

Eräänä tärkeänä etuna menetelmässä, jossa käytetään orgaanisen hapon liuosta, on, että saadaan suoraan rauta- (Ill)oksidia (Fe203), jolla on käyttöä sähkötekniikan alal-30 la ferriittien valmistuksessa.

* Tämän menetelmä etuna on myös se, että hapetin muo dostetaan in situ lisäämättä myrkyllisiä tai saastuttavia aineita ja synnyttämättä ihmiselle vaarallisia poisteita ja jätehappoliuoksia. Lisäksi keksinnön mukaista tuotetta, 35 joka käsittää happoliuosta ja nestemäistä tai kiinteää • 9651 6 hapetinta, voidaan käyttää missä tahansa ympäristössä ja jopa suljetussa ympäristössä.

Keksinnön mukaisessa peittausmenetelmässä yhdistyvät siten seuraavat edut: 5 se on saastuttamaton ja vaaraton käytössä; se mahdollistaa happoliuoksen käytön, joka ei muutu merkittävästi kemiallisesti käytössä; se mahdollistaa jätetuotteiden talteenoton ja kierrätyksen teollisuusympäristössä.

«

• I

!l IM I i Μι I i t M !

Claims (12)

9651'-

1. Menetelmä teräsmateriaalien, erityisesti ruostumattoman teräksen, peittaamiseksi tai puhdistamiseksi, 5 tunnettu siitä, että materiaalit käsitellään vesi-liuoksella, joka sisältää rauta(II)- ja rauta(III)ioneja ja rautaa hapettamatonta orgaanista happoa, joka on välit-, tu muurahais-, etikka-, propioni-, butaani-, maito-, bentsoe-, ftaali- ja naftoehaposta, riittävän määrän Fe2*-10 ja Fe3+-ionien pitämiseksi liuenneina, jolloin liuoksessa on läsnä rauta(II)- ja rauta(III)ioneja sellainen määrä, että suhde Fe2*:Fe3* on 10:90 - 40:60, ja tämä Fe2*: Fe3*-suhde pidetään määrätyllä alueella lisäämällä vetyperoksidia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n-15 n e t t u siitä, että suhde Fe2t:Fe3+ pidetään alueella 10:90 - 25:75.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suhde Fe2+:Fe3* pidetään arvossa 20:80.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että vetyperoksidi saadaan lisäämällä peittausliuokseen perhappoa, persuolaa tai orgaanista per-oksidia.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, t u n-25 n e t t u siitä, että perhappo on perboori-, peretikka-, 1 perhiili-, perbentsoe-, perrikki-, perfosfori-, perjodi- tai perftaalihappo.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että perhappo on perhappo, joka on 30 liuokseen lisätyn orgaanisen hapon kanssa homologinen yhdiste.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että persuola on natriumperkarbonaatti tai magnesiumperboraatti. i « 9651«-

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että orgaaninen peroksidi on ureaper-oksidi.

9. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen 5 menetelmä, tunnettu siitä, että se toteutetaan lämpötilassa 10 - 90 "C.

10. Tuote teräsmateriaalien, erityisesti ruostumattoman teräksen, peittaamiseksi tai puhdistamiseksi, tunnettu siitä, että että se sisältää liuosta, 10 joka sisältää rauta(II)- ja rauta(III)ioneja sellaiset määrät, että suhde Fe2*:Fe3+ on 10:90 - 40:60, ja riittävän määrän rautaa hapettamatonta orgaanista happoa, joka on valittu muurahais-, etikka-, propioni-, butaani-, maito-, bentsoe-, ftaali- ja naftoehaposta, Fe2+- ja Fe3+-ionien 15 pitämiseksi liuoksessa, ja vetyperoksidilähdettä, joka soveltuu lisättäväksi liuokseen Fe2*: Fe3+-suhteen pitämiseksi määrätyllä alueella.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen tuote, tunnettu siitä, että vetyperoksidilähde on perhappo, 20 persuola tai orgaaninen peroksidi.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tuote, tunnettu siitä, että vetyperoksidilähde on perboori-, peretikka-, perbentsoe-, perrikki-, perfosfori-, perjodi-tai perftaalihappo, natriumperkarbonaatti, magnesiumper- . 25 boraatti tai ureaperoksidi. * i « · il · it i m mu ; 9651'-