JPS6237381A - ステンレス鋼表面の化学研摩用の浴と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はステンレス鋼表面の化学研摩用の浴の組成物に
関する。

金属表面の化学研摩は周知の技術である（Ｐｏｌｉｓａ
ｇｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｑｕｅ　ｅｔ　ｃｈｉｍ
ｉｑｕｅ　ｄｅｓｍｅｔａｕｘ　　［ＥＩｅｃｔｒｏｌ
ｙｔｉｃ　　ａｎｄ　　ｃｈｅｍｉｃａｌ　　ｐｏｌｉ
ｓｈｉｎ。

ｏｒ　ｍｅｔａｌｓ　］、　Ｈ，Ｊ、　ＨｃＧ、　Ｔａ
ｒｇｅｔ、　Ｄｕｎｏｄ、　１９６０、！１．１２２ｅ
ｔ　５ｅＱ）　：　コレハＴｉ４厚す’４’Ｌルヘキ金
属表面を無機酸を含有する浴で処理することを含む。オ
ーステナイトステンレス鋼の化学研摩のために、一般に
水浴液で塩酸、リン酸及び硝酸の混合物を含む浴を使用
する（米国特許第Ａ−２，６６２，８１４号）。この研
摩の質を改良するために、これらの浴に適当な添加剤、
例えば界面活性剤、粘度調節剤及び光沢剤を加えること
は普通である。かくして、米国特許第Ａ−３．７０９．
８２４号は水溶液でリン酸、硝酸及び塩酸のＵ合物、水
溶性重合体から選択された粘度調節剤、界面活性剤及び
光沢剤としてスルホサリチル酸を含むステンレス鋼表面
の化学研摩のための浴組成物を供する。この公知の研摩
浴は非常に有効であることが判明している。しかしなが
らこれは幾つかの有機添加剤を含む欠点を有し、これは
そのコストを上昇し、使用を複雑にし、そして使用した
浴を廃棄する時に汚染の源を形成する。

これらの公知の研摩浴は非常に高速で金属を攻撃する特
性を有する。一般に、この浴を使用するステンレス鋼表
面の研摩処理は数分を越えると局部腐食を生ずるおそれ
がある。公知の研摩浴の作用のこの高い速度は欠点であ
り、その理由はある適用、例えばボイラー、オートクレ
ーブ又は晶出装置のような大きな容器の壁の内面を研摩
するために、これは役に立たない。この容器に充填しそ
して空にするのに必要な時間は一般に最適の化学硬摩処
理の時間よりかなり大きいので、実際に、壁の均一な研
摩を得ることは不可能になり、この壁の若干の部分は不
適当に研摩され、他の部分は深く腐食される。更に、公
知の化学研摩浴の作用の高い゛速度により研摩の調節が
困難になる。更に、浴の更新が困難であるものと接触さ
せて表面を研摩するためにこれらの公知の浴を使用でき
ず、その理由はこれが浴の局部組成に突然の変化を生ず
るからである。研摩されるべき表面積が浴に利用し得る
空間と比較して非常に大きいプラント、例えば非常に大
きな交換表面を有する熱交換器を研摩するためにこれは
適していない。

Ｄｏｒｎｌａｎｔのフランス国特許第２．４６３．１２
０号は塩酸、硝酸及びリン酸の混合物及びチオ尿素を含
む化学研摩浴を開示する。ここではチオ尿素の役割が化
学研摩の速度を上昇させることが教示される。

本発明の目的はオーステナイトステンレス鋼表面の化学
研摩のための浴組成物を供することによって、公知の研
摩浴の前記の欠点をなくすことにあり、これは多くの添
加剤の使用を避け、そして特に研摩されるべき表面積が
浴に利用し得る空間に対して非常に大きい場合に優れた
質の研摩を生ずる。

結果的に、本発明は水溶液で塩酸、リン酸及び硝酸の混
合物を含むステンレス鋼表面の化学研摩のための浴に関
し：本発明により、この浴は水溶液でフェリシアニド錯
体イオン及び亜硝酸を分解できる添加剤を含む。

本発明による浴では、フェリシアニド錯体イオンはまた
へキサシアノフエレートｔ［ｌと称される、一般式［Ｆ
１３■（ＣＮ）　　］　３−の錯体シアニドである（Ｅ
ｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙにｉｒｋ　　Ｏｔｈｍｅｒ−Ｊｏｈ
ｎ　　Ｗｉｌｅｙ　　＆　　５ｏｎｓ、　　Ｉｎｃ、　
　、　　１９６７、第１２巻、第２５頁、第２６頁、第
３１頁、第３２頁）。例えば、ヘキザシアノフエリツク
（２）酸、アンモニウムフェリシアニド及びアルカリ金
属とアルカリ土類金属フェリシアニドのような溶解した
化合物の形で水溶液中に存在できる。好適な化合物はア
ルカリ金属フェリシアニドであり、−カリウムフェリシ
アニドが特に推奨される。

硝酸を分解できる添加剤の役割は鋼表面の研摩中形酸さ
れる亜硝酸の少なくとも若干を分解することであり、こ
の亜硝酸は研摩中温に放出される第一鉄イオンの酸化の
結果である。原則として、この添加剤は水性媒体中の亜
硝酸を分解できる有機及び無機の物質から選択され；こ
れは研摩されるべき鋼を攻撃せずかつ亜硝酸との反応の
生成物が研摩されるべき鋼を攻撃しない物質から選択さ
れるべきである。ｉｌ！混合物を含有する水溶液に可溶
性である物質が好ましい。スルファミン酸、ヒドロキシ
ルアミン、ヒドラジン、過酸化水素、アセトン、尿素及
び第一、第二及び第三アミンが本発明による浴添加剤と
して使用できる物質の例である。窒素含有化合物は本発
明による浴添加剤として特に有益である物質の種類であ
る；窒素含有物質の例は尿素及びその誘導体、特にチオ
尿素及びアルキル尿素である。

尿素が本発明に従って好適な窒素含有物質である。

本発明による化学研摩浴で、リン酸、塩酸及び硝酸の相
対比及びフェリシアニド錯体イオンの相対比は性質、処
理される金属及び研摩処理の意図される時間の作業温度
の関数として選択される。

亜硝酸を分解できる添加剤の含量は種々の要因、例えば
この添加剤の性質、塩酸、リン酸及び硝酸そしてフェリ
シアニド錯体イオンの対応する濃度、使用した浴の容量
、研摩されるべき金属表面の構造及び金属の性質に応じ
て異なる。他のすべてが等しいとして、本発明による研
摩浴で添加剤の最適含量は金属上で浴による攻撃の深さ
及び研摩されるべき金属の表面積と使用した浴の容量間
の関係に比例していることが判明した。

概して、２から２４時間の間にわたって、例えばクロム
及び／又はニッケルと合金化されたもののようなオース
テナイトステンレス鋼の化学研摩を行なうために適して
いる本発明による浴は下記のちのを含む、 １当り０．５から１０、好ましくは１から８モルの塩酸
、 １当り０．０１から２，５、好ましくは０．０５から１
．５モルのリン酸、 ｌ当り０．００１から１．５、好ましくは０．００５か
ら１モルの硝酸、 オ当り０．３・１０−６から０．３・１０−２、好まし
くは０．３・１０−５から０．３・１０−３グラムイオ
ンのフエリシアニド、及び 関係式に一旦・Δｅにより定義される一定量の■ 添加剤（浴のｌ当りのモルで表わされる）（式中Ｓは研
摩されるべき金属表面の表面積を示す（７ＦＬ２で表わ
す）： ■は使用する浴の容量を示す（ＴｒＬ３で表わす）；ｅ
は研摩されるべき金属表面上で浴による攻撃の平均深さ
を示す（ミクロンで表わす）：には比例係数であり（モ
ル・ｍ／ｌ１で表わす）、これは１０　から１０−２で
あり、好ましくは１０　から１０−３である）。

特に推奨される浴は水溶液中で酸の混合物の全体のモル
濃度が１から７、好ましくは２から６であるものである
。２．５から５のモル濃度が適用の大部分で最も有益で
ある。好適な浴は水溶液が下記のものを含むものである
； ｌ当り２．５から５モルの比率で塩酸、ｌ当り０．１か
ら１モルの比率でリン酸、１当り０．０１から０．５モ
ルの比率で硝酸及び１当り０．１・１０−４から０．２
・１０−３ｇ１モルの比率でカリウムフェリシアニド、
そしてｋが１０　から１０−４である前記の関係式によ
り表わされ、１当りのモルで表わされる量で、亜硝酸を
分解できる添加剤として尿素。

本発明による浴は任意に金属の化学研摩のための公知の
浴に通常に存在する添加剤、例えば界面活性剤、腐食抑
制剤、粘度調節剤及び光沢剤を含有できる。適用可能な
場合に、この浴は好ましくは錯体シアニドに対して、各
々下記のものを越えない、相対量でこれらの添加剤を含
有する：アルキルビリジニウムクロリドの種類に属する
界面活性剤の場合には、１：３＠聞で； アルキルフェノールの種類に属する界面活性剤の場合に
は、１：１重量で：そして セルロースエーテルから選択されるシックナーの場合に
は、１：１モルで。

好適な浴はアルキルピリジニウムクロリド、アルキルフ
ェノール及びセルロースエーテルを実質上台まないもの
である。

本発明による研摩浴の主要な利点は中程度の速度の作用
で研摩を生ずるために、その成分の相対濃度の講節侵の
その適切性にあり、これは大きな表面又は接近が困難で
ある表面の均質な研摩ができるように、数時間にわたっ
て展開できる。これは特に浴に利用できる空間に比較し
た時にその面積が特に大きい金属表面を研摩する時に極
めて適している。例として、その面積が（ＴｒＬ２で表
わして）少なくとも３倍に等しく、かつこれと接触する
研摩浴の容量（ｍ３で表わして）の好ましくは８倍以上
である金属表面、例えば非常に大きな交換表面を有する
熱交換器の研摩に有益な適用が見られる。本発明による
浴の実施は研摩されるべき表面積と使用した浴の容量間
の関係の最大値に限定されず、それは７７Ｌ−１で表わ
して、例えば２０及び古い数値を得ることは、この関係
に対して可能である。

本発明による浴は任意のオーステナイトステンレス鋼表
面を研摩するために適している。クロム及びニッケルと
合金化されたオーステナイトステンレス鋼、特に例えば
１８／８及び１８／ｌ０鋼のような１２から２６％のク
ロム及び６から２２％のニッケルを含有するものの研摩
において特に有益に適用されることが判った。

従って、本発明はまたステンレス鋼表面を研摩する方法
に関し、これにより本発明に従ってこの表面を化学研摩
浴に接触させる。

本発明による方法では、予め製造した浴を使用でき、次
にこれに研摩されるべき金属表面を接触させる。

本発明による方法の特定具体例に従って、金属表面を浴
と接触させた後に、更に硝酸と亜硝酸を分解できる添加
剤を加える。この目的のために、最初に塩酸、リン酸、
硝酸及び亜硝酸を分解できる添加剤を含有する水溶液と
金属表面を接触させ、そして次に溶液を金属表面を接触
させたままでフェリシアニド錯体イオンを添加させる。

本発明による方法のこの具体例を使用して、溶液にフェ
リシアニドイオンを加える前に酸溶液による実質上の攻
撃を受けた金属表面を持つことが有益である；実際には
研摩されるべき表面を水溶液と接触させる時間と７工リ
シアニド錯体イオンをこの溶液に加える時間との間隔を
調節することができ、このためこれが０．１から６ミク
ロン、好ましくは０．５から４ミクロンの深さに表面上
に溶液による攻撃に対応することが有益である。別法と
して、フェリシアニド錯体イオンを溶液に加えた後に、
更に＆Ｐ１酸と亜硝酸を分解できる添加剤の添加を前記
のように実施できる。

本発明による方法では、浴と研摩されるべき表面の接触
時間は表面の有効な研摩を生ずるのに十分である必要が
ある；しかしながら、硝酸及び亜硝酸を分解できる添加
剤を更に添加することの前記の本発明の特定具体例に従
って実施する場合でなければ、表面上の局部腐食が生ず
るおそれがある以上に時間は臨界値を越えることはでき
ない。

研摩されるべき表面と俗間の最適接触時間、又は硝酸及
び亜硝酸を分解できる添加剤のその上の添加の伍は多く
の要因、例えば研摩されるべき表面の鋼組成、この表面
の構造と最初のあうさ、浴組成、作業温度、表面と接触
した浴の可能な乱流、そして研摩されるべき金属の表面
積と使用した浴の各機間の関係に応じて異なる；これは
ルーチンの実験至試験によって各々特定の場合で決定す
べきである。

本発明を例の助けでル１４１に説明し、その記載を上記
に続ける。

例１ ＡＳＴＭ　　３１６Ｌ　　グレードステンレス鋼（クロ
ム１６．０から１８，０％）、ニッケル（１０，０から
ｉ７１．ｏ％）及びモリブデン（２，０から３．０％）
を含有する鋼合金）から作った、面積が２０Ｔｒｔ２の
シートを１当り下記のものを含有する浴１ＴｒＬ３の中
に浸漬した：２．７モルの塩酸、 ０．３モルのリン酸、 ０．０６モルの硝酸、及び ３０■のカリウムフェリシアニド。

浴にこのシートを浸漬した直後に、時間当り０．５’０
モルの硝酸の速度で硝酸の水溶液の連続添加を開始した
。更に、４時間と６時間の処理後に各々尿素２　Ｋｇの
二つの続いた添加を行なった。

８時間の処理表に、測定によりシート上の浴による攻撃
の平均深さが１０８ミクロンであると示された。この時
に、シートを浴から取出し、脱塩水で洗浄しそして乾燥
した。その外観は滑らかでかつ光沢があった。

λス ＡＳＴＭ　　３０４Ｌ　　グレードステンレス鋼（クロ
ム（１８，０から２０．０％）及びニッケル（８，０か
ら１２．０％）を含有する鋼合金）から作った、面積が
４２７ｍ２のシートを１当り下記のものを含有する浴９
３５ｍ３に５５℃で浸漬した： ４．５モルの塩酸、 ０．６モルのリン酸、 ０．０３モルの硝酸、及び １００ｊＩ９のカリウムフェリシアニド。

浴のｌ当り硝酸０．０３ｇ及び浴のｌ当り尿素１．４ｇ
を９０分間隔で加えた。７時間の処理後に、測定により
金属上で浴による攻撃の平均深さが１ｌ７ミクロンであ
ることが示された。この時に、このシートを浴から取出
し、水で洗浄しそして乾燥した。その外観は滑らかであ
りかつ光沢があった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）水溶液で、塩酸、リン酸及び硝酸の混合物を含む
   、ステンレス鋼表面の化学研摩のための浴において、こ
   の浴が水溶液で、フエリシアニド錯体イオン及び亜硝酸
   を分解できる添加剤を含むことを特徴とする、ステンレ
   ス鋼表面の化学研摩用の浴。 （２）フエリシアニド錯体イオンがカリウムフエリシア
   ニドの形で存在しそして添加剤が尿素及び尿素誘導体か
   ら選択されることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   による浴。 （３）水溶液が１リットル当り ０．５から１０モルの塩酸、 ０．０１から２．５モルのリン酸、 ０．００１から１．５モルの硝酸、 ０．３・１０＾−＾６から０．３・１０＾−＾２グラム
   ・イオンのフエリシアニド、及び 関係式　ｋ・（Ｓ／Ｖ）・Δｅ （式中Ｓは研摩されるべき金属表面の面積 （ｍ＾２で表わす）を示す； Ｖは使用した浴の容量（ｍ＾３で表わす）を示す；ｅは
   研摩されるべき金属表面上で浴による攻撃の平均深さ（
   ミクロンで表わす）を示す； そして ｋは比例係数（モル・ｍ／ｌ・μｍで表わす）で、１０
   ＾−＾８から１０＾−＾２である）により定義される一
   定量の添加剤（浴の１ｌ当りのモルで表わす）、を含む
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項又は第２項に
   よる浴。 （４）水溶液が１リットル当り １から８モルの塩酸、 ０．０５から１．５モルのリン酸、 ０．００５から１モルの硝酸、 ０．３・１０＾−＾５から０．３・１０＾−＾３グラム
   イオンのフエリシアニド、及び ｋが１０＾−＾７から１０＾−＾３である、前記の関係
   式により定義される、１ｌ当りのモルで表わした量で、
   亜硝酸を分解できる添加剤として尿素、 を含むことを特徴とする、特許請求の範囲第３項による
   浴。 （５）水溶液が１リットル当り ２．５から５モルの塩酸、 ０．１から１モルのリン酸、 ０．０１から０．５モルの硝酸、 ０．１・１０＾−＾４から０．２・１０＾−＾３グラム
   ・分子のカリウムフエリシアニド、及び ｋが１０＾−＾７から１０＾−＾４である前記の関係式
   により定義される、１ｌ当りのモルで表わした量で、亜
   硝酸を分解できる添加剤として尿素、 を含むことを特徴とする、特許請求の範囲第４項による
   浴。 （６）水溶液中の酸の混合物の全体のモル濃度が２から
   ６であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項から
   第５項の何れかによる浴。 （７）表面を化学研摩浴と接触させるステンレス鋼表面
   を研摩する方法において、特許請求の範囲第１項から第
   ６項の何れかによる浴が使用されることを特徴とする、
   ステンレス鋼表面を研摩する方法。 （８）最初に塩酸、リン酸、硝酸及び亜硝酸を分解でき
   る添加剤を含有する水溶液と表面を接触させ、そして次
   にこの溶液にフエリシアニド錯体イオンを加えることを
   特徴とする、特許請求の範囲第７項による方法。 （９）表面を溶液と接触させる時間とフエリシアニド錯
   体イオンを溶液に加える時間との時間間隔を調節し、こ
   のためこれが０．１から６ミクロンの深さに表面上の溶
   液による攻撃に対応することを特徴とする、特許請求の
   範囲第８項による方法。 （１０）鋼表面を浴と接触させたままで、補助の硝酸と
   亜硝酸を分解できる添加剤をこの浴に加えることを特徴
   とする、特許請求の範囲第７項から第９項の何れかによ
   る方法。