KR100226881B1 - 스테인레스 강표면의 화학연마용 욕조와 연마방법 - Google Patents
스테인레스 강표면의 화학연마용 욕조와 연마방법 Download PDFInfo
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Abstract
염산, 질산과 인산의 혼합물, 임의로 치환되는 히드록시 벤조산, 최소한 하나의 4차 암모늄염과, 과염소산과 과염소산의 수용성 염에서 선택한 첨가제의 수용액으로 구성되는 스테인레스강의 화학적 연마용 중탕.
Description
본 발명은 스테인레스강을 화학 연마하기 위한 욕조 조성물에 관한 것이다.
금속표면의 화학 연마는[(금속의 전기 및 화학 연마)-더불유. 제이. 맥 지. 티가트-두노드-1960-페이지 122]에 잘 알려져 있는 기술이며; 이는 금속표면을 산화욕조로 연마하여 처리하는 것으로 이루어진다. 일반적으로 오스테나이트 스테인레스강의 화학 연마에 염산, 인산과 질산 혼합물의 수용액으로 된 욕조(미국 특허 US-A-2,662,814)를 사용한다. 연마질을 개량하기 위하여 통상 이들 욕조에 계면활성제, 점도 조절제와 광택제와 같은 적당한 첨가제를 혼합한다. 따라서, 미국 특허 US-A-3,709,824에는 염산, 질산과 인산의 혼합물, 수용성 중합체에서 선택한 점도조절제, 계면활성제와 광택제로 술포살리실산을 수용액으로 구성한 스테인레스강 표면의 화학 연마용 욕조 조성물이 서술되어 있다.
이들 공지된 연마욕조는 매우 높은 율로 금속을 부식하는 특성을 갖는다. 일반적으로 이와 같은 욕조로 스테인레스강 표면의 연마처리는 몇분을 초과할 수 없으며, 그렇지 않으면 국부적 부식현상을 일으킨다. 이와 같은 공지 연마욕조의 고율의 작용은 이들을 어떠한 용도, 특히 보일러, 오토클레이브 또는 결정기와 같은 큰 용기의 벽 내면을 연마하는데 사용할 수 없기 때문에 큰 결함이 있다. 이러한 용기를 충전하고, 배수하는데 소요되는 시간은 일반적으로 최적의 화학 연마처리기간 보다 더 길기 때문에 이들의 일부분은 불충분하게 연마되고 다른 일부분은 깊게 부식되므로 벽을 균일하게 연마하는 것은 실제 불가능하다. 더욱이, 공지 화학연마욕조의 높은 작용율은 연마의 조절을 어렵게 한다.
유럽 특허EP-B-19,964(솔베이 앤드 시에)에는 상술한 결함을 대체로 피할 수 있는 매우 낮은-작용의 화학 연마욕조가 기재되어 있다. 이들 공지 욕조는 염산, 질산고, 인산의 혼합물, 술포살리실산, 알킬피리디늄 클로라이드와 메릴셀루로오스의 수용액으로 이루어진다.
이들 공지의 낮은 작용-연마욕조는 45℃이상, 일반적으로 50∼100℃의 온도에서 작업하도록 설계되어 있다.
본 발명은 50℃이하의 작업온도에서 스테인레스강 표면을 완만하고, 효율적으로 화학 연마를 하도록 설계된 욕조를 제공하는데 그 목적이 있다.
따라서, 본 발명은 염산, 질산과 인산의 혼합물, 임의로 치환되는 히드록시벤조산, 최소한 하나의 4차 암모늄염, 과염소산과 과염소산의 수용성 염에서 선택한 첨가제의 수용액으로 이루어지는 스테인레스강 표면의 화학 연마용 욕조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 연마욕조에 있어서, 히드록시벤조산은 광택제로서 사용되며, 이는 살리실산과 같이 비치환될 수 있고, 또는 술포살리실산과 같이 치환될 수 있으며, 살리실산이 바람직하다.
4차 암모늄염은 4개 이상의 탄소원자를 함유하는 최소한 하나의 치환 또는 비치환 장쇄상 알킬기를 갖는 것에서 선택하는 것이 바람직하다. 장쇄상 알킬기가 8개 이상의 탄소원자를 함유하는 것, 예를 들어 라우릴, 세틸과 스테아릴기인 4차 암모늄염을 선택하는 것이 바람직하다. 특히 권장할 만한 4차 암모늄염은 상술한 장쇄상 알킬기와 더불어, 최소한 하나의 다른 치환 또는 비치환 알킬기 와/또는 치환 또는 비치환 벤질기를 함유하는 수용성 알킬피리디늄염과 수용성 4차 암모늄염으로 구성된 종류가 있다. 할로겐화물 특히 염화물이 바림직하다. 본 발명에 따른 연마욕조에 사용할 수 있는 4차 암모늄염의 예를 들면, 세틸트리메틸암모늄 클로라이드, 세틸디메틸벤질암모늄 클로라이드, 디스테아릴디메틸암모늄 클로라이드, 라우릴디메틸벤질암모늄 클로라이드, 라우릴트리메틸암모늄 클로라이드와 알킬피리디늄 클로라이드 특히, 세틸피리디늄 클로라이드와 라우릴피리디늄 클로라이드가 있다. 이들 4차 암모늄염 중에는 상표 Dehyquart 제품(헨켈)이 유용하다.
본 발명에 따른 연마욕조에 있어서, 한편으로 4차 암모늄염의 각 양을, 다른 한편으로 과염소산과 이의 수용성 염에서 선택한 첨가제의 각 양을 조정하여 연마될 강철의 표면에 함께 흡착되도록 하는 반면에 이들의 용해성 생성물을 초과하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
일반적 규칙에 따르면, 본 발명에 따른 연마욕조는 리터당 0.005∼1g의 4차 암모늄염과 0.001 내지 0.5몰의 과염소산과 이의 수용성 염에서 선택한 첨가제를 함유하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 연마욕조의 여러 가지 구성성분의 적당한 중량은 연마를 받는 스테인레스강의 등급과 연마조건, 특히 연마를 받는 강철물품의 형상, 이의 체적, 욕조의 체적, 이의 온도와 이를 처리하는 교반에 따라 결정된다. 따라서, 각 구성 성분의 중량은 매 경우에 정기실험실 시험으로 측정하며, 측정결과, 20∼50℃의 온도에서 크롬과 니켈합금 오스테나이트 스테인레스강을 연마하는데 적합한 본 발명에 따른 연마욕조의 중량 수치범위는 수용액 리터당:
- 0.05∼5몰의 염산(바람직하기로는 1∼3몰)
- 0.005∼1몰의 질산(바람직하기로는 0.05∼0.5몰)
- 0.005∼1몰의 인산(바람직하기로는 0.01∼0.5몰)
- 0.0005∼0.5몰의 과염소산과 과염소산의 수용성 염에서 선택한 첨가제(바람직하기로는 0.001∼0.2몰)
- 0.001∼5g의 치환 또는 비치환 히드록시벤조산(비치환산의 경우에 바람직 하기로는 0.005∼0.3g)
-0.005∼1g의 4차 암모늄염(바람직하기로는 0.02∼0.2g)일 때이다.
본 발명에 따른 연마욕조는 금속의 화학 연마를 위한 공지 욕조에 통상 존재하는 첨가제, 예를 들어 계면활성제, 알코올과 점도 조절제를 임의로 함유할 수 있다.
특히 이들은 다음의 일반식의 아비 에틸기:
또는 하이드로아비에틸이나 데하이드로아비에틸기를 함유하는 화합물인 수용성 아비에트 화합물을 함유하는 것이다.
본 발명에 따라서 아비에트 화합물은 수용액으로 용해되어야 한다.
본 발명에 따른 연마욕조에 사용될 수 있는 아비에트 화합물에는 아비에트아민이 있다.
본 발명에 따른 연마욕조용으로 특히 권고할 만한 아비에트아민은 다음 일반식으로 표시되는 것이다:
상기 식에서,
- R1은 상술한 아비에틸, 하이드로아비에틸 또는 데하이드로아비에틸기를 나타내고,
- X1은 하나 이상의 카르보닐기를 함유하는 기를 나타내고,
- X2는 수소원자 또는 하나 이상의 카르보닐기를 함유하는 기를 나타낸다.
본 발명에 따른 연마욕조에 적합한 이러한 아비에트아민의 예를 들면, X1과 X2기중 최소한 하나가 일반식 -CH2-R인 것이 있고, 이 일반식에서 R2는 하나 이상의 카르보닐기를 함유하는 포화 또는 불포화, 치환 또는 비치환, 선형 또는 고리형 알킬잔기를 나타낸다. 이들 화합물 중에서 바람직한 것은 -CH2-기가 하나 이상의 수소원자를 갖는 탄소원자에 의하여, R2잔기의 카르보닐기에 결합되는 것이다. 이와 같은 치환 아비에트아민과 이들을 얻기 위한 수단은 영국 특허 GB-A-734,665에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 연마욕조에 사용될 수 있는 이러한 형의 아비에트아민의 예를 들면, 알킬잔기 R2를 아세톤일, 2-케토부틸, 4-메틸-2-케토-3-펜텐일, 4-히드록시-4-메틸-2-케토펜틸, 2-케토시클로펜틸, 4-히드록시-2-케토-3-펜텐일, 2-케토시클로헥실, 2,5-디케토헥실과 2-페닐-2케토에틸 잔기에서 선택한 것이 있다.
본 발명에 따른 연마욕조는 오스테나이트 스테인레스강으로 된 표면을 화학연마하는데 적합하다. 특히 이들은 몰리브덴-유리 18/8과 18/10 등급의 강철(AISI 강철 304와 304L)과 같은 16∼26 중량%의 크롬과 6∼22 중량%의 니켈을 함유하는 오스테나이트강을 연마하는데 적합하다. 본 발명에 따른 연마욕조는 저속으로 이와같은 강철의 연마를 가져오는 독특한 특징을 갖는데, 일반적으로 5∼12시간의 접촉시간이 요구된다. 이들은 20℃ 내지 비점 사이의 어떠한 온도에서 사용될 수 있다. 그러나, 이들은 50℃이하, 일반적으로 35∼45℃의 온도에서 표준 대기압 하에 우수한 효능을 나타내는 현저한 특성을 가지며, 이는 이들을 더 쉽게 사용하도록 하고, 연마 작업장의 위생을 확보하도록 취하게 되는 측정을 더 간소화하게 한다. 본 발명에 따른 연마욕조는 본 분야의 원리에 따라서 용접되는 부속품의 양호한 질의 연마를 생성시키는 부가적인 장점을 갖는다.
또한, 본 발명은 표면을 본 발명에 따른 화학 연마욕조와 접촉시켜서 하는 스테인레스강 표면의 연마방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법의 실시에 있어, 금속표면과 연마욕조 사이의 접촉은 적당한 방법, 예를 들어 침지에 의하여 행한다. 연마되는 표면과 욕조 사이의 접촉시간은 효과적인 표면 연마를 가져오도록 충분해야 한다. 그러나, 연마욕조가 이의 연마성을 잃는 이상의 임계치를 초과해서는 안된다. 최적 접촉시간은 강철의 등급, 연마될 표면의 최초 거칠기와 형상, 연마욕조 조성물, 작업온도, 표면과 접촉하는 욕조의 교반과 연마될 표면적과 욕조체적 사이의 상호관계와 같은 여러 가지 파라미터에 따르며; 이는 각 개별 경우에 정기 실험실 시험에 의하여 측정되어야 한다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 요지는 연마욕조를 표준 대기압 하에 20∼50℃, 바람직하기로는 35∼45℃의 온도에서 사용하고, 연마될 표면을 5∼12시간의 기간 동안 연마욕조와 접촉시키는 것이다.
본 발명의 장점은 다음에 열거한 실시예에서 나타나게 될 것이다.
다음에 서술한 실시예들에 사용된 스테인레스강 패널은 몰리브덴-유리 18/10 합금강 등급[크롬(18.0%)과 니켈(10.0%)]이다.
각 실시예에서 패널은 실제 일정한 온도에 유지되고, 적당한 교반을 받는 연마욕조에 침지된다. 침지기간 끝에 패널은 연마욕조에서 추출되고, 탈염수로 세척하고 건조시킨다. 다음의 파라미터가 측정된다:
- 다음 관계식에 의하여 이루어지는 금속 부식의 평균 깊이
Δe=104×ΔP/s×d
(여기서 s는 패널의 면적(㎠)을 나타내고, d는 금속의 밀도(g/㎤)을 나타내고, ΔP는 연마욕조에 침지하는 동안 패널의 중량손실(g)을 나타내며, Δe는 부식깊이(㎛)를 나타낸다)
- 산술평균 거칠기 Ra, 이는 패널의 평균 표면에 관한 평균편차이다.
[재료과학과 공학의 백과사전, 미켈 비. 비버, 6권, 1986, 퍼가몬 프레스, 페이지 4806∼4808(페이지 4806)]:
측정은 5㎛-지름점을 갖고, 0.25㎜의 버림치에 해당하는 피일러로 행한다;
- 표면 밝기
실시예 1(본 발명에 따름)
리터당 다음 성분을 함유하는 본 발명에 따른 연마욕조를 사용한다:
- 1.5몰의 염산,
- 0.2몰의 질산,
- 0.2몰의 인산,
- 0.2몰의 염소산,
-0.1g몰 염소산,
- 0.1g의 살리실산,
- 0.03g의 주성분으로 라우릴파라디늄 클로라이드를 함유하는 전해액인 Dehyquart C제품(Dehyquart는 헨켈의 등록상표이다) 조작조건은 다음과 같다:
- 욕조체적 : 1940㎤
- 연마를 받는 표면적 : 87㎠
- 온도 : 35℃
- 침지기간 : 12시간 30분
다음과 같은 결과를 얻는다.
- 부식의 평균 깊이 : 약 25㎛
- 산술평균 거칠기 :
- 연마 전 : 0.3±0.1㎛
- 연마 후 : 0.12±0.02㎛
- 밝기
- 30도 각도에서(ASTM 표준 E430에 의함) : 40%
- 20도 각도에서(ASTM 표준 D523) : 25%
[실시예 2](본 발명에 따름)
리터당 다음 성분을 함유하는 본 발명에 따른 연마욕조를 사용한다:
- 1.5몰의 염산,
- 0.2몰의 질산,
- 0.2몰의 인산,
- 0.005몰의 염소산,
- 0.1g의 살리실산,
- 0.075g의 Dehyquart LOB(헨켈) 제품, 이는 주성분으로 라우릴디메틸 벤질암모늄 클로라이드를 함유하는 전해액이다.
조작조건은 다음과 같다.
- 욕조체적 : 970㎤
- 연마를 받는 표면적 : 87㎠
- 온도 : 35℃
- 침지기간 : 5시간 30분
다음과 같은 결과를 얻는다.
- 부식의 평균 깊이 : 약 24㎛
- 산술평균 거칠기 :
- 연마 전 : 0.3㎛
- 연마 후 : 0.12㎛
- 밝기[20도 각도에서(ASTM 표준 D523에 따름)] : 25%
[실시예 3](비교시험)
과염소산을 함유하지 않고, 본 발명에 따르지 않은 화학 연마욕조로 실시예 2의 시험을 반복한다. 연마욕조는 리터당 다음 성분을 함유한다:
- 1.5몰의 염산,
- 0.2몰의 질산,
- 0.2몰의 인산,
- 0.1g의 살리실산,
- 0.075g의 Dehyquart LOB(헨켈)제품, 이는 주성분으로 라우릴디메틸 벤질암모늄 클로라이드를 함유하는 전해액이다.
조작조건은 다음과 같다.
- 욕조체적 : 970㎤
- 연마를 받는 표면적 : 87㎠
- 온도 : 35℃
- 침지기간 : 6시간
다음과 같은 결과를 얻는다.
- 부식의 평균 깊이 : 25㎛
- 산술평균 거칠기 :
- 연마 전 : 0.3㎛
- 연마 후 : 0.3㎛
- 밝기 [20도 각도에서(ASTM 표준 D523에 의함)] : 1%이하
[실시예 4](비교시험)
과염소산이나 전해액을 함유하지 않고, 본 발명에 따르지 않는 화학 연마욕조로 실시예 2의 시험을 반복한다. 욕조는 리터당 다음 성분을 함유한다:
- 1.5몰의 염산,
- 0.2몰의 질산,
- 0.2몰의 인산,
- 0.1g의 살리실산,
조작조건은 다음과 같다.
- 욕조체적 : 1940㎤
- 연마를 받는 표면적 : 87㎠
- 온도 : 35℃
- 침지기간 : 6시간 30분
그 결과는 다음과 같이 얻는다.
- 부식의 평균 깊이 : 25㎛
- 산술평균 거칠기 :
- 연마 전 : 0.20㎛
- 연마 후 : 0.25㎛
- 밝기[20도 각도에서(ASTM 표준 D523에 따름)] : 1%이하
Claims (9)
- 염산, 질산과 인산의 혼합물, 치환 또는 비치환 히드록시벤조산에서 선택한 광택제와 최소한 하나의 알킬기가 4개의 탄소원자를 함유하는 최소한 하나의 4차 암모늄염의 수용액으로 이루어진 스테인레스강 표면의 화학 연마용 욕조에 있어서, 수용액 리터당 0.005∼1g의 4차 암모늄염과 0.001∼0.5몰의 과염소산과 과염소산의 수용성 염에서 선택한 첨가제를 함유함을 특징으로 하는 스테인레스강 표면의 화학 연마용 욕조.
- 제1항에 있어서, 4차 암모늄염이 12개 이상의 탄소원자를 함유하는 최소한 하나의 장쇄상 알킬기를 함유함을 특징으로 하는 스테인레스강 표면의 화학 연마용 욕조.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 4차 암모늄염을 할로겐화물에서 선택함을 특징으로 하는 스테인레스강 표면의 화학 연마용 욕조.
- 제3항에 있어서, 4차 암모늄염이 알킬피리디늄 클로라이드임을 특징으로 하는 스테인레스강 표면의 화학 연마용 욕조.
- 제2항에 있어서, 4차 암모늄염이 장쇄상 알킬기와 더불어 최소한 하나의 다른 알콜기 와/또는 벤질기를 함유함을 특징으로 하는 스테인레스강 표면의 화학 연마용 옥조.
- 제1항에 있어서, 부가적으로 수용성 아비에트 화합물을 함유함을 특징으로 하는 스테인레스강 표면의 화학 연마용 욕조.
- 제1항에 있어서, 수용액 리터당- 0.5∼5몰의 염산,- 0.005∼1몰의 질산,- 0.005∼1몰의 인산,- 0.0005∼0.5몰의 과염소산과 과염소산의 수용성 염에서 선택한 첨가제,- 0.001∼5g의 히드록시벤조산,- 0.005∼1g의 4차 암모늄염을 함유함을 특징으로 하는 스테인레스강 표면의 화학 연마용 욕조.
- 제1항에 있어서, 오스테나이트강으로 된 표면을 화학 연마함을 특징으로 하는 스테인레스강 표면의 화학 연마용 욕조.
- 스테인레스강 표면을 20∼50℃의 온도로 유지되는 제1항의 화학연마용 욕조와 접촉시켜서 연마함을 특징으로 하는 스테인레스강 표면의 화학 연마방법.
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