KR102317571B1 - 용접에 의해 접합된 철함유 구성요소의 세정 전처리를 위한 방법 - Google Patents
용접에 의해 접합된 철함유 구성요소의 세정 전처리를 위한 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 용접 작업으로부터의 잔류물을 구성요소의 표면으로부터 제거하고, 이러한 방식으로, 무결점 코팅을 생성하도록 후속 습윤-화학 전환 처리가 가능해지는, 용접에 의해 접합된 철함유 구성요소의 세정 전처리를 위한 방법에 관한 것이다. 세정 전처리를 위해, 구성요소를 아미노 알콜, 알콜 내에 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트, 및 철 이온을 함유하는 수성 황산 에칭제와 접촉시키고, 이는 플루오라이드의 존재 없이 효과적이다. 추가의 측면에서, 본 발명은 용접에 의해 접합된 철함유 구성요소의 세정 전처리를 위한 수성 산성 에칭제를 포함한다.
Description
본 발명은, 용접 공정으로부터의 잔류물을 구성요소의 표면으로부터 제거하고, 이러한 방식으로, 무결점 코팅을 생성하도록 후속 습윤-화학 전환 처리가 가능해지는, 용접에 의해 접합된 철함유 구성요소의 세정 전처리를 위한 방법에 관한 것이다. 세정 전처리를 위해, 구성요소를 아미노 알콜, 알콜 내에 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트, 및 철 이온을 함유하는 수성 황산 피클액과 접촉시키고, 이는 플루오라이드의 존재 없이 효과적이다. 추가의 측면에서, 본 발명은 용접에 의해 접합된 철함유 구성요소의 세정 전처리를 위한 산성 수성 피클액을 포함한다.
제조의 이전 스테이지로부터 유래되는 불순물을 구성요소의 표면으로부터 제거하기 위해서는 및 고품질 구성요소가 재현가능한 방식으로 제조되도록 하는 후속 마무리처리를 위해 표면을 적합화시키기 위해서는, 습윤-화학적으로 수행되는 제조의 모든 산업적 스테이지에서 금속 구성요소 세정은 필수적 첫번째 방법 단계이다. 구성요소는 종종 이미 다양한 물질 또는 반완성 제품으로부터 어셈블링되어 있고, 상응하게 복잡한 기하구조를 갖는다. 따라서, 금속 구성요소의 습윤-화학 전처리를 위한 제조 스테이지에서의 세정 과업은 주로, 표면으로부터, 드로잉 윤활제, 항-부식 오일, 물질이 제거되거나 물질이 제거되지 않는 성형을 위한 물질 가공처리로부터의 가공처리 액체와 같은 보조제, 또는 접합 방법으로부터의 잔류물의 제거, 및 단지 금속 베이직 기판의 특성의 화학적 프로파일로부터 유래되는 균일한 표면의 셋팅으로 이루어진다. 사용되는 물질의 제조 스테이지 및 불순물로의 표면 로딩에 따라, 이러한 목적을 위해 많은 수계 세정제가 원칙적으로 상업적으로 입수가능하고, 그의 효과는 종종 피클링에 의한 물질의 제거에 기초하며, 이는 표면-활성 물질을 사용한 불순물의 가용화에 의해 향상된다. WO2004/065661에 개시된 산성 수성 세정제는 이러한 원리에 기초한 것이며, 이들 세정제는 성형 조제로부터의 불순물을 갖는 금속 구성요소를 위해 의도된 것이며, 무기 pH-조정 빌더에 부가하여, 에톡실화된 지방족 알콜을 기재로 하는 비-이온성 계면활성제의 혼합물을 함유한다.
특정적으로 금속 물질을 피클링할 수 있는, 및 정확히 이러한 방식으로, 또한 표면 불순물을 제거할 수 있는 많은 이용가능한 세정제 배합물에도 불구하고, 습윤-화학 전환 처리, 또는 인산화 동안 부식 또는 페인트 프라이머에 대한 일시적 보호를 제공하기 위한 용접에 의해 생성된 철로 이루어진 물질들 사이의 일체적 결합 영역 내의 구성요소의 표면 세정은, 특히 슬래그-형성 용접 필러 물질로부터의 용접 잔류물이 종래의 세정제 배합물 사용 시 구성요소의 표면으로부터 단지 부적절하게 제거되기 때문에 문제가 된다. 이는 특히, 주로 플루오라이드를 갖지 않고, 따라서 환경 보호 관련 이유로 특히 바람직한 세정제 배합물에 적용된다. 게다가, 경제적 관점에서, 세정 동안 공정 온도를 가능한 한 낮게 유지하는 것 및 처리 시간을 가능한 한 짧게 유지하는 것에 대한 필요성이 존재한다. 이러한 종류의 성능 스펙트럼은, 철로 이루어진 물질의 용접에 의해 접합된 구성요소의 세정 전처리를 위한 상업적인 세정제 배합물에 의해서는 현재 완전히 만족스럽게 달성될 수 없다.
본 발명은 이러한 필요성을 충족시키고, 철 또는 강철로 이루어진 물질인 구성요소의 적어도 일부가 용접에 의해 구성요소의 나머지에 일체적으로 결합되어 있는, 적어도 부분적으로 용접에 의해 어셈블링된 구성요소의 세정 전처리를 위한 방법을 확립하는 것이며, 이러한 방법에서는, 구성요소를
a) 총 적어도 1 g/kg의 아미노 알콜;
b) 총 적어도 0.5 g/kg의, 적어도 6개의 에틸렌 및/또는 프로필렌 옥시드 단위를 갖는 알콜 내에 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트; 및
c) 철 이온
을 함유하는 수성 플루오라이드-무함유 황산 피클액과 접촉시킨다.
본 발명의 의미 내에서, 용어 "용접"은, 적어도 부분적으로 일체적 결합을 생성하는, 열 또는 열 및 압력의 적용에 의한, 및 용접 필러 물질을 사용한, 유사한 또는 상이한 금속의 일체적 결합이다. 용접 필러 물질은 통상적으로, 코어를 포함하는 코팅된 금속 와이어 또는 필러 와이어 형태로 및 비피복 금속 와이어와 조합된 분말 형태로 존재하고, 갭을 브릿징함으로써 일체적 결합을 용이하게 하는 기능에 부가하여, 용접 필러 물질 및 용접 영역 내에서 연결하려는 물질의 멜트-다운된 금속 구성성분 상의 스케일의 형성을 방지하는 것으로 이루어지는 용접 동안의 보호 기능을 갖는다. 이 경우, 용접 필러 물질의 코팅, 코어 또는 용접 분말은 종종, 용접 지점을 완전히 둘러싸는 무기, 비-금속 물질로 이루어지고, 용접 공정 동안 용융물 고화는 이러한 방식으로 주변 분위기로부터의 보호를 제공한다. 본 발명에 따른 용접 방법은 모든 아크 용접 방법, 특히 기체-차폐 금속-아크 용접 (MIG/MAG), 텅스텐 불활성 기체 용접 (TIG), 분무 아크 용접 및 레이저 및 전자-빔 용접 방법, 및 상기 방법의 조합을 포함한다.
후속 습윤-화학 전환 처리와 관련하여, 표면 상에 위치한 용접 슬래그 내의 또는 멜트-다운된 금속 와이어 내의, 용접 필러 물질의 사용으로 인해 규소가 공급된, 용접에 의해 연결된 구성요소의 영역을 세정하는 것은 특히 도전적이다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에서, 구성요소는 특히 규소-함유 용접 필러 물질을 사용하여 달성되는 용접에 의해 어셈블링된다. 이 경우, 용접 필러 물질의 구성성분으로서의 규소는, 와이어의 합금 구성성분 ("금속 전극"), 와이어의 슬래그-형성 코어 또는 코팅의 화학 구성성분 ("필링 와이어 전극" 또는 "로드 및 와이어 전극") 또는 용접 분말의 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 철 또는 강철로 이루어진 물질인 구성요소의 적어도 일부가 용접에 의해 구성요소의 나머지에 일체적으로 결합되어 있는, 적어도 부분적으로 용접에 의해 어셈블링된 구성요소의 세정 전처리는, 적어도, 이러한/이들 일체적 용접된 접합부/접합부들의 영역 및 직접 인접한 영역/영역들을 피클액과 접촉시키는 것, 바람직하게는 전체 구성요소를 피클액과 접촉시키는 것을 포함한다. 멜트-다운된 용접 필러 ("용접")에 의한 일체적 결합을 둘러싸는 연합 영역은, 이 영역에서, 적절한 측정 동안, 용접부의 최소 확장을 초과하는 치수를 갖는 압입을 일으키지 않는 압자를 사용하여 측정된, EN ISO 6507-1:2005에 따른 평균 비커스 경도(Vickers hardness; VH)가, 용접 이전의 동일한 물질의 경우와 5% 초과만큼 상이한 경우에, 일체적 용접 접합부와 직접 인접한 것이다.
본 발명에 따른 방법에서 세정 전처리가 수행되는 구성요소는 바람직하게는 강철 시트, 강철 프로파일 및/또는 강철 캐스트 파트로부터 적어도 부분적으로 용접에 의해 어셈블링된다.
놀랍게도, 용접 필러 물질의 잔류물 ("용접 슬래그")은, 환경 보호 관련 이유로 문제가 되는 것으로 분류되어야 하는 고도 착화 플루오라이드가 존재할 필요 없이, 아미노 알콜 및 지방 알콜로부터 선택된 비-이온성 계면활성제의 조합을 기재로 하는 황산 피클액에 의해 구성요소로부터 효과적으로 제거될 수 있음이 발견되었다.
본 발명에 따르면, 황산 피클액은, 그의 pH가 2.0 미만, 바람직하게는 1.0 미만이고, SO4로서 계산 시 적어도 20 g/kg, 바람직하게는 적어도 40 g/kg의 황산이 함유되고, SO4로서 계산 시 황산의 당량을 기준으로 하여 2.0 미만의 pKS1 값을 갖는 다른 산 및 그의 음이온의 비율이 바람직하게는 총 5 g/kg 미만, 특히 바람직하게는 총 1 g/kg 미만인 것을 특징으로 한다. 바람직한 실시양태에서, 황산 피클액은, SO4로서 계산 시 적어도 60 g/kg, 그러나 경제적 이유로, 바람직하게는 120 g/kg 미만, 특히 바람직하게는 90 g/kg 미만의 황산을 함유한다.
본 발명에 따른 방법에서 사용되는 황산 피클액은 또한 플루오라이드-무함유이며, 이는 총 50 mg/kg 미만, 바람직하게는 10 mg/kg 미만, 특히 바람직하게는 1 mg/kg 미만의 플루오라이드 이온이 함유됨을 의미하고, 피클액의 TISAB-완충 분취 부분 중의 플루오라이드 이온의 비율은 20℃에서 플루오라이드-감응성 전극을 사용하여 측정할 수 있고 (TISAB: "전체 이온 강도 조정 완충제(Total Ionic Strength Adjustment Buffer)"), 여기서 완충제 대 피클액의 분취 부분의 혼합비는 부피 기준으로 1:1이다. TISAB 완충제는, 58 g NaCl, 1 g 시트르산나트륨 및 50 ml 빙초산을 500 ml 탈이온수 (κ < 1μScm-1) 중에 용해시키고, 5 N NaOH를 사용하여 5.3의 pH를 설정하고, 다시 탈이온수 (κ < 1μScm-1)로 1000 ml의 총 부피로 충전시킴으로써 제조된다.
피클액의 필수 구성성분으로서 성분 a)에 따른 아미노 알콜에 대하여, 1,3-아미노 알콜 및 그의 에틸렌 또는 1,2-프로필렌 글리콜 모노에테르, 예컨대 2-(2-아미노에톡시)에탄올, 2-(2-아미노에톡시)프로판올이 특히 효과적인 것으로 나타났고, 따라서 이들의 사용이 본 발명에 따른 방법에서 바람직하고, 1,3-아미노 알콜이 특히 바람직하다. 1,3-아미노 알콜은 바람직하게는 디메틸아미노에탄올, 디에틸아미노에탄올, N-메틸디에탄올아민, 모노-, 디- 및/또는 트리에탄올아민, 및 모노-, 디- 및 트리이소프로판올아민으로부터 선택된다. 이와 관련하여 모노-, 디- 또는 트리에탄올아민 및 이들의 혼합물이 특히 바람직하다. 이와 관련하여, 트리에탄올아민 및 모노에탄올아민 둘 다를 함유하는 피클액이 유리한 것으로 나타났다.
본 발명에 따르면, 용접에 의해 접합된 구성요소가 충분히 피클링되기 위해서는, 아미노 알콜, 특히 바람직하게는 1,3-아미노 알콜 및 그의 에틸렌 또는 1,2-프로필렌 글리콜 모노에테르, 특히 바람직하게는 1,3-아미노 알콜의 비율이 적어도 2 g/kg, 특히 바람직하게는 적어도 4 g/kg이며, 그러나 경제적 이유로, 바람직하게는 20 g/kg, 특히 바람직하게는 10 g/kg를 초과하지 않는다. 피클액 중의 모든 1,3-아미노 알콜, 바람직하게는 모든 1,3-아미노 알콜 및 그의 에틸렌 또는 1,2-프로필렌 글리콜 모노에테르, 특히 바람직하게는 모든 아미노 알콜의 적어도 80 wt.%, 바람직하게는 적어도 90 wt.%가 모노-, 디- 및/또는 트리에탄올아민으로부터 선택되는 방법이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서, 세정하려는 구성요소로부터 용접 슬래그를 제거하기 위해서는, 성분 b)에 따른 비-이온성 계면활성제가 피클액에 존재하는 것이 또한 필수적이다.
이러한 목적상, 비-이온성 계면활성제가 구성요소의 효과적인 습윤화 및 피클링 공정 동안 용접 슬래그의 분리 및 분산을 촉진시키는 특정 HLB 값을 갖는 것이 유리하다. 이와 관련하여, 성분 b)에 따른 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트가 16 미만, 특히 바람직하게는 14 미만, 그러나 바람직하게는 10 초과의 HLB 값을 갖는 방법이 바람직하다. HLB 값 (친수성-친지성 평형)은 경험적 변수이며, 하기와 같이 계산된다:
HLB = 20·(1-ML/M)
여기서 ML: 비-이온성 계면활성제의 친지성 기의 몰 질량; M: 비-이온성 계면활성제의 몰 질량.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시양태에서, 성분 b)에 따른 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트는 에톡실레이트, 바람직하게는 8 내지 10개의 에틸렌 옥시드 단위를 갖고 지방 알콜의 지방족 관능기 내에 8 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방 알콜의 에톡실레이트로부터 선택된다.
본 발명에 따른 방법에서는, 충분한 효과를 달성하는 것과 관련하여, 적어도 1 g/kg의, 피클액 중의 성분 a)에 따른 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트의 비율이 유리하고, 따라서 바람직하다. 특히 바람직하게는, 피클액 중의 성분 b)에 따른 지방 알콜의 비율은 적어도 2 g/kg, 그러나 경제적 이유로, 바람직하게는 10 g/kg 이하, 특히 바람직하게는 6 g/kg 이하이다.
지방 알콜 내에 6 내지 12개의 탄소 원자 및 6개 미만의 에틸렌 및/또는 프로필렌 옥시드 단위를 함유하는 이러한 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트의 피클액 중의 동시 존재가, 구성요소의 표면으로부터의 용접 슬래그의 제거를 위해 또한 유리한 것으로 나타났다. 따라서, 이러한 종류의 피클액이 바람직하게는 본 발명에 따른 방법에서 사용되어야 하고, 여기서 성분 b)의 비율에 대한 이들의 질량 기준 비율은 바람직하게는 1:10 내지 4:10의 범위이다.
본 발명에 따른 방법에서는, 지지 방식으로 구성요소 상에서 피클링 작용이 달성되기 위해 및 그에 따라 용접 슬래그가 경제적으로 실행가능한 기간 내에 구성요소로부터 제거되기 위해, 철 이온이 피클액에 존재하는 것이 또한 필수적이다. 따라서, 적어도 10 g/kg의 철 이온이 피클액에 함유되는 본 발명에 따른 방법이 바람직하다. 동시에, 피클링 동안 구성요소의 표면 상의 수산화철(III)의 침전을 피해야 하고, 따라서 본 발명에 따르면, 바람직하게는 70 g/kg 이하, 특히 바람직하게는 50 g/kg 이하의 철 이온이 피클액에 함유되어야 한다.
이 경우, 수용성 염, 바람직하게는 철(II) 이온의 수용성 염, 특히 바람직하게는 황산철(II)이 철 이온의 공급원으로서 사용된다. 대안적으로, 성분 a) 및 b)를 함유하는 황산 피클액의 철 분말이 또한 첨가될 수 있고, 이로써 일정량의 철 이온이 방출된다. 후자의 경우, 산 소비로 인해, 필요한 경우, 황산 피클액의 pH가 재설정될 수 있다.
또한, 구성요소의 금속 표면이 피클링 공정 동안 본 발명에 따른 방법에서 예비-패시베이팅되지 않는 것, 및 구성요소의 세정된, 및 말하자면 비피복 금속 표면이 단지 이후 단계에서 습윤-화학 전환 처리에 적용되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 바람직한 방법에서는, PO4로서 계산 시 총 1 g/kg 미만, 바람직하게는 0.1 g/kg 미만, 특히 바람직하게는 0.01 g/kg 미만의 용해된 인산염이 피클액에 함유된다. 동일한 이유로, 각 경우에 특정 원소를 기준으로 하여, 바람직하게는 총 0.01 g/kg 미만, 특히 바람직하게는 0.001 g/kg 미만의 원소 Zr 및/또는 Ti의 수용성 화합물이 피클액에 함유된다.
유기 표면 불순물이 완전히 제거되기 위해서는, 본 발명에 따른 방법에서, 피클링 이전에 구성요소의 알칼리성 탈지가 선행되는 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 중간 헹굼 단계의 수반 하에 상기 알칼리성 탈지가 바로 선행되며, 알칼리성 탈지는 적어도 10의 pH에서 수행된다.
본 발명에 따르면, 구성요소에 부착되는 습윤 필름과 함께, 선행 습윤-화학 처리 단계, 예를 들어 알칼리성 탈지로부터 잔재된, 수용성 잔류물, 비-견고 부착 화학 화합물 및 느슨한 고체 입자를 세정하려는 구성요소로부터 수계 액체 매질에 의해 제거하기 위한 헹굼 단계가 항상 사용된다. 이 경우, 수계 액체 매질은, 하위그룹 원소, 준금속 원소 또는 중합체 유기 화합물로의 금속 물질로부터 생성된 구성요소의 현저한 표면 피복을 일으키는 임의의 화학 성분을 함유하지 않는다. 이러한 현저한 표면 피복은, 잔재를 통한 이득 및 구성요소에 부착되는 습윤 필름에 의한 제거를 통한 손실은 고려하지 않고, 특정 원소 또는 특정 중합체 유기 화합물에 대하여, 액체 헹굼 매질이 이들 성분을 헹굼 표면 평방미터당 적어도 10 밀리그램만큼, 바람직하게는 헹굼 표면 평방미터당 적어도 1 밀리그램만큼 고갈시키는 임의의 경우에 일어날 것이다.
본 발명과 관련하여 이미 언급된 바와 같이 및 본 발명에 의해 다루어지는 문제와 관련하여 논의된 바와 같이, 구성요소의 세정 전처리는 특히, 가능한 한 균질하고 페인트 부착을 개선시키는 패시베이팅 층이 구성요소의 표면 상에, 및 특히 용접 슬래그로부터의 불순물을 갖는 그의 영역 상에 생성되는 습윤-화학 전환 처리에 대해 상기 구성요소를 준비하기 위해 사용된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 피클링 이후에 구성요소의 습윤-화학 전환 처리가 후속되는, 바람직하게는 또한 중간 헹굼 및/또는 건조 단계의 수반 하에 또는 수반 없이, 특히 바람직하게는 중간 건조 단계의 수반 없이 상기 처리가 바로 후속되는 방법이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 건조 단계는, 기술적 수단의 제공 및 사용에 의해, 특히 열 에너지의 공급 또는 기류의 적용에 의해, 용접에 의해 어셈블링된 구성요소의 표면에 부착되는 수성 액체 필름의 건조를 일으키는 임의의 방법 단계이다.
본 발명에 따르면, 습윤-화학 전환 처리는, 적어도 구성요소의 철 또는 강철 표면을 수성 조성물과 접촉시켜 처리된 철 또는 강철 물질의 표면 상에 패시베이팅 및 실질적으로 무기 전환 코팅을 생성하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 이 경우, 전환 코팅은, 산화물 또는 수산화물 코팅이 아니며 그의 주요 양이온성 구성성분이 철 이온인 구성요소의 철 또는 강철 표면 상의 임의의 무기 코팅이다. 따라서, 전환 코팅은 인산철 층일 수 있다.
본 발명에 따르면, 습윤-화학 전환 처리는 바람직하게는, pH가 1 초과, 그러나 5 미만인 산성 수성 조성물에 의해 수행되며, 이는 바람직하게는 층-형성 인산화이다. 본 발명에 따르면, 층-형성 인산화는, PO4로서 계산 시 적어도 0.5 g/m2의 코팅 층을 생성하는 인산화의 형태이다. 이러한 형태의 인산화는 표면 처리에 대한 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지되어 있고, 예를 들어 아연 인산화 또는 삼양이온성 인산화로서 언급되는 것이 있다.
본 발명에 따르면, 상기에 기재된 습윤-화학 전환 처리 이후에 또한 바람직하게는, 중간 헹굼 및/또는 건조 단계의 수반 하에 또는 수반 없이, 바람직하게는 중간 건조 단계의 수반 없이, 구성요소의 딥 코팅, 바람직하게는 전착코팅이 후속된다.
추가의 측면에서, 본 발명은, 용접에 의해 생성된 철 및/또는 강철로 이루어진 물질들 사이의 일체적 결합을 갖는 구성요소의 세정 전처리를 위한 본 발명에 따른 방법에서 특히 적합하게 사용될 수 있는 산성 수성 피클액을 포함한다.
본 발명에 따른 이러한 피클액은 2.0 미만의 pH를 갖고, 하기를 함유한다:
i) SO4로서 계산 시 40 내지 120 g/kg, 바람직하게는 60 내지 90 g/kg의 황산;
ii) 2 내지 20 g/kg, 바람직하게는 4 내지 10 g/kg의 아미노 알콜;
iii) 0.5 내지 5 g/kg, 바람직하게는 1 내지 3 kg/g의, 적어도 6개의 에틸렌 및/또는 프로필렌 옥시드 단위를 갖는 알콜 내에 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트;
iv) 10 내지 50 g/kg의 철 이온;
v) 50 mg/kg 미만, 바람직하게는 10 mg/kg 미만, 특히 바람직하게는 1 mg/kg 미만의 플루오라이드 이온;
vi) PO4로서 계산 시 1 g/kg 미만, 바람직하게는 0.1 g/kg 미만, 특히 바람직하게는 0.01 g/kg 미만의 용해된 인산염.
바람직한 화학 구조에 대하여 본 발명에 따른 방법과 관련하여 이미 언급된 황산 피클액의 성분 a) 내지 c)의 실시양태가 또한, 본 발명에 따른 산성 수성 피클액의 성분 ii) 내지 iv)의 바람직한 실시양태이다.
바람직한 실시양태에서는, 0.5 내지 5 g/kg, 바람직하게는 1 내지 3 g/kg의, 6개 미만의 에틸렌 및/또는 프로필렌 옥시드 단위를 갖는 알콜 내에 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트가 본 발명에 따른 피클액에 성분 vii)로서 부가적으로 함유된다.
본 발명에 따른 산성 수성 피클액은 바람직하게는 1 wt.% 미만, 바람직하게는 0.1 wt.% 미만의, 성분 i) 내지 vi) 이외의 성분을 함유한다.
실시양태:
금속 활성 기체 용접 (혼합물 기체 M20: 90% 아르곤, 10% CO2)에 의해 2개의 절단 강철 시트 (200 x 200 x 2 mm)로부터 어셈블링된 시험편을 하기에 정의되는 공정 단계에 따라 처리하였다. 용접을 슬래그-형성 규소-함유 용접 필러 물질을 사용하여 AWS A 5.28/A 5.28M:2007 표준에 따라 수행하였다. 용접 비드는 대략 100 mm의 길이 및 대략 2 내지 3 mm의 폭을 가졌다.
A. 알칼리성 탈지:
시험편을 65℃에서 10분 동안 본데라이트(Bonderite)® C-AD 1563 (3 wt.%) 및 본데라이트® C-AD 1400 (0.3 wt.%)의 혼합물 중에 침지시켰다.
B. 산성 피클액:
B.1 시험편을 60℃에서 4분 동안
a) 77.8 g/kg의 H2SO4
b) 1.5 g/kg의 에톡실화된 (8EO) 지방 알콜 (C10)
c) 20 g/kg의 황산철(II)
d) 0.45 g/kg의 에톡실화된 (4EO) 지방 알콜 (C8)
을 함유하는 황산 피클액 중에 침지시켰다.
B.2 시험편을 60℃에서 15분 동안
a) 150 g/kg의 H2SO4
b) 70 g/kg의 H3PO4
c) 40 g/kg의 황산철(II)
d) 1.8 g/kg의 암모늄 비플루오라이드
를 함유하는 혼합-산 피클액 중에 침지시켰다.
C. 아연 인산화:
시험편을 52℃에서 4분 동안 본데라이트® M-ZN 958 중에 침지시키고, 그러나, 시험편을, 탈이온수 (κ < 1μScm-1)로 헹구는 중간 단계의 수반 하에, 25℃에서 1분 동안 본데라이트® M-AC 950으로 직전에 활성화시켰다.
본 발명에 따른 공정 순서 A-B.1-C에서는, 용접 이음매의 영역에서 광택 금속 표면이 얻어졌다. 이 영역에서는 단지 광학 현미경 사용 시 용접 슬래그로부터 최소량의 잔류물을 볼 수 있었다. 주사 전자 현미경법 (SEM)은 우수한 전체적인 광학적 결과를 확증하였고, 에너지-분산 X-선 분광법 (EDX)에 의해 소량의 규소가 단지 부분적으로 여전히 검출될 수 있음을 입증하였다.
반면, 플루오라이드-함유 혼합-산 피클액을 사용하는 종래의 공정 순서 A-B.2-C에서는 3배의 처리 시간에도 불구하고, 용접 슬래그의 잔류물이 심지어 육안으로도 무광택 지점으로서 감지가능하였다. 광학 현미경검사 및 REM은 이를 확증하였다. 게다가, 피클링 전 및 직후에 육안으로 용접 슬래그의 잔류물이 확인된 영역 상에는 인산아연 층이 형성되지 않았다.
Claims (14)
- 철 또는 강철로 이루어진 물질인 구성요소의 적어도 일부가 용접에 의해 구성요소의 나머지에 일체적으로 결합되어 있는, 적어도 부분적으로 용접에 의해 어셈블링된 구성요소의 세정 전처리를 위한 방법이며, 구성요소를
a) 총 적어도 1 g/kg의 아미노 알콜;
b) 총 적어도 0.5 g/kg의, 적어도 6개의 에틸렌 및/또는 프로필렌 옥시드 단위를 갖는 알콜 내에 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트; 및
c) 철 이온
을 함유하는 수성 플루오라이드-무함유 황산 피클액과 접촉시키는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서, 성분 a)에 따른 아미노 알콜이 1,3-아미노 알콜 및 그의 에틸렌 또는 1,2-프로필렌 글리콜 모노에테르로부터 선택되거나, 1,3-아미노 알콜로부터 선택되거나, 모노-, 디- 및/또는 트리에탄올아민으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 아미노 알콜의 비율이 적어도 2 g/kg 또는 적어도 4 g/kg이며, 그러나 20 g/kg 또는 10 g/kg을 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 성분 b)에 따른 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트가 16 미만 또는 14 미만, 그러나 10 초과의 HLB 값을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 성분 b)에 따른 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트가 에톡실레이트로부터 선택되거나, 8 내지 10개의 에틸렌 옥시드 단위를 갖는 알콜 내에 8 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방 알콜의 에톡실레이트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 피클액 중의 성분 b)에 따른 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트의 비율이 적어도 1 g/kg 또는 적어도 2 g/kg, 그러나 10 g/kg 이하 또는 6 g/kg 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 6개 미만의 에틸렌 및/또는 프로필렌 옥시드 단위를 갖는 알콜 내에 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트가 피클액에 부가적으로 함유되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 10 g/kg, 그러나 70 g/kg 이하 또는 50 g/kg 이하의, 성분 c)에 따른 철 이온이 피클액에 함유되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 피클액이, PO4로서 계산 시 총 1 g/kg 미만, 0.1 g/kg 미만, 또는 0.01 g/kg 미만의 용해된 인산염을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 피클링 이전에 구성요소의 알칼리성 탈지가 선행되거나, 상기 알칼리성 탈지가 중간 헹굼 단계의 수반 하에 바로 선행되며, 알칼리성 탈지는 적어도 10의 pH에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 피클링 이후에 구성요소의 습윤-화학 전환 처리가 중간 헹굼 및/또는 건조 단계의 수반 하에 또는 수반 없이 후속되거나, 상기 처리가 중간 건조 단계의 수반 없이 바로 후속되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 습윤-화학 전환 처리가, pH가 1 초과, 그러나 5 미만인 산성 수성 조성물에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 2.0 미만의 pH를 갖고, 하기를 함유하는 산성 수성 피클액:
i) SO4로서 계산 시 40 내지 120 g/kg, 또는 60 내지 90 g/kg의 황산;
ii) 2 내지 20 g/kg, 또는 4 내지 10 g/kg의 아미노 알콜;
iii) 0.5 내지 5 g/kg, 또는 1 내지 3 kg/g의, 적어도 6개의 에틸렌 및/또는 프로필렌 옥시드 단위를 갖는 알콜 내에 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트;
iv) 10 내지 50 g/kg의 철 이온;
v) 50 mg/kg 미만, 10 mg/kg 미만, 또는 1 mg/kg 미만의 플루오라이드 이온;
vi) PO4로서 계산 시 1 g/kg 미만, 0.1 g/kg 미만, 또는 0.01 g/kg 미만의 용해된 인산염. - 제13항에 있어서, 0.5 내지 5 g/kg, 또는 1 내지 3 g/kg의, 6개 미만의 에틸렌 및/또는 프로필렌 옥시드 단위를 갖는 알콜 내에 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방 알콜의 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트가 성분 vii)로서 부가적으로 함유되는 것을 특징으로 하는 피클액.
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