RU2119553C1 - Способ удаления оксидов и гидроксидов железа с поверхности изделий из стали - Google Patents

Способ удаления оксидов и гидроксидов железа с поверхности изделий из стали Download PDF

Info

Publication number
RU2119553C1
RU2119553C1 RU97106362A RU97106362A RU2119553C1 RU 2119553 C1 RU2119553 C1 RU 2119553C1 RU 97106362 A RU97106362 A RU 97106362A RU 97106362 A RU97106362 A RU 97106362A RU 2119553 C1 RU2119553 C1 RU 2119553C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acid
alkyl
mono
hydroxides
carbon atoms
Prior art date
Application number
RU97106362A
Other languages
English (en)
Other versions
RU97106362A (ru
Inventor
В.А. Усачев
Н.Э. Кононенко
Ю.Г. Пакин
В.А. Одинцов
А.Н. Понькин
С.А. Малютин
Ю.Д. Панаев
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Центр новых технологий "Оптрон"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Центр новых технологий "Оптрон" filed Critical Закрытое акционерное общество "Центр новых технологий "Оптрон"
Priority to RU97106362A priority Critical patent/RU2119553C1/ru
Priority to PCT/RU1998/000038 priority patent/WO1998048080A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2119553C1 publication Critical patent/RU2119553C1/ru
Publication of RU97106362A publication Critical patent/RU97106362A/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23GCLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/08Iron or steel
    • C23G1/088Iron or steel solutions containing organic acids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

Изобретение относится к химической обработке металлов и может быть использовано при химической обработке поверхности изделий из стали с целью удаления оксидов железа (окалины) и гидроксидов железа (ржавчины) различного происхождения, а также для подготовки поверхности стальных изделий к последующим технологическим операциям нанесения гальванических покрытий. Удаление оксидов и гидроксидов железа с поверхности изделий из стали осуществляют обработкой поверхности изделия смесью из малеиновой кислоты 0,1 - 4 мас.%, сульфомалеиновой кислоты 0,3 - 10 мас.%, моно(алкиловых, диоксиалкиловых) эфиров сульфомалеиновой кислоты с числом атомов углерода в алкильном радикале - один, три, четыре, диоксиалкильном - три 1,0 - 20 мас.%, моно(алкиловые, диоксиалкиловые) эфиры малеиновой кислоты с числом атомов углерода в алкильном радикале - один, три, четыре, диоксиалкильном - три 0,1 - 2,5 мас.%, моноалкиловые эфиры серной кислоты с числом атомов углерода в алкильном радикале - один, три, четыре 0,1 - 5,5 мас.%, вода - остальное, при этом обработка производится в течение 2 - 11 мин при 50 - 60oС. Изобретение обеспечивает расширение номенклатуры (сортамента) обрабатываемых сталей при повышении качества обрабатываемых поверхностей (сокращение потерь металла, исключение перетравливания, повышение устойчивости очищенной поверхности к окислению, возможности удаления окалины и ржавчины различного происхождения), а также повышение технологичности способа. 1 табл.

Description

Изобретением относится к области химической обработки металлов и может быть использовано при химической обработке поверхности изделий из стали с целью удаления оксидов железа (окалины) и гидроксидов железа (ржавчины) различного происхождения, а также для подготовки поверхности стальных изделий к последующим технологическим операциям нанесения гальванических покрытий. Известен способ удаления окалины и ржавчины с поверхности изделий из стали (прокат, поковка, штамповка), включающий обработку поверхностей в растворе неорганических концентрированных серной (20 - 25%), соляной кислот, а в некоторых случаях - в их смесях (см. патент Франция N 2683832, кл. C 23 F 1/28).
К недостаткам данного способа относятся:
1. Растворение основного металла, что может привести к перетравливанию поверхности, неравномерному съему, увеличению микрошероховатости;
2. Ухудшение механических свойств металла, вследствие сорбции металлом выделяющегося водорода, что приводит к повышению хрупкости, уменьшению вязкости и ухудшению упругих характеристик материала изделия;
3. Загрязнение окружающей среды выделяющимися в процессе обработки токсичными парами хлористого водорода и образующимися в воздухе рабочей зоны сернокислотными "туманами", что требует дополнительных расходов на создание систем нейтрализации вредных испарений.
Известен также способ удаления окалины и ржавчины с поверхности изделий из стали, включающий обработку поверхностей растворами концентрированных серной, соляной кислот, содержащими специальные присадки - так называемые ингибиторы коррозии (см. патент Японии N 5-24996, кл. C 23 G 1/06).
Данный способ позволяет предохранить поверхности обрабатываемых изделий от перетравливания вследствие действия ингибитора - адсорбции частиц ингибитора на поверхности металла. Однако он не устраняет недостатков предыдущего способа в отношении загрязнения окружающей среды вследствие применения тех же неорганических кислот. Кроме того, адсорбционная природа ингибирующего действия добавок сказывается на состоянии поверхности металла, что ведет к снижению прочности сцепления наносимых в дальнейшем на обработанную поверхность стали гальванических покрытий (например, никелевых).
Известен способ удаления твердой тонкой окалины оксида железа, образовавшейся в установках, вырабатывающих пар, которые изготовлены из аустенитной нержавеющей стали и имеют детали из низколегированных сталей, содержащих молибден, заключающийся в обработке поверхности составом, включающим, как минимум, более одного вида таких органических кислот, как лимонная, гликолевая, глюконовая, яблочная, а также тиогликолевой кислоты с добавкой смеси, содержащей, как минимум, более одного вида таких соединений, как гидразин, L-аскорбиновая кислота, эрисорбиновая кислота и ингибитора кислотной коррозии (см. патент Японии N 5-14027, кл. C 23 G 1/08). Кислотный смешанный водный раствор вводится в промываемое оборудование, и при нормальном или повышенном давлении и при температуре 100oC окалина удаляется при растворении. Для достижения эффективной промывки достаточно 0,2-2% тиогликолевой кислоты, роль которой сводится, предположительно, к сильному хелатному воздействию на ионы железа, что способствует растворению окалины. Концентрация органических кислот составляет 2-3%. Воздействие свободных карбоксильных групп кислот, возможно, благоприятствует растворению окалины. В качестве ингибитора кислотной коррозии используется органический амин в количестве 0,5%. Однако частичное разложение тиогликолевой кислоты приводит к образованию сероводорода, который вступает в реакцию с молибденом, содержащимся в частях промываемых систем, изготовленных из низколегированных сталей, в результате чего нерастворимый сульфид молибдена осаждается на промываемой поверхности. Выделение сероводорода становится еще и причиной зернистой коррозии аустенитной нержавеющей стали. Проблему разложения тиогликолевой кислоты авторы решают восстановлением ионов Fe+III, ответственных за окисление и разложение тиогликолевой кислоты до ионов Fe+II, вводя в систему восстановители (гидразин, L-аскорбиновую, эрисорбиновую кислоты) в количестве 0,1-0,3%. Указанный способ принят за прототип.
Однако этот способ имеет следующие недостатки:
1. Ограниченность использования, так как применим только к процессу удаления твердой, тонкой окалины с аустенитной нержавеющей стали и низколегированной стали, содержащей молибден. Тем не менее проблема, связанная с удалением твердой окалины оксида железа, актуальна не только при эксплуатации котлов и парообразователей. Удаление окислов, а также гидроксидов железа с поверхности черного металла - важнейшая операция подготовки поверхности перед нанесением покрытий. Кроме того, в процессах прокатки при высокой температуре и термической обработке образуется толстая, неоднородная по составу пленка окислов (окалина). В связи с этим актуальность задачи снятия оксидной пленки распространяется не только на аустенитную нержавеющую сталь и низколегированную сталь, содержащую молибден, но и на углеродистые легированные стали.
2. Разложение одного из основополагающих компонентов (тиогликолевой кислоты) используемой смеси. В связи с этим возникает необходимость ввода дополнительно в систему восстановителей, предотвращающих процесс деструкции тиогликолевой кислоты, что связано с дополнительными затратами.
3. Высокие температуры обработки (~10oC).
4. Факт ввода в систему ингибитора кислотной коррозии указывает на то, что используемый кислотный смешанный раствор в отсутствии ингибитора не решает проблему, связанную с предохранением поверхности сталей от перетравливания.
Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатком и обеспечение расширения номенклатуры (сортимента) обрабатываемых сталей при повышении качества обрабатываемых поверхностей (сокращение потерь металла, исключение перетравливания, улучшение состояния поверхности в отношении подготовки к последующему нанесению гальванических покрытий, повышение устойчивости очищенной поверхности к окислению, т.е. увеличение времени хранения, возможность удаления окалины и ржавчины различного происхождения), а также повышение технологичности способа, так как химическая обработка поверхности изделий из стали проводится при более низкой температуре.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе удаления оксидов и гидроксидов железа различного происхождения с поверхности изделий из стали, заключающемся в обработке поверхности изделий смесью из карбоновых кислот и воды обработку поверхности изделий из стали ведут смесью, в которой в качестве карбоновых кислот используют малеиновую и сульфомалеиновую кислоту, и дополнительно включают в состав моно(алкиловые, диоксиалкиловые) эфиры малеиновые и сульфомалеиновой кислот, моноалкиловые эфиры серной кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.:
Малеиновая кислота - 0,1-4
Сульфомалеиновая кислота - 0,3-10
Моно(алкиловые, диоксиалкиловые) эфиры сульфомалеиновой кислоты с числом атомов углерода в алкильном радикале - один, три, четыре, диоксиалкильном - три - 1-20
Моно(алкиловые, диоксиалкиловые)эфиры малеиновой кислоты с числом атомов углерода в алкильном радикале - один, три, четыре, диоксиалкильном - три - 0,1-2,5
Моноалкиловые эфиры серной кислоты с числом атомов углерода в алкильном радикале - один, три, четыре - 0,1-5,5
Вода - Остальное
при этом обработка производится в течение 2-11 мин при температуре 50 - 60oC.
Существенные признаки, указанные в формуле изобретения, не обнаружены в других известных способах оксидов и гидроксидов железа с поверхности изделий из стали.
На широко применяемых углеродистых и легированных конструкционных качественных сталях: 08, 30, 35, рессорно-пружинных сталях: 60С2, 65Г, легированных сталях: 15X, 12XH3A образуется неоднородная по составу и толщине пленка оксидов и гидроксидов железа. В зависимости от количества образовавшихся оксидов и гидроксидов железа и их происхождения определяется концентрация, соотношение компонентов в предлагаемом растворе.
Способ осуществляется следующим образом.
В ванну, в которой поддерживается постоянная температура в пределах 50 - 60oC, заливают смесь, опускают на подвеске обрабатываемые изделия и выдерживают изделия в смеси в течение 2 - 11 минут (см. таблицу). Продолжительность проведения процесса определяют визуально по состоянию удаления окалины и ржавчины. Качество поверхности после обработки оценивают с помощью стереоскопического микроскопа МБС-200. После выдержки изделия извлекают из ванны, промывают проточной теплой водой и сушат на воздухе.
В ходе проведенных исследований по отработке режимов работоспособности предлагаемого способа в лабораторных условиях авторами выявлены закономерности. Использование компонентов в указанных диапазонах способствует полному растворению окалины и ржавчины в течение 2-11 мин. Изучено влияние температуры на интенсивность процесса удаления окалины и ржавчины. Так при температурах ниже 50oC процесс удаления оксидов и гидроксидов железа протекает в 5 раз медленнее, а при температурах более 60oC в 1,5-2 раза быстрее. Однако при температурах порядка 65-70oC начинающийся процесс испарения воды приводит к дисбалансу системы. Поэтому оптимальная температура для реализации предлагаемого способа составляет 50-60oC. При суммарной концентрации в смеси карбоновых кислот 1,1-1,3 мас.% поверхность черного металла после удаления окалины и ржавчины темная, что, по-видимому, связано с некоторым оксидированием очищенной поверхности. Повышение суммарной концентрации карбоновых кислот выше 10 мас.% нежелательно, т.к. поверхность черного металла после обработки имеет темный цвет. Для получения качественных, светлых поверхностей, приемлемых для нанесения гальванических покрытий, достаточно суммарной концентрации карбоновых кислот ~ 2-8 мас.%. При этом окалина и ржавчина снимаются в течение 3,5-5 минут. Добавка смеси моно (алкиловых, диоксиалкиловых) эфиров сульфомалеиновой кислоты стимулирует процесс обработки и улучшает качество поверхности. Присутствие в предлагаемом растворе смеси моно (алкиловых, диоксиалкиловых) эфиров малеиновой кислоты и моноалкиловых эфиров серной кислоты усиливает действие остальных компонентов системы. Следует отметить, что использование всех компонентов с концентрациями выше верхних предельных значений указанного диапазона приводит к оксидированию очищенной от окалины и ржавчины поверхности черных металлов. Использование всех компонентов системы с концентрациями ниже нижних предельных значений приводит как к оксидированию очищенной поверхности стали, так и к замедлению процесса удаления окалины и ржавчины. В данном изобретении эффективное, быстрое растворение окалины и ржавчины при сравнительно невысоких температурах достигается только при совместном присутствии всех компонентов раствора.
Можно предположить, что эффективному растворению оксидов и гидроксидов железа способствуют: сильное хелатное воздействие на ионы железа со стороны (сульфомалеиновой кислоты, подвижных водородных атомов в гидроксильных группах спирта, образующегося при гидролизе монодиоксиалкилового эфира сульфомалеиновой и малеиновой кислот при 50-60oC, π-электронов кратных двойных связей малеиновой, сульфомалеиновой кислот и их производных), а также участие карбоксильных групп малеиновой, сульфомалеиновой кислот и их эфиров.
По всей вероятности, указанные факторы способствуют повышению емкости предлагаемого раствора в 10 раз по сравнению с традиционно используемыми для удаления окалины, ржавчины с поверхности черных металлов растворами неорганических кислот (серной, соляной и их смесей).
При реализации предлагаемого способа наряду с эффективным растворением оксидов, гидроксидов железа происходит и одновременная защита очищенной поверхности металла от перетравливания, что позволяет не вводить дополнительно в систему ингибитор кислотной коррозии.
Кроме того, очищенные предлагаемым способом поверхности изделий из стали устойчивы к окислению, что позволяет увеличивать время их хранения до одного месяца и наносить на них гальванические покрытия без предварительной активации (декапирования) поверхности.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
1. Удаление оксидов и гидроксидов железа различного происхождения с изделий из стали широкого сортамента осуществляется быстро, эффективно при невысоких температурах и низких концентрациях активных компонентов предлагаемого раствора.
2. Обеспечивается защита очищенной поверхности металла от перетравливания, что позволяет сократить потери металла и исключить из системы ингибитор кислотной коррозии.
3. Повышение устойчивости очищенной поверхности изделий из стали к окислению позволяет увеличивать время их хранения до одного месяца и наносить на них гальванические покрытия без предварительной активности (декапирования) поверхности.
4. Высокая рабочая емкость раствора (в 10 раз выше традиционно используемых для удаления окалины, ржавчины с поверхности изделий из стали растворов токсичных неорганических кислот).
5. Используемый в способе раствор состоит из органических компонентов, поэтому возможна утилизация отработанного раствора сжиганием. Это дает большую экономию по сравнению с влажным способом обработки раствора при утилизации и обеспечивает уменьшение загрязнения окружающей среды.
6. Возможность использования предлагаемого изобретения как для режима стационарной, так и для струйной способов обработки поверхности черных металлов от окалины и ржавчины различного происхождения.

Claims (1)

  1. Способ удаления оксидов и гидроксидов железа различного происхождения с поверхности изделий из стали, заключающийся в обработке поверхности изделий смесью из карбоновых кислот и воды, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят моно (алкиловые, диоксиалкиловые) эфиры малеионовой и сульфомалеиновой кислот с числом атомов углерода в алкильном радикале - один, три, четыре, диоксиалкильном - три и моноалкиловые эфиры серной кислоты с числом атомов углерода в алкильном радикале - один, три, четыре, а в качестве карбоновых кислот используют малеиновую и сульфомалеиновую кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    Малеионовая кислота - 0,1 - 4
    Сульфомалеиновая кислота - 0,3 - 10
    Моно(алкиловые, диоксиалкиловые) эфиры сульфомалеионовой кислоты с числом атомов углерода в алкильном радикале - один, три, четыре, диоксиалькильном - три - 1,0 - 20
    Моно(алкиловые, диоксиалкиловые) эфиры малеиновой кислоты с числом атомов углерода в алкильном радикале - один, три, четыре, диоксиалкильном - три - 0,1 - 2,5
    Моноалкиловые эфиры серной кислоты с числом атомов углерода в алкильном радикале - один, три, четыре - 0,1 - 5,5
    Вода - Остальное
    при этом обработка производится в течение 2 - 11 мин при 50 - 60oC.
RU97106362A 1997-04-18 1997-04-18 Способ удаления оксидов и гидроксидов железа с поверхности изделий из стали RU2119553C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97106362A RU2119553C1 (ru) 1997-04-18 1997-04-18 Способ удаления оксидов и гидроксидов железа с поверхности изделий из стали
PCT/RU1998/000038 WO1998048080A1 (en) 1997-04-18 1998-02-17 Method of taking off iron oxides and hydroxides from steel product surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97106362A RU2119553C1 (ru) 1997-04-18 1997-04-18 Способ удаления оксидов и гидроксидов железа с поверхности изделий из стали

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2119553C1 true RU2119553C1 (ru) 1998-09-27
RU97106362A RU97106362A (ru) 1999-01-10

Family

ID=20192155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97106362A RU2119553C1 (ru) 1997-04-18 1997-04-18 Способ удаления оксидов и гидроксидов железа с поверхности изделий из стали

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2119553C1 (ru)
WO (1) WO1998048080A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2507312C1 (ru) * 2012-06-29 2014-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" Способ очистки металлических поверхностей от коррозионных отложений

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2182095A1 (de) 2008-10-29 2010-05-05 Poligrat Gmbh Verfahren zur Oberflächenbehandlung von nichtrostendem Stahl

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3277008A (en) * 1962-04-20 1966-10-04 Pfaudler Permutit Inc Surface cleaning method and composition
GB1182247A (en) * 1966-07-01 1970-02-25 Lorant Joseph John Improvements in or relating to the Surface Treatment of Metals.
JPS5292832A (en) * 1976-02-02 1977-08-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method of washing scales of iron oxide
FR2601379A1 (fr) * 1986-07-09 1988-01-15 Commissariat Energie Atomique Produit decapant pour pieces en acier et procede de decapage utilisant ce produit
ES2141818T3 (es) * 1994-02-03 2000-04-01 Procter & Gamble Composiciones de limpieza de caracter acido.
RU2096526C1 (ru) * 1996-02-14 1997-11-20 Акционерное общество открытого типа "Шебекинский химический завод" Состав мэ-4 для удаления окалины с поверхности цветных металлов и их сплавов
RU2079930C1 (ru) * 1996-02-22 1997-05-20 Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Сапфир" Способ очистки металлических поверхностей деталей от окалины, окислов, ржавчины

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2507312C1 (ru) * 2012-06-29 2014-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" Способ очистки металлических поверхностей от коррозионных отложений

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998048080A1 (en) 1998-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4264418A (en) Method for detersifying and oxide coating removal
CN110129872B (zh) 一种钴铬金属电解质等离子抛光用抛光液
US2458661A (en) Process of cleaning metal surfaces and compositions therefor
JP3053651B2 (ja) 金属表面の酸洗浄法、その酸洗浄液、および洗浄廃液の再生方法
CN110983348A (zh) 一种中性除锈剂
EP0781258B1 (en) Stainless steel alkali treatment
JP5586614B2 (ja) ステンレス鋼の表面処理方法
US3943270A (en) Aqueous flux for hot dip galvanising process
RU2119553C1 (ru) Способ удаления оксидов и гидроксидов железа с поверхности изделий из стали
US5753056A (en) Transition metal salt compositions that eliminate hydrogen absorption and enhance hydrogen degassing of aluminum
EP0596273A1 (de) Mittel zum Beizen der Oberfläche von Chromnickelstählen und Chromstählen sowie Verwendung des Mittels
JPS63286585A (ja) チタンまたはその合金の化成処理液ならびに該化成処理液でのチタンまたはその合金の表面処理方法
RU2415201C1 (ru) Средство для удаления продуктов коррозии с поверхности металлов
US2878146A (en) Method of de-oxidizing metal surfaces
US2473456A (en) Passivation of ferrous metals
JPS5921960B2 (ja) 金属体のスケ−ル除去方法
CN111979549A (zh) 一种铜及铜合金材料环保震动研磨光饰液及其制备方法
CN112301351A (zh) 一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺
US7041629B2 (en) Stripper for special steel
JP2782023B2 (ja) ステンレス鋼の洗浄方法
JPH0219486A (ja) 金属および合金の脱皮膜処理方法
RU2096526C1 (ru) Состав мэ-4 для удаления окалины с поверхности цветных металлов и их сплавов
JP4028014B2 (ja) 酸洗促進剤、酸洗促進剤を含んだ酸洗液組成物およびこれらを用いる金属の酸洗方法
US3017299A (en) Method of degassing hydrogen from solid titanium
JPS6345474B2 (ru)