RU2604162C2 - Method of cleaning surfaces of copper and its alloys from corrosion and oxidation by copper compounds (ii) - Google Patents

Method of cleaning surfaces of copper and its alloys from corrosion and oxidation by copper compounds (ii) Download PDF

Info

Publication number
RU2604162C2
RU2604162C2 RU2014106143/02A RU2014106143A RU2604162C2 RU 2604162 C2 RU2604162 C2 RU 2604162C2 RU 2014106143/02 A RU2014106143/02 A RU 2014106143/02A RU 2014106143 A RU2014106143 A RU 2014106143A RU 2604162 C2 RU2604162 C2 RU 2604162C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
copper
alloys
acid
corrosion
compounds
Prior art date
Application number
RU2014106143/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014106143A (en
Inventor
Анатолий Михайлович Иванов
Анна Юрьевна Елисеева
Светлана Дмитриевна Пожидаева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority to RU2014106143/02A priority Critical patent/RU2604162C2/en
Publication of RU2014106143A publication Critical patent/RU2014106143A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2604162C2 publication Critical patent/RU2604162C2/en

Links

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
    • 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
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/16Acidic compositions
    • C23F1/18Acidic compositions for etching copper or alloys thereof

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)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to cleaning elements of process and household equipment from copper and its alloys from corrosion products and products of oxidation of copper compounds (II) and can be used in various branches of practical activity, in scientific research and in analytical control. Method involves treatment of copper and its alloys surface with aqueous acid solution in the presence of oxidant, in form of air oxygen, and as acid is water solution of 0.033 n., 0.053 n., 0.06 n., 0.07 n, n 0.237 or 0.47 n. of nitric acid. Cleaned surface is fully submerged into said aqueous solution of acid, in which intensive mixing is conducted, stirring and air barbotage or air barbotage, wherein acid flow rate and accumulation of copper (II) compounds are controlled, and after treatment waste reaction mixture is carefully drained, metal or alloy are washed once or twice with distilled water and dried.
EFFECT: method enables effective and fast cleaning of copper and its alloys surface from corrosion and oxidation products, which include copper oxides (I) and (II) and copper (II) hydroxide, wherein providing removal of deposits only located on surface of copper and its alloys without affecting the metal and without changing relief and structure of its surface.
1 cl, 1 tbl, 13 ex

Description

Изобретение относится к очистке элементов технологического и бытового оборудования из меди и ее сплавов от продуктов коррозии и продуктов окисления соединениями меди (II) и может быть использовано в различных областях практической деятельности, в научных исследованиях и в аналитическом контроле.The invention relates to the cleaning of elements of technological and household equipment from copper and its alloys from corrosion products and oxidation products of copper (II) compounds and can be used in various fields of practical activity, in scientific research and in analytical control.

Известна очистка поверхностей предметов от практически всех нерастворимых в воде продуктов коррозии как оксиды, гидроксиды, углекислая соль, сульфаты, Cu2O (куприт) путем обработки предмета горячим 10%-ным раствором трилона Б (Казанская К.П., Трофимов Н.И. О возможности применения гексаметафосфата натрия и трилона Б для очистки археологических бронзовых предметов от продуктов коррозии / Сообщения ВЦНЛКР, 1964, №13. - С. 118-120). После такой очистки продукт достаточно лишь тщательно промыть. Проводить дополнительную нейтрализацию нет смысла.It is known to clean the surfaces of objects from virtually all water-insoluble corrosion products such as oxides, hydroxides, carbonate, sulfates, Cu 2 O (cuprite) by treating the item with a hot 10% solution of Trilon B (Kazanskaya KP, Trofimov N.I. On the possibility of using sodium hexametaphosphate and Trilon B for cleaning corrosion products from archaeological bronze objects / Messages of the All-Russian Central Scientific and Medical Class, 1964, No. 13. - P. 118-120). After such cleaning, the product only needs to be washed thoroughly. It does not make sense to carry out additional neutralization.

Недостатками такого способа являются:The disadvantages of this method are:

1. Нельзя оставлять очищенный предмет в таком растворе длительное время и без наблюдения, поскольку возможно растравление металла и его ослабление.1. It is impossible to leave the cleaned object in such a solution for a long time and without observation, since it is possible to etch the metal and its weakening.

2. Нельзя пользоваться одним и тем же раствором длительное время. Если в рабочем растворе накопилось много солей и он стал синим, он подлежит замене на новый. Иначе может произойти омеднение поверхности предмета.2. Do not use the same solution for a long time. If a lot of salts have accumulated in the working solution and it has turned blue, it must be replaced with a new one. Otherwise, there may be a copper-plating of the surface of the object.

3. В описанном способе нет конкретных предложений и ограничений по технологическому исполнению его.3. In the described method there are no specific proposals and limitations on its technological implementation.

Описан способ очистки изделий от продуктов коррозии с использованием насыщенного при комнатной температуре водного раствора сульфаминовой кислоты (Трофимов Н.И., Ткачукова Г.В. Применение сульфаминовойA method for cleaning products from corrosion products using an aqueous solution of sulfamic acid saturated at room temperature is described (Trofimov N.I., Tkachukova G.V. Application of sulfamic acid

кислоты для снятия продуктов коррозии с предметов прикладного искусства // Реставрация, исследование и хранение музейных художественных ценностей / ГБЛ, Информкулътура. - М.: 1978. Вып. 3 - С. 3). Скорость очистки от продуктов коррозии сильно зависит от температуры: при 75-80°C она выше в 10 раз в сравнении с комнатной температурой. Отмечается, что при необходимости удаления неравномерных по толщине коррозионных отложений или отдельных коррозионных пятен сульфаминовая кислота может быть использована в виде кашицы, наносимой на отдельные локальные участки. Обращается внимание на то, что сульфаминовая кислота хорошо отмывается водой с поверхности металлического предмета до нейтральной реакции промывных вод.acids for removing corrosion products from objects of applied art // Restoration, research and storage of museum art values / GBL, Informkultura. - M .: 1978. Issue. 3 - S. 3). The cleaning rate from corrosion products is highly dependent on temperature: at 75-80 ° C it is 10 times higher than room temperature. It is noted that if it is necessary to remove uneven thickness of corrosion deposits or individual corrosion spots, sulfamic acid can be used in the form of slurry applied to individual local areas. Attention is drawn to the fact that sulfamic acid is well washed with water from the surface of a metal object until the washings are neutral.

Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:

1. Использование систем с повышенным содержанием сульфаминовой кислоты (10%-ные и более концентрированные системы).1. The use of systems with a high content of sulfamic acid (10% or more concentrated systems).

2. Использование повышенных в отношении окружающих систем температур.2. Use of elevated temperatures in relation to surrounding systems.

3. Отсутствие конкретных режимных характеристик и рекомендаций по аппаратурному оформлению наиболее ходовых вариантов.3. The lack of specific operational characteristics and recommendations on the hardware design of the most common options.

Описан способ очистки от поверхностных отложений с использованием 5-10%-ной серной кислоты (Скотт А. Очистка и реставрация музейных экспонатов / Известия ГАИМК, 1935, вып. 114). В соответствии с ним в стеклянный сосуд с указанной кислотой помещают очищаемый предмет и выдерживают 2-3 часа. Затем предмет вынимают из раствора, промывают мягкой щеткой под проточной водой, после чего снова помещают в сосуд с тем же раствором серной кислоты и добавляют какое-то количество свежей серной кислоты. Выдерживают 2-3 часа. Затем предмет снова вынимают, опять моют и снова возвращают в раствор серной кислоты. Такое чередование продолжается до полного растворения всех наслоений. Длительность примерно 2 дня. При определенных условиях на некотором этапе возможно промежуточное помещение предмета в раствор концентрированного едкого калия.A method for cleaning from surface deposits using 5-10% sulfuric acid is described (Scott A. Cleaning and restoration of museum exhibits / Izvestia GAIMK, 1935, issue 114). In accordance with it, a cleaned object is placed in a glass vessel with the indicated acid and incubated for 2-3 hours. Then the object is removed from the solution, washed with a soft brush under running water, after which it is again placed in a vessel with the same solution of sulfuric acid and some amount of fresh sulfuric acid is added. Stand for 2-3 hours. Then the object is taken out again, washed again and returned to the sulfuric acid solution. This alternation continues until all layers are completely dissolved. Duration approximately 2 days. Under certain conditions, at some stage, an intermediate placement of an object in a solution of concentrated caustic potassium is possible.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

1. Довольно высокие концентрации, а следовательно, и расходы серной кислоты, предполагающие необходимые способы утилизации отработанных растворов.1. Quite high concentrations and, consequently, the cost of sulfuric acid, suggesting the necessary methods of disposal of waste solutions.

2. Необходимость кроме кислых использовать и щелочные системы, к тому же также концентрированные.2. The need, in addition to acidic, to use alkaline systems, also concentrated.

3. Процесс довольно длительный и недостаточно полно определен по режимным характеристикам и аппаратурному оформлению.3. The process is quite lengthy and not fully defined by the performance characteristics and hardware design.

Наиболее близким к заявленному является способ освобождения поверхности меди от отложений продуктов окисления меди сульфатом меди (II) в присутствии серной кислоты (С.Д. Пожидаева, Д.А. Сотникова, А.Ю. Елисеева, Т.А. Маякова, A.M. Иванов. «Соединения меди (II) в коррозионном поражении металла при его контакте с растворами кислых реагентов». Сб. научных статей по материалам международной научно-практической конференции «Применение инновационных технологий в научных исследованиях». Курск: 2010. С. 379-382). Способ предполагает окисление соединений меди (I) в более растворимые соединения меди (II) и перевод последних с поверхности металла в раствор. В качестве окислителя используется пероксид водорода в виде раствора в водном растворе уксусной или серной кислоты. Отмечается, что очистка в определенных условиях является количественной, а очищенная указанным способом медь может быть возвращена в качестве реагента в базовый окислительно-восстановительный процесс.Closest to the claimed is a method of freeing the surface of copper from deposits of copper oxidation products of copper sulfate (II) in the presence of sulfuric acid (S.D. Pozhidaeva, D.A. Sotnikova, A.Yu. Eliseeva, T.A. Mayakova, AM Ivanov . "Copper (II) compounds in the corrosion damage of a metal when it is in contact with solutions of acidic reagents." Collection of scientific articles on the materials of the international scientific-practical conference "Application of innovative technologies in scientific research. Kursk: 2010. P. 379-382) . The method involves the oxidation of copper (I) compounds to more soluble copper (II) compounds and the conversion of the latter from the metal surface into a solution. Hydrogen peroxide is used as an oxidizing agent in the form of a solution in an aqueous solution of acetic or sulfuric acid. It is noted that the purification under certain conditions is quantitative, and the copper purified in this way can be returned as a reagent to the basic redox process.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

1. Нет никаких сведений будет ли эффективным данный способ при очистке поверхности меди от продуктов коррозии, которые, в отличие от солей-продуктов окислительно-восстановительных процессов, включают в свой состав оксиды меди (I) и (II) и гидроксид меди (II), гораздо медленнее реагирующие как с кислотами, так и с окислителями (оксид меди (I)).1. There is no information whether this method will be effective in cleaning the surface of copper from corrosion products, which, unlike the salts of products of redox processes, include copper (I) and (II) oxides and copper (II) hydroxide reacting much slower with both acids and oxidizing agents (copper oxide (I)).

2. Цитируемый способ недостаточно определен ни по диапазонам концентраций пероксида водорода и кислоты, ни в плане временных характеристик в зависимости от используемого аппаратурного оформления процесса.2. The cited method is not well defined either in the ranges of concentrations of hydrogen peroxide and acid, or in terms of temporal characteristics, depending on the equipment used in the process.

3. Нет четких сведений о том, какое количество поверхностных отложений составляет верхнюю границу рабочего диапазона и как контролировать ход процесса очистки, а также момент ее завершения.3. There is no clear information about how many surface deposits make up the upper limit of the working range and how to control the course of the cleaning process, as well as the moment of its completion.

Задачей предлагаемого решения является разработать способ, позволяющий надежно и быстро очищать поверхности меди и ее сплавов от продуктов коррозии и окисления металла соединениями меди (II) без существенного расходования металла (сплава) в этой операции и изменения конфигурации поверхности по этой причине, без применения излишне сильных механических усилий, а также без использования повышенных температур и относительно концентрированных растворов химических реагентов.The objective of the proposed solution is to develop a method that allows you to reliably and quickly clean the surface of copper and its alloys from corrosion products and metal oxidation by copper (II) compounds without significant consumption of metal (alloy) in this operation and changing the surface configuration for this reason, without the use of excessively strong mechanical efforts, as well as without the use of elevated temperatures and relatively concentrated solutions of chemical reagents.

Поставленная задача достигается способом очистки поверхностей меди и ее сплавов от продуктов коррозии и окисления соединениями меди (II), включающим обработку поверхности меди и ее сплавов водным раствором кислоты в присутствии окислителя, в котором в качестве окислителя используют кислород воздуха, а в качестве кислоты - 0,033 н., 0,053 н., 0,06 н., 0,07 н., 0,237 н. или 0,47 н. водный раствор азотной кислоты в количестве, достаточном для полного погружения очищаемой поверхности в раствор, в котором осуществляют интенсивное перемешивание, перемешивание и барботаж воздуха или барботаж воздуха, при этом контролируют расход кислоты и накопление соединений меди (II), а после обработки отработанную реакционную смесь аккуратно сливают, металл или сплав один-два раза промывают дистиллированной водой и сушат. При этом обработку проводят в сосуде, материал и размеры которого, также как и материалы, из которых изготовлены элементы для организации механического перемешивания, перемешивания и барботажа или одного барботажа воздуха, выбирают с учетом размеров и конфигурации очищаемой поверхности, представлена ли эта поверхность одним или несколькими объектами либо в измельченном до уровня стружки и опилок виде, а также массы очищаемого металла или сплава и относительного количества продуктов коррозии или иных соединений меди на нем.This object is achieved by a method of cleaning the surfaces of copper and its alloys from the products of corrosion and oxidation by copper (II) compounds, including treating the surface of copper and its alloys with an aqueous acid solution in the presence of an oxidizing agent, in which oxygen is used as an oxidizing agent, and 0.033 as an acid N, 0.053 N, 0.06 N, 0.07 N, 0.237 N or 0.47 n. an aqueous solution of nitric acid in an amount sufficient to completely immerse the surface to be cleaned in a solution in which intensive mixing, stirring and bubbling of air or air bubbling are carried out, while the flow of acid and the accumulation of copper (II) compounds are controlled, and after processing the spent reaction mixture is carefully drained, the metal or alloy is washed once or twice with distilled water and dried. In this case, the treatment is carried out in a vessel, the material and dimensions of which, as well as the materials from which the elements for organizing mechanical stirring, mixing and bubbling or one air bubbling are made, are selected taking into account the size and configuration of the surface to be cleaned, whether this surface is represented by one or more objects either in the form crushed to the level of chips and sawdust, as well as the mass of the metal or alloy being cleaned and the relative amount of corrosion products or other copper compounds on it.

Способ позволяет эффективно и быстро очистить поверхность меди и ее сплавов от продуктов коррозии и окисления, которые включают в свой состав оксиды меди (I) и (II) и гидроксид меди (II), при этом обеспечивает удаление только находящихся на поверхности меди и ее сплавов отложений, не затрагивая сам металл и не меняя рельеф и структуру его поверхности.The method allows you to efficiently and quickly clean the surface of copper and its alloys from corrosion and oxidation products, which include copper (I) and (II) oxides and copper (II) hydroxide, while only removing copper and its alloys on the surface deposits, without affecting the metal itself and without changing the relief and structure of its surface.

Характеристика используемого сырья:Characteristics of the raw materials used:

Азотная кислота по ГОСТ 4461-77.Nitric acid according to GOST 4461-77.

Серная кислота по ГОСТ 4204-77.Sulfuric acid according to GOST 4204-77.

Дистиллированная вода по ГОСТ 6709-72.Distilled water according to GOST 6709-72.

Поверхностные отложения продуктов коррозии на меди и сплавах получены естественным путем при использовании изделий из них, хранившихся длительное время в условиях свободного контакта с воздухом и атмосферной влагой при температурах окружающей среды.Surface deposits of corrosion products on copper and alloys were obtained naturally by using products from them that were stored for a long time under conditions of free contact with air and atmospheric moisture at ambient temperatures.

Поверхностные отложения продуктов окисления металла и его сплавов соединениями меди (II) получали при проведении окислительно-восстановительных процессов с указанными реагентами в кислых, в большей части водных, средах в интервале температур 20-70°C в отсутствие каких-либо ограничений на контакт реакционных смесей по ходу процесса с воздухом.Surface deposits of the products of oxidation of the metal and its alloys with copper (II) compounds were obtained during redox processes with the indicated reagents in acidic, mostly aqueous, media in the temperature range of 20-70 ° C in the absence of any restrictions on the contact of the reaction mixtures in the process with air.

Проведение процессов очистки поверхностей меди и ее сплавов от продуктов коррозии и(или) окисления металла (сплава) соединениями меди (II) заявляемым способом сводится к следующему. В сосуд соответствующей конфигурации и с необходимым объемом помещают подлежащий очистке металл или сплав. Материал сосуда - толстостенное стекло или устойчивый к кислым средам пластик. Форма и размеры реактора определяются конфигурацией и размерами очищаемой поверхности. В тех случаях, когда металл (или сплав) берется в мелкораздробленном виде, пригодна для использования химическая посуда в виде стаканов и плоскодонных колб, а также бисерная мельница или ее корпус с мешалкой.The process of cleaning the surfaces of copper and its alloys from the products of corrosion and (or) oxidation of the metal (alloy) with copper (II) compounds of the claimed method is as follows. The metal or alloy to be cleaned is placed in a vessel of an appropriate configuration and with the required volume. The material of the vessel is thick-walled glass or plastic resistant to acidic media. The shape and dimensions of the reactor are determined by the configuration and dimensions of the surface being cleaned. In cases where the metal (or alloy) is taken in finely divided form, chemical glassware in the form of glasses and flat-bottomed flasks, as well as a bead mill or its body with a stirrer, are suitable for use.

В выбранный в качестве реактора сосуд вводят расчетное количество водного раствора кислоты таким образом, чтобы над верхней точкой очищаемой поверхности оказался слой жидкости толщиной 30-50 мм. Включают механическое перемешивание (механический встряхиватель с возвратно-поступательным или эллипсоидным движением платформы; легко перемещаемая вдоль вертикали лопастная мешалка из прочной пластмассы; мешалка бисерной мельницы; другие варианты), подают воздух на барботаж (если он предусмотрен в конструкции реактора) и начинают обработку. По его ходу, не прекращая механического перемешивания и барботажа воздуха, отбирают пробы реакционной смеси, которые анализируют на содержание в них кислоты и соединений меди (II). Одновременно ведут визуальные наблюдения за изменениями очищаемой поверхности. Как только накопление соединений меди (II) и расходование кислоты в реакционной смеси прекращаются, останавливают барботаж воздуха и механическое перемешивание, отработанную реакционную смесь аккуратно сливают, заливают в реактор дистиллированную воду и включают механическое перемешивание на 5-10 мин, после чего промывной раствор анализируют на содержание в нем кислоты и соединений меди (II). Промывку повторяют снова, после чего металл или сплав с очищенной поверхностью вынимают, сушат и используют по назначению.A calculated amount of an aqueous acid solution is introduced into a vessel selected as a reactor in such a way that a layer of liquid 30–50 mm thick appears above the top of the surface to be cleaned. They include mechanical stirring (a mechanical shaker with reciprocating or ellipsoidal movement of the platform; a paddle mixer made of durable plastic that can be easily moved along the vertical; a bead mill mixer; other options), supply air to the bubbler (if provided for in the design of the reactor) and begin processing. In its course, without stopping mechanical mixing and air bubbling, samples of the reaction mixture are taken, which are analyzed for the content of acid and copper (II) compounds in them. At the same time, they conduct visual observations of changes in the surface being cleaned. As soon as the accumulation of copper (II) compounds and acid consumption in the reaction mixture are stopped, air bubbling and mechanical stirring are stopped, the spent reaction mixture is carefully drained, distilled water is poured into the reactor and mechanical stirring is turned on for 5-10 minutes, after which the washing solution is analyzed for its content of acid and copper (II) compounds. The washing is repeated again, after which the metal or alloy with a cleaned surface is removed, dried and used for its intended purpose.

Отработанная реакционная смесь может быть использована для приготовления объемных фаз процессов окисления металла или его сплава как вторичного сырья соединениями меди (II).The spent reaction mixture can be used to prepare bulk phases of the oxidation of a metal or its alloy as a secondary raw material with copper (II) compounds.

Пример №1.Example No. 1.

В стеклянный толстостенный стакан внутренним диаметром 54 мм и высотой 117 мм с крышкой с отверстиями для циркуляции воздуха, с сальниковой коробкой для лопастной механической мешалки (1560 об/мин; размеры лопасти из текстолита 51×23×2,5 мм) помещают 37 г сильно прокорродировавших медных опилок (масса продуктов коррозии приближается к 15% от массы загруженного металла), заливают 160 мл 0,47 н. HNO3, включают механическое перемешивание, подают проток воздуха через газовое пространство реактора и начинают процесс очистки. Через 8 мин произошло сильное посветление поверхности металла. В отобранной в этот момент пробе содержание меди (II) 0,337 моль/кг, а остаточной кислоты 0,141 моль/кг. Спустя 19 мин содержание Cu (II) в реакционной смеси достигло 0,390 моль/кг, а кислоты 0,091 моль/кг. В последующие 25 мин эти значения практически не изменились. Механическое перемешивание прекращают, отработанную реакционную смесь аккуратно сливают в предназначенную для этих целей емкость, а оставшиеся в реакторе очищенные медные опилки два раза промывают дистиллированной водой. Затем их удаляют из реактора, высушивают, взвешивают и направляют на загрузку окислительно-восстановительного процесса. Масса очищенной меди составляла 31,56 г. Достигнутая степень очистки 98%.In a thick-walled glass cup with an inner diameter of 54 mm and a height of 117 mm with a lid with holes for air circulation, with an stuffing box for a paddle mechanical stirrer (1560 rpm; dimensions of a blade made of PCB 51 × 23 × 2.5 mm), 37 g are placed strongly corroded copper filings (the mass of corrosion products approaches 15% of the mass of the loaded metal), pour 160 ml of 0.47 N. HNO 3 , include mechanical stirring, serves a stream of air through the gas space of the reactor and begin the cleaning process. After 8 min, a brightening of the metal surface occurred. In the sample taken at this moment, the copper (II) content is 0.337 mol / kg, and the residual acid is 0.141 mol / kg. After 19 minutes, the content of Cu (II) in the reaction mixture reached 0.390 mol / kg, and the acid was 0.091 mol / kg. Over the next 25 minutes, these values remained virtually unchanged. Mechanical stirring is stopped, the spent reaction mixture is carefully poured into a container designed for this purpose, and the remaining purified copper filings remaining in the reactor are washed twice with distilled water. Then they are removed from the reactor, dried, weighed and sent to the loading of the redox process. The mass of purified copper was 31.56 g. The degree of purification achieved was 98%.

Пример №2.Example No. 2.

Корпус реактора, крышка, ширина и высота лопости мешалки и скорость ее вращения аналогичны примеру 1. Материал мешалки медная пластина, толщиной 1,73 мм, покрытая поверхностными отложениями продуктов в количестве 104 г/кг Cu. В одно из отверстий крышки для циркуляции воздуха вставляют погружной эластичный барботер для воздуха с выходом над верхней кромкой лопастной механической мешалки. Вносят 120 мл 0,06 н. раствора HNO3, включают механическое перемешивание и наблюдают за ходом процесса. Через каждые 5 мин отбирают пробу реакционной смеси, в которой определяют содержание соединений меди (II) и остаточной кислоты. Получены следующие значения:The reactor vessel, the lid, the width and height of the agitator blades and the speed of its rotation are similar to Example 1. The agitator material is a copper plate 1.73 mm thick coated with surface deposits of products in an amount of 104 g / kg Cu. A submersible elastic air bubbler is inserted into one of the openings of the lid for air circulation with an outlet above the upper edge of the blade mechanical mixer. Contribute 120 ml of 0.06 N. HNO 3 solution, include mechanical stirring and monitor the progress of the process. Every 5 minutes, a sample of the reaction mixture is taken, in which the content of copper (II) compounds and residual acid are determined. The following values are obtained:

Figure 00000001
Figure 00000001

При этом уже после 5 мин реакционная смесь представляет собой раствор-суспензию перешедших с поверхности медной лопасти в объемную фазу продуктов. После завершения обработки, промывки съемной лопасти механической мешалки дистиллированной водой и высушивания масса ее оказалась 18,12 г, что позволяет говорить о степени очистки от поверхностных отложений более 98%.Moreover, after 5 minutes, the reaction mixture is a solution-suspension of products transferred from the surface of the copper blade into the bulk phase. After processing, washing the removable blade of the mechanical stirrer with distilled water and drying, its mass turned out to be 18.12 g, which suggests a degree of purification from surface deposits of more than 98%.

Пример №3.Example No. 3.

В толстостенный стакан внутренним диаметром 116 мм и высотой 230 мм с массивной текстолитовой крышкой диаметром 140 мм и толщиной 21 мм с кольцевым зазором глубиной 15 мм для посадки на стенки стакана, направляющей для вала механической мешалки по центру и рядом отверстий на различных расстояниях от центра (для ввода барботера, выхода проточного воздуха, дозагрузки необходимых компонентов и отбора проб на анализ) помещают бронзовый колокол массой 117,76, высотой 73 мм и диаметром у основания 110 мм на небольшой подставке из текстолита для обеспечения циркуляции жидкости между пространствами внутри и вне колокола. Лопастную мешалку с размерами лопасти 36×38×3 мм помещают таким образом, чтобы нижняя кромка лопасти была выше верхней точки колокола с зазором 1,0-1,5 мм. Вводят 800 мл 0,1 н. серной кислоты. Включают механическое перемешивание и устанавливают число оборотов мешалки таким образом, чтобы слой жидкости над колоколом превратился в пену. Одновременно подают воздух на барботаж с выходами в нижней части стакана, расположенными под углом 120°. Дополнительный выход введен во внутрь колокола. Расход воздуха на барбатаж 0,2 л/мин на каждый выход барботера.Into a thick-walled cup with an inner diameter of 116 mm and a height of 230 mm with a massive textolite cover with a diameter of 140 mm and a thickness of 21 mm with an annular gap of 15 mm depth to fit onto the walls of the cup, the guide for the shaft of the mechanical stirrer in the center and a number of holes at various distances from the center ( to enter the bubbler, the outlet of the flowing air, additional loading of the necessary components and sampling for analysis), a bronze bell with a mass of 117.76, a height of 73 mm and a diameter of 110 mm at the base is placed on a small base made of PCB to ensure fluid circulation between spaces inside and outside the bell. A paddle mixer with a blade size of 36 × 38 × 3 mm is placed so that the lower edge of the blade is higher than the top of the bell with a gap of 1.0-1.5 mm. Inject 800 ml of 0.1 N. sulfuric acid. Turn on the mechanical stirring and set the speed of the mixer so that the liquid layer above the bell turns into foam. At the same time, air is supplied for sparging with exits at the bottom of the glass located at an angle of 120 °. An additional output is introduced into the inside of the bell. Air consumption per bubbler 0.2 l / min for each bubbler outlet.

По ходу процесса отбирают пробы реакционной смеси, в которых анализируют содержание соединений меди (II) и остаточной кислоты. Получена следующая динамика изменения этих характеристик:During the process, samples of the reaction mixture are taken, in which the content of copper (II) compounds and residual acid are analyzed. The following dynamics of changes in these characteristics is obtained:

Figure 00000002
Figure 00000002

Через 105 мин процесс очистки прекращают, колокол вынимают из стакана, промывают проточной водой, дают возможность высохнуть на воздухе и взвешивают. В процессе выполненной обработки масса колокола уменьшилась на 3,28 г, что соответствует степени очистки 96%.After 105 minutes, the cleaning process is stopped, the bell is removed from the glass, washed with running water, allowed to air dry and weighed. During the processing, the mass of the bell decreased by 3.28 g, which corresponds to a degree of purification of 96%.

Пример 4Example 4

В цилиндр внутренним диаметром 25 мм и высотой 600 мм помещают прокорродировавшую при длительном хранении на воздухе медную трубку грязно-вишнево-коричневого цвета внутренним диаметром 6 мм, внешним диаметром 8 мм и длиной 370 мм с содержанием продуктов коррозии по результатам анализа 10,11 г/кг. Предварительно к трубке подвязывают погружной эластичный барботер с выходным отверстием 5 мм, расположенным на расстоянии 8 мм от днища сосуда. Заливают 230 мл 0,07 моль/кг водного раствора азотной кислоты и подают ток воздуха с расходом 0,43 л/(мин·(кг реакционной смеси)), обеспечивающим устойчивый барботаж и довольно эффективное пневматическое перемешивание реакционной смеси. По ходу процесса из центральной по высоте зоны отбирают пробы реакционной смеси, которые анализируют на содержание соединений меди (II) и остаточной кислоты.In a cylinder with an inner diameter of 25 mm and a height of 600 mm, a dirty-brown-brown copper tube corroded during long-term storage in air is placed with an inner diameter of 6 mm, an external diameter of 8 mm, and a length of 370 mm containing 10.1 g of corrosion products according to the analysis results kg Previously, a submersible elastic bubbler is tied to the tube with an outlet of 5 mm located at a distance of 8 mm from the bottom of the vessel. Pour 230 ml of 0.07 mol / kg of an aqueous solution of nitric acid and apply a stream of air with a flow rate of 0.43 l / (min · (kg of the reaction mixture)), providing stable bubbling and fairly effective pneumatic mixing of the reaction mixture. During the process, samples of the reaction mixture are taken from a central height zone, which are analyzed for the content of copper (II) compounds and residual acid.

Эти данные приведены в таблице:These data are given in the table:

Figure 00000003
Figure 00000003

Параллельно наблюдают за изменением цвета очищаемой трубки, он менялся неравномерно. Сначала цвет «чистой меди» приобретала верхняя часть внешней поверхности трубки. Дольше всего продукты коррозии задерживались внизу внутри трубки. На 130 мин процесс прекращают, трубку промывают проточной водой, сушат и взвешивают. Получают 71,890 г. Потеря массы 0,726 г, что соответствует степени очистки 98%.At the same time, they observe the color change of the tube being cleaned; it varies unevenly. First, the color of "pure copper" acquired the upper part of the outer surface of the tube. The longest corrosion products lingered below the inside of the tube. For 130 minutes the process is stopped, the tube is washed with running water, dried and weighed. 71.890 g is obtained. A mass loss of 0.726 g, which corresponds to a purity of 98%.

Пример 5Example 5

В коническую колбу емкостью 500 мл, снабженную барботером с несколькими выходами непосредственно у днища, помещают кусок очищенного от легко растрескивающейся от старости оплетки многожильного медного провода массой 104,52 г с содержанием продуктов коррозии 11,38% от массы неочищенного провода, заливают 200 г 0,5 моль/кг раствора серной кислоты. Данный реактор надежно закрепляют на столике механического встряхивателя, на штативной стойке платформы крепят подвод воздуха на барботаж, включают механическое встряхивание и подают ток воздуха на барботаж с расходом 0,32 л/мин. Этот момент принимают за начало обработки. По ходу процесса отбирают пробы объемной фазы, в которых определяют содержание соединений меди (II) и оставшейся кислоты. Полученные данные сводят в таблицу:In a conical flask with a capacity of 500 ml, equipped with a bubbler with several outlets directly at the bottom, put a piece of 104.52 g of copper wire with a content of corrosion products 11.38% of the mass of crude wire, cleaned from easily braided from aging braid, pour 200 g of 0 5 mol / kg of sulfuric acid solution. This reactor is securely fixed on the table of the mechanical shaker, on the tripod rack of the platform, the air supply to the bubbling is fixed, mechanical shaking is turned on and the air flow is supplied to the bubbling with a flow rate of 0.32 l / min. This moment is taken as the start of processing. During the process, bulk phase samples are taken in which the content of copper (II) compounds and the remaining acid are determined. The data obtained are summarized in the table:

Figure 00000004
Figure 00000004

Параллельно наблюдают за состоянием поверхности металла. Через 20 мин основная ее часть приобрела цвет «чистой меди». Но хорошо просматриваются остатки продуктов коррозии в местах более плотной скрутки жил. Спустя 10 мин и эти остатки из поля зрения исчезают, что хорошо коррелирует с данными приводимого выше контроля. На 110-й мин процесс прекращают. Медный провод тщательно промывают проточной дистиллированной водой и сушат. Масса очищенной меди 93,11 г. Степень очистки 96%.In parallel, observe the state of the metal surface. After 20 minutes, its main part acquired the color of "pure copper". But the remnants of corrosion products are clearly visible in places of denser twisting of the veins. After 10 minutes, these residues disappear from the field of view, which correlates well with the data of the above control. At the 110th minute, the process is stopped. The copper wire is thoroughly washed with running distilled water and dried. The mass of purified copper is 93.11 g. The degree of purification is 96%.

Пример 6-13Example 6-13

Другие характеризующие заявленный способ варианты проведения обработки, содержащие различные комбинации типов реактора и очищаемого предмета, их материала и размеров, а также характеристик загрузки и проведения сведены в таблицу. Обозначения: ВБ - вал механической мешалки из бронзы; ПБ - подстаканник из бронзы; КБ - корпус запорного вентиля из бронзы и его элементы; ЛОТ - лопасть из омедненного с одной стороны текстолита; ЛМ - лопасть из медной пластины; ЛЛ - лопасть из латунной пластины; ОБ - опилки бронзовые; ОЛ - опилки латунные; Ст - стекло; Пл - пластмасса; ПК - продукты коррозии и ПОК - продукты окислительного процесса.Other options for the processing that characterize the claimed method, containing various combinations of the types of reactor and the object being cleaned, their material and sizes, as well as the characteristics of loading and holding are summarized in table. Designations: WB - shaft of a mechanical stirrer made of bronze; PB - cup holder made of bronze; KB - bronze shut-off valve body and its elements; LOT - a blade made of copper-plated on one side of the PCB; LM - a blade of a copper plate; LL - a blade from a brass plate; OB - bronze filings; OL - brass filings; St - glass; Pl - plastic; PC - products of corrosion and POC - products of the oxidation process.

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Положительный эффект предлагаемого решения состоит:The positive effect of the proposed solution is:

1. Способ прост в исполнении и к тому же многообразен в аппаратурном оснащении. Для него нет необходимости жестко конкретизировать форму и размеры как реактора, так и очищаемых материалов. При этом интенсивное перемешивание жидкой фазы может быть реализовано механическим или пневматическим способами либо обоими одновременно.1. The method is simple to implement and also diverse in hardware. For him, there is no need to strictly specify the shape and dimensions of both the reactor and the materials being cleaned. In this case, intensive mixing of the liquid phase can be realized mechanically or pneumatically, or both simultaneously.

2. В качестве окислителя используется кислород воздуха, т.е. природное соединение, присутствующее в достаточном количестве в любом месте проведения процесса очистки и не требующее специального выделения и транспортировки.2. As an oxidizing agent, atmospheric oxygen is used; a natural compound present in sufficient quantity at any place of the cleaning process and not requiring special isolation and transportation.

3. В предлагаемом способе используют разбавленные водные растворы доступных кислот, которые вполне могут быть получены из некондиционной продукции и отходов промышленных производств.3. The proposed method uses dilute aqueous solutions of available acids, which may well be obtained from substandard products and industrial wastes.

4. С его помощью удаляются не только многие продукты коррозии разного происхождения, но и поверхностные отложения окисления металла и его сплавов соединениями меди (II) в рамках утилизации вторичного сырья меди.4. With its help, not only many corrosion products of various origins are removed, but also surface deposits of the oxidation of the metal and its alloys with copper (II) compounds as part of the recycling of copper secondary materials.

5. Получаемые при очистке растворы вполне могут быть использованы для приготовления объемных жидких фаз утилизационных процессов с участием меди как вторичного сырья, т.е. быть утилизированными и не превращаться в очередные сточные воды.5. The solutions obtained during cleaning can well be used to prepare bulk liquid phases of utilization processes involving copper as a secondary raw material, ie to be disposed of and not to turn into regular wastewater.

6. В предлагаемом способе практически не расходуется металл, а следовательно, не меняется его поверхность, что может быть использовано для получения дополнительных характеристик произошедшей ранее коррозии.6. In the proposed method, metal is practically not consumed, and therefore, its surface does not change, which can be used to obtain additional characteristics of the corrosion that has occurred previously.

Claims (2)

1. Способ очистки поверхностей меди и ее сплавов от продуктов коррозии и окисления соединениями меди (II), включающий обработку поверхности меди и ее сплавов водным раствором кислоты в присутствии окислителя, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют кислород воздуха, а в качестве кислоты - 0,033 н, 0,053 н, 0,06 н, 0,07 н, 0,237 н или 0,47 н водный раствор азотной кислоты в количестве, достаточном для очистки поверхностей от продуктов коррозии и окисления и полного погружения очищаемой поверхности в раствор, в котором осуществляют интенсивное перемешивание, перемешивание и барботаж воздуха или барботаж воздуха, при этом контролируют расход кислоты и накопление соединений меди (II), а после обработки отработанную реакционную смесь аккуратно сливают, металл или сплав один-два раза промывают дистиллированной водой и сушат.1. A method of cleaning the surfaces of copper and its alloys from the products of corrosion and oxidation by copper (II) compounds, comprising treating the surface of copper and its alloys with an aqueous acid solution in the presence of an oxidizing agent, characterized in that atmospheric oxygen is used as an oxidizing agent, and as an acid, 0.033 n, 0.053 n, 0.06 n, 0.07 n, 0.237 n or 0.47 n aqueous nitric acid solution in an amount sufficient to clean the surfaces of corrosion and oxidation products and completely immerse the surface to be cleaned in the solution in which intense mixing, stirring and bubbling of air or bubbling of air, while controlling the flow of acid and the accumulation of copper (II) compounds, and after processing the spent reaction mixture is carefully drained, the metal or alloy is washed once or twice with distilled water and dried. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку поверхности проводят в сосуде, размеры и материал которого выбирают с учетом размеров и конфигурации очищаемой поверхности. 2. The method according to p. 1, characterized in that the surface treatment is carried out in a vessel, the size and material of which is selected taking into account the size and configuration of the surface being cleaned.
RU2014106143/02A 2014-02-19 2014-02-19 Method of cleaning surfaces of copper and its alloys from corrosion and oxidation by copper compounds (ii) RU2604162C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106143/02A RU2604162C2 (en) 2014-02-19 2014-02-19 Method of cleaning surfaces of copper and its alloys from corrosion and oxidation by copper compounds (ii)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106143/02A RU2604162C2 (en) 2014-02-19 2014-02-19 Method of cleaning surfaces of copper and its alloys from corrosion and oxidation by copper compounds (ii)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014106143A RU2014106143A (en) 2015-08-27
RU2604162C2 true RU2604162C2 (en) 2016-12-10

Family

ID=54015343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014106143/02A RU2604162C2 (en) 2014-02-19 2014-02-19 Method of cleaning surfaces of copper and its alloys from corrosion and oxidation by copper compounds (ii)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2604162C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206891U1 (en) * 2021-04-20 2021-09-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) A device for intensifying chemical processes in a liquid medium

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106884152A (en) * 2015-12-15 2017-06-23 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 A kind of method that copper substrate is prepared based on cleaning
CN117626281B (en) * 2023-10-20 2024-06-18 东方蓝天钛金科技有限公司 Solution and method for removing oxidation color on surface of GH4169 alloy bolt

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU791789A1 (en) * 1977-07-06 1980-12-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Вторичных Цветных Металлов Method of copper surface cleaning
SU1133312A1 (en) * 1983-03-03 1985-01-07 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский И Конструкторско-Технологический Институт Трубной Промышленности Solution for removing oxide films from metal products
EP0277781A1 (en) * 1987-02-02 1988-08-10 Phelps Dodge Industries Inc. Process for chemically shaving and pickling copper rod
RU2013466C1 (en) * 1991-11-18 1994-05-30 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Method of copper and its alloys etching
RU2109087C1 (en) * 1997-01-21 1998-04-20 Хаханина Татьяна Ивановна Method for cleaning metal surface

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU791789A1 (en) * 1977-07-06 1980-12-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Вторичных Цветных Металлов Method of copper surface cleaning
SU1133312A1 (en) * 1983-03-03 1985-01-07 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский И Конструкторско-Технологический Институт Трубной Промышленности Solution for removing oxide films from metal products
EP0277781A1 (en) * 1987-02-02 1988-08-10 Phelps Dodge Industries Inc. Process for chemically shaving and pickling copper rod
RU2013466C1 (en) * 1991-11-18 1994-05-30 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Method of copper and its alloys etching
RU2109087C1 (en) * 1997-01-21 1998-04-20 Хаханина Татьяна Ивановна Method for cleaning metal surface

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206891U1 (en) * 2021-04-20 2021-09-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) A device for intensifying chemical processes in a liquid medium

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014106143A (en) 2015-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2604162C2 (en) Method of cleaning surfaces of copper and its alloys from corrosion and oxidation by copper compounds (ii)
US10590499B2 (en) Animal skin substrate treatment method and apparatus
EP2777473A1 (en) A dispensing system for dispensing a solid substance being conductive in solution and an according method
CN106413924B (en) The passivating method of metallic sodium
CN102600658A (en) Liquid extraction filter and method for cleaning it
IL256590A (en) Agent, liquid, and method for cleaning reverse osmosis membrane
CN102649600A (en) Online-cleaning MBR (Membrane Bioreactor) membrane set device
CN107875990A (en) A kind of continuous alkaline cleaner and technique
CN103757651A (en) Preparation method of industrial steel plate cleaning agent
US20140197110A1 (en) Process and plant for decontaminating phosphoric acid solution
RU2807759C1 (en) Method for producing lead acetate or oxalate from its oxide (ii)
CN101830586A (en) Treatment method of high-concentration fluorine-contained industrial wastewater
JP7498251B1 (en) Sodium stabilization treatment method and system
CN205216565U (en) Processing apparatus of biodiesel vacuum tail gas
CN216737713U (en) Heavy metal ion sewage treatment device
CN109055945A (en) A kind of novel environment friendly deoils the scavenging solution and preparation method thereof that derusts
CN107442093A (en) A kind of renewable zinc-nickel aluminium tri compound sorbing material and its preparation method and application
JP2000042574A (en) Method for removing hydrogen peroxide and its device
JP6114092B2 (en) Method and apparatus for refreshing frying oil
CN213886001U (en) Chemical industry agitating unit convenient to clearance
CN207483817U (en) A kind of organic solvent device for saponifying for Rare Earth Production
RU97938U1 (en) DEVICE FOR SYNTHESIS OF CHEMICAL COMPOUNDS
RU2292330C1 (en) Method of production of the ferric formiate (ii) in the water medium
JPH04349990A (en) Processing of waste liquid containing high concentration of metal ion
CN106630244A (en) Method and device for treating soluble chemical oxygen demand in cold-rolled thin oil reverse osmosis concentrated water

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161130