Водный раствор для травления углеродистых и легированных сталей

 

(iii977517

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23. 06. 80 (21) 2943659/22-02 с присоединением заявки №

1И 1 М. Кл.з

С 23 F 1/00

С 23 F 11/04 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.1L82. Бюллетень ¹ 44

° x

Дата опубликовании описания 30. 11.82

РЗ) УДК 621.794. .42(088.8) В.Н.Долинкин, A.Ì.Êóòüèí, И.Д.Каношина, Н.АЛ роЪьва

Г.Л.Бобкова, С.Г.Тыр, И.В.Васильева, П.Я.Гояьдберг,.

Ф.К.Клименко и М.A.Яковлева а.

/ (72) Авторы изобретения г1 (71) Заявитель (54) ВОДНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ.

И ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

0,0035- 0,05

0 0265-0,07

Изобретение относится к травлению т черных металлов в растворах минеральных кислот и может быть использовано в черной. металлургии, машиностроении и других отраслях промышленности, где производится травление металлов.

Известны растворы, предназначенные для химического травления стали, которые содержат минеральную кислоту с добавками ингибитора и эмульгатора ОП (1).

Недостатками известных травильных растворов являются их малая эффективность, низкий защитный эффект при высоких температурах (60оC и выше).

Наиболее близким к предлагаемому по.технической сущности является водный .раствор, содержащий серную кислоту, ингибитор-тиомочевину H эмуль-. гатор ОП-10 или ОП-7 (2).

Недостатками известного раствора являются низкая эффективноеть травления высокоуглеродистых и легированных марок стали; неудовлетворительноа качество поверхности метаяла, малая устойчивость пены на поверхности. травильного раствора. При этом велика скорость коррозии основного металла и большой расход кислоты. Для

/ создания на поверхности раствора сплошного слоя пены требуется частая добавка пенообразователя ЧМ (П) в связи с малой устойчивостью пены.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса травления т.е. увеличение ингибирующего эффекта, расширение ассортимента травимых марок сталей, улучшение качества их поверхности, увеличение устойчивости пены на поверхности травильного . раствора.

Указанная цель достигается тем, что водный раствор, содержащий минеральную кислоту, ингибитор коррозии и эмульгатор, например полиэтилированный эфир алкилфенолов Св-Сто (ОП10), дополнительно содержит низший. спирт, выбранный из группы: этанол, пропанол, изопропанол, а в качестве ингибитора — роданиды высших пиридиновых оснований при следующем соотношении компонентов, вес.Ъг

Минеральная кислота 1,0-25,0

Роданиды высших пиридиновых оснований

Эмульгатор, на30 пример ОП-10

977517., 4 дов высших пиридиновых оснований общей формулой () 1-5

5CN >

Низший спирт, выбранный иэ группы этанол, пропанол, иэопропанол 0,02-0,08

Вода Остальное.

Причем раствор содержит роданиды высших пиридиновых оснований (РВПО), низший спирт и эмульгатор в следующем соотношении, вес.ч:

РВПО 7-25

Низший спирт 5-40

Эмульгатор 10-40

Выбор параметров раствора обусловлен необходимостью уменьшения потерь металла из-за коррозии и защитить воздушное пространство от кислотных испарений;

Интервал концентраций серной кислоты, при котором наблюдается наилучший эффект стравливания окалины, характеризуется верхним пределом

25Ъ и нижним 1%. Концентрация кислоты выше 25% не приводит к увеличению травящего эффекта раствора. †.Растворы при концентрации серной кислоты менее 1% неработоспособны.

Концентрация смеси (роданидов, высших пиридиновых оснований, спиртов и эмульгаторов) менее 0,05% не обеспечивает ни ингибирующего, ни пенообразующего действия, а увеличение концентрации более 0,2% не вриводит к заметному улучшению про, цесса.

В предлагаемом растворе осуществляется замена двух функциональных составляющих (ингибитора и эмульгатора) одной функциональной составляющей — смесью, состоящей из роданигде R< — водород или алкильные радикалы с 1"12 атомами углерода> низшего спирта выбранного из группы: этанол, пропанол и др, и эмульгаторов, например ОП-10, ОС-20 синтапол

ДС-10, алкилимидазолин и их смеси.

15 Состав смеси обусловлен следующим.

Содержание роданилов высших пиридиновых оснований менее 7 вес.ч. не обеспечивает достаточного ингибирующего эффекта, а более 25 вес.ч, нару;@ жает однородность смеси, ухудшает ее растворимость в травильном растворе, наблюдается расслоение смеси.

Указанные интервалы содержания низших спиртов обеспечивают наилучшую растворимость всех компонентов и-наибольшую однородность травильного раствора. Содержание в смеси эмульгаторов менее 10 вес.ч не обес печивает образования пены, а болЕе

45 вес.ч не повышает пенообразования.

Примеры травления сталей в раз-. личных растворах.

Для проведения сравнительных испытаний готовят известный раствор (20% Н ЯО4+0,2% И -l-В+0,2% ЧМ(П)+

+ вода остальное) и растворы согласно изобретению. Результаты испытаний ,приведены в таблице.

977517

I Е I ! o

I Х

1!

I

1 Е» о х сО и

СЧ л

I

1

1

I »»P

1 с

Ю.! Э

"I

1 at

1 а

1 о ао

<Ч (Ч

I н !

1 Э

1 Н

l at

3 ю

1 Х !.о ! (=(3 !

ОО О»3 л

1 м о в

lA С(» М х

Э х ъ х х хо

И a( ае эо

Ц о и! о о о

»!3 с(!2 (1

I (,2 (Х

1 о о

°:(» »3»! о

1 М 1

1 IXI 1

1 С4

l

1 а (Ч О

Ю» <Ч с Ь о о о! (3+ Я 3

OO+3

l et=V 3

1 Zc(te t

3vo+ t

Π— — 1

С»

Ю

СЧ л

С» о а

С(O

Ф о о

33 О (Ч о о

С»

П3, 3Э о О о о л с Д

С» С»

Ч» (lA

С»

Ю

lA lO

Щ (Ч lA о о о о

С» lA

С» ЧР (»Ч о (о! о х х о х („Ц

»33 О

+ 0) о ау

Ц х

e o

lA (! о о с ю о

lA (»

»Ч

Ю

Ю о и

I=i о

1

8g ао х о

3 о о х о at со И о О

Q о.о

CO »3!

С»

IL о

Ю о о сО Х о х н о 333 о о

О 3О

3Ч ° !3» о о

Ь

С» Ю о о а о

С3 CO о о о о

О

Ю

4Ч

С» а

3 Х 1 хн †! 5nV3 вХХ(1 Х И

t xo

Ю

:e М

Ю

Ю

° »(»

»!3!

«-»

С»

С» с( о !

» lA о ю

E о о

»:3» 3» л

Ю

Ь

С» о

Ю

»(Ъ

С!

М о

lA м

Ю

С»

М

С» о а о м

ln О о о с о о

Ж м

С!

С»

М ,Ю

Э х х

Ы а

Э о

Ц

I

I . 3

t

t

I ! I к и

g0 о,о э х и х

1

I

1 (1

l

I 1 (t

l

I

I !

I

1

1

1 !

1

I

1

1

3

%

Э а

О (-» о ф а х

333 о н х

Э

1 Х

3О3а

1 л 1 ! N

1 M

1 ! I5

l 1 с ! Я 1 Х ! u — — -!

1 N 1»(P

1 Н I

3OI

1 Х t

I («

0»

t 1

1 а 1 ! о

1 Н

1 Х

3»

33

I 1

>з

I 0)

1 — 4 о

I И

1 3(t 1

1 Р»

1

3 !

1 1

1 I

1 . I

3 1

Н I о

3 (1 о

) х 1

I М 1 о о ао

3 3 CV (cc» (o»

О» o» ch 1 а а о м !

»» 3 М

М О» Ul М

3Л М .Л о о ю о с(! М»2 »3

Х C(t

Ф хо х ц ц о

Ql IA О Х ю-» lA lA г(3 3»3 Х Л 3М

I о I

1

c(» 1 а» !

3 о л I

t!

О» I

7 977517

1 .у

Приготовлены три.состава, содер- ум жащие каждый 20% минеральной кисло-, но ты, отличающиеся друг от друга содер тр жанием смеси роданидов высших пири- хо диновых оснований (РВПО), низших УМ. спиртов (НС) и эмульгаторов (Э), рав- 5 РМ ным в каждом растворе последовательно, ве

0,05%, 0,12% и. 0,20%, а также со- го держанием воды, составляющим допол-,чи нительную до 100% часть в каждом ул растворе, 10 от

Травление проводят в стаканах д емкостью 1 л и диаметром 10 см. Об- ло разцы различных марок стали (ниэкоме углеродистой — ВОтЗСП, высокоугле- у родистой - У1ОА и легированной— тр

12Х18Н1ОТ) помещают в разогретые до

80 С сравниваемые растворы, Травление ис образцов проводят в течение 2 ч, на скорость коррозии К определяют по .во потере веса образцов 70 УЧ

Р1 - Р2 ° .с

-г/м ч, мР

Б.Т где Р - вес образца >до испытания, r;

Р - вес образца после испыта- Уг. 2 ния, г; (5 со

S †.площадь образцов, м ин

à — время испытания, ч. на

Степень защиты Е рассчитывают по cgII формуле ч

1 00 о

К„ де К q и К rz — cKopocib коррозии GTB. » ли в кислоте без добавки и в присутствии смеси (РВПО, НС и Э) соответственно, Результаты испытаний приведены в таблице.

I+ c видно из таблицы, предлагаемый раствор уменьшает скорость коррозии стали .ВОтЗСП.в ?.-16 раз, ст. У1ОАв 17-120 раз, а ст.Х18Н1ОТ в 32-110 раз в зависимости от содержания смеси в растворе.

Высота пены при травлении в извест ном растворе. не превышает 0;3 см, через 20 мин от начала травления появились голые места на поверхности травильного раствора и к концу травления (через 2 ч) пена практически исчезла. Высота пены при травлении сталей в,.пРедлагаемам растворе составляет 0,5-3,0 см в зависимости от концентрации смеси и марки травимого металла. Пена .устойчива и покрывает сплошным слоем всю поверхность травильного раствора, весь период процесса травления (2 ч).

0,0265-0,07

Таким образом предлагаемый состав с травильного раствора обеспечивает значительное уменьшение скорости коррозии различных марок стали.

Например, скорость коррозии стали ВОтЗСП уменьшается с К =63 г/м.ч до 4-30 г/м .ч, что приводит к

ВНИИПИ Заказ 9123/33

Филиал IIIIII "Патент", г, еньшению.потерь металла от кислотй коррозии в среднем íà 1 2 кг/т авимого металла и уменьшению расда кислоты в среднем на 2 кг/т . еньшает непроизводительные поте,кислоты на испарение и унос с порхности травильного раствора бладаря. образованию плотной и устойвой пены на поверхности растворау учшает условия труда в травильнйх делениях, защищает окружающее возушное пространство от вредных кистных выбросов„ уменьшает коррозию таллического оборудования цеха; лучшает качество поверхности проавленного металла.

Ожидаемый экономический эффект от. пользования предлагаемого раствора, пример, на заводе с годовой проиэдительностью ?00 тыс.т катанки, итывая только экономию кислоты и талла, составит 66000 руб. в гол.

Формула изобретения

1. Водный раствор для травления лерадистых и легированных сталей, держащий минеральную кислоту, гибитор коррозии, эмульгатор, пример полиэтилированный эфир илфенолов С>,-С, (ОП-10), о т л и а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса травления, раствор дополнительно соцержит низший спирт, выбранный из группы: этанол, пропанол, изопропа- нал,а в качестве ингибитора-роданиды высших пиридиновых оснований при следу"ющем соотношении компонентов,вес. Ъ:

Минеральная кислота 1,0-25,0

Роданиды высших пиридиновых оснований 0,0035-0,05

Эмульгатор, например ОП-10

Низший спирт, выбранный из группы;

45 .этанал, пропанол, изапропанол 0,02-0,08

Вода Остальное

2. Раствор и» п.1, о т л и ч а ю-. шийся тем, что он содержит ро50 даниды пиридиновых оснований (РВПО), низший спирт и эмульгатор в следующем соотношении, вес,ч:

РВПО 7-25

Низший спирт 5-40

Эмульгаторы 10-40

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Попилов Л.Я.,Трактирова Т.В.

Химические и электрохимические способы травления. поверхностей детаЛей и изделий в судостроении. Обзор. .

ЦНИИ РУМБ ., 1974, с.18, табЛ.2 .

2. Там же, с. 30, 45 и 49, Тираж 1053 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4