СРЕДСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ КОРРОЗИИ С ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ
AGENT FOR REMOVAL OF CORROSION PRODUCTS OFF SURFACE OF METALS

Изобретение относится к химической обработке металлов и может быть использовано при химической обработке металлических изделий для удаления оксидов железа (окалины) и гидроксидов железа (ржавчины) различного происхождения, а также для подготовки металлических поверхностей к последующим технологическим операциям нанесения лакокрасочных покрытий.
Известно средство для удаления окалины и ржавчины с поверхности изделий из стали, включающее растворы неорганических кислот: серной (20-25%), соляной, а в некоторых случаях - их смеси (Патент Франции №2683832, C23F 1/28, 1991 г.).
Известное средство позволяет удалять с поверхности металла продукты коррозии.
Недостатками известного средства являются:
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.
Известно также средство для удаления окалины и ржавчины с поверхности изделий из стали, включающее обработку поверхностей растворами концентрированных серной, соляной кислот, содержащими специальные присадки - так называемые ингибиторы коррозии (Патент Японии №5-24996, C23G 1/06, 1993 г.). Данное средство позволяет предохранить поверхности обрабатываемых изделий от перетравливания вследствие действия ингибитора - адсорбции частиц ингибитора на поверхности металла. Однако данное известное средство не устраняет недостатков предыдущего средства 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 наносимых покрытий.
Известно средство для удаления твердой тонкой окалины железа, образовавшейся в установках, вырабатывающих пар, которые изготовлены из аустенитной нержавеющей стали и имеют детали из низколегированных сталей, содержащих молибден. Обработку поверхности осуществляют составом, включающим, как минимум, более одного вида таких органических кислот как лимонная, гликолевая, глюконовая, яблочная, а также тиогликолевой кислоты с добавлением смеси, содержащей, как минимум, более одного вида таких соединений, как гидразин, L-аскорбиновая кислота, эрисорбиновая кислота и ингибитора кислотной коррозии (Патент Японии №5-14027, C23G 1/08, 1993 г.). Обработку изделий указанным составом осуществляют следующим образом. Кислотный смешанный водный раствор вводится в промываемое оборудование при нормальном или повышенном давлении при температуре 100°С, окалина удаляется при растворении. Для достижения эффективной промывки достаточно 0,2-2,0% тиогликолевой кислоты, роль которой сводится, предположительно, к сильному хелатному воздействию, 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 является причиной еще и зернистой коррозии аустенитной нержавеющей стали. Проблему разложения тиогликолевой кислоты в известном средстве решают восстановлением ионов железа (+3), ответственных за разложение и окисление тиогликолевой кислоты, до ионов железа (+2), вводя в систему восстановители (гидразин, аскорбиновую и эритросорбиновую кислоты) в количестве 0,1-0,3%.
Однако известное средство имеет следующие недостатки.
1. Ограниченность использования, так как применимо 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 оксидов, 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 оксидов (окалина).
2. Разложение одного из основополагающих компонентов (тиогликолевой кислоты) используемой смеси. В связи с этим возникает необходимость дополнительного ввода в систему восстановителей, предотвращающих процесс деструкции тиогликолевой кислоты, что связано с дополнительными затратами.
3. Высокие температуры обработки (100°C).
4. Факт ввода в систему ингибитора коррозии указывает на то, что используемый кислотный смешанный раствор в отсутствие ингибитора не решает проблему, связанную с предохранением поверхности сталей от перетравливания.
Наиболее близким по технической сущности, выбранным нами за прототип, является средство для травления металлов, содержащее смесь малеиновой и сульфомалеиновой кислот и дополнительно включающее в состав моноалкиловые эфиры малеиновой и сульфомалеиновой кислот, при 50-60°С в ванне в течение 2-11 минут (Патент РФ 2119553, C23G 1/08, 1998 г.).
Указанное известное средство позволяет удалить окалину и ржавчину с поверхности изделий из стали.
Однако известное средство имеет ряд недостатков.
1. Необходимость помещения изделия в ванну.
2. Температура травления высокая - 50-60°С.
В связи с этим актуальность задачи снятия оксидной пленки распространяется не только на аустенитную нержавеющую сталь, но и на углеродистые легированные стали.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение высокого качества обрабатываемых поверхностей, исключение потерь металла при перетравливании, а также упрощение использования средства при травлении.
Поставленная задача достигается тем, что средство для удаления продуктов коррозии с поверхности изделий из стали включает водный раствор кислоты, причем в качестве водного раствора кислоты средство содержит фосфорную кислоту и дополнительно содержит 1,3,5,8-тетраметил-2-винил-4-этил-6,γ-циклопентенон-10-метилпропионил-7-фитилпропионилхлорин и крахмал, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
фосфорная кислота
25-35%
крахмал
8-14%
1,3,5,8-тетраметил-2-винил-4-этил-6,γ-циклопентенон-10-метилпропионил-7-фитилпропионилхлорин
1-5%
вода
Остальное
Изделие не погружают в ванну, а наносят на его поверхность пасту, при этом съем металла составляет 0,2 микрона.
Обработка поверхностей производится при комнатной температуре в течение 1 часа.
Существенные признаки, указанные в формуле изобретения, не обнаружены в других известных средствах снятия оксидов и гидроксидов железа с поверхности изделий из стали.
Обработку поверхностей предлагаемым способом осуществляют следующим образом.
Наносится паста предлагаемого средства и выдерживается 1 час. Контроль за снятием ржавчины - визуальный. После обработки паста стирается ветошью или смывается водой. При необходимости обработка повторяется.
Продукты частичного гидролиза крахмала играют роль комплексообразователя. Роль комплексообразователя играет 1,3,5,8-тетраметил-2-винил-4-этил-6,γ-циклопентенон-10-метилпропионил-7-фитилпропионилхлорин. Паста позволяет снимать продукты атмосферной коррозии, происходящей за десятки лет.
При реализации предлагаемого средства наряду с удалением оксидов, гидроксидов железа происходит и одновременная защита от перетравливания, что позволяет не вводить в систему ингибитор кислотной коррозии. Кроме того, поверхность обрабатываемых изделий фосфатируется, за счет этого увеличивается срок службы лакокрасочного покрытия.
Предлагаемое средство обладает следующими преимуществами.
1. Удаление оксидов и гидроксидов железа различного происхождения с поверхности металлов осуществляется быстро, эффективно при комнатной температуре.
2. Обеспечивается защита очищенной поверхности от перетравливания, что позволяет сократить потери металла. Съем металла составляет 0,2 микрона, что позволяет обрабатывать поверхности мембран. Также исключается ингибитор коррозии.
3. Поверхность металла фосфатируется, что увеличивает срок службы лакокрасочного покрытия.
4. Предлагаемое средство имеет 4-й класс опасности, что позволяет применять его и в быту, причем продукты снятия коррозии возможно утилизировать как бытовой отход, т.к. они подвергаются биологической деструкции.
5. Предлагаемое средство представляет собой гель, что позволяет обрабатывать вертикальные, потолочные поверхности и поверхности с отрицательным уклоном.
Предлагаемое средство иллюстрируется следующими примерами, данные которых внесены в таблицу 1.
Пример 1
фосфорная кислота
20%
крахмал
8%
1,3,5,8-тетраметил-2-винил-4-этил-6,γ-циклопентенон-10-метилпропионил-7-фитилпропионилхлорин
1%
вода
Остальное.
При содержании фосфорной кислоты менее 20% эффективность пасты снижается и ржавчина не дотравливается.
Пример 2
фосфорная кислота
40%
крахмал
13%
1,3,5,8-тетраметил-2-винил-4-этил-6,γ-циклопентенон-10-метилпропионил-7-фитилпропионилхлорин
3%,
вода
Остальное
При содержании фосфорной кислоты более 35% паста слишком быстро сжижается.
Пример 3
фосфорная кислота
25%
крахмал
7%
1,3,5,8-тетраметил-2-винил-4-этил-6,γ-циклопентенон-10-метилпропионил-7-фитилпропионилхлорин
2%
вода
Остальное.
При содержании крахмала менее 8% паста не удерживается на вертикальных поверхностях, а на поверхностях с отрицательным уклоном паста капает на работника.
Пример 4
фосфорная кислота
35%
крахмал
12%
1,3,5,8-тетраметил-2-винил-4-этил-6,γ-циклопентенон-10-метилпропионил-7-фитилпропионилхлорин
2,5%,
вода
Остальное
Состав хорошо травит поверхность, не стекая с нее. Состав оптимален.