Раствор для удаления окалины с поверхности металла

 

РАСТВОР ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОКАЛИНЫ С ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА, преимущественно сталей и прецизионных сплавов , содержащий серную кислоту, натрий хлористый и натрий аэ.отнокислый, о т л и чающийся тем, целью повышения интенсификации процес са и снижения соленакопления в растворе , он дополнительно содержнт ОТХОДЫ пронэводства нитрилотриметилфосфоновой-кисло-ш (ОПНТФ) при следующ ,ем соотношенин компонентов, г/л: 100-230 Серная кислота 50-80 Натрий хлорис-шй: Натрий азотнокис10-20 лый Отходы производства 9 нитрилотриметилфосфоновой кислоты 33-52 (ОПНТФ

ае ol) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OfHPbfAO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

R А В ТЕСНОМ У С ИИЦВПВЬСТВ3( (21) 3629902/22-02 (22) 29.07.83 (46) 23.0)р85. Бвл. В 3 (72) Д.Ф.)))ульга, И.В.Васильева, Н.L).Âàñèëåíêo, Л,В.Борсук, M.Â.Ðóäîмино, Г,К.Ажигалнев, В.В.Лекенин,А.С.Калугин, Е.А.Морозова и Т,П.Слом чак (53) 62).7.025(088.8) (56) ).Авторское свидетельство СССР

У 916590, кл. С 23 F l/00, 1980.

2. Ямпольский А.M.Травление металлов. И., "Металлургия", 1980, с.29-30. (54) (57) РАСТВОР ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОКИП НЫ С ПОВЕРХНОСТИ METAWA, преимущественно сталей и прецизионных спла4(51) С 23 С l/06 С 23 F )/00 вов, содеркащий сернув кислоту, натрий хлористый и натрий аэ,отнокислый, отличающийся тем, чтос целью повыиения интенсификации процесса и сннкения соленакопления в растворе, он дополнительно содержит отходы производства нитрилотриметнлфосфоновой кислоты (ОПНТФ) при сле. дующем соотноиении компонентов, г/л:

Серная кислота 100-230

Натрий хлористый, 50-80

Натрий азотнокислый 10-20

Отходы производства нитрнлотриметнл- 3 фосфоновой кислоты (0IIH ). 33-52

1 1135

Изобретение относится к травлению черных металлов, в частности к химической очистке поверхности металла от окалины, и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности.

Известен раствор для удаления окалины с поверхности углеродистой стали, содержащий неорганические кислоты (Н ЫО и НС1), который для сни- 10 жения подтравливания металла содержит в качестве ингибитора кубовые остатки 1-4-бутандиола, состава,г/л:: НС1 5-7; Н ЯО 160-200; кубовьй остаток 5-10 (1).

Недостатком этого раствора является то, что окалина прецизионных сплавов и сталей в известном растворе на стравливается.

Наиболее близким к изобретению 20 по технической сущности является раствор для травления прецизионных сплавов и сталей садочным способом, содержащий, г/л: серная кислота 210250; натрий хлористый 50-80; нат- 25 рий азотнокислый 25-30 j2) .

Недостатком известного раствора является низкая работоспособность травнльного раствора, заключающаяся s значительной кислотной корро-.

30 зии основного металла, низкой скорости стравливания окалины и большом расходе травильного раствора на одну тонну травнльного металла.

Цель изобретения — повышение интенсификации процесса удаления окалины и снижение соленакопления в растворе.

Указанная цель достигается тем„ что раствор для удаления окалины с поверхности металла, преимущественно сталей и прецизионных сплавов, содержащий серную кислоту, натрий хлористый и натрий азотнокислый, дополнительно содержит отходы производства,нитрипотриметилфосфоновой кислоты (ОПНТФ)-при следующем соотношении компонентов,г/л:

Серная кислота !00-230

Натрий хлористый 50-80

Натрий азотнокислый 15-20

ОПНТФ 33-52

Содержание ОПНТФ в растворе ниже 33 г/л незначительно снижает время удаления окалины с прецизионных сплавов и сталей в сравнении с раствором без добавки и незначительно защищает основной металл от перетрава.

Содержание добавки .(ОПНТФ) выше

807 1 ,52 г/л не:.способствует значительному повышению работоспособ юсти раствора в сравнении с верхне пределом его содержания и не снижает соленакопление в растворе.

ОПНТФ представляет собой маточный раствор после выделения из реакционной смеси основного вещества - нитрилотриметилфасфоновой кислоты (НТФ), Маточный водный раствор ОПНТФ в пе ресчета на безводное вещество в производственных условиях. содержит 33«

52 г/л суммарного состава, что обуславливается нормами технологического процесса производства НТФ. Маточгый водный- раствор зеленоватого цвета, удепьный вес 1,03-1,05, имеет следующий состав, г/л:

НТФ вЂ” С 1Н1УИОд Р 7-1 5 структурная формула, СН P(OH)g

Г» (НО}2РСН2 N О

О» С ; „..Р(ОН }, О

Метилиминодиметилфосфоновая кислота (МИДФ) — С Н1 ИО6 Pg - 7-10 структурная формула

СН2Р(ОН)2 -НЗ ; 0

CUR P (ОН)2

II

0, Иминодиметилфосфоновая кислота(ИДФ) — С Нс1ИО1Р 3-5 структурная формула я Ь

cHgP (QH ha

О

Фосфористая и фосфорная кислота

Н РО + Н РО 6-9

Соляная кислота †. 10-13

Вода До 1 д, что в пересчете на безводное состоя-

I 135807!

3 ние в сумме составляет 33-52 г/л и, соответственно, содержание воды в маточном растворе составляет 4867 г/л.

Содержание компонентов ОПНТФ, мас. %:

НТФ . 21,0-29,0

ИИДФ I 9,0-22, 5

ИДФ 9,0-10,0

Фосфорная и фосфористая кислота 16,0-18,5

Соляная кислота 25-30

В раствор, .содержащий серную .кислоту, хлористый натрий и азотнокислый натрий, вводится добавка ОПНТФ в количестве 33-52 г/л, что соответствует 100 мл водного ОПНТФ на л приготовленного исходного травильного раствора. Травление производят при температуре травильного раство.ра. 50-70ОС. В процессе травления осуществляется выработка серной кислоты с 230 г/л до !00 г/л, Нри этом, входящие в состав прецизионных спла- д вов Fe, Со, Ni, Zn, Cu, Al и др,, ереходят в сернокислые соли..Снижение расхода основного металла в процессе удаления окалины на образование побочных продуктов, какими яв-ляются сернокислые соли, т.е. защита металла от кислотной коррозии происходит за счет ингибирующего (защитного) действия ОПНТФ. Это позволяет повысить интенсификацию раствора за счет уменьшения количества образующихся солей металлов (побочных продуктов травления) в растворе в расчете на 1 т протравленного металла, а также увеличить на4а груэку металла на I м травильного раствора.

Работоспособность предлагаемого раствора увеличивается также за счет уменьшения времени удаления окалины, что позволяет увеличить производительность раствора в сравнении с известным.

Пример. В лабораторных условиях проведено удаление окалины с прецизионного сплава марки 29НК в 5О водных растворах различных составов, соответствующих различным стадиям выработки серной кислоты в процесс травления с различным содержанием компонентов в указанных пределах, г/л:

H SO4 2 30, 165, 100

NaC1 80, 65, 50

NaNOq 20,15,10

ОПНТФ 52, 42,5 33

Опробованные растворы соответствуют составам исходного травильного раствора, средней выработки и отработанного раствора по серной кислоте, В качестве известного раствора берут раствор для травления прецизионных сплавов, содержащий, г/л:

H SO< 100-230, хпористый натрий 5080 и азотнокислый натрий 25-30.

Составы всех опробованных травильных растворов приведены в табл 1.

Иэ табл.1 видно, что раствор известный, а растворы 2-4 соответству ют составу предлагаемого раствора (230 г/л H S04 ) с различным содержанием компонентов NaC1, NaNO и ОПНТФ в предлагаемых пределах. Кроме того, раствор 5.содержит ОПНТФ вьппе верхнего предела, раствор 6 — ниже нижнего предела.

Раствор 7 соответствует составу известного раствора средней выработки !165 г/л Н БО ), а растворы 810 соответствуют составу предлагаемого раствора средней выработки, содержащему ОННТФ соответственно

33,0; 42,5; 52 г/л. Раствор 11 соответствует составу выработанного известного раствора, а растворы 1214 соответствуют составу предлагаемого раствора (100 г/л HgS04), содержащего 33 0; 42,5 и 52 0 г/л

ОННТФ соответственно.

Сравниваемые результаты травления приведены в табл, 2.

Накопление солей в процессе выработки раствора и количество протравленного металла в l л раствора определяют в примерах 1-4: раствор 1 (иэвестный) и растворы 2-4 (предлагаемые при условии выработки раствора от 230 до !00 г/л H S04) в соответствии с указанными пределами при 50 и 70ОС, так как выработка кислоты, равная 130 г/л (230-100 г/л) соответствует выработке кислоты в процессе травления прецизионных сплавов.

В растворах 7 14 травление ведут только при 70 С, так как с выраО боткой кислоты температуру травнльного раствора в промышленных условиях как правило увеличивают.

Как видно иэ приведенных в табл.2 данных, использование предлагаемого

1135807 раствора, содержащего ОПНТФ, позволяет увеличить работоспособность раствора за счет снижения соленакопления в расчете на кг протравленного металла по сравнению с из- вестным раствором (без добавки ОПНТФ) т.е. концентрация сернокислотных солей металлов в отработанном растворе снижается с 35,2 г до

7,9 r на .1 кг обработанного металла (при 70 0) и аналогично с 32 до 9,2 г (при 50 С). Кроме того,позволяет увеличить количество очищенного металла в расчете на 1 л раствора с 1,4 кг (в известном растворе) до 2,4 1 кг на литр (в предлагаемом растворе), ускорить удаление окалины на 10,5-40Х в травильном растворе всех приведенных составов, характеризующих выработку кислоты от

230 до 100 r/ë Н $0,. При этом позволяет обеспечить степень защиты основного металла от перетрава на

40,6-77,7Х аналогично для всех составов травильного раствора, снизить нижний предел содержания Н SO до

100 г/л вместо !20-150 г/л в известном растворе, что удлиняет срок работы травильного раствора, и,тем самым. снизить кислотность кислых стоков, уменьшить образование шламов при нейтрализации кислых стоков.

11овышение работоспособности травипьного раствора позволяет увели5, чить цикл работы травильного раствора в промышленной ванне, т.е. сократить число зарядок и сливов травильных растворов, а, следовательно, сократить количество сточных вод.

1О Это позволяет частично решить и социальнув задачу — зашиты окружающей среды от загрязнений.

Предлагаемай раствор позволяет снизить расход дорогостоящего и агрессив15 ного компонента-азотнокислого натрия на! 0 г/л,а следовательно, уменьшить вы" деление окислов азота в атмосферу.

Обработка прецизионных сплавов и сталей в предлагаемом растворе поз20 воляет улучшить качество поверхности .металла за счет, образования легкосмываемого шлама, поверхность полу. чается светлая и чистая.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения ° предлагаемого раствора составит 300 тыс. руб. в год, при этом экономия слагается из снижения перетрава-металла до 70Х увеличения производительности ванн до 40X30 и сокращения . расхода реактивов.

I 135807

1

1

Х I

О СЪ О О

В а В В

О C 0O 00

С Ъ N СЧ N о о о а В а

00 00 00 ф с

ЮЮ

СЪ.1 С4 х х о о и о о о л а а л а е л л 00 00 00 00 ! ссЪ О л л а0

1 1

1 ! в

I Ц I

1 — — 1

C) о о о о о

0П Оъ CCa CCa

СЪ СЪ СЪ л е л

Оъ ССа Сь

an съ съ л а е

Оъ О Саа

Д В Ф ! о о о о

° а В

СЧ СЧ N о о о а е л

СЧ N СЧ ао СЪ Î -Î ао е л а s л о сч — — о

СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ 1

l3 о о о о о л е а «»

Оъ fin an Оъ

N СЧ N СЧ СЧ! в

l Ec

1 о и

I ..2

Ю 1

1 ъ 1

Р5

I! л

СЧ

an О О О сЪ

О сЛ 00 00 О о о о ссЪ а а о

С Ъ

СЧ

cd и

cd

Л 1 0O. Cai а

- ж & сСЪ О О

Ф

Р3 ф ж

СЪв о

dI

О ф

Ос

j, ф

Ее л ф

3 О1 н о ж а

j Й о о

С6

Р5

M х

l !

1 !

l

1

Д

I O1

1 cd

Ю о о о о о о

В В В а ° а В

Ю о о о Ю О Ю

РЪ 1 с ъ с" 1 с \ о о о о о.о

° В A а е В с1Ъ с" 1 с Ъ СаЪ Cn С1Ъ

СЧ N СЧ 1. сЧ СЧ N

МЪ О ссЪ О о an o

В В а В Ь а а

СаЪ N N Л 00 са) N СЧ саЪ N N с Ъ ю ссъ сч .ю I сСЪ

О О сЪ СЪ О с О О О О О О О

° ° СЧ «а ° N N N N С ) . СЧ СЧ СЧ

О О О О О сЪ СЪ сЪ Ъ О О О О

СЪ СЪ С! СЪ О О О О О О О О

СЧ N N СЧ СЧ

Ф ф C ь 1- — ф

О ж

1135807

Температура раствора, ОС

Пример

1 (известный) 70

-35,2

32,0

1,4

l,4

33

2,25

2,22

13,6

13,0

42,5

42,5

2,38

2,32

10,6

10,2

52

52.

2,4!

2,38

7,9

9,2

57

28

70

7 (известный) 70

33

42,5

70

9 (известный ) Ю «Ю Ю е

33

42,5

l0

Ускорение процесса, Ж

Степень защиты металла, 70

Ко эффициент торможения коррозии

Скорость коррозии металла, г/м ч

Пример

360,5

186

15,9, !

3„5

2,6

2,3

61,3

58,5!

38,7

80,9

19,5

32,0

Концентрация добавки.г/л

Время страв ливания окалины, мин

1 23,2 (известный) 32,0

Ю» °

Количество протравленного металла в 1.л раствора,кг

Таблица2

Накопление солей металлов в отработанном травильном растворе на 1 кг протравленного металла, г

Продолжение табл.2

1135807

12.Продолжение табл.7

Ускорение процесса, Х

Пример

3,34

2,41

70,!

68,3

l4,6

23,5

107,9

77;5

37,0

36,5!

4,0

22,5

82,9

53,1

4,35

3,5

39,7

41,0.77,7

7l 3

40,0

39,0

13,9

22,3

83,4

53,0

4,32

3,51

76,8

71,6

4,3

2,2

15,0:

12,0

1,17

1,13

308

165

270

9 (известный) I0O,0

40,0

Составитель В.Олейниченко

Редактор И. Дербак Техред С.Легеза Корректор А. Обручар

Заказ 10251/19 Тираж 900

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

) 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Филиал mIII "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Время стравливания окалины, мии

22,2

36,2

« (В

7 28,8 (известнйй) 24,4

19,6

17 3

36,0

3l 8

27,6

Скорость корроэии металла, г/м ч

109,0

77,0

67,5

59,5

54,6

50,0

Ко эффициент торможения корРО9ИН

2,48

3,5

4,0

1,68

1,83

2,0

Степень

9ащиты металла, Х

59,5

71,5

75,4

40,6

45,3

50 0

15,3

32

l0

20,6

31,0