Склад для травлення вуглецевих сталей

Склад для травлення вуглецевих сталей, який містить хлоридну кислоту з d = 1,19 г/см3 і нітратну кислоту з d = 1,34 г/см3, інгібітор і воду, який відрізняється тим, що як інгібітор він містить сульфосаліцилову кислоту і тіосемікарбазид, при наступному співвідношенні компонентів, г/дм3: хлоридна кислота 180-250 нітратна кислота 60-180 сульфосаліцилова кислота 8-10 тіосемікарбазид 0,15-0,20 вода до 1 дм3. (19) (21) a200814373 (22) 15.12.2008 (24) 25.09.2009 (46) 25.09.2009, Бюл.№ 18, 2009 р. (72) МАКАРОВ АНАТОЛІЙ СЕМЕНОВИЧ, БОРУК СЕРГІЙ ДМИТРОВИЧ, ВОДЯНКА ВІРА РОМАНІВНА, БАЛАКІНА МАРГАРИТА МИКОЛАЇВНА, ТЕВТУЛЬ ЯРЕМА ЮРІЙОВИЧ, КУШНІР ОЛЕГ ВАСИЛЬОВИЧ (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В. ДУМАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) UA 5388 C1, 28.12.1994 SU 1505943 A1, 07.09.1989 RU 2060302 C1, 20.05.1996 3 і компоненти взяті при наступному співвідношенні (г/дм3): Хлоридна кислота (d=1,19г/см3) 180-250; Нітратна кислота (d=1,34г/см3) 60-180; Сульфосаліцилова кислота 8-10; Похідне сечовини загальної формули (І) або загальної формули (II) 1,5-2,0; Вода до 1дм3 Процес травлення проводять за температури 293К. Зразок поміщали в склад на 5 хвилин, із розрахунку, що на 1см2 поверхні, що обробляється, припадало 10мл травильного розчину. При цьому спостерігається швидке і якісне видалення іржі і окалини з поверхні виробів. Після обробки складом [2] поверхня повністю очищена, однорідна, світла. Вказаний склад характеризується наступною стабільністю: розчин зберігає експлуатаційні характеристики протягом 2,5-3 місяців. При цьому швидкість розчинення основного металу складає 0,6-1,3мг/см2´год. При проведенні процесу травлення спостерігається виділення газоподібних продуктів. Нами була визначена продуктивність складу [2] під час проведення процесу травлення, яка дорівнює 18,5дм2/дм3. При цьому відбувається підвищена витрата інгредієнтів, досить швидке насичення розчину сполуками заліза, що зумовлено, як ми вважаємо, недостатньою ефективністю дії інгібітору. Отже, до недоліків складу [2] слід віднести його малу продуктивність, велику швидкість розчинення металу, а також виділення газоподібних продуктів під час проведення процесу травлення. Ці чинники значно звужують сферу застосування цього розчину у промислових умовах, підвищують рівень необхідних заходів безпеки під час проведення хімічної обробки поверхні металу. В основу винаходу поставлена задача удосконалити склад для очищення і травлення поверхні вуглецевих сталей шляхом введення інгредієнтів іншої хімічної природи, що дозволить збільшити продуктивність процесу, зменшити швидкість розчинення металу, скоротити газовиділення, а також розширити сферу його застосування за рахунок широкого використання у великомасштабному виробництві. Для вирішення поставленої задачі запропоновано склад для травлення вуглецевих сталей, що містить хлоридну, нітратну кислоти і інгібітор, який, згідно з винаходом, як інгібітор містить сульфосаліцилову кислоту і тіосемікарбазид (H2N-NH-CSNH2). Отриманий склад для травлення вуглецевих сталей містить вказані компоненти при наступному співвідношенні (г/дм3): Хлоридна кислота (d=1,19г/см3) 180-250; Нітратна кислота (d=1,34г/см3) 60-180; Сульфосаліцилова кислота 8-10; Тіосемикарбазид 0,15-0,20; Вода до 1дм3. 88247 4 Введення в травильний розчин сульфосаліцилової кислоти і тіосемікарбазиду (інгібітор) в поєднанні з мінеральними кислотами дозволяє підвищити селективність проведення процесу, якісно і швидко видаляти іржу і окалину при одночасному зменшенні швидкості розчинення металу. Слід зазначити, що склад, який заявляється, забезпечує високу продуктивність процесу травлення. Площа обробленої поверхні складає до 45дм2/дм3 складу, за рахунок уповільнення насичення розчину сполуками заліза і зменшення непродуктивної витрати інгредієнтів. Велика стабільність складу, доступність і дешевизна компонентів дозволяє розширити область застосування травильного розчину, що заявляється, в промислових масштабах. Отже, сукупність суттєвих відмінностей складу для травлення вуглецевих сталей, що заявляється, є необхідною і достатньою для досягнення забезпечуваного винаходом технічного результату збільшення продуктивності процесу травлення, зменшення швидкості розчинення металу, мінімізацію газовиділення. Склад готують наступним чином: у воду вносять при перемішуванні хлоридну кислоту, нітратну кислоту, тіосемікарбазид і сульфосаліцилову кислоту. Одержаний склад для травлення вуглецевих сталей містить вказані компоненти при наступному співвідношенні, г/дм3: Хлоридна кислота (d=1,19г/см3) 180-250; Нітратна кислота (d=1,34г/см3) 60-180; Сульфосаліцилова кислота 8-10; Тіосемікарбазид 0,15-0,20; Вода до 1дм3. Стабільність отриманого травильного складу визначають за збереженням ним в часі фізикохімічних (оптична густина, визначувана на фотоелектричному калориметрі ФЭК-3; питома електропровідність, визначувана кондуктометричним методом) і експлуатаційних характеристик (ефективність процесу травлення). Швидкість розчинення основного металу визначають за формулою: W=(m1-m 2)/S´t, де m1 - маса контрольного зразку сталі до обробки в травильному розчині (мг); m2 - маса контрольного зразку сталі після обробки в травильному розчині (мг); t - час проведення процесу (години); S - площа контрольного зразку (у нашому випадку 100см2) Продуктивність травильного складу визначають як площу, оброблену 1дм3 розчину до втрати ним експлуатаційних характеристик. Як було нами встановлено, розчин стає непридатним при досягненні в ньому концентрації заліза 60г/дм3. Концентрацію заліза визначали титрометрично. Приклад виконання за винаходом. Беруть 200г хлоридної кислоти (d=1,19г/см3); 120г нітратної кислоти (d=1,34г/см3); 9г сульфосаліцилової кислоти (НО3SС6Н3(ОН)СО2Н); 0,17г тіосемікарбазиду (H2N-NH-CS-NH2) і 730г води. Компоненти ретельно перемішують і залишають 5 88247 6 на 30 хвилин. Одержано травильний розчин наобробки поверхня повністю очищена, однорідна, ступного складу (г/дм3): світла. Маса зразка після обробки складає 37,575г, Хлоридна кислота (d=1,19г/см3) 200; що відповідає швидкості розчинення металу Нітратна кислота (d=1,34г/см3) 120; W=(m1-m 2)/S´t=(37576Сульфосаліцилова кислота 9; 37575)/100´0,083=0,12мг/см2´год. Стабільність Тіосемікарбазид 0,17; травильного розчину складає 4 місяці при досягВода 730. ненні продуктивності 43дм2/дм3. (Таблиця, приклад Обробці піддавали зразок сталі СТ10 розміром 2). 5´10´0,1см і початковою масою 37,576г. Після Таблиця № п/п Компоненти Хлоридна кислота (d=1,19г/см3); Нітратна кислота 1 (d=1,34г/см3); Сульфосаліцилова кислота; Тіосемікарбазид Хлоридна кислота (d=1,19г/см3); Нітратна кислота 2 (d=1,34г/см3); Сульфосаліцилова кислота; Тіосемікарбазид Хлоридна кислота (d=1,19г/см3); Нітратна кислота 3 (d=1,34г/см3); Сульфосаліцилова кислота; Тіосемікарбазид Хлоридна кислота (d=1,19г/см3); Нітратна кислота 4 (d=1,34г/см3); Сульфосаліцилова кислота; Тіосемікарбазид Хлоридна кислота (d=1,19г/см3); Нітратна кислота 5 (d=1,34г/см 3); Сульфосаліцилова кислота; Тіосемікарбазид Склад Швидкість розчиПродуктивність, Стабільність, розчину, нення основного 2 3 дм /дм місяці г/дм3 металу, мг/см2хгод Згідно з винаходом 180 42,0 4 0,15 Після обробки поверхня повністю очищена, однорідна, світла 43,0 4 0,12 Після обробки 60 8 0,15 200 120 поверхня 9 повністю очищена, однорідна, світла 0,17 250 Примітка 43,5 4 0,11 Після обробки 180 поверхня 10,0 повністю очищена, однорідна, світла 0,18 200 44,0 3,5 0,1 120 поверхня 9 повністю очищена, однорідна, світла 0,19 200 Після обробки 45,0 3,5 0,1 120 Після обробки поверхня 9 повністю очищена, однорідна, світла 0,2 Позамежні значення Хлоридна кислота (d=l,19 150 г/см3); Нітратна кислота (d=l,34 40 6 г/см3); Сульфосаліцилова кислота; 6 Тіосемікарбазид 0,125 Хлоридна кислота (d=l,19 280 г/см3); Нітратна кислота (d=l,34 200 7 г/см3); Сульфосаліцилова кислота; 12 Тіосемікарбазид 0,25 29,5 4 0,25 41,0 3,5 0,15 Після обробки поверхня світла, очищена, але сильно розтравлена Після обробки поверхня темна, залишаються плями іржі. 7 88247 8 Продовження таблиці № п/п Компоненти Склад Швидкість розчиПродуктивність, Стабільність, розчину, нення основного дм2/дм3 місяці г/дм3 металу, мг/см2хгод За складом [2] Хлоридна кислота (d= 1,19 г/см3); Нітратна кислота (d=l,34 8 г/см3); Сульфосаліцилова кислота Ацетилсечовина 200 18,5 100 10 2,0 Аналогічно прикладу конкретного виконання були приготовлені склади для травлення вуглецевих сталей, що містять інгредієнти як в заявлених діапазонах концентрацій, так і при позамежних значеннях. Дані по обробці зразків одержаними складами наведені в таблиці (приклади 1-7). Як слідує з представлених даних, склад, що заявляється, характеризується високою стабільністю (розчин зберігає експлуатаційні характеристики 3,5-4 місяці). Під час застосування вказаного складу досягається висока якість обробки поверхні зразків при незначній швидкості розчинення основного металу - 0,1-0,15мг/см2´год і високій продуктивності 42-45дм2/дм3 (таблиця, приклади 1-5). Під час використання складу травлення, що містить компоненти в кількостях, нижче тих, що заявляються, збільшується швидкість розчинення металу (0,25мг/см2´год), зменшується продуктивність складу до 29,5дм2/дм3 і при цьому не досягається необхідної якості обробки поверхні зразка: поверхня світла, але сильно розтравлена і неоднорідна (таблиця, приклад 6). Під час використання складу травлення, що містить компоненти в кількостях вище тих, що заявляються, спотерігається погіршення якості обробленої поверхні: поверхня зразка неоднорід Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 3 0,55 Примітка Після обробки поверхня повністю очищена, однорідна, світла на, темна, залишаються сліди іржі (таблиця, приклад 7). Переваги запропонованого складу травлення вуглецевих сталей в порівнянні з відомим складом (таблиця, приклад 8) полягають в наступному: - застосування запропонованого складу призводить до зменшення швидкості розчинення основного металу, з 0,55 до 0,1-0,15мг/см2´год, тобто в 5,5-3,6 рази, що дозволяє поліпшити механічні характеристики оброблюваних виробів; - при використанні запропонованого складу підвищується продуктивність процесу в 2,3-2,5 разу, з 18,5 до 42-45дм2/дм3; - використання складу, що заявляється, забезпечує якісне очищення поверхні під час проведення технологічних операцій в промислових масштабах за рахунок використання доступних компонентів і високих експлуатаційних характеристик; - перевагою складу, що заявляється, є значне скорочення газовиділення під час проведення процесу травлення, що призводить до поліпшення умов праці, запобігає розчиненню водню у металі виробу; - запропонований склад має високу стабільність, зберігає експлуатаційні характеристики протягом 3,5-4 місяців. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601