[發(fā)明專利]不銹鋼表面的增亮與鈍化

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380063992.6
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN104838041A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: V·加斯帕雷托;M·里加蒙蒂;P·焦?fàn)栠_(dá)尼;S·斯福爾齊尼
• 申請（專利權(quán)）人: 漢高股份有限及兩合公司
• 主分類號(hào): C23F3/06
• 分類號(hào): C23F3/06;C23G1/08;C23C22/34;C09G1/04
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 祁麗;于輝

本發(fā)明涉及用于不銹鋼酸洗后增亮和/或鈍化的組合物。本發(fā)明基于以下發(fā)現(xiàn)：存在具有至少3個(gè)、但不超過8個(gè)碳原子的含多個(gè)羥基的有機(jī)化合物作為鈍化和增亮溶液的額外組分顯著增加酸洗后不銹鋼表面的除垢性能。本發(fā)明的組合物對摻雜有硫(alloyed?with?sulfur)的不銹鋼等級(jí)(stainless?steel?grade)的鈍化和增亮特別有益。因此，本發(fā)明還包括酸洗后不銹鋼表面的鈍化和增亮方法，其中不銹鋼摻雜有至少0.10原子％的硫。

一般情況下，如果正常環(huán)境條件下(例如在大氣中的氧氣和水分的存在下以及在水溶液中)能防止生銹，工業(yè)鋼(technical?steel)被稱為“不銹鋼”。多數(shù)高合金(所謂的耐腐蝕或耐酸鋼)能經(jīng)受相對苛刻的腐蝕條件，例如酸和鹽溶液。這些鋼都統(tǒng)稱為不銹鋼。不銹鋼是含有至少10原子％的鉻的鐵基合金。在材料表面上形成鉻氧化物賦予了不銹鋼以耐腐蝕性質(zhì)。

特殊鋼可以細(xì)分為以下類別：奧氏體鋼、鐵素體鋼、馬氏體鋼、沉淀硬化鋼和雙相鋼。由于不同的合金成分，這些類型具有不同的物理和機(jī)械特性以及耐腐蝕性。

當(dāng)不銹鋼退火和熱軋時(shí)，表面上形成氧化皮(scale)層。這種氧化皮層阻礙了鋼表面的期望的有光澤的金屬外觀。因此，該氧化皮層必須在該生產(chǎn)步驟之后除去。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，這種去除可以通過酸洗工藝來進(jìn)行。需要去除的含氧化物的表面層與低合金鋼或碳鋼上的氧化層有著根本的差異。除了鐵氧化物，該表面層還含有諸如鉻、鎳、鋁、鈦或鈮的合金元素的氧化物。特別是在熱軋中，鉻氧化物在表面層中積累。該氧化物層相應(yīng)地富含鉻而非鐵。相反地，這意味著緊接在氧化物層下面的鋼層的鉻的損耗。使用合適的酸性酸洗溶液的酸洗方法優(yōu)先溶解氧化物層下方的該貧鉻層，其結(jié)果是氧化物層被除去。

特殊鋼的酸洗工藝是現(xiàn)有技術(shù)中公知的。早期方法使用含硝酸的酸洗槽液。這些槽液往往額外含有氫氟酸，由于相對于鐵離子的配位作用，氫氟酸促進(jìn)酸洗工藝。雖然這樣的酸洗槽液在經(jīng)濟(jì)上高效且在技術(shù)上符合要求，它們具有嚴(yán)重的生態(tài)劣勢，因?yàn)槠浒l(fā)出相當(dāng)大量的氮氧化物，并向廢水釋放大量的硝酸鹽。

因此，本領(lǐng)域一直在努力地尋找不使用硝酸的替代性酸洗和鈍化方法。三價(jià)鐵離子可能作為具氧化作用的硝酸的替代品。用連續(xù)加入或者分批加入處理槽液的過氧化氫保持三價(jià)鐵離子的濃度。這種酸洗或鈍化槽液含有大約15至大約65g/l的三價(jià)鐵離子。在酸洗工藝中，三價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為二價(jià)形式。與此同時(shí)，更多的二價(jià)鐵離子從酸洗后表面溶出。由此在操作過程中酸洗槽液的三價(jià)鐵離子被損耗，而二價(jià)鐵離子累積。從而處理溶液的氧化還原電位發(fā)生移位，結(jié)果是溶液最終失去其酸洗作用。通過連續(xù)或分批加入氧化劑，例如過氧化氫，或其他氧化劑，例如過硼酸鹽、過酸或有機(jī)過氧化物，二價(jià)鐵離子被氧化回三價(jià)態(tài)。以這種方式，酸洗或鈍化作用所必需的氧化還原電位得以保持。

EP-B-505?606描述了無硝酸的不銹鋼酸洗和鈍化方法，其中待處理材料浸入到30-70℃之間的溫度的槽液中，該槽液至少在酸洗過程開始時(shí)含有至少150g/l的硫酸，至少15g/l的Fe(III)離子以及至少40g/l的HF。此槽液還含有至多大約1g/l的添加劑，例如非離子表面活性劑和酸洗抑制劑。連續(xù)地或分批向槽液中加入過氧化氫，其量使得氧化還原電位保持在所需范圍內(nèi)。還補(bǔ)充其他槽液成分，使得其濃度保持在最佳的工作范圍之內(nèi)。通過吹入空氣攪拌酸洗槽液。為了實(shí)現(xiàn)均勻的酸洗結(jié)果，酸洗槽液的攪拌是必要的。在EP-A-582?121中描述了類似的方法，和上述方法的不同之處基本上僅在于調(diào)整后的氧化還原電位。

酸洗后，表面被化學(xué)活化，這意味著在空氣中該表面再次被光學(xué)干涉表面層覆蓋。這可通過在酸洗后或酸洗期間鈍化新鮮酸洗的表面來防止。這可以在類似于酸洗液的處理液中進(jìn)行，用于鈍化的氧化還原電位高于酸洗過程的電位。這個(gè)特殊的鈍化步驟在金屬表面上形成光學(xué)不可見的鈍化層，從而在鋼表面保持其有光澤的金屬外觀。處理液對于不銹鋼表現(xiàn)為酸洗或鈍化主要取決于所形成的氧化還原電位。如果由于氧化劑的存在，其具有大約200mV至大約350mV范圍內(nèi)的相對于銀/氯化銀電極的氧化還原電位，具有低于大約2.5的pH值的酸性溶液有酸洗作用。取決于不銹鋼的類型，如果氧化還原電位升高到高于約300mV到350mV的值，該處理液具有鈍化作用。