Раствор для оксидирования стали
Патент 836216
Авторы
Раствор для оксидирования стали
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
< 836216. «Ф
3 .ч, Ъ б. ,//=--.=
К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ (6t) Дополнительное к ввт. сеид-ву (22) Заявлено 040479 (21) 2746253/22-02 (51) М. Кл.з с присоединением заявки йо
С 23 F 7/04
С 23 F 7/26
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 070681&юллетень l49 21 (53) УАК 620.197. 2 (088. 8) Дата опубликования описания 0706.81 (54) РАСТВОР ДЛЯ ОКСИДИРОВАНИЯ СТАЛИ
Изобретение относится к области . химической обработки поверхности . металлов, в частности, оксидированию сталей и, может быть использовано в качестве технологического покрытия для удержания смазки при производстве иэделий методами холодной и горячей деформации, а также для защиты от окисления при высокотемпературном нагреве в окислительной атмостфере.
Известен раствор для оксидирования металлической поверхности, содержащий 3-5Ъ бихромата натрия, 1,5-3Ъ однозамещенного фосфата натрия, 4-6Ъ соляной кислоты, 0,01-0,1% IIAB в t5 частности ПО-7, остальное вода (1).
В процессе нагрева на поверхности защищаемой детали образуется защитное покрытие, сохраняющее свои свой- ства до 1300оС. 20
Недостатком этого состава является необходимость многократного нанесения его для .получения слоя оптимальной толщины. Кроме того, наличие; в растворе соляной кислоты приводит к выделению вредных газов в процессе оксидирования.
Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и. достигаетмому результату является водный раствор, содержащий серную.кислоту, аэотнокислую соль щелочного металла, сернокислый марганец, соединение шестивалентного хрома, комплексообразователь, в частности, фосфатное соединение полимера (2). Раствор может содержать ванадат щелочных металлов.
При погружении. деталей из нержавеющей стали в горячий раствор на поверхности образуется пленка золотого, черного, голубого или коричневого цвета.
Недостатками указанного раствора являются значительная величина;корроэионного воздействия его на обрабатываемую поверхность И .малая работоспособность. Это объясняется тем, что соотношение между скоростями протека ющих реакций перевода в ионное состояние H образования оксидной пленки на обрабатываемой поверхности явно неблагоприятно для образования оксидной пленки.
Целью настоящего изобретения является предотвращение растравливания основы.
Указанная цель достигается тем, что раствор дополнительно содержит железо сернокислое, а в качестве комп 8 36216 лексообразователя — аммоний сернокислый при следующем соотношении компонентов, г/л:
Серная кислота 500-600,40-60
8-12
Калий азотнокислый
Марганец сернокислый
Калий двухромовокисЛый
60-80!
Железо сернокислое
5-15
Аммоний сернокислый
60-100
Наличие в растворе двух окислителей (калия двухромовокислого и железа сернокислого окисного) позволяет поддерживать окислительновосстановительный потенциал раство- . ра на таком уровне, при котором скорость реакции ионизации металла . заторможена.
Аммоний сернокислый играет роль комплексообразователя и участвует. в построении металл-аммиачных комплексов с ионами металла, переходящими в раствор при протекании двух сопряженных реакций — ионизации металла и образования окисной пленки, повышая тем самым работоспособность раствора. 30
Приготовление растворов производят следующим образом. В стаканах иэ термостойкого стекла в небольшом, около 0,3 л количестве нагретой до 60-70 С дистиллированной 35 воды растворяют калий двухромово- кислый, затем туда же последовательно,добавляют предварительно растворенные в воде калий азотнокислый, марганец сернокислый и аммоний сер 4Q нокислый. После тщательного перемешивания раствора и охлаждения его до 25-35 ОС добавляют требуемое количество серной кислоты при постоянном перемешивании и периоди" ческом охлаждении, после чего добавляют железо сернокислое окисное и доводят объем раствора до 1 л дистиллированной водой.
Были приготовлены и опробованы следующие составы (см.таблицу 1).
Опробование изобретенного и известного растворов проводят на образцах из нержавеющей стали 12Х18Н10Т рфмером 30х20х1 мм. Образцы обеэжиривают венской известью и травят .в растворе, содержащем вес.Ъ: азотная .кислота. 12, плавиковая кисло-та 4, вода — остальное при температуре;55-60 С в течение 5-10 мин.
После травления образцы тщатель- 60 но промывают водой, сушат и взвешивают. Взвешенные образцы обрабатывают в растворах 1-4 (для нанесения окисного TIQKpbITHH в течение 1 час в температурном интервале 90-115 С. 65
На каждый опыт берут по 3 образца.
Результаты испытаний приведены в таблице 2. Данные усреднены, ошибка измерений не превышала 20%. Термообработку предварительно оксидированных в растворах 1-4 образцов производят в окислительной атмосфере воздуха в электрической печи при температуре 1050-1080 С в течение
10 мин.
Вес образовавшейся при оксидировании поверхности. металла оксидной пленки определяют путем последовательной обработки сначала в. растворе состава, вес.Ъг едкий натрий NaOH5, перманганат калия КМп0+-10, вода - остальное при температуре 95100О С в течение 1-1, 5 час, а з ат ем в растворе 15% щавелевой кислоты
Н С О, ..Н О при температуре 60-70 С в течение 0,5-1-мин.
Проведенные контрольные опыты показали, что весовые. потери чистого металла йри обработке в указанных выше растворах отсутствуют.
Как видно из приведенных в таблице 2 данных, использование изобретенного раствора приводит к образованию оксидной пленки от сиреневого до синевато-черного цвета с ве-. совыми потерями металла при оксидировании 0,0068-0,0860 г/дм час при температуре раствора 95-115 С, в то время как в растворе но прототипу образуется оксидная пленка от коричнево-фиолетового до светло-коричневого цвета с весовыми потерями металла при оксидировании 0,04880,4363 г/дм .час при температуре раствора 90-115 С
Значительная величина коррозионного воздействия раствора на металл приводит к быстрому расходованию компонентов, накоплению ионов металла и, вследствие этого, к прекращению работы раствора.
При этом толщина образующейся окисной пленки в изобретенном растворе и растворе по прототипу была сопоставимой при температуре раствора 90110 С и в 7 12 раэ больше при температуре 115ОC. Опробование оксидной пленки, .полученной из изобретенного раствора (9 4 по таблице 1, температура 115- С, время 1 час) и раствора по прототипу в качестве подсмаэочного покрытия, осуществля ют при прокатке труб из нержавеющей стали.12Х18Н10Т на стане ХПТР
30/60 по маршруту 25х1,5 22х0,5 мм.
Длина заготовки составляла 0,75-1 м.
Режим проката " 78 двойных ходов в минуту, подача 1,5 мм, процент обжатия 80,8, смазка.- касторовое масло с тальком.
При использовании в качестве подсмазочного покрытия оксидной пленки полученной из изобретенного раствора ход проката был нормальный, процесс
836216
Таблица 1
ЬВЮ ЮЮ °
Опробованные составы раствора,,г/л
550
600
500
450
Серная кислота
Калий азотнокислый . - 60
60
Марганец сернокислый 25
Натрий ванадиевокислый 20
Натрий трифосфат . 30 (Натрий хромовокислый 20
Аммоний сернокислый
100
Калий двухромовокислый
70
Железо сернокислое окисное
15
Примечание: Состав раствора 1 соответствует прототипу.
I. осуществляется без налипания на инстумент, с получением гладкой поверхности.
В то же время при использовании оксидной пленки, полученной в раст" воре по прототипу, наблюдается налипание на инструмент, что приводит к нарушению хода проката и ухудшению качества поверхности трубы.
Изобретенный раствор может найти применение при производстве особотонкостенных труб методом пакетной прокатки, а также при обработке ме5 таллов давлением.
836216 н
О ц
О
% х
l6
L н
I
1! с
Ф х н
О
1 ь
0О (Ч
%
1О
СЧ
D с
Ю ь
° 1
lA
Ю с о л4
СО
СЧ
D с
СО
<Ч
Ю с о
Ю
CO
<Ч ь
« ь
С1
lA
0Ч
D с
lA о
00 о с
D ь
Ю
<Ч ь с ь иЪ 3
1«
Ю с
D ь
Ю «Ф
« о о о с о о
+++ +
О н
t6 х 0!
Ох х х ф
Ф Э Н
Ф о х
Щ х
Ф х
Ф а
L о
I Х ц х х х эохэ
И Ох
1 1
1
I
1 ("Ъ с л
1 « с л
РЪ с л ь с л
Ю
« о
О\ с
РЪ
С"Ъ
CO
Ю
«
М
С 3 с Ъ о с
D cl
РЪ
РЪ
1 « с
Ю о
CO
tA
Ю с о (Ч
CO
Ю ь с
D ь
tA
Ю с
lA
lA
1« о с
Ю лч л(Ф CO
Ю (D О с о о
СЧ
«Ф
О\
D с
С6 t6
Оха х х ю 1
ОХО I
ore 1
ФХЦЭЭ I а О йх ц
I — — —РЪ
° Ф
D о с
С )
ОЪ ь ь с ь
° Ф
1 ь ь
«
СЧ
1 с
Ю
Ю с
Ю Р 47
Ю о с о
lA
Ю л
Ю с о
° Й
00 ь с о
Ю
Р3
D с
<ч о
00 <Ч
О 00 о о с с о о (Ч С Ъ в о о л о о с о о
«Ф
Ю с ь
0I t6o
1 Х
0 0Ъ О
1 ах
tO О м
nt 5
e%
Щ
О
М
<Ч
Ю
D с
<«Ъ е л о с ь
° I л ь
«
<Ч
tA ь с
Ю
CV
D с о О л л
Ю с
f97
Ю
СЧ Ф с о
00 О
00 («I
«3 «Ф
CO
1О
D с
CO
Ю ,ь с
lA ь о с о о
ОЪ
1 с
Г ) с
D о с ь о аео ц х
5 ах
tO lO I4
>ОХ
РЪ
1 с ь
Ю с
Ю Ф л ь
Cl с ь
CO л4 ь о с о
CO. л4
Ю
D с о, Ch РЪ Л РЪ
О 00 О СЧ
D л Ю tO
О D О О с
« с о о о о
Ю о о с о
Р) о
Ю с о
РЪ
Ю о с о
tA
I о о с о
lA
0Ч
Ю с
Э ф а с и>нэ инonu е ю е Ое е аах.I о о
1 сп о .Ю
Ю о о л л
СЧ м л1 л4 л л
Ф л ° <ч чу
00
Г Ъ л
I
cu
1 щ I
1 и
1 х
lO
„! I
1
1
1
1
I
1
1
II
«
1
1
I6 g а «х 1 е зхаэ
Нхффх
М Х0 НН х о и &а
Ф I 1
Е О ФХМ о х мах
16 Ic x P o 1ct E
e I цхнэ
ОО В ;
ЭИХ16 х О -а+! х t6 К 10«
ЕаОООУ хй4ИОФФ
ЭФОХЕЕХХ и ан еацх х
0ЪО 3 Ц Э ф ф
М О айн40 а
Ц I Х
01Х ХЕ ц х о Х,-Э
С йохйХ
:Х Э "2 1
ОХW ЦХ -44 х хо ахи
OXt6 - ЭНЦ о х Ф а tet o
ЭХЦФЭОО4
10onанхих
Я
Ф хаем хонц
xt6e
l6 Н 0 л
tct o o
ОФФИС
ntnn x с ха
ХО
Х 01
t6 Н 4
t6 O
ОЕ а а
5 ttI нм о,а О л аЮ ООФ п 0I а н
1
I
1
I .I
1
1
1
I .1
I
1 L
О а о
Х РЗ 6! еОО х. н н
Wee хек аоо
ОХХ е е
<Ч «Ф с « с л л ю4
Ig
l6
1 Э
Ох
Ц Р н х еа
Itt O о м
4 Х
Оф я х
ЭО х н
r Ф х и ао
ОХ
0 <Ч О о
lA Ю Я) о о е
« " с с о о о
0 х а
О
М !
О н L
l6 t6 ах х
Э П! Э х э
o x m
Ф ц е е
I
О х
О н
Ф ,Ц О К
Х l6 е х
Ф
I
О .н х о
0 х а
О
Х
О н
l6
01 Х
Ф П3 х m х Ф ох
836216 и о
Ц
1 о
1 о
Ц о а х
ЭМх мхе х х" х
9 Ц з
0 cd
CdXO кои. л
< Ъ
П3
Ю с ь
ОО Ф (Ч ь с
Ч)
<Ч
Г Ъ
Ю с
Ю о
I о! ч
cd
Ф х х
v (1 Х с нх х ! Фохе юхоц
1С Охх
Е. .C! I
ы х х Е
1;хОХЭ
1OXXOt:X
1СЦОХСЫ
10 с л х е Е о х х цХ сФ ххо 0хх охи е! 5! охеа mo t ехц eeoot аоиянхих :Й сс
Оъ
Ю
° C
Ю х (б
ОХ0 хыоl охо. охе, e t. "9 е not:xa 0
Ю
Ю с
Ю ь Ю
СО ь
CD л ! с (Ч ь
Р\
Ц х цха ххо х m ох„ ханц
0,ОФ и аа и
Ф я а3 й1
A Э
Ц Ф
3 0 о с Я сеЯ
° Ф
00 л
Ю с
Cl ейхЕ
ЦХ Ц! е а с.4 Э 4
v а
Фхо ах 0 с
Ю с
1.
1 .1
1
I
1 с
Ф
I Х 0 ххо
oem
Х Cd о m 0 4 о м х аа а х д ц m
° 0 (М
Ю ь с
CI
< 4
Ю
Ю с
1 Ф
9 а 1 с
5! оаи
>з Н cd е Фео
Е 0,0,m
CD ь
I п3 1
О0, Ол аCdООФ
0m et
° Ф
10 л
°:! 3 ч (М
Ц
l0
Ф (ч
Ф х х
Ф
И
Ц о
Ц о а х
t Cd х
I 9 Хц
moP o
I 9
Х с
I х Ф ! e>.o
I Х m
1Фео
1 Еа!»
I Яloд ! ась ! .
1. о о
Е а 9
I t о аю
r. а
Ф хм и!:х х не Ф
0,ОХИ
И 0 ъ
Cd 0+ 1 цо) о о хо ее
Це се
1
1
1.
1
1
1 с! ! с Ф с ь 3 LO л
CD х а
9 х
I о (ч ф
Э х х о.4Ч
° Ф ь л с (М
Ю ь!.
О\ Ю
Ю с
Ю аО
836216
Формула изобретения
Марганец сернокислый 8-12
Калий двухромовокислый.
60-80
Железо сернокислое (I I I) 5-15
Аммоний серно" кислый а
60-100
500-600
Серная кислота
Калий азотнокислый
40-60
Составитель М. Щербакова
Техред Н. Майорош Корректор М. Шароши
Редактор Л.Авдейчик
Заказ 28844/16 Тираж 1048 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и. открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4
Раствор для оксидирования стали, содержащий серную кислоту, калий азотнокислый, марганец сернокислый, соединение шестивалентного хрома, преимущественно калий двухромовокис5 лый и комплексообразователь, о т л и::.ч а ю шийся тем, что, с целью предотвращения растравливания основы он дополнительно содержит железо сернокислое (III) и в качестве комплексообразователя аммоний сернокислый.при следующем соотношении компонентов, г/л:
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !
1. Авторское свидетельство СССР
Р 382775, кл. С 23 Р 15/00, 1973.
2. Патент Японии 9 18241, кл. 12 A 41; 1971.