JPH072993B2

JPH072993B2 - ステンレス鋼表面の化学研摩用の浴と方法

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Publication number: JPH072993B2
Application number: JP61129052A
Authority: JP
Inventors: テイツトガツトダニエル; レフエブレピエール
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 1985-06-03
Filing date: 1986-06-03
Publication date: 1995-01-18
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: FI81611C; ATE55419T1; US4678541A; PT82676B; CA1298762C; EP0206386A1; NO862175D0; PT82676A; FI862361A0; DE3673258D1; AU5808886A; JPS6237381A; FR2582675B1; BR8602514A; AU579474B2; EP0206386B1; FI81611B; FR2582675A1; KR870000451A; ES8704554A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明はステンレス鋼表面の化学研摩用の浴の組成物に
関する。

金属表面の化学研摩は周知の技術である（Polisage ele
ctrolytique et chimique des metaux ［Electrolytic
and chemical polishing of metals］,W.J.McG.Target,
Dunod,1960、p.122et seq）；これは研摩されるべき金
属表面を無機酸を含有する浴で処理することを含む。オ
ーステナイトステンレス鋼の化学研摩のために、一般に
水溶液で塩酸、リン酸及び硝酸の混合物を含む浴を使用
する（米国特許第Ａ−2,662,814号）。この研摩の質を
改良するために、これらの浴に適当な添加剤、例えば界
面活性剤、粘度調節剤及び光沢剤を加えることは普通で
ある。かくして、米国特許第Ａ−3,709,824号は水溶液
でリン酸、硝酸及び塩酸の混合物、水溶性重合体から選
択された粘度調節剤、界面活性剤及び光沢剤としてスル
ホサリチル酸を含むステンレス鋼表面の化学研摩のため
の浴組成物を供する。この公知の研摩浴は非常に有効で
あることが判明している。しかしながらこれは幾つかの
有機添加剤を含む欠点を有し、これはそのコストを上昇
し、使用を複雑にし、そして使用した浴を廃棄する時に
汚染の源を形成する。

これらの公知の研摩浴は非常に高速で金属を攻撃する特
性を有する。一般に、この浴を使用するステンレス鋼表
面の研摩処理は数分を越えると局部腐食を生ずるおそれ
がある。公知の研摩浴の作用のこの高い速度は欠点であ
り、その理由はある適用、例えばボイラー、オートクレ
ーブ又は晶出装置のような大きな容器の壁の内面を研摩
するために、これは役に立たない。この容器に充填しそ
して空にするのに必要な時間は一般に最適の化学研摩処
理の時間よりかなり大きいので、実際に、壁の均一な研
摩を得ることは不可能になり、この壁の若干の部分は不
適当に研摩され、他の部分は深く腐食される。更に、公
知の化学研摩浴の作用の高い速度により研摩の調節が困
難になる。更に、浴の更新が困難であるものと接触させ
て表面を研摩するためにこれらの公知の浴を使用でき
ず、その理由はこれが浴の局部組成に突然の変化を生ず
るからである。研摩されるべき表面積が浴に利用し得る
空間と比較して非常に大きいプラント、例えば非常に大
きな交換表面を有する熱交換器を研摩するためにこれは
適していない。

Dornmantのフランス国特許第2,463,120号は塩酸、硝酸
及びリン酸の混合物及びチオ尿素を含む化学研摩浴を開
示する。ここではチオ尿素の役割が化学研摩の速度を上
昇させることが教示される。

本発明の目的はオーステナイトステンレス鋼表面の化学
研摩のための浴組成物を供することによつて、公知の研
摩浴の前記の欠点をなくすことにあり、これは多くの添
加剤の使用を避け、そして特に研摩されるべき表面積が
浴に利用し得る空間に対して非常に大きい場合に優れた
質の研摩を生ずる。

結果的に、本発明は水溶液で塩酸、リン酸及び硝酸の混
合物を含むステンレス鋼表面の化学研摩のための浴に関
し；本発明により、この浴は水溶液でフエリシアニド錯
体イオン及び亜硝酸を分解できる添加剤を含む。

本発明による浴では、フエリシアニド錯体イオンはまた
ヘキサシアノフエレート（III）と称される、一般式［F
e^III(CN)₆］^3-の錯体シアニドである（Encyclopedia of
Chemical Technology Kirk Othmer-John Wiley ＆ Son
s,Inc.,1967,第12巻、第25頁、第26頁、第31頁、第32
頁）。例えば、ヘキサシアノフエリツク（III）酸、ア
ンモニウムフエリシアニド及びアルカリ金属とアルカリ
土類金属フエリシアニドのような溶解した化合物の形で
水溶液中に存在できる。好適な化合物はアルカリ金属フ
エリシアニドであり、カリウムフエリシアニドが特に推
奨される。

硝酸を分解できる添加剤の役割は鋼表面の研摩中形成さ
れる亜硝酸の少なくとも若干を分解することであり、こ
の亜硝酸は研摩中浴に放出される第一鉄イオンの酸化の
結果である。原則として、この添加剤は水性媒体中の亜
硝酸を分解できる有機及び無機の物質から選択され；こ
れは研摩されるべき鋼を攻撃せずかつ亜硝酸との反応の
生成物が研摩されるべき鋼を攻撃しない物質から選択さ
れるべきである。酸混合物を含有する水溶液に可溶性で
ある物質が好ましい。スルフアミン酸、ヒドロキシルア
ミン、ヒドラジン、過酸化水素、アセトン、尿素及び第
一、第二及び第三アミンが本発明による浴添加剤として
使用できる物質の例である。窒素含有化合物は本発明に
よる浴添加剤として特に有益である物質の種類である；
窒素含有物質の例は尿素及びその誘導体、特にチオ尿素
及びアルキル尿素である。

尿素が本発明に従つて好適な窒素含有物質である。

本発明による化学研摩浴で、リン酸、塩酸及び硝酸の相
対比及びフエリシアニド錯体イオンの相対比は性質、処
理される金属及び研摩処理の意図される時間の作業温度
の関数として選択される。亜硝酸を分解できる添加剤の
含量は種々の要因、例えばこの添加剤の性質、塩酸、リ
ン酸及び硝酸そしてフエリシアニド錯体イオンの対応す
る濃度、使用した浴の容量、研摩されるべき金属表面の
構造及び金属の性質に応じて異なる。他のすべてが等し
いとして、本発明による研摩浴で添加剤の最適含量は金
属上で浴による攻撃の深さ及び研摩されるべき金属の表
面積と使用した浴の容量間の関係に比例していることが
判明した。

概して、２から24時間の間にわたつて、例えばクロム及
び／又はニツケルと合金化されたもののようなオーステ
ナイトステンレス鋼の化学研摩を行なうために適してい
る本発明による浴は下記のものを含む、当り0.5から10、好ましくは１から８モルの塩酸、当り0.01から2.5、好ましくは0.05から1.5モルのリン
酸、当り0.001から1.5、好ましくは0.005から１モルの硝
酸、当り0.3・10^-6から0.3・10^-2、好ましくは0.3・10^-5
から0.3・10^-3グラムイオンのフエリシアニド、及びにより定義される一定量の添加剤（浴の当りのモルで
表わされる）（式中Ｓは研摩されるべき金属表面の表面積を示す（m²
で表わす）；Ｖは使用した浴の要領を示す（m³で表わす）；ｅは研摩されるべき金属表面上で浴による攻撃の平均深
さを示す（ミクロンで表わす）；ｋは比例係数であり（モル・m/1で表わす）、これは1
0^-8から10^-2であり、好ましくは10^-7から10^-3であ
る）。

特に推奨される浴は水溶液中で酸の混合物の全体のモル
濃度が１から７、好ましくは２から６であるものであ
る。2.5から５のモル濃度が適用の大部分で最も有益で
ある。好適な浴は水溶液が下記のものを含むものであ
る；当り2.5から５モルの比率で塩酸、当り0.1から１モルの比率でリン酸、当り0.01から0.5モルの比率で硝酸及び当り0.1・10
^-4から0.2・10^-3g/モルの比率でカリウムフエリシアニ
ド、そしてｋが10^-7から10^-4である前記の関係式により表わされ、
当りのモルで表わされる量で、亜硝酸を分解できる添
加剤として尿素。

本発明による浴は任意に金属の化学研摩のための公知の
浴に通常に存在する添加剤、例えば界面活性剤、腐食抑
制剤、粘度調節剤及び光沢剤を含有できる。適用可能な
場合に、この浴は好ましくは錯体シアニドに対して、各
々下記のものを越えない、相対量でこれらの添加剤を含
有する：アルキルピリジニウムクロリドの種類に属する
界面活性剤の場合には、1:3重量で；アルキルフエノールの種類に属する界面活性剤の場合に
は、1:1重量で；そしてセルロースエーテルから選択されるシツクナーの場合に
は、1:1モルで。

好適な浴はアルキルピリジニウムクロリド、アルキルフ
エノール及びセルロースエーテルを実質上含まないもの
である。

本発明による研摩浴の主要な利点は中程度の速度の作用
で研摩を生ずるために、その成分の相対濃度の調節後の
その適切性にあり、これは大きな表面又は接近が困難で
ある表面の均質な研摩ができるように、数時間にわたつ
て展開できる。これは特に浴に利用できる空間に比較し
た時にその面積が特に大きい金属表面を研摩する時に極
めて適している。例として、その面積が（m²で表わし
て）少なくとも３倍に等しく、かつこれと接触する研摩
浴の容量（m³で表わして）の好ましくは８倍以上である
金属表面、例えば非常に大きな交換表面を有する熱交換
器の研摩に有益な適用が見られる。本発明による浴の実
施は研摩されるべき表面積と使用した浴の容量間の関係
の最大値に限定されず、それはm^-1で表わして、例えば2
0及び高い数値を得ることは、この関係に対して可能で
ある。

本発明による浴は任意のオーステナイトステンレス鋼表
面を研摩するために適している。クロム及びニツケルと
合金化されたオーステナイトステンレス鋼、特に例えば
18/8及び18/10鋼のような12から26％のクロム及び６か
ら22％のニツケルを含有するものの研摩において特に有
益に適用されることが判つた。

従つて、本発明はまたステンレス鋼表面を研摩する方法
に関し、これにより本発明に従つてこの表面を化学研摩
浴に接触させる。

本発明による方法では、予め製造した浴を使用でき、次
にこれに研摩されるべき金属表面を接触させる。

本発明による方法の特定具体例に従つて、金属表面を浴
と接触させた後に、更に硝酸と亜硝酸を分解できる添加
剤を加える。この目的のために、最初に塩酸、リン酸、
硝酸及び亜硝酸を分解できる添加剤を含有する水溶液と
金属表面を接触させ、そして次に溶液を金属表面を接触
させたままでフエリシアニド錯体イオンを添加させる。
本発明による方法のこの具体例を使用して、溶液にフエ
リシアニドイオンを加える前に酸溶液による実質上の攻
撃を受けた金属表面を待つことが有益である；実際には
研摩されるべき表面を水溶液と接触させる時間とフエリ
シアニド錯体イオンをこの溶液に加える時間との間隔を
調節することができ、このためこれが0.1から６ミクロ
ン、好ましくは0.5から４ミクロンの深さに表面上に溶
液による攻撃に対応することが有益である。別法とし
て、フエリシアニド錯体イオンを溶液に加えた後に、更
に硝酸と亜硝酸を分解できる添加剤の添加を前記のよう
に実施できる。

本発明による方法では、浴と研摩されるべき表面の接触
時間は表面の有効な研摩を生ずるのに十分である必要が
ある；しかしながら、硝酸及び亜硝酸を分解できる添加
剤を更に添加することの前記の本発明の特定具体例に従
つて実施する場合でなければ、表面上の局部腐食が生ず
るおそれがある以上に時間は臨界値を越えることはでき
ない。研摩されるべき表面と浴間の最適接触時間、又は
硝酸及び亜硝酸を分解できる添加剤のその上の添加の量
は多くの要因、例えば研摩されるべき表面の鋼組成、こ
の表面の構造と最初のあらさ、浴組成、作業温度、表面
と接触した浴の可能な乱流、そして研摩されるべき金属
の表面積と使用した浴の容量間の関係に応じて異なる；
これはルーチンの実験室試験によつて各々特定の場合で
決定すべきである。

本発明を例の助けで詳細に説明し、その記載を下記に続
ける。

例１ ASTM 316L グレードステンレス鋼（クロム16.0から1
8.0％）、ニツケル（10.0から14.0％）及びモリブデン
（2.0から3.0％）を含有する鋼合金）から作つた、面積
が20m²のシートを当り下記のものを含有する浴１m³の
中に浸漬した： 2.7モルの塩酸、 0.3モルのリン酸、 0.06モルの硝酸、及び 30mgのカリウムフエリシアニド。

浴にこのシートを浸漬した直後に、時間当り0.50モルの
硝酸の速度で硝酸の水溶液の連続添加を開始した。更
に、４時間と６時間の処理後に各々尿素2Kgの二つの続
いた添加を行なつた。８時間の処理後に、測定によりシ
ート上の浴による攻撃の平均深さが108ミクロンである
と示された。この時に、シートを浴から取出し、脱塩水
で洗浄しそして乾燥した。その外観は滑らかでかつ光沢
があつた。

例２ ASTM 304L グレードステンレス鋼（クロム（18.0から
20.0％）及びニツケル（8.0から12.0％）を含有する鋼
合金）から作つた、面積が427m²のシートを当り下記
のものを含有する浴935m³に55℃で浸漬した： 4.5モルの塩酸、 0.6モルのリン酸、 0.03モルの硝酸、及び 100mgのカリウムフエリシアニド。

浴の当り硝酸0.03g及び浴の当り尿素1.4gを90分間
隔で加えた。７時間の処理後に、測定により金属上で浴
による攻撃の平均深さが117ミクロンであることが示さ
れた。この時に、このシートを浴から取出し、水で洗浄
しそして乾燥した。その外観は滑らかでありかつ光沢が
あつた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水溶液で、塩酸、リン酸及び硝酸の混合物
を含む、ステンレス鋼表面の化学研摩のための浴におい
て、この浴が水溶液で、フエリシアニド錯体イオン及び
亜硝酸を分解できる添加剤を含むことを特徴とする、ス
テンレス鋼表面の化学研摩用の浴。
【請求項２】フエリシアニド錯体イオンがカリウムフエ
リシアニドの形で存在しそして添加剤が尿素及び尿素誘
導体から選択されることを特徴とする、特許請求の範囲
第１項による浴。
【請求項３】水溶液が１リツトル当り 0.5から10モルの塩酸、 0.01から2.5モルのリン酸、 0.001から1.5モルの硝酸、 0.3・10^-6から0.3・10^-2グラム・イオンのフエリシアニ
ド、及び（式中Ｓは研摩されるべき金属表面の面積（m²で表わ
す）を示す；Ｖは使用した浴の容量（m³で表わす）を示す；ｅは研摩されるべき金属表面上で浴による攻撃の平均深
さ（ミクロンで表わす）を示す；そしてｋは比例係数（モル・m/・μｍで表わす）で、10^-8か
ら10^-2である）により定義される一定量の添加剤（浴の
１当りのモルで表わす）、を含むことを特徴とする、
特許請求の範囲第１項又は第２項による浴。
【請求項４】水溶液が１リツトル当り１から８モルの塩酸、 0.05から1.5モルのリン酸、 0.005から１モルの硝酸、 0.3・10^-5から0.3・10^-3グラムイオンのフエリシアニ
ド、及びｋが10^-7から10^-3である、前記の関係式により定義され
る、１当りのモルで表わした量で、亜硝酸を分解でき
る添加剤として尿素、を含むことを特徴とする、特許請求の範囲第３項による
浴。
【請求項５】水溶液が１リツトル当り 2.5から５モルの塩酸、 0.1から１モルのリン酸、 0.01から0.5モルの硝酸、 0.1・10^-4から0.2・10^-3グラム・分子のカリウムフエリ
シアニド、及びｋが10^-7から10^-4である前記の関係式により定義され
る、１当りのモルで表わした量で、亜硝酸を分解でき
る添加剤として尿素、を含むことを特徴とする、特許請求の範囲第４項による
浴。
【請求項６】水溶液中の酸の混合物の全体のモル濃度が
２から６であることを特徴とする、特許請求の範囲第１
項から第５項の何れかによる浴。
【請求項７】表面を化学研摩浴と接触させるステンレス
鋼表面を研摩する方法において、特許請求の範囲第１項
から第６項の何れかによる浴が使用されることを特徴と
する、ステンレス鋼表面を研摩する方法。
【請求項８】最初に塩酸、リン酸、硝酸及び亜硝酸を分
解できる添加剤を含有する水溶液と表面を接触させ、そ
して次にこの溶液にフエリシアニド錯体イオンを加える
ことを特徴とする、特許請求の範囲第７項による方法。
【請求項９】表面を溶液と接触させる時間とフエリシア
ニド錯体イオンを溶液に加える時間との時間間隔を調節
し、このためこれが0.1から６ミクロンの深さに表面上
の溶液による攻撃に対応することを特徴とする、特許請
求の範囲第８項による方法。
【請求項１０】鋼表面を浴と接触させたままで、補助の
硝酸と亜硝酸を分解できる添加剤をこの浴に加えること
を特徴とする、特許請求の範囲第７項から第９項の何れ
かによる方法。