РАСТВОР ДЛЯ ПАССИВАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 1997 года по МПК C23F11/00 

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, а именно к области химической обработки металлических изделий и конструкций, предназначенных для эксплуатации в высокоагрессивных средах, и может быть использовано в различных областях техники и народного хозяйства, связанных с производством, хранением и потреблением растворов перекиси водорода различной концентрации, в частности в химической промышленности.

Как известно, все металлические изделия, предназначенные для работы в среде высококонцентрированной перекиси водорода /ВПВ/, перед эксплуатацией подвергаются химической обработке с целью очистки поверхности изделий от загрязнений и придания ей каталитической инертности /Шамб У. Сеттерфильд У. Вентворс Ф. Перекись водорода. М. 1959/. Технология химической обработки существенно зависит от марки материала, наличия и способа сварки, механической обработки поверхности и т.д.

Общей во всех случаях является заключительная операция выдержки обрабатываемого изделия в 25 30%-ном растворе перекиси водорода /пергидроле/ в течение 12 24 ч при температуре 20±10^oC. Эту операцию, при которой на поверхности металла происходит формирование каталитически инертной окисной пленки, называют пассивацией. Как правило, пассивацию изделий проводят в собранном виде, при этом пассивирующий раствор находится в контакте с разнородными материалами.

Основными материалами, используемыми для конструирования изделий, предназначенных для эксплуатации в окислителях на основе ВПВ, являются алюминий и его сплавы, а также различные нержавеющие стали и жаропрочные сплавы на никелевой основе.

Алюминий и его сплавы, как наиболее каталитически инертные материалы, используются очень широко, особенно в условиях длительного контакта с растворами перекиси водорода различной концентрации, к которым предъявляются высокие требования по стабильности. Существенным недостатком алюминиевых материалов является их ярковыраженная склонность к местной /точечной и язвенной/ коррозии в растворах перекиси водорода, особенно в случае присутствия в них элор-ионов. Из литературы /проспект фирмы, 1960/ известны отдельные примеры аналогичного действия сульфат-ионов, однако активирующее действие сульфатов выражено гораздо слабее, чем хлоридов. Для защиты алюминиевых материалов от коррозии во все выпускаемые промышленностью растворы перекиси водорода /ГОСТ 177-77, ОСТ В 6-02-5-74, ГОСТ В 9534-77/ вводят аммоний азотнокислый в качестве ингибитора коррозии.

Высокопрочные нержавеющие стали и сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью в растворах перекиси водорода. Однако они значительно более каталитически активны, чем алюминиевые материалы. Для пассивации алюминиевых и стальных изделий применяются любые 25 30%-ные растворы перекиси водорода с кислотностью не более 0,015% в пересчете на серную кислоту. Выпускаемые промышленностью 25 30%-ные растворы перекиси водорода /ГОСТ 177-77/ не удовлетворяют требованиям по содержанию кислоты. Поэтому пассивирующие растворы получают путем разведения окислителей ПА-80-или ПВ-96 дистиллированной водой или технологическим конденсатом до содержания перекиси водорода 25 30% Полученные таким образом растворы содержат 0,004 0,006 г/л натрия пирофосфорнокислого, 0,006 0,01 г/л натрия оловяннокислого, в них дополнительно вводят 0,08 0,12 г/л аммония азотнокислого, ингибитора коррозии алюминия.

Целью настоящего изобретения является разработка раствора для пассивации изделий, предназначенных для эксплуатации в окислительных средах на основе высококонцентрированной перекиси водорода, позволяющего упростить и снизить затраты при пассивации изделий из алюминиевых, стальных и оловянных материалов, исключить коррозию олова и его сплавов, повысить безопасность эксплуатации изделий.

Поставленная цель достигается тем, что для пассивации алюминиевых и стальных изделий, содержащих оловянные, луженые, покрытые сплавом олово-висмут или паяные оловом элементы, используются 25-30%-ные растворы перекиси водорода, получаемые разбавлением окислителей ПВ-80 или ПВ-96 и содержащие кроме натрия пирофосфорнокислого, натрия оловяннокислого, аммония азотнокислого, дополнительно натрий сернокислый и/или калий сернокислый в качестве ингибитора коррозии олова при следующем содержании компонентов:
натрий пирофосфорнокислый 0,004 0,006 г/л
натрий оловяннокислый 0,006 0,01 г/л
аммоний азотнокислый 0,08 0,12 г/л
натрий сернокислый и/или калий сернокислый 0,09 0,25 г/л
25 30%-ная перекись водорода остальное
Данные о применении сульфатных соединений в качестве ингибиторов коррозии металлов в растворах перекиси водорода в литературе отсутствуют.

Более того, как уже нами отмечалось, присутствие сульфатов конструкции, составленной из разнородных материалов: олова /01/, АДI и 12X18H10T. Коррозионные испытания проводились весовым методом при температуре 20±2^oC в течение 360 ч. Растворы готовились путем разбавления окислителей ПВ-80 или ПВ-96 и содержали 25 30% перекиси водорода, 0,004 - 0,006 г/л натрия пирофосфорнокислого, 0,006 0,01 г/л натрия оловяннокислого, 0,1 г/л аммония азотнокислого. В эти растворы вводили различные количества натрия сернокислого.

В таблице приведены средние из трех параллельных опытов значения скоростей коррозии.

Как видно из таблицы, натрий сернокислый /и/или калий сернокислый снижают скорость коррозии олова, оловянных покрытий и покрытий из сплава олово-висмут и при достижении соотношения концентраций сульфат- и нитрат-ионов 1: 1 эффективно защищают оловянные материалы от коррозии под действием нитрат-ионов. Дальнейшее увеличение концентрации натрия сернокислого и/или калия сернокислого не влияет на коррозионные свойства олова.

Алюминиевые материалы коррозионностойки в растворах, содержащих до 0,25 г/л натрия сернокислого и/или калия сернокислого, дальнейшее увеличение их концентрации приводит к местной коррозии алюминиевых материалов.

Нержавеющие стали коррозионностойки в растворах перекиси водорода, содержащих сульфаты и нитраты. При испытаниях модельных конструкций из разнородных материалов в растворах перекиси водорода, содержащих нитраты с добавками сульфатов, коррозии не наблюдалось.

Таким образом, для пассивации оловянных, алюминиевых и стальных материалов, а также изделий, в которых одновременно присутствуют элементы из этих материалов, возможно использование одного пассивирующего раствора, приготовленного путем разбавления окислителей ПВ-80 или ПВ-96, содержащего 25 30% перекиси водорода, 0,004 0,006 г/л натрия пирофосфорнокислого, 0,006 - 0,01 г/л натрия оловяннокислого, 0,08 0,12 г/л аммония азотнокислого, а также 0,09 0,25 г/л натрия сернокислого и/или калия сернокислого.

Использование раствора предлагаемого состава для пассивации изделий, предназначенных для эксплуатации в окислительных средах на основе высококонцентрированной перекиси водорода, позволяет упростить процесс и снизить затраты при пассивации изделий из алюминиевых, стальных и оловянных материалов, исключить коррозию оловянных, луженых, покрытых сплавом олово-висмут или паяных оловом элементов, а также производить пассивацию изделий, содержащих элементы из разнородных материалов /алюминий, сталь, олово/, как поэлементно, так и в сборе, одним и тем же раствором.

Этот раствор готовится путем разбавления всегда имеющегося в наличии окислителя ПВ-80 или ПВ-96. Вводимые дополнительно натрий сернокислый и/или калий сернокислый не изменяют пассивирующих свойств раствора, не изменяют его кислотность, а следовательно, и коррозионную активность, не влияют на стабильность перекиси водорода. Поэтому пассивирующий раствор изобретенного состава может использоваться многократно в течение длительного времени.

Применение пассивирующего раствора предлагаемого состава позволяет исключить использование для пассивации олова пергидроля марок "ОСЧ" и "ХЧ", которые крайне нестабильны /гарантийный срок хранения 1 месяц/, дороги и дефицитны, их транспортировка осуществляется только в стеклянной таре малого объема. Таким образом, применение изобретенного раствора значительно упрощает и удешевляет пассивацию изделий, поскольку отпадает необходимость применения для пассивации олова дефицитных, дорогостоящих и нестабильных растворов пергидроля марок "ОСЧ" и "ХЧ".

Кроме того, проведение пассивации изделий в собранном виде позволяет повысить безопасность эксплуатации, т.к. устраняется возможность загрязнения изделий при производстве монтажных работ.

Изобретение относится к области защиты от коррозии и может быть использовано в химической промышленности и других отраслях техники. Сущность изобретения: раствор для пассивации металлической поверхности, содержащий, г/л: аммоний азотнокислый 0,08 - 0,12, натрий пирофосфорнокислый 0,004 - 0,006, натрий оловяннокислый 0,006 - 0,01, натрий сернокислый и/или калий сернокислый 0,09 - 0,25, 25 - 30%-ная перекись водорода до 1 л. 1 табл.

Раствор для пассивации металлической поверхности, содержащий аммоний азотнокислый и перекись водорода, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости поверхности и расширения ассортимента обрабатываемых металлов, он дополнительно содержит натрий пирофосфорнокислый металлов, натрий оловяннокислый, натрий сернокислый и/или калий сернокислый при следующем соотношении компонентов, г:
Аммоний азотнокислый 0,03 0,12
Натрий пирофосфорнокислый 0,004 0,006
Натрий оловяннокислый 0,006 0,01
Натрий сернокислый и/или калий сернокислый 0,09 0,25
Перекись водорода (25 30%-ная) До 1 ли