Способ защиты травильных растворов от испарения Советский патент 1993 года по МПК C23F1/32 

Изобретение относится к технологии химической обработки металлов с использованием, защитных слоев на поверхности травильных растворов, преимущественно щелочных, и может быть применено в процессах химического фрезерования алюминиевых деталей, химического или электрохимического обезжиривания и других.

Известен способ защиты травильных растворов от испарения включающий нанесение на поверхность растворов полиэтиленовых поплавков и смеси-, содержащей препарат Новость и катании 1.

Наиболее близким решением задачи по технической сути и достигаемому результату является способ защиты травильных растворов от испарения, включающий нанесение на поверхность испарения ванны поплавков из полимерных материалов и

антииспарителя-смеси 1,5-2,5 об.% сырого сульфатного мыла и 98,5-97,5 рб.% лигно- сульфонатов технических 2.

Однако известные технические решения не обеспечивают эффективной защиты Окружающей среды от вредных испарений щелочных травильных растворов, поскольку, главный компонент антииспарителя - лигиосульфонаты, обладают свойствами сильных минеральных кислот и нейтрализуются едким натром, входящим в состав защищаемого травильного раствора, и продукт их взаимодействия, являясь водорастворимым, переходит в раствор и не выполняет защитных функций. Другой компонент антииспарителя - сульфатное мыло, в щелочной среде при повышенной температуре ванн травления до 70-90°С, также переходит в растворимое состояние.

Что касается поплавков из полимерных материалов, то в сильнощелочной среде они недолговечны из-за разрушения их полимерной структуры.

Цель изобретения - повышение эффективности защиты травильных растворов от испарения.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве поплавков используют гидрофо- бизированный кремнийорганической жидкостью керамзит или шунгизит, а в качестве антииспарителя - смесь 99,0-99,8 мас.% вазелинового масла-и 0,2-1,0 мас.% нафтеновой кислоты.

Керамзит применяют стандартный по ГОСТ 9759-83 или по ГОСТ 9757-83 с размером частиц 10-20 мм. Шунгизит получают путем вспучивания природных карельских шунгизитовых сланцев при температуре обжига 1100°С, в результате чего образуется вн утреняя замкнуто-ячеистая пористая структура с пористостью 50-61 %.

Гидрофобизацию вспученных гранул керамзита или шунгизита производят путем их обработки кремнийорганической жидкостью типа ГКЖ-136-41 ГОСТ 1Q834-76 при остаточном давлении 10-15 мм рт.ст. с последующей сушкой при температуре 90- 95 °С до высыхания, и 145-150°С в течение 15 мин для полимеризации. При этих режимах заполняются поры и образуется устойчивая гидрофобная пленка, что предотвращает потопляемость гранул, которые при введении на зеркальную поверхность щелочной ванны травления образуют монослой плавающих инентных частиц.

Антииспаритель готовится предварительным смешением вазелинового масла и нафтеновых кислот в соотношении в мас.%

- масло вазелиновое и кислота нафтеновая

- 99,0-99,8 - 0,2-1,0 соответственно, и затем вводится в ванну в количестве, необходимом для заполнения пространства между плавающими инертными частицами и покрывающем поверхность ванны слоем толщиной 1-3 мм. Инертные плавающие гранулы шунгизита или керамзита на 85- 93% перекрывают зеркальную поверхность ванны, что уменьшает количество вводимого антииспарителя.

Защита раствора поверхностной ан- тииспарительнбй пленкой-и гранулами шунгизита или керамзита, во первых практически исключает выделение из раствора аэрозоля щелочи, чем обеспечивает улучшение санитарно-гигиениче- ских условий труда, во-вторых снижает энергозатраты на достижение и поддержание технологической температуры раствора, поскольку раствор с поверхностной

пленкой антииспарителя и гранулами шунгизита или керамзита быстрее нагревается и медленее остывает, чем раствор в ванне без покрытия по причине меньшего испарения воды с поверхности ванны, и в третьих, изолирует его от проникновения внутрь объема щелочной ванны углекислоты воздуха и накопления в нем карбонатов, чем увеличивается срок эксплуатации раствора.

В силу химической инертности вазелинового масла органическая добавка не нарушает защитный лакокрасочный слой, наносимый на детали для избирательного травлния при химическом фрезеровании

алюминия и его сплавов, и не сказывается отрицательно на качестве травления. Образующийся при взаимодействии нафтеновой кислоты со щелочью мылонафт, обладающий поверхностно-активными свойствами,

формирует с вазелиновым маслом плотный устойчивый пенистый слой, увеличивающий антииспарительные и защитные свойства органической добавки.

Кроме того, наличие поверхностно-активной составляющей в поверхностном защитном слое способствует образованию в процессе травления полублестящей светлой поверхности, сохраняющей внешний вид в течение длительного времени эксплуатации, а также обеспечивает легкое удаление остатков вазелинового масла с поверхности детали при последующей промывке. Оставшиеся следовые количества вазелинового масла обладают ингибирующим свойством, предотвращают пассиваци- онное и окислительное воздействие на поверхность.

Монослой плавающих гранул шунгизита или керамзита не препятствует загрузке

и выгрузке деталей, легко раздвигаясь по поверхности ванны.

П р и м е р: Травление алюминия проводили в щелочном травильном растворе

при 70°С с концентрацией едкого натра 150 г/л. На поверхность зеркала испарения вначале наносят слой антииспарителя, а затем засыпается слой гидрофобизированных шунгизитовых

или керамзитовых гранул. Количество гранул выбирается таким, чтобы укрыть монослоем поверхность ванны, а количество антииспарителя - до укрытия поверхности ванны слоем 1-3 мм.

Содержание аэрозолей над ванной и количество накапливающихся ионов в рабочем растворе определяли по стандартным

методикам.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

Как следует из полученных данных, заявленные пределы соотношения компонентов являются оптимальными..,

При отсутствии монослоя поплавков и нафтеновой кислоты в вазелиновом масле (опыт 2) эффективность защиты недостаточна. Также низка эффективность защиты при наличии монослоя поплавков как с маслом вазелиновым, так и при наличии малых количеств 0,1 мас.% в нем нафтеновой кислоты (опыт 4). Более высокие концентрации нафтеновой кислоты в вазелиновом масле (опыты 5-7) обеспечивают высокую степень защиты от вредных испарений. Однако при увеличении количества нафтеновой кислоты свыше 1% (опыты 8 и 9) не возрастает эффективность защиты. Предельное значение является достаточным для достижения поставлен- ной цели.

Технико-экономическая эффективность предполагаемого решения по отношению к прототипу обуславливается следующими факторами:

- снижением социальных затрат благодаря улучшению санитарно-гигиенических условий;

-снижением энергозатрат в 1.1-1,3 раза на достижение и поддержание технологической температурьГраствора;

- увеличением сроков эксплуатации раствора в 1,2-1,5 раза;

- снижением расхода химреактивов;

- улучшением качества обрабатываемой поверхности;

-снижением затрат на вентиляционное обслуживание и эксплуатацию оборудования за счет устранения конденсации щелочного и карбонатного аэрозоля и накопления наростов в вентсистемах и на стенах рабочего помещения.

Формула изобретения Способ защиты травильных растворов от испарения, преимущественно щелочных, включающий нанесение на поверхность испарения ванны поплавков из инертных материалов и антииспарителя из смеси органических веществ, о т ли ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты, в качестве поплавков используют гидрофобизированный кремнийорганической жидкостью керамзит или шунгизит, а в качестве антииспарителл - смесь 99,0-99,8 мае. % вазелинового масла и 0,2-1,0 мас.% нафтеновой кислоты,

Использование: в технологии химической обработки металлов с использованием -защитных слоев на поверхности травильных растворов, преимущественно щелочных, в частности в процессах химического фрезерования алюминиевых деталей, химмческо-. го и электрохимического обезжиривания. Сущность изобретения: способ защиты травильных растворов от испарения включает нанесение на поверхность испарения ванны поплавков из.инертных материалов - гидрофобизированный кремнийорганиче- ской жидкостью керамзит или шунгиэит, а также антииспарителя - .смесь 99,0-99,8 мас.% вазелинового масла и 0,2-1,0 мас.% нафтеновой кислоты. 1 табл.