[发明专利]氮化合物用于酸洗不锈钢中的用途

说明书

技术领域

本发明涉及包含基于水溶性无机化合物的促进剂的适合于酸洗不锈钢级(stainless steel grade)的酸性水溶液，其中所述水溶性无机化合物包含至少一个氧化态为-2至-1/3的氮原子。本发明还包括利用包含上述促进剂的酸洗溶液酸洗不锈钢的方法。

背景技术

在钢制品(例如钢丝、钢板、钢带、钢管、钢条)的轧制、拉延、挤压、热处理中，在其表面之上形成氧化物层，其中必须移除所述氧化物层以获得最终产品的适当的最终外观以及钝态和抗腐蚀性并使得可以进一步加工。

该表面氧化物层通常通过化学处理(酸洗)来消除，其中所述化学处理(酸洗)基于使金属材料暴露于在适当的稀释和温度下的一个或多个含单独或彼此互混的无机矿物酸(硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸)的酸浴的作用，然后用水进行至少一次最终漂洗。

对于不锈钢，通常采用的酸洗方法(通过浸没、喷雾或湍流)需要硝酸和氢氟酸的混合物；由于反应副产物(剧毒的氮氧化物)排放到大气中以及大量硝酸盐排放到废水中，此类方法产生了非常严重的生态问题。因此，近年来，已经设想出特征为消除硝酸的大量可供选择的“生态”方法。

基于硝酸的酸洗溶液的生态方面的缺点通过利用硫酸作为酸洗不锈钢中的主要酸组分而得以克服。EP 0505606公开了此类无硝酸的含有硫酸、氢氟酸和高铁离子的酸洗浴，其中通过添加过氧化氢来维持该酸性溶液的酸洗能力。

市场对提高酸洗实践效率的不断要求导致开发了EP 1050605中所述的改进的方法，其中EP 1050605公开了无硝酸的含有硫酸、氢氟酸、高铁离子和一定量的氯离子的酸洗溶液。该类型的酸洗溶液与常规无硝酸的酸洗溶液的不同之处仅在于存在氯离子，已发现所述类型的酸洗溶液适合于当以使氧化还原电位保持为高于+230mV的值的方式进行调节时的各种不锈钢级的酸洗。EP 1050605还教导了通过添加氧化剂(如经稳定的过氧化氢)来保持氧化还原电位。

尽管这种无硝酸的含氯离子的酸洗溶液具有良好的可施用性，但这些溶液有时过度蚀刻不锈钢表面，这是因为其提高的酸洗性能造成对金属表面的显著腐蚀以及黑化。此外，在所述酸洗方法中使用氯离子可能具有使已除锈且光泽化的不锈钢产生腐蚀性麻点的风险。

发明内容

在本文中，本发明的一个目的在于进一步提高常规无硝酸的酸洗溶液的酸洗速率并由此改善酸洗不锈钢级方法自身的效率。另一目的是不必依赖于作为用于酸洗钢的促进剂的氯离子并且弱化在酸洗处理中对不锈钢基材的侵蚀。

令人惊讶地发现，包含至少一个氧化态为-2至-1/3的氮原子的特定无机化合物能够提高基于强酸和铁离子的具有足够的氧化电位的酸性水溶液的酸洗速率。

因此，本发明在于一种用于酸洗不锈钢的方法，其中使不锈钢表面与包含以下的酸洗溶液接触：

a)0.2mol/l至2.1mol/l的至少一种第一去质子化步骤pK-值低于2.5的强游离酸；

b)0.4mol/l至7.9mol/l的总氟化物(fluoride)；

c)0.25mol/l至2mol/l的铁离子；

d)依据氮计算为至少0.01g/l的一种或多种基于包含至少一个氧化态为-2至-1/3的氮原子的水溶性无机化合物的促进剂(下文称为“促进剂”)；

其中酸洗浴的氧化还原电位为至少+230mV。

具体实施方式

在本发明中，术语“不锈钢”涵括奥氏体钢、铁素体钢和马氏体钢以及双相钢、超级奥氏体钢和超级铁素体钢以及Ni基或Ni/Cr基超合金。

对于本发明，术语“游离酸”表示不会构成以与酸洗溶液中存在的金属离子的盐或络合物形式而结合的阴离子的酸。

可以基于酸洗溶液的导电率来确定第一质子化步骤pK-值低于2.5的那些酸的“游离酸”含量。出于此目的，必须使酸洗溶液达到预先确立的稀释程度，优选为至少1:20；并且必须在酸洗温度下测定导电率，并将其与包含已知量的与所述酸洗溶液中所包含的酸相同的酸的标准溶液的适当的校正曲线进行比较(“电导法”)。电导法基于以下事实，即，包含强酸和氢氟酸的溶液的电导率实际上代表pK值低于2.5的强酸的总量，因为强酸完全解离等摩尔量的质子，而游离的氢氟酸主要以未解离氢氟酸的形式存在，因此对电导率所产生的贡献可忽略不计。电导法更详细地描述于EP 1141686 B1的第[0046]–[0061]段。该公开内容通过援引加入的方式纳入本文。

本文中的所有电化学电位均是指Ag/AgCl/饱和KCl电极，除非另有说明。