專利名稱：含有尿素的浸漬劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種長(zhǎng)期穩(wěn)定的含有填料的浸漬劑(也叫酸浸劑)，用于不銹鋼例如焊接的熱處理后去除其上的氧化物層，所述浸漬劑包括硝酸。這種浸漬劑以膏糊/膠體或噴霧液形式用在機(jī)械工業(yè)(例如在機(jī)械工廠)鋼鐵類焊接等熱處理后去除其上氧化物層，或者用于鋼鐵類處理后的一般清洗。
背景技術(shù)：
在不銹鋼諸如焊接的熱處理時(shí)，在鋼表面，圍繞熱處理區(qū)域以及在焊接點(diǎn)區(qū)域形成主要是Cr2O3，F(xiàn)eO，SiO2和MnO2的氧化層。必須去除所述層，以便得到所要求的表面性能，包括具有合適鉻含量的一般的鈍化層的不銹鋼。這種去除通常通過(guò)使用一種精制的諸如浸漬膏糊/浸漬膠的浸漬劑處理而達(dá)到，浸漬劑涂覆在鋼的焊接點(diǎn)區(qū)域，或者使用浸漬液通常噴霧在較大區(qū)域，以便在鋼處理之后得到更加全面的清洗。膏糊/液體含有填料來(lái)增加制劑的粘性并因此改善對(duì)鋼表面的粘附性，還可降低飛濺的風(fēng)險(xiǎn)。浸漬劑作用一段時(shí)間，一般是大約一小時(shí)，然后用水沖洗掉。
目前的浸漬劑通常以所謂的混和酸為基礎(chǔ)，例如硝酸(HNO3)和氫氟酸(HF)的混和酸。用混和酸浸漬可產(chǎn)生良好浸漬效果并且經(jīng)濟(jì)，但是帶來(lái)難以解決的環(huán)保問(wèn)題，亦即硝酸氧化金屬時(shí)產(chǎn)生亞硝煙(nitrousfumes)(NOx)和硝酸根被排放到大氣和水中的問(wèn)題。最近由加工業(yè)要求更好的工作環(huán)境和對(duì)大氣和水排放涉及的法律頒布后已開(kāi)發(fā)許多新浸漬方法。市場(chǎng)最近出現(xiàn)的一種替代物是所謂的沒(méi)有硝酸根的浸漬，亦即用另一種化學(xué)氧化制劑代替硝酸。例如用Fe+3，過(guò)氧化氫(H2O2)和硫酸(H2SO4)代替硝酸(HNO3)，獲得良好效果但不如硝酸那么好。然而使用氧化劑的替代物能避免排放NOx和硝酸根。
然而在濃縮浸漬膏糊、膠體和噴霧液時(shí)存在一個(gè)問(wèn)題，就是要找到一種充分有效，易于處理并且長(zhǎng)期穩(wěn)定的氧化劑。許多沒(méi)有硝酸根的浸漬劑非常難以處理，尤其要考慮的是用戶經(jīng)常以并不特別熟練的方式使用；在小機(jī)械工廠使用浸漬劑經(jīng)常存在問(wèn)題。穩(wěn)定性十分重要，浸漬劑在使用前要長(zhǎng)期儲(chǔ)存，是庫(kù)存物品。
作為本發(fā)明目的是這樣一類浸漬劑，它應(yīng)當(dāng)經(jīng)得起銷售鏈幾個(gè)環(huán)節(jié)的儲(chǔ)存，經(jīng)得起覆蓋全球的運(yùn)輸，經(jīng)得起消費(fèi)者的儲(chǔ)存。一種公知，但對(duì)所涉及討論類型的浸漬劑使NOx-減少?zèng)]有作用的一類是高錳酸鉀。然而添加高錳酸鉀的浸漬劑非常不穩(wěn)定，所以這種制劑至今作為一種雙組分制劑在全世界銷售。但是根據(jù)國(guó)際安全法，不允許高錳酸鉀和浸漬劑在運(yùn)輸時(shí)同載，預(yù)示在貿(mào)易方面有非常大的缺點(diǎn)并且是個(gè)巨大問(wèn)題。另外，使用這種制劑時(shí)，就在使用該制劑前必須將高錳酸鉀加入浸漬劑混和，然后在24小時(shí)之內(nèi)必須全部用完這一批。
在涉及使用混和酸的連續(xù)浸漬槽時(shí)，該槽用于制造鋼帶時(shí)的連續(xù)浸漬，一般將運(yùn)行的鋼帶通過(guò)浸漬槽去除它在諸如冷軋、熱軋和退火等處理形成的氧化物層，已作了試驗(yàn)，將尿素加入浸漬槽來(lái)減少形成亞硝煙和硝酸根。但是在中和使用尿素浸漬的殘留產(chǎn)物時(shí)，出現(xiàn)一些復(fù)雜情況，例如形成氨(NH3)。另外，在浸漬槽內(nèi)存在形成硝酸銨(NH4NO3)的危險(xiǎn)，所述硝酸鹽可能沉積在抽氣輸送管內(nèi)。硝酸銨在高溫或接觸明火時(shí)會(huì)爆炸。而且最可能的前景是，過(guò)快加入尿素形成氣體上升時(shí)會(huì)散發(fā)浸漬酸液滴。之后浸漬酸液滴被帶入抽氣輸送管道，在其內(nèi)使硝酸銨和FeF3沉積在冷壁上。
已有大量專利公開(kāi)在浸漬槽中使用尿素。在DE3412329中公開(kāi)一種使用混和酸的浸漬槽，其中在連續(xù)分析煙道內(nèi)的NOx之后調(diào)節(jié)加入尿素的數(shù)量。在GB2048311中公開(kāi)使用混和酸和尿素的浸漬槽。該文述及保持一定的尿素/硝酸摩爾比時(shí)，一般優(yōu)選不大于1，可增大浸漬效果。還述及一種見(jiàn)解，在添加太多尿素時(shí)會(huì)發(fā)生什么什么。需要的尿素的合適用量是0.5-5wt％。在JP57019385的摘要中敘述浸漬槽內(nèi)使用尿素的量為0.1-5％，用于有關(guān)鋼的制造中。在SE8305648中公開(kāi)一種混和酸和尿素的浸漬槽，該專利將尿素從浸漬槽底部直接加入。JP61015989的摘要公開(kāi)含有混和酸和大約5g/l的尿素的浸漬槽。US4626417是比較一般的涉及用硫酸和尿素混和物使NOx減少的專利。其實(shí)施例1顯示浸漬槽內(nèi)合適的應(yīng)用。在JP54056939的摘要中公開(kāi)一種浸漬方法，用于有關(guān)不銹鋼管的制造，其中在浸漬槽已加熱到30-70℃時(shí)在最后的步驟中加入尿素。
早在1979年GB2048311和JP54056939就公開(kāi)浸漬槽內(nèi)使用尿素，用于有關(guān)鋼制造業(yè)的不銹鋼連續(xù)浸漬。盡管該技術(shù)早在29多年前就已熟知，直至當(dāng)今就申請(qǐng)人對(duì)本領(lǐng)域的廣泛認(rèn)識(shí)而言，還沒(méi)有在工業(yè)化方法中將尿素用于浸漬槽內(nèi)連續(xù)浸漬。其原因可能是已證實(shí)使用尿素涉及帶來(lái)大量問(wèn)題。如多個(gè)已知專利中所見(jiàn)，浸漬槽內(nèi)使用尿素不易于實(shí)施。特別是浸漬劑的耐久性就是個(gè)問(wèn)題。例如上述SE8305648建議通過(guò)以特定方式從浸漬槽底部加入尿素來(lái)解決使用尿素所涉及的問(wèn)題。GB2048311公開(kāi)務(wù)必不能使用太多的尿素，最多5wt％，并且要在浸漬工藝過(guò)程中加入。在JP61015989中見(jiàn)到，在該工藝實(shí)施期間必須控制尿素含量。盡管所有這些建議都涉及如何解決使用尿素的問(wèn)題，直至20多年后的今天，仍未出現(xiàn)工業(yè)化的方法。很少有人建議按照本發(fā)明那樣在浸漬劑中使用尿素，就是有意讓非熟練而且沒(méi)有任何能力對(duì)工藝進(jìn)行控制的用戶使用，所述制劑還必須經(jīng)得起長(zhǎng)期儲(chǔ)存。
與上述參考文獻(xiàn)相反，即涉及不銹鋼制造業(yè)中浸漬不銹鋼的浸漬槽的文獻(xiàn)，SE504733和US3598741分別公開(kāi)了浸漬劑，與本發(fā)明浸漬劑更類似，亦即不銹鋼例如焊接的熱處理后去除氧化物層的長(zhǎng)期穩(wěn)定的浸漬劑，所述浸漬劑包括硝酸和填料并且作成涂覆在熱處理后的不銹鋼上的浸漬膏糊或浸漬膠，或者以噴灑在不銹鋼上的浸漬液。但是這兩篇文獻(xiàn)沒(méi)有敘述任何有關(guān)使用浸漬劑時(shí)用尿素減少形成NOx。

發(fā)明內(nèi)容
及其優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明目的是解決于上述諸多問(wèn)題，更具體是提供一種浸漬劑，該浸漬劑有效，易于使用，長(zhǎng)期穩(wěn)定，并且在使用時(shí)放出的亞硝煙(nitrousfumes)無(wú)關(guān)緊要。另外，本發(fā)明以最終組合物形式的制劑能夠運(yùn)輸并且該制劑允許多次打開(kāi)和再密封，即每次僅消耗一部分，而該制劑并不失效。
因此，按照本發(fā)明，提供一種前述類型的浸漬劑，它為了減少使用浸漬劑時(shí)形成亞硝該浸漬劑還包括尿素。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，該浸漬劑作成能涂覆在熱處理的不銹鋼上的浸漬膏糊或浸漬膠，或者作成能噴灑在不銹鋼上的浸漬液。在浸漬劑中尿素的量至少0.5g/l最多為200g/l。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中，所述范圍底限的尿素量是足夠的，優(yōu)選最多80g/l，更優(yōu)選最多50g/l。然而在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案中，使用較大量尿素減少亞硝煙也是合適的，優(yōu)選至少60g/l，更優(yōu)選至少80g/l，最多200g/l，優(yōu)選最多160g/l。
加入硝酸的量應(yīng)為15-30wt％，優(yōu)選17-27wt％，更優(yōu)選19-25wt％。在特別酸浸時(shí)，加入制劑中硝酸的量不超過(guò)23wt％。但按照所表示的范圍加入制劑中硝酸的量可以超過(guò)23wt％，因加入尿素會(huì)消耗一些硝酸。
由于浸漬劑內(nèi)有尿素，使用浸漬劑氧化不銹鋼時(shí)能徹底減少形成亞硝煙。一個(gè)有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是在浸漬劑中使用硝酸時(shí)，NO∶NO2的摩爾比朝向產(chǎn)生較多NO方向偏移。這是一種正面的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)镹O比NO2對(duì)人類健康的危害小。NO2比NO的極限值小25倍。
還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是存在尿素浸漬時(shí)形成的N2和CO2有助于松弛氧化物表面，同樣是一種正面效應(yīng)。另外，有尿素的浸漬時(shí)可獲得金屬/金屬氧化物的增大溶解。絕非限制本發(fā)明于給出的理論，可能消除亞硝酸根離子，從而消除其抑制效應(yīng)，這就意味增大浸漬速度。這種抑制可通過(guò)浸漬時(shí)部分進(jìn)度的研究來(lái)解釋。浸漬反應(yīng)速度完全由運(yùn)送到金屬表面的離子以及離開(kāi)表面的離子數(shù)量來(lái)決定。金屬表面存在的反應(yīng)產(chǎn)物濃度越高，表面吸附的越多。所述吸附通過(guò)金屬的阻滯來(lái)抑制浸漬速度。在穩(wěn)定態(tài)條件下，反應(yīng)產(chǎn)物以它們形成的同樣速度被帶到液相。如將尿素加入溶液，液相中氮氧化物濃度降低，從而降低亞硝煙輸出的反向壓力。結(jié)果是氮氧化物更加快速地從表面去除，并且那里的濃度達(dá)到較低程度以便獲得穩(wěn)定態(tài)條件。其結(jié)果是增大浸漬速度。這也意味著本發(fā)明浸漬劑中硝酸的量能夠減少，同時(shí)維持浸漬效果。
基礎(chǔ)理論在浸漬處理氧化的不銹鋼使用基于硝酸(HNO3)和氫氟酸(HF)的混和酸的常規(guī)浸漬劑時(shí)，金屬/金屬氧化物被氧化，期間形成Cr3+，F(xiàn)e3+和Ni2+離子。然后消耗HNO3并形成亞硝煙(NOx)。
金屬溶解反應(yīng)
(1)
碳化物溶解反應(yīng)
(2)從上面方程式中可見(jiàn)到在反應(yīng)中首先消耗的是H+，HF沒(méi)有全部被包括。然而作為反應(yīng)目的是平衡，亦即在形成產(chǎn)物并以同樣速度再形成時(shí)的狀態(tài)，HF起重要作用。這就構(gòu)成強(qiáng)迫反應(yīng)向右方進(jìn)行，就是溶解金屬和氧化物的方向。隨著金屬離子在溶解反應(yīng)中增多，HF中氟根離子形成穩(wěn)定的配合物并能以這種方式防止反應(yīng)中止。在形成氟化物配合物時(shí)，有利金屬和氧化物的溶解，因?yàn)樵谙慕饘匐x子時(shí)平衡向右方移動(dòng)。
形成金屬配合物的反應(yīng)
(3)
在溶解反應(yīng)中，形成亞硝煙(NOx)，由不同的氮氧化物構(gòu)成NO3，N2O5，N2O3，N2O4，N2O，NO和NO2。其中一些很可能分解成NO和NO2，聯(lián)系到浸漬時(shí)就意味著認(rèn)為NOx是NO和NO2(1∶1)的混和物。溶解時(shí)形成的氣體是浸漬方法本身的先決條件，因?yàn)樗鼈冊(cè)龃笱趸飳酉旅娴膲毫Σ⑶也畈欢啻灯鹧趸铩?br> 尿素，也叫氨基甲酸銨，是一種無(wú)色粒狀化合物，易溶于水(～500g/l)。和減少NOx的其他化學(xué)材料例如不同的固態(tài)過(guò)氧化物相比，尿素是比較廉價(jià)的化學(xué)產(chǎn)品(大約SEK4-/kg)。尿素與純一氧化氮或二氧化氮在一起不反應(yīng)。然而在諸如HNO3的強(qiáng)酸存在下形成配合物，然后尿素和硝酸的配合物按照下面方程式與亞硝酸反應(yīng)形成氮?dú)猓杷岷退?
(4)形成的氰酸(HNCO)或者通過(guò)亞硝酸進(jìn)攻或者通過(guò)水解而直接分解。
(5)總的反應(yīng)如下
(6)在尿素相對(duì)硝酸過(guò)量時(shí)氰酸通過(guò)水解產(chǎn)生分解，亞硝酸濃度非常低，或者如果硝酸濃度高時(shí)則其中和形成的銨。所述條件將在浸漬劑中遇到，這就意味著發(fā)生上述最后的反應(yīng)。氰酸通過(guò)水解和通過(guò)存在硝酸而分解時(shí)形成的反應(yīng)產(chǎn)物是氮?dú)?，二氧化碳，硝酸銨和水。該反應(yīng)由下式說(shuō)明(7)中和1kg亞硝酸理論上需要1.66kg尿素，而生成1.7kg硝酸銨，22.4L二氧化碳，22.4L氮?dú)夂?.38kg水。根據(jù)T.W.Price，J Chem.Soc.，115，1919，1354-60，和E.A.Werner，J.Chem.Soc.，118，1920，1078-81在存在硝酸時(shí)作了有關(guān)尿素降解速率試驗(yàn)。而且他們發(fā)現(xiàn)，溫度低于60℃時(shí)所述降解很慢，可忽略不計(jì)。
優(yōu)選實(shí)施方案浸漬劑除上述硝酸和尿素以外，還優(yōu)選包括氫氟酸，其合適的量為3-8wt％，優(yōu)選4-7wt％，更優(yōu)選5-6wt％。作為選擇或者聯(lián)合使用，浸漬劑可包括硫酸，其合適的量可高達(dá)10，優(yōu)選0.1-5wt％，更優(yōu)選0.2-3wt％。還可使用不同量的其他酸或鹽。特別是加入硫酸的浸漬液，在使用該液體時(shí)能給鋼上液體的粘稠度和分布帶來(lái)改善。
膏糊，膠體或噴霧液形式的浸漬劑還優(yōu)選包括加入粉末狀的填料，所述填料優(yōu)選包括無(wú)機(jī)增稠劑，優(yōu)選堿土金屬的氧化物，其量?jī)?yōu)選2-30wt％。最優(yōu)選氧化鎂MgO填料，其量為2-15wt％，優(yōu)選2-10wt％。還可使用氧化鋁Al2O3，其量為5-30wt％，優(yōu)選10-25wt％，可單獨(dú)或與氧化鎂聯(lián)合使用。填料的功能是在用于浸漬時(shí)以簡(jiǎn)單處理方式給浸漬劑合適的粘度和稠度。
對(duì)于膏糊/膠體與液體相比，填料的合適量是不同的，情況如下。對(duì)浸漬膏糊或浸漬膠，可加入上述量的MgO和Al2O3，使其表現(xiàn)出類似乳劑/糊劑/軟膏的粘稠度。對(duì)噴霧液，不優(yōu)選使用Al2O3而優(yōu)選以混和量使用MgO，其量為2-10wt％，優(yōu)選2-6wt％，應(yīng)當(dāng)有類似酸奶的粘稠度，為的是不讓它過(guò)快地從鋼上流失。
浸漬劑的其余部分是水。
在制備本發(fā)明浸漬劑時(shí)，一般由技術(shù)等級(jí)的尿素開(kāi)始，于室溫將它溶于水直至基本飽和，大約300-500g/l，然后再加入到浸漬劑中。特別是對(duì)浸漬膏糊，優(yōu)選以尿素水溶液的這種形式加入。但是對(duì)浸漬液，以固態(tài)的尿素混和物直接加入浸漬液中，使所得浸漬液于使用時(shí)在鋼上得到更平均的分布。
另外，在研究本發(fā)明期間已證實(shí)尿素溶液適合在制備的最終階段，浸漬劑已冷卻時(shí)加入浸漬劑中。在浸漬劑起始制備期間，亦即不同酸和填料混和，反應(yīng)溫度一般要達(dá)到45-50℃。在所述溫度要發(fā)生一定的來(lái)自浸漬劑的NOx排放。如此時(shí)已加入尿素，就意味著發(fā)生尿素的過(guò)早的消耗。根據(jù)本發(fā)明，因此在直至浸漬劑冷卻到大約30℃或更低，優(yōu)選25℃或更低時(shí)加入尿素溶液。在所述較低溫度，停止或基本停止NOx排放，因而避免過(guò)早消耗尿素。


圖1表明使用沒(méi)有尿素的浸漬膠在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)所測(cè)量的參考曲線的實(shí)例，圖2表明本發(fā)明使用含有80g/l尿素的浸漬膠在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)所測(cè)量曲線的實(shí)例，圖3表明使用沒(méi)有尿素浸漬液進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)時(shí)所測(cè)量的參考曲線的實(shí)例，圖4表明本發(fā)明使用含有80g/l尿素的浸漬液進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)所測(cè)量曲線的實(shí)例。
實(shí)施例實(shí)施例1在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行一系列試驗(yàn)，目的是研究在浸漬劑中的尿素對(duì)NOx的降低作用和研究含有尿素的浸漬劑的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
制備尿素飽和水溶液(500g/l)，并將一定量的該溶液加入100ml現(xiàn)有的122型浸漬膠(Avesta Welding公司產(chǎn)品)中，然后充分?jǐn)嚢?。?0，40，60，80和160g/l不同的濃度進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)浸漬能力和減少NOx能力。將試樣放入250ml帶蓋的園底燒瓶在比較高的室溫(最大部分差不多30℃)儲(chǔ)存并且一部分直接陽(yáng)光照曬。儲(chǔ)存時(shí)間在24小時(shí)直至兩個(gè)月之間變化，以便研究存在有尿素的浸漬膠的穩(wěn)定性。
用于試驗(yàn)的Avesta welding122型浸漬膠，包括22wt％硝酸，5wt％氫氟酸，7.5wt％MgO，其余是水。
進(jìn)行的試驗(yàn)中，將尿素混和到現(xiàn)有浸漬膠，不考慮浸漬膠中所存在酸產(chǎn)生的稀釋。如上述檢驗(yàn)浸漬能力和減少NOx能力的不同尿素濃度是20，40，60，80和160g/l，分別相當(dāng)于4，8，16和32ml的尿素溶液和相同百分比稀釋液。通過(guò)減少用作起始制劑浸漬膠的水量來(lái)濃縮稀釋液相當(dāng)困難。然而稀釋液并不直接影響浸漬效果，因?yàn)榇嬖谀蛩貢r(shí)會(huì)增大浸漬效率。
在不銹鋼(304型18-8鋼)已氧化的10×4cm面上，將每種試樣浸漬膠筆涂形成大約1-1.5mm厚的層，亦即每個(gè)面需要大約4-6ml的浸漬劑。用化學(xué)發(fā)光儀測(cè)量亞硝煙的量，所述硝煙是浸漬劑和金屬/金屬氧化物之間反應(yīng)排放的。亞硝煙測(cè)量持續(xù)45分鐘，然后高壓清洗每個(gè)鋼板的面。干燥鋼板并顯現(xiàn)浸漬效果。
作為對(duì)照，還分析了不加尿素的Avesta Welding 122型浸漬膠的三個(gè)試樣。對(duì)照試樣的分析結(jié)果列于表1，即NO+NO2的最大排放和NOx的最大排放。在NOx值和NO+NO2值之間的差別取決于測(cè)量精度。
表I不加尿素的Avesta Welding 122型浸漬膠的對(duì)照分析結(jié)果試樣NO的最大排放 NO2的最大排放NOx的最大排放(ppm) (ppm) (ppm)1 1656 2420 40922 1939 2615 46313 1868 2258 4153
不同分析之間的數(shù)值改變?nèi)Q于每個(gè)鋼板上每次加入浸漬膠精確數(shù)量的差異。因此浸漬膠的數(shù)量越大，分析值越高。
本發(fā)明產(chǎn)品的試驗(yàn)結(jié)果列于表2。按照表2所用的浸漬劑可在上述條件下儲(chǔ)存58天。
表2不同尿素濃度的Avesta Welding 122型浸漬膠儲(chǔ)存58天后的分析結(jié)果試樣尿素濃度(g/l)NOx的最大排放(ppm)6 20 228812 40 206420 80 79627 160194如表2可見(jiàn)，尿素的存在就意味著大量減少形成NOx。尿素量在20g/l時(shí)NOx的最大排放比對(duì)照物低40％，而尿素量在40g/l時(shí)，只有表1中對(duì)照物的一半。尿素越多，NOx的最大排放減少的越多，分別減少80g/l時(shí)的80％和160g/l時(shí)的90％。
為了研究試樣儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)可能降解作用的大小，將不同尿素量的試樣在儲(chǔ)存期間不同時(shí)刻進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果列于表3。
表3不同尿素濃度的Avesta Welding 122型浸漬膠不同儲(chǔ)存時(shí)間后的分析結(jié)果試樣尿素濃度(g/l)儲(chǔ)存時(shí)間(天)NOx的最大排放(ppm)1 200 23872 201 16893 202 26414 207 26495 203021966 205822887 400 13588 401 13289 402 122510 407 144811 4030168112 4058206412a40300 184113 800 50914 801 48015 802 48016 807 71117 802085618 802162719 803076620 805879620a80300 107821 160 0 16722 160 1 16723 160 2 18824 160 7 20725 160 2018826 160 3019927 160 5819427a160 300 145表3結(jié)果表明，由于浸漬劑中存在尿素，儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)減少NOx作用沒(méi)有任何能感覺(jué)到的影響，表2中還表明了其檢驗(yàn)程度。浸漬劑肉眼觀察結(jié)果證實(shí)所有試樣均得到令人滿意的浸漬。
作為實(shí)例，圖1和圖2分別表示上述對(duì)照3號(hào)試樣(圖1)，以及上述本發(fā)明13號(hào)試樣(圖2)，NO，NO2和NOx的排放曲線，以ppm作為時(shí)間(分鐘)函數(shù)關(guān)系。這些圖證實(shí)尿素的存在減少了表示的含量，還證實(shí)形成的NOx基本上由NO2到NO的轉(zhuǎn)移。
實(shí)施例2用80g/l尿素的浸漬液進(jìn)行大規(guī)模噴霧浸漬試驗(yàn)。進(jìn)行試驗(yàn)前，加入尿素后使浸漬液熟化24小時(shí)。大規(guī)模浸漬在大約1001試驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行，用大約0.5m2的18-8號(hào)鋼噴灑。浸漬液通過(guò)耐酸隔膜泵噴霧浸漬來(lái)涂覆。該試驗(yàn)使用的Avesta Welding 122型浸漬膠，包括22wt％硝酸，5wt％氫氟酸，4wt％MgO，其余是水。
圖3(對(duì)照，無(wú)尿素)和圖4(本發(fā)明)表示用化學(xué)發(fā)光儀的測(cè)量結(jié)果。對(duì)照試驗(yàn)的NOx最大排放是2991ppm，而本發(fā)明試驗(yàn)的NOx最大排放是321ppm，意味著減少90％。浸漬結(jié)果的肉眼觀察證實(shí)所有試樣均取得令人滿意的浸漬結(jié)果。
實(shí)施例3用與實(shí)施例2相同方法用含有150g/l尿素的浸漬液進(jìn)行大規(guī)模噴霧浸漬試驗(yàn)。然后根據(jù)加入浸漬液是以水溶液形式還是直接以固態(tài)加入的方式來(lái)評(píng)估浸漬效果的差異。肉眼觀察的判斷證實(shí)，尿素以固態(tài)直接加入浸漬液時(shí)得到最平均的液體分布，還得到最平均的浸漬效果。然而即便以水溶液形式加入尿素，仍得到令人滿意的浸漬效果。
實(shí)施例4用儀器Scanacon SA-20分析加入80g/l尿素的浸漬膠和加入160g/l尿素的浸漬液，意圖分析浸漬劑中的游離酸。如果在溶液中存在尿素時(shí)酸的濃度改變就達(dá)到目的。不同的分析結(jié)果列于表4。
表4浸漬液中酸的分析結(jié)果試樣 HF濃度(g/l)HNO3的濃度(g/l)浸漬膠+尿素 79 280浸漬膠+尿素，一周后 81 302浸漬液+尿素 84 207浸漬液+尿素，一周后 93 182結(jié)果表明，即使儲(chǔ)存7夭后122型浸漬膠的組成中沒(méi)有微量變化。然而在204型浸漬酸中，硝酸含量在儲(chǔ)存7天后多少有些降低。這種現(xiàn)象可以通過(guò)開(kāi)始時(shí)增加硝酸含量來(lái)補(bǔ)償。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，可在權(quán)利要求范圍內(nèi)作各種改變。尤其應(yīng)當(dāng)注意的是浸漬劑的組成可以改變，但對(duì)本發(fā)明必要的是在浸漬氧化的不銹鋼時(shí)存在某些排放亞硝煙的成分，當(dāng)然有尿素存在抑制所述亞硝煙排放。
權(quán)利要求
1.不銹鋼如焊接的熱處理后去除其氧化物層的一種長(zhǎng)期穩(wěn)定的浸漬劑，包括硝酸和填料，浸漬劑作成能涂覆在熱處理的不銹鋼上的浸漬膏糊或浸漬膠，或者能噴灑在不銹鋼上的浸漬液，其特征在于該浸漬劑還包括尿素，以便在使用浸漬劑時(shí)減少形成亞硝煙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的浸漬劑，其特征在于所包括尿素的量至少0.5g/l，最多200g/l。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的浸漬劑，其特征在于包括尿素的量至少80g/l，優(yōu)選最多50g/l。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的浸漬劑，其特征在于包括尿素的量至少60g/l，優(yōu)選至少80g/l，優(yōu)選最多160g/l。
5.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的浸漬劑，其特征在于所述硝酸的加入量是15-30wt％，優(yōu)選17-27wt％，更優(yōu)選19-25wt％。
6.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的浸漬劑，其特征在于包括氫氟酸，其量是3-8wt％，優(yōu)選4-7wt％，更優(yōu)選5-6wt％，和/或包括硫酸，其量最多是10wt％，優(yōu)選0.1-5wt％，更優(yōu)選0.2-3wt％。
7.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的浸漬劑，其特征在于還包括粉狀的填料，該填料優(yōu)選由無(wú)機(jī)增稠劑，優(yōu)選堿土金屬氧化物構(gòu)成，其量?jī)?yōu)選2-30wt％。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的浸漬劑，其特征在于所述填料包括Al2O3，其量為5-30wt％，優(yōu)選10-25wt％，和/或MgO，其量為2-15wt％，2優(yōu)選-10wt％。
9.上述任一權(quán)利要求浸漬劑的制備方法，其特征在于所述尿素以水溶液形式加入浸漬劑，優(yōu)選浸漬膏糊/浸漬膠內(nèi)，其中水溶液在室溫下基本飽和，大約300-500g/l。
10.一種權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)的浸漬劑的制備方法，其特征在于所述尿素以固態(tài)加入浸漬劑，優(yōu)選浸漬液內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的制備方法，其特征在于所述尿素溶液在浸漬劑溫度低于30℃，優(yōu)選低于25℃時(shí)加入，優(yōu)選在最終制備階段當(dāng)浸漬劑冷卻時(shí)加入。
12.尿素在不銹鋼如焊接的熱處理后去除其氧化物層的一種長(zhǎng)期穩(wěn)定浸漬劑中的用途，所述浸漬劑包括硝酸和填料并作成能涂覆在熱處理的不銹鋼上的浸漬膏糊或浸漬膠，或者能噴灑在不銹鋼上的浸漬液。
全文摘要
不銹鋼如焊接的熱處理后去除其氧化物層的一種長(zhǎng)期穩(wěn)定的浸漬劑，包括硝酸和填料，作成能涂覆在熱處理后不銹鋼上的浸漬膏糊或浸漬膠，或者能噴灑在不銹鋼上的浸漬液。根據(jù)本發(fā)明，浸漬劑還包括尿素，其能減少使用浸漬劑時(shí)形成亞硝煙。
文檔編號(hào)C23F1/28GK1395626SQ0180390
公開(kāi)日2003年2月5日 申請(qǐng)日期2001年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月19日
發(fā)明者斯文－埃里克·倫納, 弗雷德里克·哈格 申請(qǐng)人:埃維斯塔波拉里特公司