Раствор для травления циркония

1073336кой бИзобретение относится к химичес- карбоновую кислоткислоту при следующем соо работке металлов, в частности отношении компонентов, г/л:к травлению циркониевых изделий,иможет быть использовано в химической Карбоновая илии радиохимической промышленности,И воксикарбоно аоноваязвестен раствор для травления 5 кислота 11-261циркония, содержащий азотную и плави. - При этом в качеств бачестве кар оковойВ Ег 3 б и темпновую кислоты при молярном отношении кислоты может бОет ыть взята уксусная/ г и температуре ) 60 С 1. кислота, а в качестве оксикарбоРастворы, содержащие фтор-ион, , новой - винная или щавелевая кисактивны по отношению к цирконию. Эти .10 лота.травящие растворы весьма агрессивны. Кроме тогтого, в растворе молярноеКроме того, в процессе травления об- соотношение серной и карбоновой илиразуются большие объемы азотнокислых оксикарбоновой кислот составляетрастворов, слив которых в открытые (3-120):1.водоемы нарушает экологию.Наиболее бли к15 В концентрированной се йн серно кислотеблизким к изобретению происходит протонирование любых орпо технической сущности является рас- ганических кислот, растворимых втвор для травления циркония, содер- сернокислых средах по реакции:жащий серную кислоту в присутствии ВСООН + Н ЯОВСООН + НБОФтор-иона. По эт мо ому способу травле Предположим, что катион ВСООН2ние ведут при температуре ф 140 оС всмеси 63 5 се ной иснимет электростаттростатические затруднения2смеси , серной и 0,087 М пла-. при реакции металлического циркониявиковой кислот. Кон ент а иц трация Ег в с серной кислотои. Это подтвердилосьполученном растворе достигает 0,33 М в результате экспериментов, которыепоказали, что протонирование органиПри реализации укаэанного способа ческих кислот, и, следовательно,необходима высокая коррозионная стой- растворение металлического циркониякость оборудования рекомендуется . начинается при концентрации сернойфутеровка оборудования свинцом, ско- кислоты 46 вес. что соответс вр коррозии свинца в кипящей сме- З 0 846 г/л. При концентростьси 55 Н ЯО и 0 25трации серной киси , 5 М НГ составля- лоты 85 вес. и выше (соответственет 0,1 мм/год). Кроме того, при трав- но 1565 г/л) процесс становится не,лении поверХности циркония кислыми стабильным, так как интенсифицируетфторсодержащими растворами на по- сн окисление органических кислот се .- верхности и конер.- тоц р ия образуется пленка З ной кислотой в связи с чем исполФ Ристых соединений, которую необ- зование серной кислоты с концентра 35ходимо затем удалять путем обработ- цией выше 1565 г/л становится нецелеки поверхности араон при повышенных сообразным,температурах в присутствии окислитетаким образом недотакам Ра На фиг.1 представл кривые затвора являются: высокая температура 40 висимости степени растворения цирпроведения процесса,для получениякониевого образца от соотношения объекоторой обогрев аппарата должен про- мов кислот в смеси 95,12 НЕБОводиться паром, т.е. увеличивается СН 9 ОООН, где СНаСООН - ледяйая, наРасход энергии на обогрев, высокая Фиг. 2 - то же в смеси 95,12 Й ЯО -агрессивность расвр буловленная 454 Обоналичием фтор-иона в сильнокислом расСкорость травления циркония в предтворе и высокой температурой,д я и о лагаемых бинарных системах существенведения .процесса оборудование футе- но зависит от количественных соотноРуется свинцом, что существенно удо- шений между серной и органическойРожает процесс; растворение проводят 50 кислотами (см. Фиг, 1 и 2) . Наличиепри концентрации н ЯО - 10 м (при пика на кРивых (ьР/Р отЧнБо Чйсоонболее высоких концентрациях в приподтверждает существованйе оптимальсутствии Р-иона усиливается корозия ных количественных соотношений киссвинца), поэтому конечная концентра- лот При этом, например, отношениеция 2 г У растворе составляет всего 55 НГБО : СНЗСООН = 7:1 и включает0,33 М 30,3 г/л). При дальнейшем 846 г/л НЯО 4 в смеси с 120,8 г/лрастворении выпадают в осадок сульСНСООН, 1565 г/л НБО 4 в смесифатоциркониевые кислоты. с 223,6 г/л СНСООН, а также всевозможные концентрации кислот изЦель изобретения - снижение агрес- предлагаемой области при условии,сивности раствора. 60 что их количественное отношение равно 7:1. Как видно из Фиг. 1, диапаПоставленная цель достигается тем, зон рабочих соотношений кислот неве-;что раствор для травления циркония, лик,содержащий серную кислоттельно со е житу, дополни- Качество поверхности цирконид р карбоновую или окси иэделий при травлении в смесях сероп - евых1073336 25 де о о 0,5 а о ной и органических кислот хорошее (см. табл. 1) .П р и м е р. Травление проводят в растворах, содержащих серную кислоту, в присутствии карбоновой или оксикарбоновой кислоты при молярном соотношении кислот Н р 04 . карбоновая кислота = (3-120):1. Суммар" ная концентрация кислот в растворе составляет 65-100 об Температура травленияравна 20-80 С.При темпе ратурах ниже 20"С .процесс идет слишком медленно, а температура выше 80 С неудобна с точки зрения энергетических затрат и техники безопасности. Кроме того,.при высоких температурах ускоряется окисление органических кислот.Циркониевый образец в виде трубки погружают в травильный раствор при 60 С и выдерживают 1 ч. Состав травильного раствора: смесь серной и уксусной кислот, взятых в молярном отношении 9,14:1 с суммарной концентрацией кислот 96,5 об.,Образец взвешивают до и после травления. Относительная убыль веса образца составляет 0,56 г/г, или 1569 мм/год. Результаты экспериментов с добавлением винной и щавелевой кислотприведены в табл. 1.3 Как показал эксперимент, при травлении циркониевого образца смесью серной и винной кислот, взятых в. молярном отношении 31,1:1 при суммарной концентрации кислот в растворе 89,3 об. и температуре 60 С относительная убыль веса. образца эа 1 ч составила ч 0,64 г/г, что соответствует степени коррозии 1814 мм/год или конечной концентрации циркония в растворе 65,5 г/л.Использование раствора позволяет снизить температуру обработки, что Травление Ег по извести пособу (Н 804НР)Травление Ег по известномспособу с добавкой виннойкислоты, 1 = 60 С снижает энергетические затраты.Кроме того, предлагаемый раствор мало- "агрессивен по отношению к обычнойнержавеющей стали (см. табл. 2),т.е. могут быть снижены капитальныезатраты по сравнению с известным.По предлагаемому методу может бытьполучена конечная концентрация циркония в растворе.ч 65 г/л, т.е. расход кислоты на единицу веса цирконияснижается более чем в 2 раза, Приэтом эффективность травления находится на том же уровне, что и приизвестном способе, так как скоростикоррозии циркония по описываемомуспособу и по известному одинаковы,равно как и шероховатости поверхности металла после травления. Результаты даны в табл. 1 . Замеры шероховатости пройзводят на приборе профилограф-профилометр, модель 201, с погрешностью + 10. Время травления во всех случаях 1 ч.Результаты травления в растворах приведены в табл, 2.Как видно из результатов, представленных в табл. 2,количество сер- . ной кислоты должно быть в пределах 846 - 1565 г/л, количество карбоновых кислот в пределах 11 - 261 г/л.Использование предлагаемого раство-. ра для травления изделий повышает класс чистоты поверхности .на порядок, снижает агрессивность среды, т.е, удешевляет аппаратурное оформление процесса. Кроме того, улучшаются условия труда, температура проведения процесса снижается до 20-60 С, упроо щается технология переработки отходов (гашение известью одновременно связывает сульфатные и тартретные анионы), что существенно скажется на экологии окружающих водоемов.Т а блица 1г1073336Продолжение табл, 1. Травление Еэ по системе3 М ННО + 0,05 И Н,= 80 ОС (базовый способ) То же 7 в Таблица 2 Я Коррозия, Р , мм/годг/г.ч Соотношение концентрацийНБО 4 е: В СООН,г/л Состав раствора Карбоновая (оксикарбоновая)кислота Н ЗО 4г/л раствора С ВСООН,г/л 155 ф 1 10 1550 Уксуеная 130;1 1300 10 То же 10 154:1 4.540 Винная 1540 1541 1565 10,4 153,5:1 1361 11,5 1565 1490 129,5:1 60 0,272 11,5 Уксусная 1310 261 1325 5:1 265 То же 260,25 3,73:1 970, 965 3,71 261 Винная 84,6:1 10 846 Щавелевая П р и м е ч а н и е. Скорость травленйя образцов в исходной серной кисл те 95,12 при 200 С равна - 0,0432 г/г.ч .при 6 ОоС,115 г/г ч. 20 . 0,045160 0,11820 0,051060 0,12560 517,460 0,197 60 0,205 60 0,0962 60 0,0853 60 0,000 60 . 0,006 132,5 312,7 148,3 331,2 531, 2 786,2 572,5272,0 , 238,7 0,0001073336 Р Р, и гю зеютде нзоИг 0: СиН О риа 2 енко Составитель В, ОлеТехред Л.Бабинецщ ктор И. М Редактор,М. Циткин аказ 279 сн иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 900 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Ракомитета Соткрытий ская наб.,