SOLUCIÓN Y PROCEDIMIENTO DE DECAPADO PARA ACERO INOXIDABLE.

Un procedimiento para el decapado de acero inoxidable en el que el acero inoxidable se pone en contacto con una solución de trabajo que comprende:

a) uno o varios ácidos fuertes, distintos de los ácidos fluorados complejos del grupo c), y distintos del ácido nítrico, en una concentración total de, al menos, 10 g/l y, como máximo, de 200 g/l, e) cationes hierro(III) en concentraciones comprendidas entre, al menos, 3 g/l y, como máximo, 100 g/l, sin que la solución de trabajo contenga otro agente oxidante que no sean los iones hierro(III) y el oxígeno disuelto, caracterizado porque la solución de trabajo comprende, de manera adicional c) uno o varios ácidos fluorados complejos de Si y/o de sus aniones en concentraciones comprendidas entre 50 y 500 mmoles por litro, f) iones fluoruro que forman una fracción de, al menos, un 1 % de cationes hierro(III), que están presentes como complejos de fluoruro, y menos de un 1 g/l de fluoruro libre, teniendo la solución de trabajo un potencial redox, medido a su temperatura de trabajo, con un electrodo de Pt/Ag/AgCl de, al menos, 280 mV y hasta 800 mV inclusive

Esta invención se refiere a un procedimiento para el decapado de acero inoxidable. En general, los aceros industriales son denominados no oxidables o inoxidables cuando se previene la formación de herrumbre bajo condiciones ambientales normales, por ejemplo en presencia del oxígeno y de la humedad atmosféricos y en soluciones acuosas. La mayoría de los aceros altamente aleados, que se denominan resistentes a la corrosión o resistentes a los ácidos, soportan condiciones de corrosión relativamente severas, por ejemplo soluciones ácidas y salinas. Estos aceros son asignados de forma genérica a los aceros especiales o a los aceros inoxidables. Una lista de los aceros especiales más importantes desde el punto de vista industrial, junto con los números de material, las identificaciones y los componentes de aleación, así como también con sus propiedades mecánicas y químicas está dada en la publicación Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4ª edición, volumen 22, páginas 106-112 y en la Norma Industrial Alemana DIN 17440, julio 1985. Los aceros especiales son aleaciones que están basadas en el hierro, que contienen como mínimo un 10 % de cromo. La formación de óxido de cromo sobre la superficie del material imparte a los aceros especiales su carácter resistente a la corrosión.

Los aceros especiales pueden ser subdivididos en las siguientes familias: aceros austeníticos, aceros ferríticos, aceros martensíticos, aceros endurecidos por precipitación y aceros dobles. Estos grupos se diferencian en sus propiedades físicas y mecánicas así como en su resistencia a la corrosión, como resultado de diversos constituyentes de aleación. Los aceros especiales austeníticos están listados como aceros especiales de las series 200 y 300. Estos son los aceros especiales que son empleados del modo más amplio y representan entre un 65 y un 85 % del mercado del acero especial. Estos aceros se caracterizan químicamente por un contenido en cromo > 17 % y por un contenido en níquel > 8 %. Éstos tienen una estructura cúbica centrada en las caras y son extraordinariamente dúctiles y soldables. Entre estos aceros el que es usado de una forma más amplia es probablemente el tipo UNS S 30400 (tipo 304), o "18/8". Sus modificaciones incluyen el S 32100 (estabilizado con titanio) y el S 34700 (estabilizado con niobio). Se encuentran disponibles aleaciones que tienen altos contenidos de cromo, de níquel o de molibdeno y proporcionan una resistencia a la corrosión acrecentada. Ejemplos a este respecto son el S 31600, el S 31700, el S 30900 y el S 31000. La serie 200 de los aceros especiales austeníticos tiene, por otro lado, un contenido en níquel reducido y contiene en su lugar manganeso. Cuando el acero especial es recocido, laminado en caliente, etc., se forma una capa de cascarilla sobre la superficie, que destruye el aspecto metálico brillante deseado de la superficie del acero. Por lo tanto, esta capa superficial debe ser eliminada después de su etapa de producción por medio de un proceso de decapado. La capa superficial que contiene óxido, que debe ser eliminada, se diferencia fundamentalmente de la capa de óxido de los aceros de baja aleación o de los aceros al carbono. Independientemente de los óxidos de hierro, la capa superficial contiene óxidos de los elementos de aleación, por ejemplo de cromo, de níquel, de aluminio, de titanio o de niobio. De forma particular, en el caso de la laminación en caliente, se produce una acumulación de óxido de cromo en la capa superficial. Por lo tanto, la capa de óxido está enriquecida con cromo en lugar de estarlo con hierro. A la inversa, esto significa que la capa de acero situada inmediatamente por debajo de la capa de óxido está empobrecida en cromo. Un procedimiento de decapado que utilice soluciones de decapado ácidas adecuadas disolverá de manera preferente esta capa empobrecida en cromo situada por debajo de la capa de óxido, dando como resultado la eliminación de la capa de óxido.

Los procedimientos de decapado para acero especial son perfectamente conocidos en el estado de la técnica. Los procedimientos anteriores utilizan baños de decapado que contienen ácido nítrico. Con frecuencia estos baños contienen, de manera adicional, ácido fluorhídrico, que favorece el procedimiento de decapado teniendo en consideración su acción formadora de complejos con respecto a los iones hierro. Aún cuando dichos baños de decapado son económicamente eficientes y técnicamente satisfactorios, tienen el serio inconveniente ecológico de que emiten cantidades considerables de óxidos de nitrógeno y de que descargan grandes cantidades de nitratos en las aguas residuales.

Por lo tanto, se han llevado a cabo grandes esfuerzos, en el estado de la técnica, para encontrar procedimientos alternativos de decapado que no utilicen ácido nítrico. Los iones Fe(III) son un posible substituto de la acción oxidante del ácido nítrico. La concentración de iones Fe(III) es mantenida por peróxido de hidrógeno, que es aportado de forma continua o por tandas a los baños de tratamiento. Tales baños de decapado o de pasivación contienen desde aproximadamente 15 hasta aproximadamente 65 g/l de iones de hierro trivalente. Durante el proceso de decapado, los iones de hierro trivalentes se convierten en la forma divalente. Al mismo tiempo, se disuelven otros iones de hierro divalente a partir de la superficie decapada. El baño de decapado se empobrece de este modo en iones de hierro trivalentes durante la operación, mientras que se acumulan los iones de hierro divalentes. Por este motivo se desplaza el potencial redox de la solución de tratamiento, lo que da como resultado que la solución finalmente pierda su acción de decapado. Los iones de hierro divalente son reoxidados hasta el estado trivalente por medio de la adición continua o por tandas de agentes oxidantes, por ejemplo de peróxido de hidrógeno, o de otros agentes oxidantes, tales como los perboratos, los perácidos o incluso los peróxidos orgánicos. De este modo, se mantiene el potencial redox que es necesario para la acción de decapado o de pasivación.

La publicación EP-B-505 606 describe un procedimiento exento de ácido nítrico para el decapado y la pasivación de acero inoxidable, en el que el material que debe ser tratado es sumergido en un baño a una temperatura comprendida entre 30 y 70ºC y que contiene, al menos al comienzo del procedimiento de decapado, como mínimo 150 g/l de ácido sulfúrico, como mínimo 15 g/l de iones Fe(III) y, como mínimo, 40 g/l de HF. Este baño contiene, así mismo, hasta aproximadamente 1 g/l inclusive de aditivos, tales como tensioactivos no iónicos e inhibidores del decapado. El peróxido de hidrógeno es aportado al baño de forma continua o por tandas en cantidades tales, que el potencial redox se mantenga situado en el rango deseado. De igual modo son repuestos los otros constituyentes del baño de tal forma, que su concentración permanezca dentro del rango de operación óptimo. El baño de decapado es agitado por medio de un insuflado de aire. La agitación del baño de decapado es necesaria con objeto de alcanzar un resultado de decapado uniforme. En la publicación EP-A-582 121 está descrito un procedimiento similar, que se diferencia del procedimiento que ha sido descrito más arriba, básicamente tan sólo en

Después del decapado, la superficie es químicamente activada, lo que significa que, al aire, la superficie queda de nuevo recubierta con una capa superficial con interferencia óptica. Esto puede ser evitado por medio de una pasivación de las superficies recién decapadas después o durante el decapado. Esto puede ser llevado a cabo en soluciones de tratamiento similares a las soluciones de decapado, empleándose un potencial redox para el procedimiento de pasivación más alto que para el procedimiento de decapado. La etapa especial de pasivación forma una capa de pasivación ópticamente invisible sobre la superficie metálica, y la superficie del acero preserva, de este modo, su aspecto metálico brillante. El que una solución de tratamiento se comporte de una manera decapante o pasivante con respecto al acero especial depende, principalmente, del potencial redox establecido. Las soluciones ácidas, que tienen valores del pH situados aproximadamente por debajo de 2,5, tienen una acción de decapado si, teniendo en cuenta la presencia de agentes oxidantes, tienen un potencial redox situado en el rango comprendido entre aproximadamente 200 y aproximadamente 350 mV con respecto al electrodo de plata/cloruro de plata. Si el potencial redox es elevado hasta valores aproximadamente comprendidos entre 300 y 350 mV, en función del tipo del acero inoxidable, la solución de tratamiento tiene un efecto...

1. Un procedimiento para el decapado de acero inoxidable en el que el acero inoxidable se pone en contacto con una solución de trabajo que comprende: a) uno o varios ácidos fuertes, distintos de los ácidos fluorados complejos del

grupo c), y distintos del ácido nítrico, en una concentración total de, al menos, 10 g/l y, como máximo, de 200 g/l,

e) cationes hierro(III) en concentraciones comprendidas entre, al menos, 3 g/l y, como máximo, 100 g/l, sin que la solución de trabajo contenga otro agente oxidante que no sean los iones hierro(III) y el oxígeno disuelto,

caracterizado porque la solución de trabajo comprende, de manera adicional c) uno o varios ácidos fluorados complejos de Si y/o de sus aniones en concentraciones comprendidas entre 50 y 500 mmoles por litro,

f) iones fluoruro que forman una fracción de, al menos, un 1 % de cationes hierro(III), que están presentes como complejos de fluoruro, y menos de un 1 g/l de fluoruro libre,

teniendo la solución de trabajo un potencial redox, medido a su temperatura de trabajo, con un electrodo de Pt/Ag/AgCl de, al menos, 280 mV y hasta 800 mV inclusive.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1 en el que la solución de trabajo contiene adicionalmente un total desde 0,1 hasta 10 g/l de iones cloruro y/o de ácido clorhídrico.

3. Un procedimiento según una o ambas de las reivindicaciones 1 y 2 en el que la solución de trabajo tiene un potencial redox, medido a su temperatura de trabajo con un electrodo de Pt/Ag/AgCl de, al menos, 300 mV y hasta 800 mV inclusive.

4. Un procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3 en el que la solución de trabajo se mueve con relación a la superficie del acero inoxidable.

5. Un procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4 en el que al menos una fracción de los iones hierro(II) formada durante el decapado se oxida para dar iones hierro(III).

6. Una solución de trabajo para el decapado de acero inoxidable, que comprende:

a) uno o varios ácidos fuertes, distintos de los ácidos fluorados complejos del grupo c), y distintos del ácido nítrico, en una concentración total de, al menos, 10 g/l y, como máximo, de 200 g/l,

e) cationes hierro(III) en concentraciones comprendidas entre, al menos, 3 g/l y, 5 como máximo, 100 g/l, sin que la solución de trabajo contenga otro agente

oxidante que no sean los iones hierro(III) y el oxígeno disuelto, caracterizada porque la solución de trabajo comprende, de manera adicional c) uno o varios ácidos fluorados complejos de Si y/o de sus aniones en

concentraciones comprendidas entre 50 y 500 mmoles por litro,

10 f) iones fluoruro que forman una fracción de, al menos, un 1 % de cationes hierro(III), que están presentes como complejos de fluoruro, y menos de un 1 g/l de fluoruro libre,

teniendo la solución de trabajo un potencial redox, medido a su temperatura de trabajo, con un electrodo de Pt/Ag/AgCl de, al menos, 280 mV.

15 7. Una solución de trabajo según la reivindicación 6, que tiene un potencial redox, medido a su temperatura de trabajo, con un electrodo de Pt/Ag/AgCl de, al menos, 300 mV y hasta 800 mV inclusive.

8. La solución de trabajo según cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, en la que los ácidos fuertes diferentes de los ácidos fluorados complejos del grupo c) se 20 eligen entre el ácido sulfúrico, el acido fosfórico y las mezclas de los mismos. 9. La solución de trabajo según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en la que la solución de trabajo se presenta en forma de un gel o de una pasta.