CN101368134A - 金属材料表面清洗剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属材料表面清洗剂，其包括氧化剂、pH调节剂、表面活性剂、增溶剂、消泡剂和纯水；其中，氧化剂的重量百分比为0.5％至5％，pH调节剂的重量百分比为3％至12％，表面活性剂的重量百分比为5％至15％，增溶剂的重量百分比为1％至10％，消泡剂的重量百分比为2％至7％，其余为纯水；其为碱性的水溶性清洗剂，对金属材料表面残存污染物的清洗效果好，腐蚀性小，不腐蚀设备，且不易损坏金属材料表面，便于废弃清洗剂的处理排放，符合环境保护的要求；其配方设计合理，制备工艺简单，成本较低。

Description

金属材料表面清洗剂

技术领域

本发明涉及清洗剂，尤其涉及一种金属材料表面清洗剂。

背景技术

制备金属产品时，在加工前对其材料进行清洗是生产过程中的一道重要工序，对于高技术产品而言，加工材料的清洗更是一道关键性工序。加工材料的清洁度关系到产品的性能、质量、使用寿命和可靠性，尤其是高技术产品具有高性能、高可靠性、高精密性、高集成度和微型化的特点，对清洁度十分敏感，微小的污染就会对产品的性能、质量、使用寿命和可靠性产生严重影响。因此，提高加工材料的清洁度成为提高产品性能、质量、使用寿命和可靠性的重要课题。

金属材料在进行加工前需要进行清洗，而且采用金属材料加工制备的普通机械零件以及其他领域中使用的精密元器件的用量相当大，因此对这类金属材料表面清洗的工作量也相应的很大，清洗过程中需要的清洗剂的使用量肯定也是相当大的。随着环境保护要求标准的严格化，对工业废水的排放控制也越来越严格，因此大量的废弃清洗剂的排放成为该行业需要研究的重要课题。

现有金属材料清洗剂多为溶剂型或者含磷水基清洗剂等，这些清洗剂存在的缺点是，清洗效果不很理想，不能有效去除金属表面的加工碎屑、粉尘颗粒等各种污染物，清洗后的金属表面容易出现黑色的表层，给后续加工带来麻烦，特别对精密元器件的加工造成困惑；而且对设备腐蚀性较强，增加设备成本；清洗时间较长，需要10到30分钟的清洗时间。

因此有待研制水基型的清洗剂，以有利于废弃清洗剂的处理排放，并能有效提高清洗的效果，降低对设备的腐蚀性。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种金属材料表面清洗剂，其为碱性水基清洗剂，对金属材料表面积存污染物的清洗效果好，清洗后的金属材料表面清洁度高，符合产品加工要求；其腐蚀性小，不会损坏金属材料表面，不腐蚀清洗设备，而且不含有对人体有害的物质，便于废弃清洗剂的处理排放，符合环境保护的要求；配方设计合理，制备工艺简单，成本较低。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明金属材料表面清洗剂，其特征在于，包括氧化剂、PH调节剂、表面活性剂、增溶剂、消泡剂和纯水；其中，氧化剂的重量百分比为0.5％至5％，PH调节剂的重量百分比为3％至12％，表面活性剂的重量百分比为5％至15％，增溶剂的重量百分比为1％至10％，消泡剂的重量百分比为2％至7％，其余为纯水。

前述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述氧化剂是过氧化氢、高锰酸钾或过氧磷酸盐。

前述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述的PH调节剂是有机碱、无机碱或者它们的组合；所述的无机碱是氢氧化钠、氨水或氢氧化钾；所述的有机碱是乙二胺、羟基乙二胺、三乙胺和四甲基氢氧化铵中的一种或是它们的组合。

前述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述的表面活性剂是聚氧乙烯系非离子表面活性剂和高分子及元素有机系非离子表面活性剂中的一种或几种组合。

前述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述聚氧乙烯系非离子型表面活性剂为聚氧乙烯醚、多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯和烷基醇酰胺中的一种或者它们的组合；所述聚氧乙烯醚是脂肪醇聚氧乙烯醚；所述的多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯是失水山梨醇聚氧乙烯醚酯；所述的烷基醇酰胺是月桂酰单乙醇胺。

前述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚是聚合度为15的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-15)、聚合度为20的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-20)、聚合度为25的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-25)或者聚合度为40的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-40)；所述多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯是聚合度为7的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-7，TWEEN-7)、聚合度为9的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-9，TWEEN-9)、聚合度为80的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-80，TWEEN-80)、聚合度为81的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-81，TWEEN-81)或者聚合度为85的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-85，TWEEN-85)。

前述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述的高分子及元素有机系非离子表面活性剂是三氟甲基环氧乙烷、甲基环氧氯丙烷、胆固醇、多元醇太古油或者十六烷基磷酸。

前述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述增溶剂是癸烷、己烷、丁烷、硅烷或者庚烷。

前述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述的消泡剂是聚脲、助剂添加型消泡抑泡剂(FRE-350)、广用型消泡剂(DSE-110)、或者高分子有机硅乳液(YN-600)。

本发明金属材料表面清洗剂的制备方法，其特征在于，在纯水中分别加入氧化剂、PH调节剂、表面活性剂、增溶剂、消泡剂，加热搅拌至完全溶解，即得成品。

前述的金属材料表面清洗剂的制备方法，其特征在于，所述加热温度为40至60℃。

本发明金属材料表面清洗剂的有益效果，其为一种碱性水基清洗剂，对金属材料表面积存污染物的清洗效果理想，清洗后的金属材料表面清洁度高，可以符合各种金属产品加工要求；其腐蚀性小，不会损坏金属材料表面，不腐蚀清洗设备，而且不含有对人体有害的ODS物质，便于废弃清洗剂的处理排放，符合环境保护的要求；配方设计合理，制备工艺简单，成本较低，有效克服现有清洗剂存在的缺点。

具体实施方式

本发明金属材料表面清洗剂，其包括氧化剂、PH调节剂、表面活性剂、增溶剂、消泡剂和纯水；其中，氧化剂的重量百分比为0.5％至5％，PH调节剂的重量百分比为3％至12％，表面活性剂的重量百分比为5％至15％，增溶剂的重量百分比为1％至10％，消泡剂的重量百分比为2％至7％，其余为纯水。

本发明金属材料表面清洗剂，其中，氧化剂是过氧化氢、高锰酸钾或过氧磷酸盐。

本发明金属材料表面清洗剂，其中，PH调节剂是有机碱、无机碱或者它们的组合，该无机碱是氢氧化钠、氨水或氢氧化钾，该有机碱是乙二胺、羟基乙二胺、三乙胺和四甲基氢氧化铵中的一种或是它们的组合。

本发明金属材料表面清洗剂，其中，表面活性剂是聚氧乙烯系非离子表面活性剂和高分子及元素有机系非离子表面活性剂中的一种或几种组合；所述聚氧乙烯系非离子型表面活性剂为聚氧乙烯醚、多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯和烷基醇酰胺中的一种或者它们的组合；所述聚氧乙烯醚是脂肪醇聚氧乙烯醚；所述的多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯是失水山梨醇聚氧乙烯醚酯；所述的烷基醇酰胺是月桂酰单乙醇胺；该脂肪醇聚氧乙烯醚是聚合度为15的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-15)、聚合度为20的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-20)、聚合度为25的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-25)或者聚合度为40的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-40)；该多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯是聚合度为7的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-7，TWEEN-7)、聚合度为9的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-9，TWEEN-9)、聚合度为80的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-80，TWEEN-80)、聚合度为81的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-81，TWEEN-81)或者聚合度为85的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-85，TWEEN-85)；该高分子及元素有机系非离子表面活性剂是三氟甲基环氧乙烷、甲基环氧氯丙烷、胆固醇、多元醇太古油或者十六烷基磷酸。

本发明金属材料表面清洗剂，其中，增溶剂是癸烷、己烷、丁烷、硅烷或者庚烷。

本发明金属材料表面清洗剂，其中，消泡剂是聚脲、助剂添加型消泡抑泡剂(FRE-350)、广用型消泡剂(DSE-110)或者高分子有机硅乳液(YN-600)。

本发明金属材料表面清洗剂的制备方法，是在纯水中分别加入前述比例的氧化剂、PH调节剂、表面活性剂、增溶剂、消泡剂加热至40至60℃搅拌完全溶解，即可得到成品。

本发明的工作原理在于：清洗剂可以完全溶解于水，在超声作用下能够有效去除残留在金属材料表面上积存的各种污染物，且在超声水洗过程能够将残留在金属材料表面上的清洗剂和其他杂质去除，然后通过喷淋和烘干使金属材料表面洁净，通过放大镜观察，表面无明显油污、粉尘颗粒等污染物。

本发明金属材料表面清洗剂中含有增溶剂，它的结构与残留在金属材料表面上的油污等有机污染物结构相近，根据溶涨的原理，可以提高油污等有机物的溶解度，并能够彻底去除金属材料表面存有的指纹等污染；清洗剂中含有的非离子表面活性剂能够降低溶液的表面张力，并且具有很强的渗透能力，能够渗透到金属材料表面各种污染物之间，将污染物托起，使其脱离金属材料表面，达到去除的目的，而且可以实现优先吸附，并在金属材料表面形成保护层，可防止各种污染物的二次吸附，还可以降低对金属材料表面的损伤；清洗剂中的氧化剂，可以氧化难以去除的污染物，使其消耗或转化为易溶解的物质，以达到去除的目的；清洗剂中的消泡剂具有减少表面活性剂产生的大量泡沫，使清洗更加彻底，另外还具有较强的吸附能力可以吸附清洗液中的污染物，让清洗效果更加理想。

本发明的优点是：(1)清洗剂中选用增溶剂，能够提高对油污等有机污染物的溶解度，根据溶涨原理，可溶解金属材料表面的有机污染物；(2)清洗剂中加入了的表面活性剂，能够降低清洗剂的表面张力，增强清洗剂的渗透性，提高对金属材料表面的清洗效果；(3)清洗剂中的表面活性剂能够增强质量传递，保证清洗的均匀性，降低对金属材料表面的损伤；(4)清洗剂中合理配制增溶剂、表面活性剂和消泡剂能够很好降低清洗剂的表面张力，同时具有水溶性好、渗透力强、无污染等优点；(5)清洗剂中选用的化学试剂，不污染环境，不易燃烧，属于非破坏臭氧层物质，清洗后的废液便于处理排放，能够满足环保三废排放要求；(6)该清洗剂呈碱性，不腐蚀金属设备，使用安全可靠；(7)制备工艺简单，操作方便，使用安全可靠。

实施例1：配制1公斤清洗剂。

分别称取配制清洗剂重量为3％的过氧磷酸钠，10％的聚合度为20的聚氧乙烯脂肪醇醚(商业名称：平平加，结构式为：RO-(CH2CH2O)n-H)，5％的三乙胺，6％的正己烷以及2％的聚脲，余量为纯水，备用。

在纯水中分别加入前述比例的已烷、聚氧乙烯脂肪醇醚、过氧磷酸钠、聚脲及三乙胺，然后加热至40℃搅拌至完全溶解，即可得到成品清洗剂。该清洗液的比重1.030g/cm³，PH值为12.5。

清洗时，步骤(1)：取清洗剂清洗，清洗剂加入10至20倍去离子水放入第一槽内，加热到60至80℃，将需清洗的金属材料放入第一槽，进行超声，超声频率控制在18KHz至80KHz，超声时间控制在3至7分钟；

步骤(2)：用去离子水超声，将去离子水放入第二槽，加热到40至50℃，将金属材料从一槽中取出，放入二槽，进行超声，超声频率控制在18KHz至80KHz，超声时间控制在1至3分钟；

步骤(3)：用去离子水超声，将去离子水放入第三槽，无需加热，将金属材料从二槽中取出，放入三槽，进行超声，超声频率控制在18KHz至80KHz，超声时间控制在1至3分钟；

步骤(4)：喷淋，用常温的去离子水喷淋，时间为1至3分钟；

步骤(5)：烘干，时间为3至5分钟。

上述所说步骤(5)中的烘干方式可以采用热风或红外进行，本实施例采用热风烘干。

经过上述步骤清洗的金属材料，经过放大镜检测，表面洁净无明显的油污、粉尘颗粒等污染物，一次通过率达到80％，优于正常水平。

本实施例中使用的设备均为现有技术，故不再进行赘述。

上述实施例中，清洗剂配制时，其中氧化剂选用过氧化氢或高锰酸钾；PH调节剂选用氢氧化钠、氨水或氢氧化钾，或者乙二胺、羟基乙二胺、三乙胺和四甲基氢氧化铵中的一种或是它们的组合；表面活性剂选用聚合度为15的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-15)、聚合度为25的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-25)、聚合度为40的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-40)、聚合度为7的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-7，TWEEN-7)、聚合度为9的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-9，TWEEN-9)、聚合度为80的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-80，TWEEN-80)、聚合度为81的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-81，TWEEN-81)、聚合度为85的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-85，TWEEN-85)、三氟甲基环氧乙烷、甲基环氧氯丙烷、胆固醇、多元醇太古油或者十六烷基磷酸；增溶剂选用癸烷、丁烷、硅烷或者庚烷；消泡剂选用助剂添加型消泡抑泡剂(FRE-350)、广用型消泡剂(DSE-110)或者高分子有机硅乳液(YN-600)时，也可以达到同样的使用效果。

本发明实施例中使用的脂肪醇聚氧乙烯醚中脂肪醇的碳原子数为12至18。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种金属材料表面清洗剂，其特征在于，包括氧化剂、PH调节剂、表面活性剂、增溶剂、消泡剂和纯水；其中，氧化剂的重量百分比为0.5％至5％，PH调节剂的重量百分比为3％至12％，表面活性剂的重量百分比为5％至15％，增溶剂的重量百分比为1％至10％，消泡剂的重量百分比为2％至7％，其余为纯水。

2.根据权利要求1所述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述氧化剂是过氧化氢、高锰酸钾或过氧磷酸盐。

3.根据权利要求1所述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述PH调节剂是有机碱、无机碱或者它们的组合；所述无机碱是氢氧化钠、氨水或氢氧化钾；所述有机碱是乙二胺、羟基乙二胺、三乙胺和四甲基氢氧化铵中的一种或是它们的组合。

4.根据权利要求1所述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述表面活性剂是聚氧乙烯系非离子表面活性剂和高分子及元素有机系非离子表面活性剂中的一种或几种组合。

5.根据权利要求4所述的金属材料表面清洗剂，其特征在于：所述聚氧乙烯系非离子型表面活性剂为聚氧乙烯醚、多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯和烷基醇酰胺中的一种或者它们的组合；所述聚氧乙烯醚是脂肪醇聚氧乙烯醚；所述的多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯是失水山梨醇聚氧乙烯醚酯；所述的烷基醇酰胺是月桂酰单乙醇胺。

6.根据权利要求5所述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚是聚合度为15的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-15)、聚合度为20的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-20)、聚合度为25的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-25)或者聚合度为40的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-40)；所述多元醇聚氧乙烯醚羧酸酯是聚合度为7的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-7，TWEEN-7)、聚合度为9的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-9，TWEEN-9)、聚合度为80的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-80，TWEEN-80)、聚合度为81的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-81，TWEEN-81)或者聚合度为85的失水山梨醇聚氧乙烯醚酯(T-85，TWEEN-85)。

7.根据权利要求4所述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述的高分子及元素有机系非离子表面活性剂是三氟甲基环氧乙烷、甲基环氧氯丙烷、胆固醇、多元醇太古油或者十六烷基磷酸。

8.根据权利要求1所述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述增溶剂是癸烷、己烷、丁烷、硅烷或者庚烷。

9.根据权利要求1所述的金属材料表面清洗剂，其特征在于，所述的消泡剂是聚脲、助剂添加型消泡抑泡剂(FRE-350)、广用型消泡剂(DSE-110)或者高分子有机硅乳液(YN-600)。

10.权利要求1所述的金属材料表面清洗剂的制备方法，其特征在于，在纯水中分别加入氧化剂、PH调节剂、表面活性剂、增溶剂、消泡剂，加热搅拌至完全溶解，即得成品。