CN102345129B - 一种用于铜表面的缓蚀组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于铜表面的缓蚀组合物，所述缓蚀组合物为含有2-氨基吡啶和多聚磷酸的水溶液，所述缓蚀组合物中还含有8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉。本发明提供的用于铜表面的缓蚀组合物，在室温下发生配合作用，形成致密稳定的保护膜，从而防止铜表面被腐蚀，反应条件简单，反应时间较短。

Description

一种用于铜表面的缓蚀组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于表面处理领域，尤其涉及一种用于铜表面的缓蚀组合物及其制备方法。

背景技术

铜具有优异的机械加工性能、导热导电性、可焊接性，广泛应用于工业生产中的热循环系统。一般情况下，铜表面耐蚀性较好；但在含氧的水、氧化性酸以及含CN^-、NH4⁺的溶液中，易形成配位离子，从而导致较严重的腐蚀。随着电力工业的发展，铜合金在冷却水系统中的应用越来越多，因此对铜表面抗腐蚀性的要求也越来越高。目前，一般通过使用铜缓蚀剂抑制铜及铜合金的腐蚀。

现有技术中常用的铜缓蚀剂主要是有机化合物(例如硫脲、醛、胺、苯酸、苯胺)及其衍生物、噻唑等杂环化合物。例如，CN101240422A中公开了采用苯并三氮唑(BTA)及其衍生物作为铜合金缓蚀剂。技术人员发现采用两种或多种缓蚀剂复配混合使用时，缓蚀率大大提高，例如将咪唑、噻唑、咔唑、苯胺、硫脲和三苯甲烷的衍生物进行复配。

上海电力学院的张大全教授发现(1)3％的NaCl溶液中苯并三氮唑(BTA)与8-羟基喹啉(HQ)对铜具有较好的缓蚀作用；(2)2-巯基苯骈咪唑(MBI)在0.5mol/L硫酸中与碘离子具有强烈的协同效应，对铜具有良好的缓蚀效果。但是目前所采用的复配型铜缓蚀剂需要加热后才能使用，反应时间较长。

发明内容

本发明解决了现有技术中的铜缓蚀剂需要加热才能使用和反应时间较长的技术问题。

本发明提供了一种用于铜表面的缓蚀组合物，所述缓蚀组合物为含有2-氨基吡啶和多聚磷酸的水溶液，所述缓蚀组合物中还含有8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉。

本发明还提供了所述的用于铜表面的缓蚀组合物的制备方法，包括将2-氨基吡啶、多聚磷酸和8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉溶解于水，即可得到所述缓蚀组合物。

本发明提供的缓蚀组合物中，8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉与2-氨基吡啶、多聚磷酸室温下发生配合作用，形成致密稳定的保护膜，该保护膜与铜表面结合力很高，从而起到保护铜层表面的作用。本发明的缓蚀组合物中，各组分在室温下即可发生反应，无需加热，反应条件简单，反应时间较短。

具体实施方式

本发明提供了一种用于铜表面的缓蚀组合物，所述缓蚀组合物为含有2-氨基吡啶和多聚磷酸的水溶液，所述缓蚀组合物中还含有8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉。

本发明的发明人意外的发现，在现有技术的含有2-氨基吡啶和多聚磷酸的缓蚀剂中加入8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉后，对铜表面的缓蚀效果的得到大大提高。发明人认为，8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉与多聚磷酸、2-氨基吡啶在铜层表面发生配合反应，形成一种铜化合物膜，并致密地覆盖与铜层表面，从而防止铜层被外部物质氧化变质的作用。本发明中，直接采用8--羟基-7-碘-5-磺基喹啉，其中碘、磺基以及喹啉基团作为主要络合离子与铜形成配合物，由于碘、磺基与喹啉基团以共价键相连，形成配合反应完成后得到的铜化合物为有机物整体，该铜化合物中铜与各络合离子的结合力很强，从而得到的保护膜层结构更致密稳定。另外，磺基与铜的络合作用很强，形成的配合物非常稳定；磺基与碘、喹啉基团具有协同效应，使得碘、磺基、喹啉基团与铜的络合性更强，进一步保证得到的铜化合物膜的稳定性。

本发明的缓蚀组合物中，2-氨基吡啶的含量为0.1-2g/L，多聚磷酸的含量为0.5-5g/L，8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉的含量为0.1-5g/L。优选情况下，2-氨基吡啶的含量为0.5-1g/L，多聚磷酸的含量为2-3g/L，8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉的含量为1-3g/L。

作为本领域技术人员的公知常识，所述缓蚀组合物中还含有抗坏血酸、pH调节剂和pH缓冲剂。

铜层表面与游离的氧分子接触，微量铜会发生氧化反应产生一价铜，降低铜化合物膜层的缓蚀性。抗坏血酸具有弱还原性，能有效抑制铜与氧分子的氧化还原反应，从而保证本发明的缓蚀组合物具有较好的缓蚀效果。

pH调节剂为本领域技术人员常用的各种pH调节剂，用于调节本发明的缓蚀组合物的pH值。pH缓冲剂与pH调节剂组合使用，防止体系的酸碱度发生较大的变化。其中，抗坏血酸的含量为0.5-10g/L，pH调节剂的含量为1-10g/L，pH缓冲剂的含量为1-5g/L。pH调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾，pH缓冲剂为硼酸或硼酸盐。

作为本发明的一种优选实施方式，本发明的缓蚀组合物中还可含有聚乙二醇1000。本发明的发明人认为，缓蚀组合物中采用聚乙二醇1000时，(1)聚乙二醇1000会强烈吸附到铜层表面，能有效减少氧气与铜层的接触；(2)聚乙二醇1000能降低铜的表面张力，从而有利于铜化合物膜在铜层表面的吸附；(3)聚乙二醇1000能促进铜层与缓蚀组合物的配合反应的进行，保证反应效果，能进一步降低反应所需的温度。发明人发现，当聚乙二醇1000的含量在优选范围0.01-1g/L时，本发明的缓蚀组合物的缓蚀效果更好，反应时间很短。

本发明的用于铜表面的缓蚀组合物的制备方法，包括直接将2-氨基吡啶、多聚磷酸和8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉溶解于水即可得到。

作为本领域技术人员的公知常识，本发明的缓蚀组合物中还含有抗坏血酸、pH调节剂和pH缓冲剂。本发明中，只需将缓蚀组合物中的各种组分溶于水，得到含有相应组分的水溶液即可，对于各组分的加入顺序没有特别限制。例如，可将2-氨基吡啶、多聚磷酸、8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉、抗坏血酸、pH调节剂和pH缓冲剂一起溶解于去离子水中；也可先将抗坏血酸、pH缓冲剂、2-氨基吡啶、多聚磷酸和8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉溶解于水之后，最后加入氢氧化钠的水溶液，混合均匀即可。

作为本发明的优选实施方式，本发明的缓蚀组合物中还含有聚乙二醇1000。对聚乙二醇1000的加入顺序也没有限制，可与缓蚀组合物的其它组分一起溶解于水中，也可分步加入。

以下结合实施例对本发明作进一步解释说明。实施例和对比例中所采用原料均由商购得到。

实施例1

将抗坏血酸、硼酸、2-氨基吡啶、多聚磷酸和8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉溶于水，配制溶液A；再加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀，得到本实施例的缓蚀组合物S1，S1中各组分含量如表1中所示。

实施例2-5

采用与实施例相同的步骤制备缓蚀组合物S2-S5，各组分含量如表1中所示。

表1

对比例1

按如下步骤配制缓蚀组合物DS1：在3wt％的NaCl溶液中加入5g/LBTA和2g/LHQ，搅拌均匀得到DS1。

对比例2

按如下步骤配制缓蚀组合物DS2，DS2中各组分配比为：硫酸：0.5mol/L；MBI 0.75mmol/L；KI 0.25mmol/L。

性能测试：

(1)室温下将铜片置于缓蚀组合物S1-S5和DS1-DS2中，3min后取出并洗净吹干铜片表面；观察铜片表面颜色是否发生变化，并记录颜色发生变化的时间，即为室温下的耐蚀时间。

(2)将铜片置于50℃的缓蚀组合物S1-S5和DS1-DS2中，3min后取出并洗净吹干铜片表面；观察铜片表面颜色是否出现变化，并记录颜色发生变化的时间，记为50℃下的耐蚀时间。

测试结果如表2所示。

表2

	室温	50℃
			S1	117h	119h
S2	168h	167h
			S3	71h	71h
S4	185h	188h
			S5	97h	111h
DS1	13h	86h
			DS2	5h	67h

从上表2的测试结果可以看出，本发明的缓蚀组合物在室温和加热情况下对铜均具有较好的缓蚀性，而现有技术中的各种缓蚀组合物均需加热至40℃以上才表现较好的缓蚀性。

Claims (9)

1.一种用于铜表面的缓蚀组合物，所述缓蚀组合物为含有2-氨基吡啶和多聚磷酸的水溶液，其特征在于，所述缓蚀组合物中还含有8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉；2-氨基吡啶的含量为0.1-2g/L，多聚磷酸的含量为0.5-5g/L，8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉的含量为0.1-5g/L。

2.根据权利要求1所述的缓蚀组合物，其特征在于，所述缓蚀组合物中还含有抗坏血酸、pH调节剂和pH缓冲剂。

3.根据权利要求2所述的缓蚀组合物，其特征在于，抗坏血酸的含量为0.5-10g/L，pH调节剂的含量为1-10g/L，pH缓冲剂的含量为1-5g/L。

4.根据权利要求2所述的缓蚀组合物，其特征在于，pH调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾，pH缓冲剂为硼酸或硼酸盐。

5.根据权利要求1所述的缓蚀组合物，其特征在于，所述缓蚀组合物中还含有聚乙二醇1000。

6.根据权利要求5所述的缓蚀组合物，其特征在于，聚乙二醇1000的含量为0.01-1g/L。

7.权利要求1所述的用于铜表面的缓蚀组合物的制备方法，包括将2-氨基吡啶、多聚磷酸和8-羟基-7-碘-5-磺基喹啉溶解于水，即可得到所述缓蚀组合物。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括加入抗坏血酸、pH调节剂和pH缓冲剂并溶解均匀的步骤。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括加入聚乙二醇1000并溶解均匀的步骤。