CN102797004A - 环保型有色金属表面处理剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属表面处理剂及其制备方法，具有讲是涉及一种环保型有色金属表面处理剂及其制备方法。其属于金属表面清洗及表面防锈处理技术领域，本发明所述的缓蚀剂可降低有色金属的腐蚀速率；表面活性剂能够降低表面张力，具有将金属表面油污润湿、乳化的功能；抗氧化剂能防止和缓释本产品氧化变质，如变色、结晶析出；磷酸酯为有机类的中性介质缓蚀剂，有助于在有色金属表面形成化学吸附膜，达到表面防护的目的，此膜极薄，只有单个分子或几个分子层厚度。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属表面处理剂及其制备方法，具有讲是涉及一种环保型有色金属表面处理剂及其制备方法。其属于金属表面清洗及表面防锈处理技术领域。
背景技术
传统的工业清洗剂一般都是针对某一种材质而设计制作的，如清洗碳钢件、铝件及铝合金件、铜件或者镀锌件，而随着制造业的不断发展，在一种零件中可能包含有碳钢件、铝件、铜件等，如将它拆卸开清洗然后再装配上那将要耗费大量的人力、物力。而且每一种不同材质需要不同的清洗剂、清洗设备，清洗后的防护处理亦需要不同的处理剂来进行，增加了采购成本、工序间清洗及防护的时间。同时清理过程中由于工序复杂，生产的连贯性差，增加污染排放负荷。
清洗后的防护各种材质也有不同，传统的碳钢、铜及铝的表面防护不能兼容，如不做防护处理，碳钢件很快会生锈，铜件表面会被氧化变黑，铝件表面会失去光泽甚至表面粉化。
作为清洗后防护使用的水溶性缓蚀剂按化学组分分为无机类和有机类两大类，无机类包括亚硝酸盐、硝酸盐、络酸盐、重络酸盐、磷酸盐、钼酸盐、硼酸盐、含砷化合物；有机类包括胺类、醛类、有机磷酸化合物、有机硫化合物、羟酸及其盐类、杂环化合物。从成分就可看出亚硝酸盐、铬酸盐为有毒物质，对操作人员危害较大，磷酸盐如直接排放可导致水体害氧化等等，国家已限制使用。
发明内容
鉴于现有技术存在的缺陷，本发明是提供一种用于多种有色金属表面处理的环保型的有色金属表面处理剂及制备方法，以达到能同时清洗处理多种有色金属如碳钢、铜、铝及铝合金、镀锌制品，并在清洗后的多种有色金属表面形成一层防护膜，使碳钢件防锈、铜、铝及镀锌件表面保持原有的光泽的目的。
为达到上述目的，本发明所采用技术方案为一种环保型有色金属表面处理剂，其特征在于：其组分为：缓蚀剂、表面活性剂、磷酸酯、抗氧化剂、硅酸盐或偏硅酸盐和水，各个物质按质量百分比含量有如下：
缓蚀剂 0.2-10.0
表面活性剂 1.0-10.0
磷酸酯 1.0-10.0
抗氧化剂 0.1-10.0
硅酸盐或偏硅酸盐 1.0-10.0
水 余量。
所述缓蚀剂包括：单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、苯并三氮锉、-羟基苯并三氮唑、六次甲基四胺和海藻酸钠。
所述表面活性剂为非离子表面活性剂，包括脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚。
所述磷酸酯为多元醇磷酸酯和磷酸单脂。
所述抗氧化剂为柠檬酸钾、亚硫酸钾、亚硫酸钠。
所述的硅酸盐或偏硅酸盐为硅酸钠和偏硅酸钠。
所述水为去离子水。
本发明的环保型有色金属表面处理剂的制备方法，其特征在于：将0.2-10.0%的缓蚀剂用1.0-10.0%的表面活性剂搅拌，再加入20%的去离子水充分混合后加热至60℃-70℃，充分搅拌20分钟，再加入1.0-10.0%的磷酸酯，在反应釜中以1000转/分的速度搅拌分散得到稳定的溶液，再加入0.1-1.0%的抗氧化剂，加入1.0-10.0%的硅酸盐或偏硅酸盐及余量的去离子水并调整PH为8.5-9.5，搅拌均匀得到稳定的溶液，即得到本发明的环保型有色金属表面处理剂。
本发明的使用方法如下：首先将环保型有色金属表面处理剂用水稀释10倍，并控制PH值在8.0-9.0的工作液，在常温或50℃-60℃的状态下采用超声波清洗或以喷淋方法清洗有色金属表面3-4分钟，于10℃-120℃的温度范围内进行干燥。
所述干燥方法包括自然干燥法、冷风干燥法或烘干法。
本发明所述的缓蚀剂可降低有色金属的腐蚀速率；表面活性剂能够降低表面张力，具有将金属表面油污润湿、乳化的功能；抗氧化剂能防止和缓释本产品氧化变质，如变色、结晶析出；磷酸酯为有机类的中性介质缓蚀剂，有助于在有色金属表面形成化学吸附膜，达到表面防护的目的，此膜极薄，只有单个分子或几个分子层厚度。
本发明的环保型有色金属表面处理剂与现有的表面处理剂相比具有如下优点：
1、普适性：使用本产品可以将各种有色金属同时清洗而无需考虑各种材质的不同属性，无需将组合部件拆卸清洗，节省人力、物力、废水排放。
2、环保性：本发明的表面防护无亚硝酸盐、铬酸盐等国家禁止使用、禁止排放的化学物质，对操作者无身体损害。
3、清洗、防护一次性完成：传统的清洗与防护是分开进行的，而本发明在多种有色金属均存在的情况下，仍然清洗、防护一次性解决，节省大量的水资源、人力、能源。
本发明环保型有色金属表面处理剂是现有的多种有色金属同时清洗与表面防护的理想产品。
具体实施方式
取抚顺泰科仪器有限公司生产的45#钢试片、铸铁试片、LY-12铝试片、H59铜试片备用
实施例1：
本实施制备环保型有色金属表面处理剂中的各组分按如下成分和质量配比
∝-羟基苯并三氮唑 0.2%
六次甲基四胺 0.3%
二乙醇胺 8.0%
脂肪醇聚氧乙烯醚 5.0%
多元醇磷酸酯 5.5%
柠檬酸钾 0.5%
偏硅酸钠 0.1%
余量为去离子水
本实施例制备环保型有色金属表面处理剂的具体操作步骤如下：
将缓蚀剂用表面活性剂搅拌再加入20%的去离子水后，充分混合后加热至60℃-70℃搅拌20分钟，然后加入磷酸酯在反应釜中以1000转/分的速度搅拌分散5分钟后加入抗氧化剂及硅酸盐及余量的去离子水再搅拌均匀后调整PH值为8.5-9.5，即为本实施例制备的环保型有色金属表面处理剂，取1升备用。
将污染物用软毛笔均匀抹于45#钢、铸铁、LY-12铝、H59铜试片表面，并用一定重量的有弹性圆筒来回滚压5次，然后将试片在100℃下烘干取出，冷至室温待用。
将实施例中得到的环保型有色金属表面处理剂以1:10的比例加入清水，得到配制好的工作液。
将工作液放置于小型超声波清洗器中，加温至35℃将四种被污染的试片放入清洗器中，处理时间为5分钟取出。
针对本发明制备的环保型有色金属表面处理剂的测试项目有(1)清洗能力测定，参照美国军标MLC-C-85570B（2）湿热防锈试验，参照SH/T0365（3）腐蚀试验，参照SH/T0365
试验结果见表2
实施例2：
本实施制备环保型有色金属表面处理剂中的各组分按如下成分和质量配比
苯并三氮唑 0.1%
六次甲基四胺 0.3%
单乙醇胺 6.0%
壬基酚聚氧乙烯醚 5.0%
磷酸单脂 5.0%
亚硫酸钾 0.3%
水玻璃 0.1%
余量为去离子水
本实施例制备环保型有色金属表面处理剂的具体操作步骤如下：
将缓蚀剂用表面活性剂再加入体系重量20%的去离子水后，充分混合后加热至60℃-70℃搅拌20分钟，然后加入磷酸单酯在反应釜中以1000转/分的速度搅拌分散5分钟后加入亚硫酸钾及水玻璃及余量的去离子水再搅拌均匀后，调整PH值为8.5-9.5，即为本实施例制备的环保型有色金属表面处理剂，取1升备用。
将配制好的污染物涂于45#钢、铸铁、LY-12铝、H59铜试片表面，并用一定重量的有弹性圆筒来回滚压5次，然后将试片在100℃下烘干取出，冷至室温待用。污染物组分同上，按同样比例配制工作液，放置于超声波清洗器中加温至35℃，四种被污染的试片在清洗器中清洗，处理时间为5分钟取出，作与实施例1同样的3种测试。
试验结果见表2
实施例3：
本实施制备环保型有色金属表面处理剂中的各组分按如下成分和质量配比：
海藻酸钠 0.1%
苯并三氮唑 0.2%
三乙醇胺 5.0%
烷基酚聚氧乙烯醚 5.0%
甘油磷酸酯 5.0%
亚硫酸钠 0.3%
偏硅酸钠 0.1%
余量为去离子水
本实施例制备环保型有色金属表面处理剂的具体操作步骤如下：
将缓蚀剂用表面活性剂再加入体系重量20%的去离子水后，充分混合后加热至60℃-70℃搅拌20分钟，然后加入甘油磷酸酯在反应釜中以1000转/分的速度搅拌分散5分钟后加入亚硫酸钠和偏硅酸钠及余量的去离子水再搅拌均匀后，调整PH值为8.5-9.5，即为本实施例制备的环保型有色金属表面处理剂，取1升备用。
将配制好的污染物涂于45#钢、铸铁、LY-12铝、H59铜试片上，方法与污染物组分同上，按同样的比例加入清水配制工作液，放置于超声波清洗器中，加温至35℃，将四种被污染的试片在清洗器中清洗，处理时间为5分钟取出，作与实施例1同样的3种测试。
试验结果见表2
实施例4：
本实施例制备环保型有色金属表面处理剂中的各组分按如下成分和质量配比：
∝-羟基苯并三氮唑 0.3%
海藻酸钠 0.1%
单乙醇胺 5.5%
壬基酚聚氧乙烯醚 6.0%
磷酸单脂 5.0%
柠檬酸钾 0.2%
硅酸钠 0.1%
余量为去离子水
本实施例制备环保型有色金属表面处理剂的具体操作步骤如下：
将缓蚀剂用表面活性剂再加入体系重量20%的去离子水后，充分混合后加热至60℃-70℃搅拌20分钟，然后加入磷酸单脂在反应釜中以1000转/分的速度搅拌分散5分钟后加入柠檬酸钾和硅酸钠及余量的去离子水，再搅拌均匀后，调整PH值为8.5-9.5，即为本实施例制备的环保型有色金属表面处理剂，取1升备用。
将配制好的污染物涂于45#钢、铸铁、LY-12铝、H59铜试片上，方法与污染物组分同上，按同样的比例加入清水配制工作液，放置于超声波清洗器中，加温至35℃，将四种被污染的试片在清洗器中清洗，处理时间为5分钟取出，作与实施例1同样的3种测试。
试验结果见表2。
由表2比较可以看出：本发明的环保型有色金属表面处理剂在使用后，达到清洗要求，同时对四种有色金属均有防护作用，具有操作简便，环保节能的特点，具有工业实用价值。
Claims (10)
1.一种环保型有色金属表面处理剂，其特征在于：其组分为：缓蚀剂、表面活性剂、磷酸酯、抗氧化剂、硅酸盐或偏硅酸盐和水，各个物质按质量百分比含量有如下：
缓蚀剂 0.2-10.0
表面活性剂 1.0-10.0
磷酸酯 1.0-10.0
抗氧化剂 0.1-10.0
硅酸盐或偏硅酸盐 1.0-10.0
水 余量。
2. 根据权利要求1所述的环保型有色金属表面处理剂，其特征在于：所述缓蚀剂包括：单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、苯并三氮锉、-羟基苯并三氮唑、六次甲基四胺和海藻酸钠。
3. 根据权利要求1所述的环保型有色金属表面处理剂，其特征在于：所述表面活性剂为非离子表面活性剂，包括脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚。
4. 根据权利要求1所述的环保型有色金属表面处理剂，其特征在于：所述磷酸酯为多元醇磷酸酯和磷酸单脂。
5.根据权利要求1所述的环保型有色金属表面处理剂，其特征在于：所述抗氧化剂为柠檬酸钾、亚硫酸钾、亚硫酸钠。
6.根据权利要求1所述的环保型有色金属表面处理剂，其特征在于：所述的硅酸盐或偏硅酸盐为硅酸钠和偏硅酸钠。
7.根据权利要求1所述的环保型有色金属表面处理剂，其特征在于：所述水为去离子水。
8.如权利要求1所述的环保型有色金属表面处理剂的制备方法，其特征在于：将0.2-10.0%的缓蚀剂用1.0-10.0%的表面活性剂搅拌，再加入20%的去离子水充分混合后加热至60℃-70℃，充分搅拌20分钟，再加入1.0-10.0%的磷酸酯，在反应釜中以1000转/分的速度搅拌分散得到稳定的溶液，再加入0.1-1.0%的抗氧化剂，加入1.0-10.0%的硅酸盐或偏硅酸盐及余量的去离子水并调整PH为8.5-9.5，搅拌均匀得到稳定的溶液，即得到本发明的环保型有色金属表面处理剂。
9.如权利要求1所述的环保型有色金属表面处理剂的使用方法如下：首先将环保型有色金属表面处理剂用水稀释10倍，并控制PH值在8.0-9.0的工作液，在常温或50℃-60℃的状态下采用超声波清洗或以喷淋方法清洗有色金属表面3-4分钟，于10℃-120℃的温度范围内进行干燥。
10. 根据权利要求9所述的环保型有色金属表面处理剂的使用方法，其特征在于：所述干燥方法包括自然干燥法、冷风干燥法或烘干法。
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