CN104294295A - 一种铝合金清洗剂及铝合金镀银前处理方法 - Google Patents

一种铝合金清洗剂及铝合金镀银前处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝合金清洗剂及铝合金镀银前处理方法，该清洗剂由以下质量百分比的组分组成：碳酸盐0.10％～0.90％、去污剂0.30％～0.55％、复合助剂0.50％～1.60％、光亮剂0.10％～0.20％，余量为水。本发明的铝合金清洗剂，无色、无味、无挥发且相对无毒，明显改善了生产车间的作业环境，保证了作业人员的身体健康，降低了废水处理成本；清洗效果好，提高了铝合金零部件的清洗质量，保证了镀银层与铝合金基体的结合力，提高了镀银产品质量一次合格率，减少了镀银产品的返修与报废，降低了生产成本，提高了生产企业的经济效益；适用性广，具有广阔的应用前景。

Description

一种铝合金清洗剂及铝合金镀银前处理方法
技术领域
本发明属于铝合金清洗技术领域，具体涉及一种铝合金清洗剂，同时还涉及一种铝合金镀银前处理方法。
背景技术
高压开关大量使用铝合金作为导电零部件，如铸造铝硅系列合金、2XXX系列铝合金、5XXX系列铝合金、6XXX系列铝合金与7XXX系列铝合金。为保证开关开断电流的能力，零部件通断电流位置一般均采用镀银处理，镀银层的质量好坏对开关导电性能至关重要。为保证镀银层的质量要求，镀银前处理一般要彻底清洗零部件表面的残留油污与氧化皮，以提高零部件镀银层与基体的结合力。经科技工作者的不懈努力，镀银技术发展到目前已经相当成熟，但是在镀银前处理技术领域仍旧存在着许多问题尚未解决，直接影响到了镀银层的质量。
传统的镀银前处理工艺过程为“除油脱脂→水洗→碱蚀→热水洗→酸洗(HF+HNO3)→水洗”六步工序。由于种类繁多的零部件材质存在原始成分差别，热处理过程中造成的合金元素偏聚，零部件表面残留过多冷却液与过厚的氧化皮等，传统的前处理工艺不能彻底清洗干净，使得局部位置镀银层与铝合金基体结合不良，影响了镀银层的质量，最终在这些位置出现诸如麻点、气泡、起皮等镀银缺陷，接触电阻比较大，开断电流时，发热过多，温升过高，严重影响开关的安全运行。目前，国内高压开关铝合金零部件镀银产品质量一次合格率约为85％，大量零部件返修与报废，给企业造成了沉重的经济负担。
同时，人们生活质量不断提高，对生存环境的要求也不断提高，环保电镀与清洁生产越来越受到电镀行业的广泛关注。世界各国都相继出台了有关清洁生产的规定，我国也推出了一系列相关的法律法规，要逐步淘汰高污染、高危害的电镀生产技术。而铝合金镀银前处理中，传统的清洗工艺就属于高污染的落后工艺技术。酸洗溶液中包含的氢氟酸(HF)与硝酸(HNO3)溶液均属于重污染型化学药剂，严重污染了车间的作业环境，危害了工人的身体健康；并且随着电镀废水的外排，给废水处理造成一定的经济负担。
近年来，铝合金镀银前处理环保型酸洗工艺技术已经成为电镀行业密切关注的热点。市场上已经出现多种环保酸洗工艺技术，但是各类环保酸洗技术一般仅仅能够应用于一种牌号铝合金的酸洗处理，适用于多个系列铝合金的环保酸洗工艺技术还鲜有报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种绿色环保的铝合金清洗剂，提高铝合金零部件的清洗质量。
本发明的第二个目的是提供一种使用上述铝合金清洗剂的铝合金镀银前处理方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种铝合金清洗剂，由以下质量百分比的组分组成：碳酸盐0.10％～0.90％、去污剂0.30％～0.55％、复合助剂0.50％～1.60％、光亮剂0.10％～0.20％，余量为水。
优选的，复合助剂在铝合金清洗剂中的质量百分含量为0.55％～1.50％。
所述碳酸盐为碳酸钠。
所述去污剂为氢氧化钠。
所述复合助剂为螯合剂、剥离剂、分散剂、乳化剂、缓蚀剂和活性剂。
所述螯合剂为EDTA四钠(乙二胺四乙酸四钠)。所述螯合剂在铝合金清洗剂中的质量百分含量为0.10％～0.30％。
所述剥离剂为双酯基季铵盐。优选的，所述剥离剂为硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐。所述剥离剂在铝合金清洗剂中的质量百分含量为0.10％～0.30％。
所述分散剂为十二烷基硫酸钠。所述分散剂在铝合金清洗剂中的质量百分含量为0.10％～0.40％。
所述乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯脂；所述活性剂为酰胺类表面活性剂。优选的，所述活性剂为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性剂。所述乳化剂在铝合金清洗剂中的质量百分含量为0.05％～0.10％。所述活性剂在铝合金清洗剂中的质量百分含量为0.05％～0.20％。
所述缓蚀剂为硅酸钠。所述缓蚀剂在铝合金清洗剂中的质量百分含量为0.10％～0.30％。
所述光亮剂为聚乙二醇400。所述光亮剂在铝合金清洗剂中的质量百分含量为0.10％～0.20％。
本发明的铝合金清洗剂，是将碳酸盐、去污剂、复合助剂、光亮剂溶于水制成的。
一种使用上述的铝合金清洗剂的铝合金镀银前处理方法，包括采用所述的铝合金清洗剂对铝合金进行浸泡或喷淋后，再进行水洗。
所述浸泡或喷淋的时间为3～5min。
所述水洗的温度为60～70℃，时间为20～60s。
本发明的铝合金清洗剂中，碳酸盐的作用是缓蚀，保护铝合金基材，且又有去除油污的作用；去污剂的作用是去除油污，且能够除去铝合金表面的氧化皮；光亮剂的作用是提高铝合金清洗后的表面质量。复合助剂中，螯合剂(EDTA四钠)与金属离子螯合，去除金属离子；剥离剂、乳化剂和活性剂的作用是去除油污；分散剂的作用是提高溶液的分散均匀度，使结构复杂的零部件也能达到良好的除油污效果；缓释剂的作用是缓释，保护铝合金基材。本发明的铝合金清洗剂，采用碳酸盐、去污剂、复合助剂、光亮剂与水进行复配，保证铝合金清洗彻底去除表面油污、金属离子和氧化皮。
本发明的铝合金清洗剂中，采用乳化剂、去污剂、剥离剂和活性剂，可处理铝合金表面各种油污状态；采用EDTA四钠，可与金属离子螯合，去除金属离子；采用乳化剂应对不同冷却方式的铝合金零部件；采用分散剂，良好处理各种复杂程度的零部件。本发明的铝合金清洗剂，采用碳酸盐、去污剂、复合助剂、光亮剂与水进行复配，适用性广，不受零部件材质与表面状态、复杂程度的限制，均能获得良好的清洗质量。
本发明的铝合金清洗剂，采用碳酸盐、去污剂、复合助剂、光亮剂与水进行复配，所得溶液无色、无味、无挥发、相对无毒、低污染，环境友好，性能稳定，明显改善了生产车间的作业环境，保证了作业人员的身体健康，降低了废水处理成本；用于铝合金镀银前处理，清洗效果好，提高了铝合金零部件的清洗质量，为镀银做好准备，保护零部件不易过腐蚀，保证了镀银层与铝合金基体的结合力，提高了镀银产品质量一次合格率，减少了镀银产品的返修与报废，降低了生产成本，提高了生产企业的经济效益；使用寿命长，适用于多个系列铝合金零部件的清洗，不受铝合金零部件加工方式的限制，适用性广，具有广阔的应用前景。
本发明的铝合金镀银前处理方法，包括采用所述的铝合金清洗剂对铝合金进行浸泡或喷淋后，再进行水洗，极大的简化了铝合金镀银前处理的工艺流程，节约了生产设备、生产线的占地费用、节省了员工健康检查费用、废水处理费用、废水处理线的占地费用、不合格零部件返修费用等；提高了铝合金零部件镀银前处理的清洗质量，保证了镀银层与铝合金基体的结合力；工艺简单，操作方便，适用于多个系列铝合金零部件的清洗，不受铝合金零部件加工方式的限制，成本低，适合大规模工业化生产。本发明的铝合金镀银前处理方法，绿色环保，符合国家电镀企业清洁生产的发展趋势，属于极具潜力的生产技术。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的铝合金清洗剂，由以下质量百分比的组分组成：碳酸钠0.50％、氢氧化钠(去污剂)0.55％、EDTA四钠(螯合剂)0.10％、硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐(剥离剂)0.10％、十二烷基硫酸钠(分散剂)0.10％、脂肪酸聚氧乙烯酯(乳化剂)0.05％、硅酸钠(缓蚀剂)0.10％、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性剂(活性剂)0.10％、聚乙二醇400(光亮剂)0.20％，余量为水。
本实施例的铝合金清洗剂，是将除水以外的组分溶于水制成的。
本实施例的铝合金镀银前处理方法，包括下列步骤：
1)取待处理的铝合金零部件(2XXX系列铝合金)，置于所述铝合金清洗剂中浸泡3min；
2)将浸泡后取出的零部件进行水洗，水洗温度为60℃，时间为60s，水洗后即完成前处理。
完成前处理的铝合金零部件按常规方法进行镀银处理，具体操作步骤如下：
一次浸锌，室温，1.2～1.5min；
水洗，室温，时间30～50s；
硝酸漂洗，室温，时间4～6s；
水洗，室温，时间30～50s；
二次浸锌，室温，1.2～1.5min；
水洗，室温，时间30～50s；
镀铜：40℃～50℃，时间8～12min；
水洗，室温，时间30～50s；
预镀银，23℃～30℃，时间10～15s；
镀银23℃～30℃，具体按照厚度要求执行；
水洗，室温，时间30～50s；
中和，室温，时间4～6s；
水洗，室温，时间30～50s；
热水洗，80℃～85℃，时间5～8min；
吹干，完工检验。
实施例2
本实施例的铝合金清洗剂，由以下质量百分比的组分组成：碳酸钠0.90％、氢氧化钠(去污剂)0.40％、EDTA四钠(螯合剂)0.20％、硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐(剥离剂)0.15％、十二烷基硫酸钠(分散剂)0.20％、脂肪酸聚氧乙烯酯(乳化剂)0.05％、硅酸钠(缓蚀剂)0.20％、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性剂(活性剂)0.20％、聚乙二醇400(光亮剂)0.10％，余量为水。
本实施例的铝合金清洗剂，是将除水以外的组分溶于水制成的。
本实施例的铝合金镀银前处理方法，包括下列步骤：
1)取待处理的铝合金零部件(铸造铝硅系列合金)，置于所述铝合金清洗剂中浸泡4min；
2)将浸泡后取出的零部件进行水洗，水洗温度为70℃，时间为20s，水洗后即完成前处理。
完成前处理的铝合金零部件按常规方法进行镀银处理，具体操作步骤同实施例1。
实施例3
本实施例的铝合金清洗剂，由以下质量百分比的组分组成：碳酸钠0.10％、氢氧化钠(去污剂)0.30％、EDTA四钠(螯合剂)0.20％、硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐(剥离剂)0.30％、十二烷基硫酸钠(分散剂)0.40％、脂肪酸聚氧乙烯酯(乳化剂)0.10％、硅酸钠(缓蚀剂)0.30％、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性剂(活性剂)0.20％、聚乙二醇400(光亮剂)0.15％，余量为水。
本实施例的铝合金清洗剂，是将除水以外的组分溶于水制成的。
本实施例的铝合金镀银前处理方法，包括下列步骤：
1)取待处理的铝合金零部件(5XXX系列铝合金)，用所述铝合金清洗剂喷淋5min；
2)将浸泡后取出的零部件进行水洗，水洗温度为65℃，时间为40s，水洗后即完成前处理。
完成前处理的铝合金零部件按常规方法进行镀银处理，具体操作步骤同实施例1。
实施例4
本实施例的铝合金清洗剂，由以下质量百分比的组分组成：碳酸钠0.75％、氢氧化钠(去污剂)0.45％、EDTA四钠(螯合剂)0.30％、硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐(剥离剂)0.20％、十二烷基硫酸钠(分散剂)0.30％、脂肪酸聚氧乙烯酯(乳化剂)0.10％、硅酸钠(缓蚀剂)0.15％、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性剂(活性剂)0.05％、聚乙二醇400(光亮剂)0.15％，余量为水。
本实施例的铝合金清洗剂，是将除水以外的组分溶于水制成的。
本实施例的铝合金镀银前处理方法，包括下列步骤：
1)取待处理的铝合金零部件(7XXX系列铝合金)，用所述铝合金清洗剂喷淋4min；
2)将浸泡后取出的零部件进行水洗，水洗温度为60℃，时间为30s，水洗后即完成前处理。
完成前处理的铝合金零部件按常规方法进行镀银处理，具体操作步骤同实施例1。
实施例5
本实施例的铝合金清洗剂，由以下质量百分比的组分组成：碳酸钠0.45％、氢氧化钠(去污剂)0.30％、EDTA四钠(螯合剂)0.20％、硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐(剥离剂)0.20％、十二烷基硫酸钠(分散剂)0.25％、脂肪酸聚氧乙烯酯(乳化剂)0.10％、硅酸钠(缓蚀剂)0.20％、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性剂(活性剂)0.15％、聚乙二醇400(光亮剂)0.15％，余量为水。
本实施例的铝合金清洗剂，是将除水以外的组分溶于水制成的。
本实施例的铝合金镀银前处理方法，包括下列步骤：
1)取待处理的铝合金零部件(6XXX系列铝合金)，置于所述铝合金清洗剂中浸泡5min；
2)将浸泡后取出的零部件进行水洗，水洗温度为60℃，时间为60s，水洗后即完成前处理。
完成前处理的铝合金零部件按常规方法进行镀银处理，具体操作步骤同实施例1。
实施例6
本实施例的铝合金清洗剂，由以下质量百分比的组分组成：碳酸钠0.75％、氢氧化钠(去污剂)0.35％、EDTA四钠(螯合剂)0.25％、硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐(剥离剂)0.20％、十二烷基硫酸钠(分散剂)0.10％、脂肪酸聚氧乙烯酯(乳化剂)0.10％、硅酸钠(缓蚀剂)0.20％、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性剂(活性剂)0.20％、聚乙二醇400(光亮剂)0.15％，余量为水。
本实施例的铝合金清洗剂，是将除水以外的组分溶于水制成的。
本实施例的铝合金镀银前处理方法，包括下列步骤：
1)取待处理的铝合金零部件(铸造铝硅系列合金)，置于所述铝合金清洗剂中浸泡4min；
2)将浸泡后取出的零部件进行水洗，水洗温度为70℃，时间为20s，水洗后即完成前处理。
完成前处理的铝合金零部件按常规方法进行镀银处理，具体操作步骤同实施例1。
实施例7
本实施例的铝合金清洗剂，由以下质量百分比的组分组成：碳酸钠0.30％、氢氧化钠(去污剂)0.35％、EDTA四钠(螯合剂)0.15％、硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐(剥离剂)0.20％、十二烷基硫酸钠(分散剂)0.15％、脂肪酸聚氧乙烯酯(乳化剂)0.10％、硅酸钠(缓蚀剂)0.10％、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性剂(活性剂)0.20％、聚乙二醇400(光亮剂)0.15％，余量为水。
本实施例的铝合金清洗剂，是将除水以外的组分溶于水制成的。
本实施例的铝合金镀银前处理方法，包括下列步骤：
1)取待处理的铝合金零部件(6XXX系列铝合金)，置于所述铝合金清洗剂中浸泡5min；
2)将浸泡后取出的零部件进行水洗，水洗温度为60℃，时间为60s，水洗后即完成前处理。
完成前处理的铝合金零部件按常规方法进行镀银处理，具体操作步骤同实施例1。
实施例8
本实施例的铝合金清洗剂，由以下质量百分比的组分组成：碳酸钠0.20％、氢氧化钠(去污剂)0.25％、EDTA四钠(螯合剂)0.10％、硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐(剥离剂)0.30％、十二烷基硫酸钠(分散剂)0.35％、脂肪酸聚氧乙烯酯(乳化剂)0.10％、硅酸钠(缓蚀剂)0.20％、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性剂(活性剂)0.10％、聚乙二醇400(光亮剂)0.10％，余量为水。
本实施例的铝合金清洗剂，是将除水以外的组分溶于水制成的。
本实施例的铝合金镀银前处理方法，包括下列步骤：
1)取待处理的铝合金零部件(7XXX系列铝合金)，置于所述铝合金清洗剂中浸泡4min；
2)将浸泡后取出的零部件进行水洗，水洗温度为70℃，时间为20s，水洗后即完成前处理。
完成前处理的铝合金零部件按常规方法进行镀银处理，具体操作步骤同实施例1。
对比例
传统镀银前处理工艺为：
除油脱脂→水洗→碱蚀→热水洗→酸洗(HF+HNO3)→水洗。
其中，除油脱脂，温度60℃～70℃，时间20～120s；
水洗，室温，时间20～60s；
碱蚀，温度40℃～60℃，时间20～120s；
热水洗，温度60℃～70℃，时间20～60s；
酸洗，室温，30～60s；
水洗，室温，20～60s。
实验例1
本实验例对实施例1-8所得铝合金清洗剂及铝合金镀银前处理方法进行经济分析。
1.1直接经济效益分析：
以生产线实际工艺布置状况计算(不计水洗的投入成本)，实施例1-8的直接成本及使用周期如表1所示。
表1 实施例1-8的直接成本及使用周期
从表1可以看出，实施例1-8的铝合金清洗剂的成本相对传统工艺降低了60％～70％；使用周期却远远大于对比例，说明本发明的铝合金清洗剂具有较低的成本和较长的使用寿命。
1.2间接经济效益分析：
本发明的铝合金镀银前处理方法采用两步工序替代传统工艺六步工序，简化了作业流程，节约了生产设备与其占地费用，减少了人力消耗与员工健康检查费用、废水处理费用及其设备的占地费用、不合格零部件的返修费用等。本发明的铝合金镀银前处理方法所用工时与传统工艺比较基本持平，但是镀银产品质量一次合格率有了大幅提高，提高了企业的综合经济效益。
实验例2
本实验例对经实施例1-8的方法清洗后进行镀银的铝合金零部件进行合格率检测，结果如表2所示。其中，镀银工艺均采用常规镀银方法。
表2 不同前处理方法镀银产品质量一次合格率
镀银前处理方法 镀银产品质量一次合格率
实施例1 99％
实施例2 99％
实施例3 99.1％
实施例4 99.1％
实施例5 99％
实施例6 98.9％
实施例7 99％
实施例8 99％
对比例 85％
从表2可以看出，经实施例1-8的前处理方法，铝合金镀银产品质量合格率约为99％，与对比例的85％相比，提高了约14％，说明本申请的铝合金清洗剂适用于高压开关多个系列多种材质铝合金镀银前处理，保证了前处理清洗质量，提高了镀银层与铝合金基体的结合力，从而提高了镀银产品质量一次合格率，极大的减少了镀银产品的返修与报废率，具有良好的经济效益。

Claims (10)

1.一种铝合金清洗剂，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：碳酸盐0.10％～0.90％、去污剂0.30％～0.55％、复合助剂0.50％～1.60％、光亮剂0.10％～0.20％，余量为水。 
2.根据权利要求1所述的铝合金清洗剂，其特征在于：所述去污剂为氢氧化钠。 
3.根据权利要求1所述的铝合金清洗剂，其特征在于：所述复合助剂为螯合剂、剥离剂、分散剂、乳化剂、缓蚀剂和活性剂。 
4.根据权利要求3所述的铝合金清洗剂，其特征在于：所述螯合剂为EDTA四钠。 
5.根据权利要求3所述的铝合金清洗剂，其特征在于：所述剥离剂为双酯基季铵盐。 
6.根据权利要求3所述的铝合金清洗剂，其特征在于：所述分散剂为十二烷基硫酸钠。 
7.根据权利要求3所述的铝合金清洗剂，其特征在于：所述乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯酯；所述活性剂为酰胺类表面活性剂。 
8.根据权利要求3所述的铝合金清洗剂，其特征在于：所述缓蚀剂为硅酸钠。 
9.根据权利要求1所述的铝合金清洗剂，其特征在于：所述光亮剂为聚乙二醇400。 
10.一种使用如权利要求1所述的铝合金清洗剂的铝合金镀银前处理方法，其特征在于：包括采用所述的铝合金清洗剂对铝合金进行浸泡或喷淋后，再进行水洗。 
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