CN105483730B - 一种中性环保金属除油除氧化皮清洗液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属表面清洗的技术领域，公开了一种中性环保金属除油除氧化皮清洗液及其制备方法。所述清洗液由盐类、表面活性剂、有机溶剂、络合剂、增稠剂、杀菌剂及水组成；所述有机溶剂为二乙醇胺、三乙醇胺或聚乙二醇400的一种以上。所述清洗液不含挥发性有害成分，可避免产生燃烧与爆炸的危险；该清洗液为中性，使用过程中，操作人员无需特别的安全设施，工作中可避免酸雾产生，对设备腐蚀小；也不会影响零器件的表面形态和尺寸精度；并且清洗液的化学性质稳定，便于储运，工艺操作简便，成本低廉，易于实现产业化；同时其清洗效率高。

Description

一种中性环保金属除油除氧化皮清洗液及其制备方法
技术领域
本发明属于金属表面清洗的技术领域，涉及一种清洗剂，特别涉及一种中性环保并适用于金属零器件除油除氧化皮的清洗液及其制备方法。
背景技术
金属零器件在各行各业的生产中都是不可或缺的重要组成部分。各种零器件从金属原料到成品的生产制造过程中必然经过成型、切削、打磨、储运、组装等等工序。金属零件在工序间的停留期间，需要采取必要的防护措施，较为常用的防护方法是通过浸油，从而隔绝工件与空气中氧气和水汽接触，达到防止工件氧化腐蚀的目的。在下一个加工工序进行时，则需要先对工件进行除油处理。另外，金属工件常常存在因防护不及时，或防护质量不到位，导致工件表面被氧化的情况，金属材质的工件表面会生成一层氧化皮。该氧化皮不仅会影响零器件的外观，而对于电子微电子领域的金属零器件而言，该氧化皮的存在必然影响零器件表面可焊性以及焊点导电性。所以，许多金属零器件在组装前需要除油同时除氧化皮。
目前除油除氧化皮的方法大多采用两步处理的方法，即先用强碱液除油，再用强酸去氧化皮。两步法在较长一段时间内都是较为适用和通用的处理工艺，例如，中国专利CN102094205B中清洗液的pH为12.5-13.5；中国专利申请90105444.5提供的配方则是由硫酸和多种阴、阳离子表面活性剂组成；中国专利201210351950.X所述清洗剂主要有二磷酸和表面活性剂组成；申请号为03146767.9的中国专利所述的清洗液中，含多种含磷化合物(ATMP、HEDP、EDTMP以及有机磷络合物)，对环保极为不利。如上所述技术和产品或者采用强酸进行处理，除锈过程难免会溶解基体金属，清洗程度难以控制；或者采用强碱性除油，但强碱性对铝锌基材有明显的腐蚀作用；或者含磷，含氟，或含有OP(辛基酚聚氧乙烯醚)、NP(壬基酚聚氧乙烯醚)系列的表面活性剂，此类表面活性剂难降解，且对人体损害大，是一种不环保的表面活性剂。此外，两步法弊端明显，除油池、清洗池、除锈池、清洗池，至少需要4个工作池，占用的场地大；其次，步骤多、工作量大、效率低；三是使用强碱和强酸，使用过程必须加强防护，安全隐患大；再者，使用过程的酸雾造成设备腐蚀严重；而且废水排放前必须严格处理，否则对环境损害巨大。从另一方面分析，在各种元器件日益微型化、集成化以及轻量化的今天，金属器件尺寸越来越小，越来越精密，对尺寸精度要求越来越高。传统工艺中，强碱除油清洗，不适用于含铝锌的金属零件；而强酸除氧化皮难以控制清洗程度，对金属的溶解明显；由此可见不论强酸还是强碱都会造成零件表面状态与尺寸精度受损，传统清洗工艺在许多领域已难以满足生产应用的要求。近年，也有少量关于一步除油除锈的清洗液专利面世，但所述工艺或者是强酸条件，或者组成复杂，或者含磷含难降解表面活性剂，如中国专利201210351950.X所提供的除油除锈剂由盐酸、磷酸、草酸、冰醋酸、柠檬酸等有机无机酸，以及聚乙烯醇、六次甲基四胺、环氧乙烷、乙二醛、硬酯酸镁、聚天冬氨酸、乙二胺四亚甲基膦酸钠、聚马来酸钠、羟基乙叉二磷酸等等有机添加剂，生产较为繁琐，组分复杂也不利于排放处理。
为此，本发明报道了一种安全高效、中性环保、一步清洗即可完成除油去氧化皮的清洗液。
发明内容
针对现有技术存在的问题，并充分考虑成本、可操作性以及安全环保等问题，本发明提供了一种中性环保金属除油除氧化皮清洗液。本发明的清洗液满足了当前零器件微型化，器件尺寸要求越来越高的发展趋势，可清洗但不影响零件尺寸；同时本发明的清洗液为中性，工作环境友好，无安全隐患；并且本发明所用原料稳定性好，其中表面活性剂易于降解。本发明所述清洗液在生产、储运、使用、排放等方面均简单易行，安全实用。
本发明的另一目的在于提供上述中性环保金属除油除氧化皮清洗液的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种中性环保金属除油除氧化皮清洗液，由盐类、表面活性剂、有机溶剂、络合剂、增稠剂、杀菌剂及水组成。其中盐类的质量浓度为2.0-20.0g/L，优选浓度为8.0-15.0g/L；表面活性剂浓度为15.0-45.0g/L，优选浓度为20.0-35.0g/L；有机溶剂浓度为12.0-30.0g/L，优选浓度为18.0-25.0g/L；络合剂浓度为10.0-30.0g/L，优选浓度为15.0-25.0g/L；增稠剂的浓度为0.5-5.0g/L，优选浓度为0.8-3.0g/L；杀菌剂用量为0.1-2.0g/L，优选浓度为0.2-0.8g/L。
所述盐类为柠檬酸钠、柠檬酸钾、硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠、碳酸钾或硼酸钠的一种以上。
所述表面活性剂为APG(烷基糖苷)、FMEE(脂肪酸甲酯与环氧乙烷的缩合物)、CAB(椰油酰胺丙基甜菜碱)、LAS(十二烷基苯磺酸钠)或渗透剂JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)中三种以上；其主要作用是乳化清洗工件表面的油类，并使的清洗液具有良好的渗透性能，加速对清洗表面的润湿。
所述有机溶剂为DEA(二乙醇胺)、TEA(三乙醇胺)、PEG-400(聚乙二醇400)的一种以上；其作用是溶解金属零器件表面附着的有机物。
所述络合剂为EDTA-4Na(乙二胺四乙酸四钠)、EDTA-2Na(乙二胺四乙酸二钠)、葡萄糖酸钠或酒石酸钾钠的一种以上；其主要作用是络合金属离子，促使工件表面的氧化皮溶解。
所述增稠剂为NaCl、海藻酸钠或CMC(羧甲基纤维素钠)中的一种以上；其作用是增加清洗液的粘度，可减少灌装或倾倒过程中的飞溅，增加洗液外观品质。
所述杀菌剂为卡松(5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的混合物)、山梨酸钾或尼泊金酯中的一种以上，其作用是杀菌防变质，使清洗液具有较长的保存期。
一种中性环保金属除油除氧化皮清洗液的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将盐类加入第一部分水中，搅拌溶解，得到盐类溶液；
(2)将表面活性剂依次加入盐类溶液中，搅拌溶解；
(3)表面活性剂都溶解完全后，向溶液中依次加入有机溶剂、络合剂、增稠剂和杀菌剂，搅拌溶解，得到混合溶液；
(4)向混合溶液中加入第二部分水，采用调节剂调节溶液的pH为中性，补水使得各物质的含量达到所需的浓度，得到清洗液。
步骤(2)中所述表面活性剂在加入的过程中需前面一种表面活性剂完全溶解后再加入下一种表面活性剂。
步骤(3)中有机溶剂、络合剂、增稠剂和杀菌剂在加入的过程中需前一种成分溶解完全后再加入下一种成分。
步骤(3)中所述增稠剂在加入前需配成溶液，溶液中增稠剂与水的质量体积比为(0.5～5)g：(150～350)mL。
步骤(4)所述调节剂为柠檬酸或氨水；步骤(4)中所述pH为6.8-7.2。
步骤(1)所述第一部分水的用量≥步骤(4)第二部分水的用量＞步骤(4)补水的用量。
本发明的清洗液适用于各种金属材料零器件特别是精密零器件的除油清洗，适用于镍基、铁基、铜基零器件的去除氧化皮清洗。
清洗液使用时，视待清洗表面的油层厚度，氧化程度，稀释清洗液至5-20倍；“稀释至5倍”即200g清洗液稀释至1000g；“稀释至20倍”即50g清洗液稀释至1000g。油多且氧化程度高的表面应使用稀释倍数低的清洗液。加热稀释后的清洗液(即工作液)至40-70℃，同时搅拌工作液，将待洗工件浸入工作液，20-30min可使工件表面油污与氧化皮褪除干净。采用超声波清洗，清洗时间可缩短至3-5min。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明所述清洗液不含挥发性有害成分，水基清洗液可避免产生燃烧与爆炸的危险；
(2)本发明所述清洗液为中性，使用过程中，操作人员无需特别的安全设施，工作中可避免酸雾产生，对设备腐蚀小；也不会影响零器件的表面形态和尺寸精度；
(3)本发明所述清洗液，各组分化学性质稳定，便于储运，工艺操作简便，成本低廉，易于实现产业化；
(4)清洗效率高，超声清洗3-5min，浸泡清洗20-30min。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种中性环保金属除油除氧化皮清洗液，通过以下方法制备而成，以配制1000mL的清洗液为例：
(1)将15.0g柠檬酸钠加入装有500mL蒸馏水的容器中，搅拌至完全溶解，得到柠檬酸钠溶液；
(2)向步骤(1)的柠檬酸钠溶液中依次加入表面活性剂APG 10.0g，LAS18.0g，FMEE8.0g，渗透剂JFC 2.0g，搅拌溶解，添加过程，每种成分溶解完全后再加入下一种成分；
(3)步骤(2)的表面活性剂都溶解完全后，向溶液中加入有机溶剂TEA12.0g，PEG-40010.0g，搅拌至完全溶解，溶液透明均一；随后加入EDTA-2Na10.0g，搅拌至完全溶解，得到混合溶液；
(4)将1.0g海藻酸钠先溶于200mL蒸馏水中，得到海藻酸钠溶液；再将该溶液加入步骤(3)的混合溶液中，搅拌均匀；随后加入卡松2.0g，搅拌均匀，补充蒸馏水至950mL，采用调节剂(所述调节剂为10.0wt％柠檬酸溶液或28.0wt％的氨水，根据补充蒸馏水后溶液的pH来确定)调节溶液的pH至6.8-7.2，再补充蒸馏水至1000mL，得到清洗液；所述清洗液为无色透明，均匀无分层，具有一定粘度的液体。
将清洗液进行除油与除氧化皮(钢铁表面厚氧化皮即为铁锈)性能测试，测试结果如表1所示。除油性能检测中试片挂油方法按标准JB/T 4323.2-1999所述方法进行，所用油污为N46HL液压油(通用机床工业用油)。
表1清洗液进行除油与除氧化皮性能测试
由上测试结果可知，本发明所述清洗液除油除锈性能符合HG/T2387-2007《工业设备化学清洗质量标准》中锈垢除垢率≧95％、油垢洗净率≧95％的规定。
实施例2
一种中性环保金属除油除氧化皮清洗液，通过以下方法制备而成，以配制1000mL的清洗液为例：
(1)将10.0g柠檬酸钠、4g硼酸钠加入装有500mL蒸馏水的容器中，搅拌至完全溶解，得到盐类溶液；
(2)向步骤(1)的盐类溶液中依次加入表面活性剂CAB(35wt％)20.0g，LAS 20.0g，渗透剂JFC 2.0g，搅拌溶解，添加过程，每种成分溶解完全后再加入下一种成分；
(3)步骤(2)的表面活性剂都溶解完全后，向溶液中加入有机溶剂TEA15.0g，PEG-40012.0g，搅拌至完全溶解，溶液透明均一；随后加入EDTA-2Na8.0g，葡萄糖酸钠10.0g，搅拌至完全溶解，得到混合溶液；
(4)将1.5g CMC先溶于200mL蒸馏水中，得到CMC溶液；再将该溶液加入步骤(3)的混合溶液中，搅拌均匀；随后加入卡松1.0g，尼泊金酯0.5g，搅拌均匀，补充蒸馏水至950mL，采用调节剂(所述调节剂为10.0wt％柠檬酸溶液或28.0wt％的氨水，根据补充蒸馏水后溶液的pH来确定)调节溶液的pH至6.8-7.2，再补充蒸馏水至1000mL，得到清洗液，所述清洗液为无色透明，均匀无分层。
将清洗液进行除油与除氧化皮性能测试，测试结果如表2所示。除油性能检测中试片挂油方法按标准JB/T 4323.2-1999所述方法进行，所用油污为N46HL液压油(通用机床工业用油)。
表2清洗液进行除油与除氧化皮性能测试
性能 样品材质 清洗液的质量浓度 清洗工件的条件 清洗效果
除油性能 H62黄铜 10％ 60℃，超声波，10min 除油率≧97％
除锈性能 H62黄铜 10％(重锈) 60℃，超声波，10min 氧化皮清除率≧98％
由测试结果可知，本发明所述清洗液除油除锈性能符合HG/T2387-2007《工业设备化学清洗质量标准》中锈垢除垢率≧95％、油垢洗净率≧95％的规定。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种中性环保金属除油除氧化皮清洗液，其特征在于：由盐类、表面活性剂、有机溶剂、络合剂、增稠剂、杀菌剂及水组成；
所述盐类为柠檬酸钠、柠檬酸钾、硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠、碳酸钾或、硼酸钠的一种以上；
所述表面活性剂为APG、FMEE、CAB、LAS或渗透剂JFC中三种以上；
所述络合剂为乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四乙酸二钠、葡萄糖酸钠或酒石酸钾钠的一种以上；
所述有机溶剂为二乙醇胺、三乙醇胺或聚乙二醇400的一种以上；
所述增稠剂为氯化钠、海藻酸钠或羧甲基纤维素钠中的一种以上；
所述盐类的浓度为2.0-20.0g/L，表面活性剂的浓度为15.0-45.0g/L，有机溶剂的浓度为12.0-30.0g/L，络合剂的浓度为10.0-30.0g/L，增稠剂的浓度为0.5-5.0g/L，杀菌剂的浓度为0.1-2.0g/L。
2.根据权利要求1所述中性环保金属除油除氧化皮清洗液，其特征在于：
所述杀菌剂为卡松、山梨酸钾或尼泊金酯中的一种以上。
3.根据权利要求1所述中性环保金属除油除氧化皮清洗液，其特征在于：所述盐类的浓度为8.0-15.0g/L，表面活性剂的浓度为20.0-35.0g/L，有机溶剂的浓度为18.0-25.0g/L，络合剂的浓度为15.0-25.0g/L，增稠剂的浓度为0.8-3.0g/L，杀菌剂的浓度为0.2-0.8g/L。
4.根据权利要求1～3任一项所述中性环保金属除油除氧化皮清洗液的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
(1)将盐类加入第一部分水中，搅拌溶解，得到盐类溶液；
(2)将表面活性剂依次加入盐类溶液中，搅拌溶解；
(3)表面活性剂都溶解完全后，向溶液中依次加入有机溶剂、络合剂、增稠剂和杀菌剂，搅拌溶解，得到混合溶液；
(4)向混合溶液中加入第二部分水，采用调节剂调节溶液的pH为中性，补水使得各物质的含量达到所需的浓度，得到清洗液。
5.根据权利要求4所述中性环保金属除油除氧化皮清洗液的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述表面活性剂在加入的过程中需前面一种表面活性剂完全溶解后再加入下一种表面活性剂；
步骤(3)中有机溶剂、络合剂、增稠剂和杀菌剂在加入的过程中需前一种成分溶解完全后再加入下一种成分。
6.根据权利要求4所述中性环保金属除油除氧化皮清洗液的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述增稠剂在加入前需配成溶液，溶液中增稠剂与水的质量体积比为(0.5～5)g：(150～350)mL；
步骤(4)所述调节剂为柠檬酸或氨水；步骤(4)中所述pH为6.8-7.2；
步骤(1)所述第一部分水的用量≥步骤(4)第二部分水的用量＞步骤(4)补水的用量。
7.根据权利要求1～3任一项所述中性环保金属除油除氧化皮清洗液在金属除油除氧化皮领域的应用，其特征在于：所述金属为镍基、铁基或铜基零器件。
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