CN106119875A - 一种金属表面脱脂剂、其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属表面脱脂剂。金属表面脱脂剂由A剂、B剂两组分组成，A剂由如下质量百分比的原料组成的：磷酸盐20‑30％；碳酸盐1‑10％；硅酸盐5‑15％；螯合剂1‑5％；增溶剂1‑10％；去离子水30‑72％；B剂为表面活性剂。经过脱脂、酸洗后的铝材及铝合金特别容易与钝化液或磷化液反应，形成一层均匀、薄的钝化膜，更有利于后续的封闭处理，使之耐盐雾时间增长。具有操作简单、不会造成腐蚀、处理温度低、成本低、泡沫低和在任何场地，喷、浸两方面皆可的优点。

Description

一种金属表面脱脂剂、其制备方法和应用

技术领域

本发明属于金属的除油脱脂技术领域，尤其涉及一种金属表面脱脂剂、其制备方法和应用。

技术背景

铝材及铝合金在进入生产线进行表面处理前的第一道工序就是脱脂，铝材表面接触到油脂或污染物后，会阻碍其表面与处理溶液的充分接触，不能得到润湿均匀的清洁表面；若油脂或污染物带入后续的处理溶液，将会破坏溶液的组成，对铝材形成二次污染。铝材在生产过程中使用润滑剂、乳液、轧制油或切削液，在机械抛光中使用的抛光膏，在半成品(基材)的储存中使用的防锈油等必要的油脂，都需要脱脂除去。

目前市场上适合铝材或铝合金用的脱脂剂，传统的大多含有强酸或强碱性，虽然清洗效果很好，但对工件有一定的腐蚀性，同时对现场操作人员也有一定的危害性。同时，现有碱性脱脂剂处理温度大多在40-70℃，消耗能源多；随着对操作人员身体健康和社会的可持续发展的重视，人类更需要一种环保、操作环境安全、节约能源的脱脂剂产品。

另一方面，现有的脱脂剂产品，一般都是由单组分构成，虽然投料简单，但组成中的表面活性剂与其他组分混合后，往往存在长时间存储产生不稳定的情况，例如析出、结块、沉淀等。而且，现有脱脂剂中表面活性剂也常有使用OP-10烷基酚聚氧乙烯醚，但我国国家标准已有将其列为禁用原料的通告。

发明内容

因此，针对现有技术中脱脂剂由于其组分中的表面活性剂与其他组分混合制成后使用，往往存在长时间存储产生不稳定的情况，及现有脱脂剂中表面活性剂常有使用禁用原料OP-10烷基酚聚氧乙烯醚的缺陷，提供一种金属表面脱脂剂及其制备方法和应用。

本发明的技术方案如下：

一种金属表面脱脂剂，由A剂、B剂两组分组成，

A剂由如下质量百分比的原料组成的：

磷酸盐20-30％；碳酸盐1-10％；硅酸盐5-15％；螯合剂1-5％；增溶剂1-10％；去离子水30-72％；

B剂为表面活性剂。

所述磷酸盐选自磷酸钠、焦磷酸钠、焦磷酸钾、三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、偏磷酸钠中的一种或一种以上；所述碳酸盐选自碳酸钠或碳酸钾；所述硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钾、偏硅酸钠中的一种或一种以上；所述螯 合剂选自醚羧酸类或EDTA类有机螯合剂；所述增溶剂为二甲苯磺酸钠。

所述磷酸盐为焦磷酸钾；所述碳酸盐为碳酸钾；所述硅酸盐为硅酸钾；所述螯合剂为乙二胺四乙酸四钠盐(EDTA-4Na)；所述增溶剂为二甲苯磺酸钠。

B剂由如下质量百分比的原料组成的：发泡剂10-20％；抑泡剂5-15％；碳酸钾0-0.5％；去离子水64.5-85％。

所述发泡剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠中的一种或一种以上；所述抑泡剂为环丙烷和/或环乙烷聚合产物。

所述发泡剂为异构十三醇聚氧乙烯醚，所述抑泡剂为环丙烷和环乙烷聚合产物。

所述A剂的制备方法为：

搅拌下向质量百分比为30-72％的水中加入质量百分比为20-30％的磷酸盐，1-10％的碳酸盐，5-15％的硅酸盐，1-5％的螯合剂，继续搅拌10-15min；再加入质量百分比为1-10％的增溶剂，搅拌均匀；

所述B剂的制备方法为：

搅拌下向质量百分比为64.5-85％的水中加入质量百分比0-0.5％的碳酸钾，10-20％的发泡剂，搅拌10-20min混匀后，再加入质量百分比为5-15％抑泡剂，搅拌均匀。

所述脱脂剂用于铝材及铝合金表面脱脂。

将预处理完的金属浸入30-40℃脱脂剂中，静置3min，摆洗3min即可完成材或铝合金的表面脱脂。

本发明的优点：

1、本发明脱脂剂为一种弱碱性脱脂剂，其中不含有强酸、强碱等腐蚀性物质；

2、由A剂、B剂两组分组成，分成两种组分，彻底解决存储不稳定问题；

3、优选的适合低温处理条件的复合表面活性剂，不含我国禁用的烷基酚聚氧乙烯醚类，使处理温度在30-40℃，节约部分能源；

4、尤其适用于铝材及铝合金钝化、磷化的前期处理，经过脱脂、酸洗后的铝材及铝合金，特别容易与钝化液或磷化液反应，形成一层均匀、薄的钝化膜，更有利于后续的封闭处理，使之耐盐雾时间增长。

5、成本低、泡沫低和在任何场地，喷、浸两方面皆可的优点。

附图说明

图1为喷淋效果图：脱脂前后对比图

图2为浸洗效果图：脱脂前后对比图。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最 佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

本发明实施例中所使用的表面活性剂为沈阳浩博实业有限公司生产销售的HB-1380(异构十三醇聚氧乙烯醚)和HB-126(环丙烷和环乙烷聚合产物)。

实施例1：

A剂原料是由以下物质按质量百分比组成的：

制备方法是：称取质量百分比为48％的去离子水，在中速(400r/min)搅拌条件下依次按配比加入上述各药剂，搅拌均匀即可。

B剂原料是由以下物质按质量百分比组成的：

制备方法是：称取质量百分比为80％的去离子水，在中速(400r/min)搅拌条件下加入质量百分比为0.1％的碳酸钾、15％的HB-1380，搅拌10-20min混合均匀后，加入质量百分比5％的HB-126，搅拌均匀即可。

本发明实施例中所使用的表面活性剂为沈阳浩博实业有限公司生产销售的HB-1380(异构十三醇聚氧乙烯醚)和HB-126(环丙烷和环乙烷聚合产物)。

实施例2：

A剂原料是由以下物质按质量百分比组成的：

制备方法是：称取质量百分比为54％的去离子水，在中速(400r/min)搅拌条件下依次按配比加入上述各药剂，搅拌均匀即可。

B剂原料是由以下物质按质量百分比组成的：

制备方法是：称取质量百分比为80.3％的去离子水，在中速(400r/min)搅拌条件下加入质量百分比为0.2％的碳酸钾、10％的HB-1380，搅拌10-20min混合均匀后，加入质量百分比9.5％的HB-126，搅拌均匀即可。

实施例3：

A剂原料是由以下物质按质量百分比组成的：

制备方法是：称取质量百分比为62％的去离子水，在中速(400r/min)搅拌条件下依次按配比加入上述各药剂，搅拌均匀即可。

B剂原料是由以下物质按质量百分比组成的：

制备方法是：称取质量百分比为74.7％的去离子水，在中速(400r/min)搅拌条件下加入质量百分比为0.3％的碳酸钾、15％的HB-1380，搅拌10-20min混合均匀后，加入质量百分比10％的HB-126，搅拌均匀即可。

实施例4：

A剂原料是由以下物质按质量百分比组成的：

制备方法是：称取质量百分比为38％的去离子水，在中速(400r/min)搅拌条件下依次按配比加入上述各药剂，搅拌均匀即可。

B剂原料是由以下物质按质量百分比组成的：

制备方法是：称取质量百分比为69.6％的去离子水，在中速(400r/min)搅拌条件下加入质量百分比为0.4％的碳酸钾、20％的HB-1380，搅拌10-20min混合均匀后，加入质量百分比10％的HB-126，搅拌均匀即可。

实施例5：

A剂原料是由以下物质按质量百分比组成的：

制备方法是：称取质量百分比为52％的去离子水，在中速(400r/min)搅拌条件下依次按配比加入上述各药剂，搅拌均匀即可。

B剂原料是由以下物质按质量百分比组成的：

制备方法是：称取质量百分比为75.8％的去离子水，在中速(400r/min)搅拌条件下加入质量百分比为0.2％的碳酸钾、14％的HB-1380，搅拌10-20min混合均匀后，加入质量百分比10％的HB-126，搅拌均匀即可。

实施例6：

A剂原料是由以下物质按质量百分比组成的：

制备方法是：称取质量百分比为48％的去离子水，在中速(400r/min)搅拌条件下依次按配比加入上述各药剂，搅拌均匀即可。

B剂原料是由以下物质按质量百分比组成的：

制备方法是：称取质量百分比为77.4％的去离子水，在中速(400r/min)搅拌条件下加入质量百分比为0.1％的碳酸钾、13％的HB-1380，搅拌10-20min混合均匀后，加入质量百分比9.5％的HB-126，搅拌均匀即可。

实施例7：实施例1-6所制备的脱脂剂的效果验证

说明：本实施例中只列出了实施例制备的脱脂剂的效果验证数据，并不代表其他实施例不能达到所声称的效果，实际上，声请人于本申请日前也针对实施例2-6做过类似的实验，并且效果相似，因此在本申请文件中不在一一累述。

为研究铝材及铝合金表面除油脱脂剂的应用，特做了如下性能试验：1、清洗实验

铝轮毂或铝管材预处理：用酒精将铝轮毂或铝管材试片表面清洗干净，在105℃下真空干燥恒重后用电子天平称重，精确到0.0001g，质量记为m₀。在试片表面均匀涂抹防锈油和切削液，后挂在支架上，自然晾干至恒重，在电子天平上称重，精确到0.0001g，质量记为m₁。将按如下两种方法脱脂后的试片放入120℃真空干燥箱，恒重后用电子天平称重，精确到0.0001g，质量记为m₂。

除油率的计算：

$\mathrm{\η}=\frac{m1-m2}{m1-m0}\×100\%$

(m₀----洁净试片起始质量，g；m₁----涂油试片起始质量，m₂----洁净试片脱脂后的质量，g。)

(1)喷淋：喷淋机

加热循环温度至35±5℃；压力：0.4Mpa；配槽浓度：A剂：20g/L，B剂：10g/L；时间：3min。

工艺：喷淋脱脂→工业水洗→纯水洗→纯水洗→烘干(120℃)→冷却至室温。

(2)浸洗：

①将预处理完的铝轮毂或铝管材浸入已达到规定温度(35±5℃)的本发明脱脂剂中，静置3min，摆洗3min，摆洗频率30±1次/min(往返为1次)，摆洗距离50±2mm；

②提出工件，先用工业水洗，再纯水洗，观察水幕是否连续，置于120℃烘箱中烘干，取出冷却至室温。

<注>铝材表面脱脂效果检测方法(水膜连续性)：铝材经脱脂、水洗后，上升到适宜目视检测的高度停留30s，铝材表面水膜应该是连续的，表面完全均匀润湿，水膜连续性应该至少保持30s以上为合格。

若水膜在30s内分开或不连续者，残留油迹或滞留大粒水珠等现象为不合格，需要进行补充脱脂。

2、泡沫实验

参照本公司企业标准

(1)取以上槽液，配制10％水溶液，并加热到35±5℃；

(2)用量筒量取60ml上述溶液，盖塞，在35±5℃的烘箱中放置10min取出，立即上下摇动1min，上下摇动的距离约为0.33m，频率为100-110次/min。

(3)摇动完毕后，打开筒塞，记下即时泡沫高度，然后将量筒置于35±5℃的烘箱中，静置10min，观察泡沫消失情况，记下残留泡沫高度。

3、产品稳定性试验

采用实施例1的脱脂剂考查产品的稳定性。

表1脱脂剂A剂稳定性考核方案

表2脱脂剂B剂稳定性考核方案

实验结论：

本发明涉及的用于铝材及铝合金表面除油脱脂剂，实验结果表明在温度为35±5℃，喷淋或浸洗时间为3min，除油率可达99％以上，槽液泡沫高度低(即时泡沫高度7mm，10min后泡沫高度4mm)，稳定性好，对铝材几乎没有腐蚀，弱碱性槽液对操作者安全。

对比例：文献“曾小君,金萍,陈烨高效水基压铸铝合金脱脂剂的研制[期刊论文]-电镀与涂饰2013(06)”。

压铸铝合金脱脂剂的典型配方为(以质量分数表示)：

当脱脂温度为50-60℃，脱脂剂活性物的质量分数为1.5％-3.0％时，超声浸渍脱脂4-5min，除油率可达100％。

试验例：

本发明各实施例中制备的脱脂剂与对比例中的脱脂剂的效果比较：

本发明脱脂剂与对比例相比较，配方中不含禁用原料OP-10烷基酚聚氧乙烯醚，且使用温度低、处理时间短，节约能源，泡沫低，可喷、浸两种方式对工件进行清洗，除油率都能达到满意效果。

Claims (9)

1.一种金属表面脱脂剂，其特征在于：由A剂、B剂两组分组成，

A剂由如下质量百分比的原料组成的：

磷酸盐 20-30％；碳酸盐 1-10％；硅酸盐 5-15％；螯合剂 1-5％；增溶剂 1-10％；去离子水 30-72％；

B剂为表面活性剂。

2.根据权利要求1所述的金属表面脱脂剂，其特征在于，所述磷酸盐选自磷酸钠、焦磷酸钠、焦磷酸钾、三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、偏磷酸钠中的一种或一种以上；所述碳酸盐选自碳酸钠或碳酸钾；所述硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钾、偏硅酸钠中的一种或一种以上；所述螯合剂选自醚羧酸类或EDTA类有机螯合剂；所述增溶剂为二甲苯磺酸钠。

3.根据权利要求书2所述的金属表面脱脂剂，其特征在于，所述磷酸盐为焦磷酸钾；所述碳酸盐为碳酸钾；所述硅酸盐为硅酸钾；所述螯合剂为乙二胺四乙酸四钠盐(EDTA-4Na)；所述增溶剂为二甲苯磺酸钠。

4.根据权利要求1所述的金属表面脱脂剂，其特征在于，B剂由如下质量百分比的原料组成的：发泡剂10-20％；抑泡剂5-15％；碳酸钾0-0.5％；去离子水64.5-85％。

5.根据权利要求4所述的金属表面脱脂剂，其特征在于，所述发泡剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠中的一种或一种以上；所述抑泡剂为环丙烷和/或环乙烷聚合产物。

6.根据权利要求书5所述的金属表面脱脂剂，其特征在于，所述发泡剂为异构十三醇聚氧乙烯醚，所述抑泡剂为环丙烷和环乙烷聚合产物。

7.一种权利要求书1所述的金属表面脱脂剂的制备方法，其特征在于，所述A剂的制备方法为：

搅拌下向质量百分比为30-72％的水中加入质量百分比为20-30％的磷酸盐，1-10％的碳酸盐，5-15％的硅酸盐，1-5％的螯合剂，继续搅拌10-15min；再加入质量百分比为1-10％的增溶剂，搅拌均匀；

所述B剂的制备方法为：

搅拌下向质量百分比为64.5-85％的水中加入质量百分比0-0.5％的碳酸钾，10-20％的发泡剂，搅拌10-20min混匀后，再加入质量百分比为5-15％抑泡剂，搅拌均匀。

8.一种权利要求1所述的金属表面脱脂剂的应用，其特征在于，所述脱脂剂用于铝材及铝合金表面脱脂。

9.一种权利要求1所述的金属表面脱脂剂的使用方法，其特征在于，

将预处理完的金属浸入30-40℃脱脂剂中，静置3min，摆洗3min即可完成材或铝合金的表面脱脂。