CN1200141A

CN1200141A - 金属清洁方法及组合物

Info

Publication number: CN1200141A
Application number: CN96197641.1A
Authority: CN
Inventors: 巴里·辛格
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1998-11-25
Also published as: AU7436596A; EP0882120A4; CA2229432A1; MX9802556A; JPH11513731A; EP0882120A1; US5658869A; BR9611067A; WO1997014778A1

Abstract

公开了一种新型组合物,用于提供该组合物的试剂盒,以及处理方法。所述组合物包括含水羟基酸、羟基醚、表面活性剂和碱金属氢氧化物。优选的是,所述组合物包括含水羟基乙酸,二丙二醇甲基醚,9M十三烷醇和聚氧－1,2－乙烷二基,α－壬基苯基－ω－羟基的表面活性剂混合物,以及含水氢氧化钠。

Description

金属清洁方法及组合物

技术领域

本发明涉及清洁组合物。具体而言，本发明涉及清洁金属的组合物。

背景技术

许多工业都与金属部件的制造有关。这些部件用各种方法制造，例如冲压、拉制、研磨、拉削和切削。

在制成金属部件后，其在涂覆或进一步加工之前需要被清洁。一些此类清洁是用水基化合物来进行的，其中将所述化合物喷涂在所述部件上，或是将所述部件浸泡在高温下并搅拌，然后清洗该部件。在所述部件不需要仔细清洗时才使用这些方法。如果希望在所述部件上不留下任何外来物质，将要使用除油机。这些机器通常使用氯化烃溶剂。但是被除去的物质例如油脂和其他在所述部件上的化合物却积留在溶剂中。

金属部件通常通过多步骤的分批操作来进行清洁。通过暴露于三氯乙烯蒸气中，或者是浸入在苛性碱溶液槽中，将待清洁的部件除油以除去油脂和其他有机污染物。已除油的部件在第二个槽中清洗，在第三个槽中经过除鳞或除氧化物的酸洗处理，然后再在第四个槽中清洗。这些槽占用了相当大的面积，因此增加了清洁处理的费用。该清洁操作还需要使处理液保持强度和浓度。而且，在酸洗高碳含量的钢或者未完全除油的部件时，有机酸洗用酸经常在金属表面留下碳渣。再者，酸洗处理会导致氢脆化。还有，所用的组合物会含有高浓度的酸，使得对金属如铜的作用过度。

虽然现有技术的方法和组合物可用于清洁金属，但是这些方法和组合物都是昂贵、费事的，而且会导致氢脆化以及过度腐蚀金属基底。因此需要可避免现有技术之缺陷的组合物和方法。

发明公开

根据本发明提供一种新型组合物，提供该组合物的试剂盒，以及用该组合物处理材料的方法。所述组合物包括含水的羟基酸，优选为含水的羟基乙酸；羟基醚，优选为二丙二醇甲基醚(dipropylene glycol methylether)；由高分子量醇和乙氧化烷基酚构成的表面活性剂混合物，优选为9M十三烷醇和聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基(polyoxy-1，2-ethanediyl’，alpha-’nonylphenyl’-omega-hydroxy)的混合物，以表面活性剂混合物的总重计，更优选为含有约7-9wt％的9M十三烷醇和约4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基、其余为水的表面活性剂混合物；以及含水碱金属氢氧化物，优选为氢氧化钠。优选的是，以组合物的总重计，该组合物使用约10-51wt％的含水羟基乙酸，约5-45wt％、优选8-10wt％、更优选约8wt％的含水二丙二醇甲基醚，约4-8wt％、更优选约5wt％的得自于Texaco Chemical Co.，Houston，TX的Surfonic N-95，以及约7-9wt％、优选8wt％的十三烷醇。该组合物中包括含水的氢氧化钠，以在组合物中提供约95-105的酸价。Surfonic N-95是Texaco Chemical Co.对聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基的编号。在本发明的组合物中，表面活性剂混合物的量可为组合物的约8-25wt％。在本发明的优选组合物中，羟基乙酸的浓度为约70wt％，二丙二醇甲基醚的浓度为约99.5wt％，含水氢氧化钠的的浓度为约50wt％，而表面活性剂优选包括约5wt％的Surfonic N-95和约8wt％的9M十三烷醇，其余的为水，这是以组合物的重量计。

根据本发明的另一方面，还提供一种用于提供清洁组合物的试剂盒。该试剂盒通常包括含水的羟基酸、含水的羟基醚、stet和表面活性剂混合物。优选的是，羟基酸是含水羟基乙酸，羟基醚是含水二丙二醇甲基醚，表面活性剂混合物包括十三烷醇和聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基，而stet是含水的氢氧化钠。含水羟基酸、羟基醚、表面活性剂混合物以及stet试剂在该试剂盒中的量和浓度足以产生本发明的组合物。

在本发明的另一方面中，使用本发明的组合物可处理各种材料如金属、陶瓷、玻璃等等。该组合物特别用于处理如铜、钢、黄铜、锌、镍、铝和科瓦合金(Kovar)的金属。

以上对本发明进行了简要描述，现根据以下具体细节和非限制性的实施例更为详细地阐明本发明。除非另有说明，所有的百分数都是以重量为基础，而所有的温度都是摄氏度。实施本发明的最佳方式

本发明的组合物通常包括含水的羟基酸、羟基醚、表面活性剂混合物和含水的氢氧化钠。优选使用的含水羟基酸是含水羟基乙酸。其他可使用的羟基酸包括但不限于乳酸、酒石酸、柠檬酸、马来酸和葡萄糖酸。优选的是，含水羟基乙酸的浓度为约60-80wt％，更优选为70wt％。在组合物中使用的碱性试剂包括含水碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物。碱性试剂的量要足以使组合物中的pH为约1.5-3.0，优选为约2-2.5。可以使用的碱金属氢氧化物包括但不限于氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯和氢氧化钫，优选为氢氧化钠。可以使用的碱土金属氢氧化物是如氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化锶、氢氧化钡和氢氧化镭。更为优选的是，作为碱性试剂使用的含水氢氧化钠的浓度为约50wt％。

用于本发明组合物中的醚包括但不限于羟基醚，如二丙二醇甲基醚，优选为浓度是至少约99.5wt％的市售二丙二醇甲基醚。

在本发明组合物中使用表面活性剂混合物以降低组合物的表面张力，并使气泡立即释出，以减少可能的氢脆化。众所周知，表面活性剂是具有亲水性部分和疏水性或亲脂性部分的分子，这样，亲水亲脂平衡(HLB)数与表面活性剂分子中的亲水性基团和亲脂性基团的比例有关。那些亲脂性基团为主的表面活性剂会溶解在油中，并可润湿为有机物质如油脂所污染的表面。这些表面活性剂的HLB值为5或更小。其中亲水性和亲脂性基团平衡的表面活性剂的HLB值为约12-17，而且如果它们的分子量较高时可作为去污剂。其中亲脂性基团为主的表面活性剂的HLB值大于17，并可作为含碳材料的分散剂。

可用于本发明组合物中的表面活性剂包括例如非离子表面活性剂。优选的是，非离子表面活性剂包括但不限于乙氧基化的烷基酚，优选为聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基。其他可以使用的非离子表面活性剂包括亲水亲脂平衡(HLB)数为8-18、优选9-16的非离子表面活性剂，例如月桂酸酯、硬脂酸酯、和油酸酯。非离子表面活性剂包括聚氧乙烯表面活性剂(例如乙氧基化的烷基酚和乙氧基化的脂族醇)、聚乙二醇的脂肪酯、树脂和妥尔油酸。这些表面活性剂的例子是聚氧乙烯烷基酚，其中烷基是直链或支链C8-C12烷基，并包含其中烷基为直链或支链C8-C12烷基的烷基酚和约60wt％以上的聚氧乙烯。在实践中，可混合非例子表面活性剂以提供所需的性质。

羟基酸、羟基醚、碱性试剂和表面活性剂混合物在本发明组合物中的量可根据羟基酸、醚、碱性试剂和表面活性剂混合物的浓度而变化。通常情况下，本发明的组合物包含约10-51wt％的浓度为60-80wt％、优选为70wt％的含水羟基乙酸；约5-45wt％、优选约8wt％的浓度至少为约99.5wt％的二丙二醇甲基醚；约8-至少25wt％、优选约8-13wt％的表面活性剂混合物，该表面活性剂包含约7-9wt％、优选8wt％的9M十三烷醇和约4-8wt％、优选5wt％的SurfonicN-95表面活性剂，其余为水，这是以组合物的重量计；以及浓度为约50-60wt％、优选约50wt％的含水氢氧化钠，该含水氢氧化钠在组合物中的量使该组合物的酸价为约95-105。组合物中上述具体量的羟基乙酸、二丙二醇甲基醚、和表面活性剂混合物的量都是以该组合物的总重为计的。

除以上组份外，本发明的组合物还包括如乙酸、丙酸、琥珀酸和焦磷酸的缓冲剂，以防止pH的快速变化。本发明的组合物还包含本领域中已知的用于清洁和增亮的物质。例如在本发明的组合物中可包含金属增亮剂如硫酸、硝酸，以及稳定剂。

通常情况下，本发明的组合物是用本领域中已知的方法来制备的。典型地，分批地将本发明组合物的各组份加入至混合器中，然后在室温下混合约1.5-2.5小时。更具体而言，将羟基酸、羟基醚和表面活性剂混合物混合，以产生酸性组合物。然后加入含水的碱性试剂，以增加所述酸性组合物的pH值。但是，因为组合物的pH值在碱性试剂加入的初期后会随着时间而变化，所以加入另外量的碱性试剂以产生稳定的组合物。

经稳定的组合物可通过添加碱性试剂如含水的碱金属氢氧化物使pH为2.0-2.5来实现。例如，在包含羟基酸、羟基醚和所述表面活性剂混合物的组合物中添加50wt％的含水氢氧化钠，使总酸价为约95-105，这表明根据本发明的组合物已经稳定。典型地，本发明的组合物可通过添加50wt％的含水氢氧化钠稳定约1-36小时以上。

在本发明的另一方面中，提供用于产生本发明之组合物的试剂盒。该试剂盒包括羟基酸、羟基醚、表面活性剂混合物和碱性试剂的单独容器，它们的量足以产生本发明的组合物。可方便地根据本发明将各组份混合，以制备本发明的组合物。

无需进一步阐明，可以相信本领域的普通技术人员使用上述说明即可完全地利用本发明。因此以下具体实施方案只是用于说明，而非限制。在以下实施例中，所有的温度都是摄氏度。除非另有说明，所有的份和百分数都是以重量计的，以组合物的总重为基础。实施例1-5：

根据表1所示的以下组份的量制备组合物。

表1

羟基乙酸¹	二丙二醇甲基醚²	表面活性剂混合物³	水	混合时间	混合RPM	混合温度°F
羟基乙酸¹	二丙二醇甲基醚²	表面活性剂混合物³	水	混合时间	混合RPM	混合温度°F	10wt％⁴	8wt％⁴	13wt％⁴	69⁴	2小时	500	室温
20	10	5	65	1.5	500	100	10wt％⁴	8wt％⁴	13wt％⁴	69⁴	2小时	500	室温
20	10	5	65	1.5	500	100	10	15	15	60	2.5	500	120
20	10	15	55	2.5	500	130	10	15	15	60	2.5	500	120
20	10	15	55	2.5	500	130	10	20	20	50	2.0	500	140

1、70wt％的浓度2、99.5wt％的浓度3、8wt％的9M十三烷醇和5wt％的Surfonic N-95，以组合物的总重计4、以组合物的总重计

分批地将各表面活性剂混合物、羟基醚和羟基酸组份添加至混合器中，并同时在室温下搅拌，以产生酸性组合物，由此制备表1所示的各组合物。在所述酸性组合物中添加浓度为50wt％的含水氢氧化钠，以产生稳定的pH为2-2.5的组合物。该组合物然后通过进一步添加的50wt％含水氢氧化钠稳定约1-36小时。

本发明的组合物可用于处理金属、陶瓷和塑料等。具体而言，金属部件上有各种量的氧化皮和各种程度的有机材料如油脂，则可用本发明的组合物非常容易地进行处理，而对金属基底没有过度的损害。因此本发明的组合物对于处理金属如铜、钢、黄铜、锌、镍、铝和科瓦合金是特别有用的。

本发明还可用于在电镀或表面加工之前对如铜、黄铜、铝和锡-铅表面进行除油、脱氧化和增亮。本发明的组合物还可用于在初级成象、热空气焊料找平、组装和涂覆之前对物品进行处理。

对如金属的物品进行清洁通常是将金属浸入在20-100体积％的本发明组合物溶液中约30秒-约1分钟，温度为室温-约140°F。然后用水彻底清洗物品。处理的时间和温度取决于待从物品上除去的污染物如氧化物的量。本领域技术人员通过以上的具体描述可以确定除去具体污染物所需的具体时间、温度和浓度。

本发明的组合物还可用于从溶液中回收金属。例如，铜废液可通过添加含水氢氧化钠调节该废液的pH值至约7来处理。然后向该废液中添加硼氢化钠和本发明的组合物，以沉淀出铜。

权利要求书

按照条约第19条的修改

21、一种含水组合物，其包括：

羟基乙酸，其在所述组合物中的量为组合物总重的约4.8-40.8wt％；

二丙二醇甲基醚，其用量为组合物总重的5-45wt％；以及

表面活性剂混合物，以所述混合物的总重计，该表面活性剂混合物包括7-9wt％的9摩尔乙氧基化十三烷醇和4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基，而且所述表面活性剂混合物的量为所述组合物总重的8-25wt％；

所述组合物的pH值用碱性试剂调节至1.5-3.0。

22、如权利要求21的组合物，其中，pH为2.0-2.5。

23、如权利要求21的组合物，其中，所述碱性试剂是氢氧化钠。

24、如权利要求21的组合物，其中，所述羟基乙酸的量为组合物总重的8wt％。

25、如权利要求21的组合物，其中，所述二丙二醇甲基醚的量为组合物总重的8wt％。

26、如权利要求21的组合物，其中，以所述表面活性剂混合物的总重计，9摩尔乙氧基化十三烷醇的量为8％，聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基的量为5％。

27、如权利要求24的组合物，其中，所述二丙二醇甲基醚的量为组合物总重的8％，而以所述表面活性剂混合物的总重计，9摩尔乙氧基化十三烷醇的量为8％，聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基的量为5％。

根据条约第19条修改时的声明

根据第46条，所附内容是替换页第11页，其包括如上所标明的新的权利要求21-27。该替换页第11页用于替换原包括权利要求1-20的第11-13页。

这些新的权利要求21-27相应于在先申请中被批准的权利要求。

Claims

1、一种组合物，其包括含水羟基酸、羟基醚、含水碱性试剂和表面活性剂。

2、如权利要求1的组合物，其中，所述羟基酸是含水羟基乙酸，其浓度为约60-80wt％，而且所述酸在所述组合物中的量为组合物总重的约10-51wt％。

3、如权利要求2的组合物，其中，所述羟基烷基醚是含水二丙二醇甲基醚，其浓度为至少约99.5wt％，而且所述醚的量为组合物总重的约5-45wt％。

4、如权利要求3的组合物，其中，以所述组合物的总重计，所述表面活性剂混合物包括约7-9wt％的9M十三烷醇和约4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基的混合物，其余为水，而且所述表面活性剂混合物的量为所述组合物总重的约8-25wt％。

5、如权利要求4的组合物，其中，所述碱性试剂是含水氢氧化钠，其浓度为约40-60wt％。

6、一种组合物，其包括约10-51wt％的含水羟基乙酸，约5-45wt％的含水二丙二醇甲基醚，约8-25wt％的表面活性剂混合物以及含水氢氧化钠，所述表面活性剂混合物包含约7-9wt％的9M十三烷醇和约4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基，其余为水，

其中，以组合物的总重计，所述氢氧化钠的量足以使组合物的酸价达到95-105，所述酸的浓度为约60-80wt％，所述醚的浓度至少为约99.5wt％，而所述含水氢氧化钠的浓度为约40-60wt％。

7、一种清洁预制品的方法，其包括用以下组合物处理所述预制品，所述组合物包括含水羟基酸、羟基醚、含水碱性试剂和表面活性剂混合物。

8、如权利要求7的方法，其中，所述羟基酸是含水羟基乙酸，其浓度为约60-80wt％，而且所述酸在所述组合物中的量为组合物总重的约10-51wt％。

9、如权利要求8的方法，其中，所述羟基醚是含水二丙二醇甲基醚，其浓度至少为约99.5wt％，而且所述醚在所述组合物中的量为组合物总重的约5-45wt％。

10、如权利要求9的方法，其中，以所述组合物的总重计，所述表面活性剂混合物包括约7-9wt％的9M十三烷醇和约4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基的混合物，其余为水，而且所述混合物在所述组合物中的量为所述组合物总重的约8-25wt％。

11、如权利要求10的方法，其中，所述含水碱性试剂是含水氢氧化钠，其浓度为约40-60wt％，而且所述氢氧化钠的量足以使组合物的酸价达到95-105。

12、如权利要求11的方法，其中，所述预制品是金属、陶瓷或玻璃制的。

13、如权利要求12的方法，其中，所述金属选自铜、钢、黄铜、锌、镍、铝。

14、一种清洁预制品的方法，其包括用以下组合物处理所述预制品，以所述组合物的总重计，所述组合物包括约10-51wt％的含水羟基乙酸，约5-45wt％的含水二丙二醇甲基醚，约8-25wt％的表面活性剂混合物，其余为含水氢氧化钠，所述表面活性剂混合物包含约7-9wt％的9M十三烷醇和约4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基，其余为水。

15、如权利要求14的方法，其中，所述酸的浓度为约60-80wt％，所述醚的浓度至少为约99.5wt％。

16、用于提供处理预制品之组合物的试剂盒，其包括羟基酸、羟基醚、碱性试剂和表面活性剂混合物。

17、如权利要求16的试剂盒，其中，所述羟基酸是含水羟基乙酸，其浓度为约60-80wt％，而且所述酸在所述组合物中的量为组合物总重的约10-51wt％。

18、如权利要求17的试剂盒，其中，所述醚是含水二丙二醇甲基醚，其浓度为至少约99.5wt％，而且所述醚的量为组合物总重的约5-45wt％。

19、如权利要求18的试剂盒，其中，以所述组合物的总重计，所述表面活性剂混合物包括约7-9 wt％的9M十三烷醇和约4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羟基的混合物。

20、如权利要求19的试剂盒，其中，所述碱金属氢氧化物是含水氢氧化钠，而且所述氢氧化钠的量足以使组合物的酸价达到95-105。