CN1427091A - 铝或铝合金用洗净剂及洗净方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适合铝或铝合金等金属材料成型加工后的洗净处理的碱性洗净液及使用该洗净液的洗净方法。一种碱性洗净液，为含有钒原子0.01g/L以上钒化合物的铝或铝合金用洗净液。上述铝合金洗净液含有自碱金属氢氧化物、无机磷酸碱金属盐及碳酸碱金属盐中所选出，至少含有一种以上碱性组份(builder)0.5～50.0g/L、为钒原子状态的钒化合物0.01～10g/L、及表面活性剂0.1～10.0g/L，具有pH9.0～13.0的碱性洗净液为理想。将上述碱性洗净液加热至30～80℃，使用喷雾法或浸泡法使铝或铝合金表面与其接触2秒以上，以进行洗净处理。
Description
技术领域
一般而言，铝及铝合金等金属材料经热加工、冷加工等各种成型加工，最后依目的不同，进行表面处理或涂装等步骤。在金属材料进行各种加工成型后，在进行各种表面处理及涂装工程前，必须进行洗净处理。本发明是关于用作洗净用的洗净液、及使用本洗净剂的洗净方法。
背景技术
一般而言，铝及铝合金等金属材料经热加工、冷加工等各种成型加工。例如，铝及铝合金容器普通皆采用被称为拉伸(drawing)、压平(ironing)的挤压及成型操作所制造得来。根据本操作，容器表面上由于添加了润滑剂，残留的铝碎屑会粘附于表面上。此种污染物质会对金属材料的后续处理，例如表面处理或涂装处理等造成不良影响。因此，必须进行洗净处理，将此类污染物质自金属表面彻底清除。此时，洗净力的优劣将不但能提高金属材料外观的美观性，也会对表面处理度或涂装时的密合度等造成影响。
此种金属材料的洗净为适用于对金属加工油、防锈油等油状污垢、或加工时所产生的金属粉末、尘埃等个体污染进行适度的蚀刻(etching)，以进行洗净之用。具有良好的防止铝或铝合金表面产生黑色污点(smut)的功能，并能提供适合于洗净后进行合成处理或涂装的表面状态的铝或铝合金表面用碱性洗净液为其理想。
经成型处理的铝制容器其表面处理程序一般为：脱脂-水洗-合成-水洗-干燥；然而，也有省略合成处理，直接以水洗代替的情况。在此种场合，由于经脱脂-水洗后干燥时，形状物的液体积存部分会产生变色等问题。生产线上由于生产的状况，也可能导致滞留的情形。在此滞留的生产线内，物体在各工程内滞留时，由于洗净不均匀，会产生外表不美观的问题。并未提出对此类干燥时的变色问题及滞留时所导致外观不良进行解决的对策。
例如特开昭56-136978号公报中，提出一种发明，以合成处理为目的，含有钒化合物离子0.005摩尔/L以上的浓度，可形成具有良好耐蚀性的皮膜。然而，提出的本发明，并无法对铝及铝合金表面进行脱脂或洗净处理或污染物质的清除。
发明内容
本发明以上述的情况为鉴，适应上述的需要，以解决上述以公知技术为基础的问题为目的。提供一种碱性洗净液及使用此种洗净液的方法，适合于铝或铝合金等金属材料于热加工、冷加工等成型加工后所进行的洗净处理、及提供适合进行成型加工后的表面处理或涂装等处理的理想表面状态。
本发明为一种碱性洗净液，以含有0.01g/L以上钒原子的钒化合物为其特征的铝或铝合金用洗净液。本发明的上述铝合金洗净液的组成成分含有自碱金属氢氧化物、无机磷酸碱金属盐及碳酸碱金属盐中所选出，至少含有一种以上的碱性组份0.5～50.0g/L、为钒原子状态的钒化合物0.01～10g/L、及表面活性剂0.1～10.0g/L，为具有pH9.0～13.0的铝或铝合金用碱性洗净液。更进一步，本发明为一种铝或铝合金的碱性洗净方法，将上述碱性洗净液加热至30～80℃，以喷雾法或浸泡法与铝或铝合金表面接触2秒以上为其特征。
具体实施方式
本发明为一种碱性洗净剂，关于一种以含有为钒原子状态的钒化合物0.01g/L为其特征的铝或铝合金用洗净液。特别以含有自碱金属氢氧化物、无机磷酸鰔金属盐及碳酸碱金属盐中所选出，至少含有一种以上碱性组份0.5～50.0g/L、为钒原子状态的钒化合物0.01～10g/L、及表面活性剂0.1～10.0g/L，为具有pH9.0～13.0的铝或铝合金用碱性洗净液为其理想。
作为本发明的碱性洗净液的碱性成分所使用的碱金属盐，为钾或钠的氢氧化物、碳酸盐及无机磷酸盐；例如，氢氧化钠、碳酸钠、二代磷酸钠、氢氧化钾、碳酸钾等，至少含有以上所述的一种以上。含有量为0.5～50.0g/L，理想则为1.0～10.0g/L。若未达到0.5g/L，则会由于蚀刻不足，在铝或铝合金表面产生不均匀的现象。相反，若超过50.0g/L，则就蚀刻面及性能面上来看，也未能产生更好的效果，且铝表面会因过度蚀刻而变得粗糙，并非理想状态。
作为钒化合物，含有可得价电子钒的无机或有机化合物皆适用。例如，偏钒酸、钒酸、及此类的盐类(例如：钠、钾、铵等)、五氧化钒等氧化钒；五氯化钒或五氟化钒等卤化钒；氧钒基硫酸、硫酸钒、硝酸钒、磷酸钒、重磷酸钒、醋酸钒等钒盐；及钒乙醯醋酸盐、氧钒乙醯醋酸盐等有机钒化合物等。上述含有钒原子0.01～10.0g/L，理想则为含有0.05～5.0g/L。未达到0.01g/L时，并无法针对干燥时的变色问题及滞留罐的外观达到效果；相反，若含超过0.5g/L的钒原子量也无法达到效果，且会导致成本增加，并不理想。
表面活性剂并未特别限定为阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、或非离子表面活性剂；例如，非离子型为碳氢化合物衍生物(derivative)、松香亭酸(abietinic acid)衍生物、第一级乙氧基(ethoxy)化乙醇、变性聚乙氧基(polyethoxy)化乙醇，至少含有以上所述的任一种以上。表面活性剂含有0.1～10.0g/L。
处理液内，由于混入被处理金属内所溶出的金属离子，可能产生沉淀的情形。遇此情况，可在处理液内添加金属离子封锁剂。所谓的金属离子封锁剂，例如氨烷基膦酸(amino alkyl phosphonic acid)、羟烷基二膦酸(diphosphonate)等。除此之外，葡糖酸(gluconic acid)碱金属盐、庚葡糖酸(heptagluconic)碱金属盐、草酸碱金属盐、酒石酸碱金属盐、或山梨糖醇(sorbitol)；至少任选以上所述的化合物，作为铝金属离子封锁剂，与洗净剂加以配合。铝金属离子封锁剂含有量为0.1～10.0g/L；若未达到0.1g/L，则于进行铝的洗净时，导致其表面所溶出的铝离子螯化(chelate)力不足，易使蚀刻力及去污力降低，并不理想。相反，即使超过10.0g/L，其效果也因已呈饱和状态而无法加以提高。
本发明的碱性洗净液使用浸泡或喷雾法，使其附着于铝或铝合金的表面上。此时，空气中所含的碳酸气与碱性成分中和，会使pH值下降，碱性洗净液的pH值为9.0～13.0，理想状态则必须保持于10.5～11.5的范围内。若未达到9.0，则会由于蚀刻不足，使得铝表面产生不均匀的现象，且无法彻底清除附着于金属表面的污点。相反，若高于pH13.0，则会由于蚀刻过度，导致微量黑色污点的产生，降低合成后的耐蚀性。
本发明的碱性洗净液使用浸泡或喷雾法，使其附着于铝或铝合金的表面上进行洗净处理。此时，将碱性洗净液加温至30～80℃，理想的状态则为加温至40～70℃。使此经加温的洗净液与铝或铝合金表面接触2秒以上，理想的状态则为使其接触2～60秒。
以下将同时举出几个实施例及比较例，以对本发明的效果进行更为具体的说明。所使用的实验材料、实验条件、实验方法如下所述。(1)实验材料
将JISA3004合金铝板进行DI加工后的未经洗净的容器(66mm×124mmh)。(2)实验条件
在各实施例及各比较例中，已将液体温度、处理方法及时间标示出了。然而，关于各洗净工程、各实施例、及比较例皆依照下述的工程(1)～(3)。工程(1)：标准处理1.脱脂2.水洗(20秒喷雾)3.合成处理(20秒喷雾)
药剂：AROJIN N405(日本PARKERIZING股份有限公司制)
温度：40℃
pH：2.74.水洗(20秒喷雾)5.去离子水洗(20秒喷雾)6.干燥(200℃2分钟)工程(2)：滞留处理1.脱脂2.滞留(脱脂空气3分钟)3.水洗(20秒喷雾)4.合成处理(20秒喷雾)
药剂：AROJIN N405(日本PARKERIZING股份有限公司制)
温度：40℃
pH：2.75.水洗(20秒喷雾)6.去离子水洗(20秒喷雾)7.干燥(200℃ 2分钟)工程(3)：未处理1.脱脂2.水洗(20秒喷雾)3.去离子水洗(20秒喷雾)4.干燥(200℃ 2分钟)(4)确效实验方法
去污性：自工程(1)、工程(3)的干燥后容器内侧面，以同一透明胶带(NICHIBAN公司制)，将三处地方以胶带剥离，再将该胶带贴附于白纸上，并使用比色测定装置(color computer)(SUGA实验机制SM-3)进行五处地方的测定。
亮度高(优)○-△-×(劣)亮度低
沾水性：工程(3)的③去离子水洗后，将容器放置30秒，对当时的沾水面积以百分比评定。
变黑性：在工程(1)后，将容器底部浸泡于沸腾自来水内30分钟，将当时的黑色度以目测进行评定。
无变黑(优)10分←…→1分(劣)变黑
涂料密合度：在工程(1)后，涂抹环氧尿素系，以215℃镀3分钟(膜厚511)，其后，将容器内面放入碁盘目，浸泡于下述实验液的沸腾液中60分钟，于水洗并自然风干后，进行胶带的剥离步骤，以目测进行评定。
无剥离(优)10分←…→1分(劣)有剥离
上述的实验液为在去离子水内加入氯化钠5g/L、柠檬酸5g/L加以溶解所得的溶液。
滞留外观：在工程(2)后，以目测对底部的处理斑外观进行评定。
无处理斑(优)○-△-×(劣)有处理斑
耐蚀性：在工程(3)后，将容器底部浸泡于沸腾自来水内3分钟，将当时的茶色度以目测进行评定。
未变茶色(优)○-△-×(劣)已变茶色
实施例1
使用下述的洗净液(1)，在下述处理条件下进行处理。洗净液(1)
氢氧化钾 1.0g/L
碳酸钾 5.0g/L
羟烷基二膦酸 1.0g/L
庚葡糖酸钠 2.5g/L
表面活性剂 2.0g/L
偏钒酸钠(以V表示) 0.05g/L
pH 11.0处理条件
温度：50℃
方法：喷雾
时间：50秒实施例2
使用下述的洗净液(2)，于下述处理条件下进行处理。
洗净液(2)
氢氧化钾 1.0g/L
碳酸钾 5.0g/L
羟烷基二膦酸 1.0g/L
表面活性剂 4.0g/L
偏钒酸钠(以V表示) 0.05g/L
pH 11.0处理条件
温度：50℃
方法：浸泡
时间：50秒
实施例3
使用下述的洗净液(3)，于下述处理条件下进行处理。洗净液(3)
氢氧化钾 1.0g/L
碳酸钾 5.0g/L
羟烷基二膦酸 1.0g/L
庚葡糖酸钠 2.5g/L
表面活性剂 7.5g/L
偏钒酸钠(以V表示) 0.05g/L
pH 11.0处理条件
温度：60℃
方法：喷雾
时间：40秒
实施例4
使用下述的洗净液(4)，于下述处理条件下进行处理。洗净液(4)
氢氧化钾 1.0g/L
碳酸钾 2.0g/L
羟烷基二膦酸 1.0g/L
庚葡糖酸钠 2.5g/L
表面活性剂 4.0g/L
偏钒酸钠(以V表示) 0.05g/L
pH 9.5处理条件
温度：60℃
方法：喷雾
时间：30秒
实施例5
使用下述的洗净液(5)，于下述处理条件下进行处理。洗净液(5)
氢氧化钾 1.0g/L
碳酸钾 4.0g/L
羟烷基二膦酸 1.0g/L
庚葡糖酸钠 2.5g/L
表面活性剂 4.0g/L
偏钒酸钠(以V表示) 0.05g/L
pH 11.5处理条件
温度：50℃
方法：浸泡
时间：50秒
实施例6
使用下述的洗净液(6)，于下述处理条件下进行处理。洗净液(6)
氢氧化钾 3.0g/L
羟烷基二膦酸 1.0g/L
葡糖酸钠 2.5g/L
表面活性剂 4.0g/L
氧钒乙醯醋酸盐(以V表示) 0.05g/L
pH 12.0处理条件
温度：70℃
方法：喷雾
时间：5秒比较例1
使用下述的洗净液(7)，于下述处理条件下进行处理。洗净液(7)
氢氧化钾 3.0g/L
庚葡糖酸钠 2.5g/L
表面活性剂 0.5g/L
偏钒酸钠(以V表示) 0.05g/L
pH 8.5处理条件
温度：50℃
方法：喷雾
时间：30秒比较例2
使用下述的洗净液(8)，在下述处理条件下进行处理。洗净液(8)
氢氧化钾 1.0g/L
碳酸钾 5.0g/L
羟烷基二膦酸 1.0g/L
庚葡糖酸钠 2.5g/L
表面活性剂 4.0g/L
偏钒酸钠(以V表示) 0.005g/L
pH 11.0处理条件
温度：50℃
方法：喷雾
时间：40秒比较例3
使用下述的洗净液(9)，于下述处理条件下进行处理。洗净液(9)
氢氧化钾 1.0g/L
碳酸钾 5.0g/L
羟烷基二膦酸 1.0g/L
庚葡糖酸钠 2.5g/L
表面活性剂 4.0g/L
硫酸铈(以Ce表示) 0.1g/L
pH 11.5处理条件
温度：50℃
方法：喷雾
时间：50秒比较例4
使用下述的洗净液(10)，在下述处理条件下进行处理。洗净液(10)
氢氧化钾 1.0g/L
碳酸钾 5.0g/L
羟烷基二膦酸 1.0g/L
庚葡糖酸钠 2.5g/L
表面活性剂 4.0g/L
钼硝铵(molybdenum)酸(以Mo表示) 0.1g/L
pH 11.0处理条件
温度：50℃
方法：喷雾
时间：50秒比较例5
使用下述的洗净液(11)，在下述处理条件下进行处理。洗净液(11)
氢氧化钾 1.0g/L
碳酸钾 5.0g/L
羟烷基二膦酸 1.0g/L
庚葡糖酸钠 2.5g/L
表面活性剂 4.0g/L
钨酸钠(以W表示) 0.1g/L
pH 11.0处理条件
温度：50℃
方法：喷雾
时间：50秒比较例6
使用下述的洗净液(12)，在下述处理条件下进行处理。洗净液(12)
氢氧化钾 1.0g/L
碳酸钾 5.0g/L
羟烷基二膦酸 1.0g/L
庚葡糖酸钠 2.5g/L
表面活性剂 4.0g/L
pH 11.0处理条件
温度：50℃
方法：喷雾
时间：50秒上述实施例1～6及比较例1～6的评定结果将表示于表1中。表1
| No | 去污性 | 沾水性％ | 变黑性(分) | 涂料密合性(分) | 滞留外观 | 耐蚀性 | |
| 实施例 | 1 | ○ | 100 | 10 | 10 | ◎ | ○ |
| 2 | ○ | 100 | 10 | 10 | ◎ | ○ | |
| 3 | ○ | 100 | 10 | 10 | ◎ | ○ | |
| 4 | ○ | 100 | 10 | 10 | ◎ | ○ | |
| 5 | ○ | 100 | 10 | 10 | ◎ | ○ | |
| 6 | ○ | 100 | 10 | 10 | ◎ | ○ | |
| 比较例 | 1 | △ | 70 | 6 | 10 | ◎ | × |
| 2 | ○ | 100 | 10 | 10 | ○ | △ | |
| 3 | ○ | 100 | 10 | 10 | × | △ | |
| 4 | ○ | 100 | 10 | 10 | × | △ | |
| 5 | ○ | 100 | 10 | 10 | × | △ | |
| 6 | ○ | 100 | 8 | 10 | × | △ |
由表1所显示的结果，可清楚地看出实施例1～6所记录的本发明的碱性洗净剂其去污力、沾水性、变黑性、涂料密合度、滞留外观、耐蚀性等皆相当优异。另一方面，pH值低的比较例1中，其去污力、沾水性、变黑性、耐蚀性较为低劣。钒浓度低的比较例2中，则以滞留外观、耐蚀性较为低劣。添加钒以外的金属作为添加剂的比较例3～5中，则以滞留外观、耐蚀性较为低劣。在未含钒化合物的比较例6中，则以变黑性、滞留外观、耐蚀性较为低劣。
本发明相关的碱性洗净液及洗净方法是在铝表面进行均匀蚀刻性相当出色，又由于铝离子的容许量高的缘故，蚀刻的持续性、去污力也相当卓越。且能对氢氧化物层成长的抑制等公知的技术所具有的各种问题予以解决；洗净后的表面其沾水性、变黑性、涂料密合度、滞留外观、耐蚀性皆相当优异，在实用面上可提供非常大的助益。
Claims (3)
1.一种碱性洗净液，其特征为：含有钒原子0.01g/L以上钒化合物的铝或铝合金用洗净液。
2.如权利要求1所述的铝合金洗净液，其特征为：其组成成分含有自碱金属氢氧化物、无机磷酸碱金属盐及碳酸碱金属盐中所选出，至少含有一种以上碱性组份(builder)0.5～50.0g/L、为钒原子状态的钒化合物0.01～10g/L、及表面活性剂0.1～10.0g/L，为具有pH9.0～13.0的铝或铝合金用碱性洗净液。
3.一种铝或铝合金的碱性洗净方法，其特征为：将权利要求1或2所述的碱性洗净液予以加热至30～80℃，使用喷雾法或浸泡法使铝或铝合金表面与其接触2秒以上。
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|---|---|---|---|---|
| CN104152929A (zh) * | 2014-09-03 | 2014-11-19 | 淮南天力生物工程开发有限公司 | 一种环保型金属表面脱脂剂及其制备方法 |
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Granted publication date: 20060405 Termination date: 20191218 |
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