DE102013226533A1 - Cleaner for an aluminum component and a process for cleaning aluminum components - Google Patents

Cleaner for an aluminum component and a process for cleaning aluminum components Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reiniger für ein Aluminiumbauteil, bestehend aus einer wässrigen Lösung, welcher zur Oberflächenneutralisation des Aluminiumbauteils eine Säure und eine fluoridhaltige Substanz enthält. Bei einem Reiniger, welcher ungiftig und umweltverträglich ist, ist die Säure Amidosulfonsäure, welcher Kalium-Aluminium-Fluorid zugemischt ist.The invention relates to a cleaner for an aluminum component, consisting of an aqueous solution which contains an acid and a fluoride-containing substance for surface neutralization of the aluminum component. For a cleaner which is non-toxic and environmentally compatible, the acid is sulfamic acid admixed with potassium aluminum fluoride.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen Reiniger für ein Aluminiumbauteil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Reinigung von Aluminiumbauteilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 4.The invention relates to a cleaner for an aluminum component according to the preamble of claim 1 and to a method for cleaning aluminum components according to the preamble of claim 4.

Stand der TechnikState of the art

Bei der wässrigen Reinigung von Aluminiumbauteilen wird das Aluminiumbauteil zunächst in ein alkalisches Reinigungsbad gelegt, dem Spülbäder folgen. Nach den Spülbädern wird ein saures Bad zur Oberflächenneutralisation mit freien Fluoriden ausgeführt, an welches sich ebenfalls wieder Spülbäder anschließen.In the aqueous cleaning of aluminum components, the aluminum component is first placed in an alkaline cleaning bath followed by rinsing baths. After the rinsing baths, an acid bath for surface neutralization is carried out with free fluorides, to which rinsing baths are likewise connected.

Aus der DE 103 45 801 A1 ist ein Verfahren zum Beizen metallischer Oberflächen, beispielsweise von Aluminium, bekannt, bei welchem ein Reinigungsmittel verwendet wird, das eine Säure und optional Zusatzstoffe enthält. Diese Zusatzstoffe können insbesondere zur Herstellung eines Korrosionsschutzes der Aluminiumoberfläche komplexe Fluoride sein.From the DE 103 45 801 A1 For example, a method of pickling metallic surfaces, such as aluminum, using a cleaning agent containing an acid and optional additives is known. These additives can be complex fluorides, in particular for producing a corrosion protection of the aluminum surface.

Die DE 40 31 710 A1 offenbart ein Korrosionsschutzmittel für Aluminiumoberflächen, bei welchen auf Basis einer sauren, wässrigen Permanganatlösung, die noch freie und/oder komplex-gebundene Fluoridionen enthält, ein Korrosionsschutz der Aluminiumoberfläche erzeugt wird, indem sich die Fluoridionen mit der Aluminiumoberfläche verbinden. Zur Bereitstellung der erforderlichen Fluoride werden meistens Ammoniumbifluorid oder Natriumfluorid verwendet, die eine giftige und stark gesundheitsgefährdende Wirkung haben.The DE 40 31 710 A1 discloses a corrosion inhibitor for aluminum surfaces which, on the basis of an acidic aqueous permanganate solution which still contains free and / or complexed fluoride ions, produces corrosion protection of the aluminum surface by bonding the fluoride ions to the aluminum surface. To provide the necessary fluorides mostly ammonium bifluoride or sodium fluoride are used, which have a toxic and very harmful to health effect.

Gemäß der DE 196 18 899 A1 ist ein Verfahren zum Entfernen von mit Seifen behafteten Konversionsschichten von metallischen Werkstücken bekannt, bei welchem der Reiniger eine Amidosulfonsäure enthält, mit der vorzugsweise Werkstücke aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen gereinigt werden können.According to the DE 196 18 899 A1 A method for removing soapy conversion layers of metallic workpieces is known in which the cleaner contains an amidosulphonic acid with which preferably workpieces made of aluminum or aluminum alloys can be cleaned.

Die in diesem Reinigungsprozess verwendeten Chemikalien sind größtenteils stark gesundheits- und/oder umweltgefährdend, weshalb die Abwässer, in welche die Chemikalien abgeleitet werden, anschließend entgiftet werden müssen.The chemicals used in this cleaning process are largely hazardous to health and / or the environment, which is why the wastewater into which the chemicals are derived, must then be detoxified.

Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, VorteilePresentation of the invention, object, solution, advantages

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Reiniger sowie ein Verfahren zur Reinigung eines Aluminiumbauteils anzugeben, welcher keine giftigen bzw. stark gesundheitsgefährdenden Chemikalien verwendet.It is the object of the invention to provide a cleaner and a method for cleaning an aluminum component, which does not use toxic or highly hazardous chemicals.

Dies wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.This is achieved with the features of claim 1.

Ein Ausführungsbeispiel betrifft einen Reiniger für ein Aluminiumbauteil, bestehend aus einer wässrigen Lösung, welcher zur Oberflächenneutralisation des Aluminiumbauteils eine Säure und eine fluoridhaltige Substanz enthält.One embodiment relates to a cleaner for an aluminum component consisting of an aqueous solution which contains an acid and a fluoride-containing substance for surface neutralization of the aluminum component.

Bei einem Reiniger ist die Säure Amidosulfonsäure, welcher Kalium-Aluminium-Fluorid zugemischt ist. Ein solcher Reiniger ist ungiftig und somit auch nicht gesundheitsgefährdend. Eine aufwändige Fluoridentgiftung der Abwässer, in welchen der Reiniger entsorgt wird, kann somit entfallen, wodurch eine hohe Umweltverträglichkeit gegeben ist und Entkontaminierungskosten reduziert werden.For a cleaner, the acid is sulfamic acid, which is mixed with potassium aluminum fluoride. Such a cleaner is non-toxic and therefore not harmful to health. An expensive fluoride poisoning of wastewater, in which the cleaner is disposed of, can thus be omitted, which is given a high environmental impact and decontamination costs are reduced.

Vorteilhafterweise ist der Amidosulfonsäure ein 8- bis 15%iger Zusatz an Kalium-Aluminium-Fluorid zugemischt. Bei der Amidosulfonsäure handelt es sich um einen landläufig bekannten Entkalker für Kaffeemaschinen. Durch den Zusatz von Kalium-Aluminium-Fluorid wird eine Reinigungslösung erzeugt, welche einen zuverlässigen Korrosionsschutz an der Oberfläche des Aluminiumbauteils erzeugt und trotzdem umweltverträglich ist.Advantageously, the amidosulfonic an 8- to 15% addition of potassium aluminum fluoride is added. Amidosulfonic acid is a commonly known descaler for coffee machines. The addition of potassium aluminum fluoride produces a cleaning solution that produces reliable corrosion protection on the surface of the aluminum component while still being environmentally friendly.

In einer Ausgestaltung bilden die Amidosulfonsäure und der Zusatz an Kalium-Aluminium-Fluorid ein Pulvergemisch, aus welchem mit Wasser eine etwa 10%ige Reinigungslösung herstellbar ist. Diese 10%ige Reinigungslösung reicht aus, um auch starke Verunreinigungen von der Oberfläche der Aluminiumbauteile zu entfernen und diese Oberfläche zu versiegeln. Der Korrosionsschutz entsteht, da die Fluoridionen mit der Oberfläche des Aluminiums stabile Aluminiumhexafluoro-Komplexe bilden.In one embodiment, the sulfamic acid and the addition of potassium aluminum fluoride form a powder mixture, from which an approximately 10% cleaning solution can be produced with water. This 10% cleaning solution is sufficient to remove even heavy impurities from the surface of the aluminum components and to seal this surface. The corrosion protection results because the fluoride ions form stable aluminum hexafluoro complexes with the surface of the aluminum.

Die Aufgabe wird weiterhin mit den Merkmalen von Anspruch 4 gelöst.The object is further achieved with the features of claim 4.

Ein Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Aluminiumbauteilen, bei welchen nach einem Reinigungsschritt zur Oberflächenneutralisation eine saure Reinigungslösung mit fluoridhaltigen Substanzen verwendet wird. Erfindungsgemäß wird die eine Amidosulfonsäure und einen Zusatz an Kalium-Aluminium-Fluorid enthaltende Reinigungslösung auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt und anschließend mit dem zu reinigenden Aluminiumbauteil in Kontakt gebracht.One embodiment relates to a process for the purification of aluminum components, in which, after a cleaning step for surface neutralization, an acid cleaning solution containing fluoride-containing substances is used. According to the invention, the cleaning solution containing an amidosulfonic acid and an addition of potassium aluminum fluoride is heated to a predetermined temperature and then brought into contact with the aluminum component to be cleaned.

Infolge der auf die Reinigungslösung einwirkenden Temperatur werden Fluoridionen freigesetzt, so dass diese mit der Oberfläche des Aluminiumbauteils eine chemische Verbindung eingehen können, wodurch ein zuverlässiger Korrosionsschutz ausgebildet wird.As a result of the temperature acting on the cleaning solution, fluoride ions are released, so that they interfere with the surface of the Aluminum component can enter into a chemical compound, whereby a reliable corrosion protection is formed.

Vorteilhafterweise wird eine Menge der aus Kalium-Aluminium-Fluorid freigesetzten freien Fluoride in Abhängigkeit der Temperatur der Reinigungslösung gesteuert. Je höher die Temperatur der Reinigungslösung, umso mehr Fluoridionen werden freigesetzt. So kann der Oberflächenneutralisationsprozess an die Größe des zu reinigenden Aluminiumbauteils gezielt angepasst werden.Advantageously, an amount of free fluoride released from potassium aluminum fluoride is controlled as a function of the temperature of the cleaning solution. The higher the temperature of the cleaning solution, the more fluoride ions are released. Thus, the surface neutralization process can be tailored to the size of the aluminum component to be cleaned.

In einer Ausführungsform beträgt diese Temperatur mindestens 54°C. 50°C sind notwendig, um sicherzustellen, dass sich eine ausreichende Menge an freien Fluoridionen aus der Reinigungslösung ergibt, um einen ausreichenden Korrosionsschutz des Aluminiumbauteiles zu erzeugen. In Gegenwart der zu reinigenden Aluminiumoberfläche stellt sich ein Gleichgewicht ein, so dass das freigesetzte Fluorid vollständig von der Aluminiumoberfläche verbraucht wird.In one embodiment, this temperature is at least 54 ° C. 50 ° C is necessary to ensure that a sufficient amount of free fluoride ions from the cleaning solution results in order to produce sufficient corrosion protection of the aluminum component. In the presence of the aluminum surface to be cleaned, equilibrium is established so that the liberated fluoride is completely consumed by the aluminum surface.

In einer Variante wird das Aluminiumbauteil vor der Oberflächenneutralisation einem alkalischen Reinigungsbad unterzogen. In diesem Reinigungsbad wird die Oberfläche der Aluminiumbauteile von Verschmutzungen befreit. Üblicherweise wird dieses alkalische Bad mit Natronlauge betrieben.In one variant, the aluminum component is subjected to an alkaline cleaning bath before the surface neutralization. In this cleaning bath, the surface of the aluminum components is removed from dirt. Usually, this alkaline bath is operated with sodium hydroxide solution.

In einer Weiterbildung wird zwischen dem alkalischen Reinigungsbad und der Oberflächenneutralisation und/oder nach der Oberflächenneutralisation ein Spülbad durchgeführt. Das Spülbad dient insbesondere der Aufnahme der chemischen Substanzen, so dass für den nächsten Verfahrensschritt immer eine gereinigte Oberfläche des Aluminiumbauteils vorliegt. Im Falle der Oberflächenneutralisation kann durch das sich anschließende Spülbad festgestellt werden, dass keinerlei freigesetzte Fluoride vorhanden sind, da diese alle während des chemischen Prozesses der Oberflächenneutralisation mit der Aluminiumoberfläche in eine chemische Verbindung getreten sind.In a further development, a rinsing bath is carried out between the alkaline cleaning bath and the surface neutralization and / or after the surface neutralization. The rinsing bath serves, in particular, to absorb the chemical substances, so that there is always a cleaned surface of the aluminum component for the next process step. In the case of surface neutralization, it can be determined by the subsequent rinse that there are no liberated fluorides since all of them have entered into a chemical compound with the aluminum surface during the chemical process of surface neutralization.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Beschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.Further advantageous embodiments are described by the following description and by the subclaims.

Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Zur Oberflächenneutralisation von Aluminiumbauteilen wird eine Reinigungslösung verwendet, die aus Amidosulfonsäure mit einem 10%igen Zusatz von Kalium-Aluminium-Fluorid hergestellt ist. Zur Herstellung wird ein Pulvergemisch aus der Amidosulfonsäure und dem 10%igen Zusatz von Kalium-Aluminium-Fluorid erzeugt, welches in einer wässrigen Lösung aufgelöst wird, so dass eine 10%ige Reinigungslösung entsteht.For surface neutralization of aluminum components, a cleaning solution made of amidosulfonic acid with a 10% addition of potassium aluminum fluoride is used. For the preparation of a powder mixture of the sulfamic acid and the 10% addition of potassium aluminum fluoride is produced, which is dissolved in an aqueous solution, so that a 10% cleaning solution is formed.

Das Reinigungsvorfahren des Aluminiumbauteils besteht aus mehreren Verfahrensschritten. In einem ersten Schritt wird das Aluminiumbauteil in ein alkalisches Reinigungsbad gelegt, welches mit Natronlauge betrieben wird. Anschließend werden ein oder mehrere Spülbäder ausgeführt, um die Rückstände der Natronlauge von der Aluminiumoberfläche zu garantieren. In einem dritten Schritt wird das Aluminiumbauteil in die 10%ige Reinigungslösung, bestehend aus Amidosulfonsäure und Kalium-Aluminium Fluorid gelegt, welche zuvor auf mindestens 50°C erwärmt wurde, um eine Freisetzung von Fluoriden zu ermöglichen. Diese Fluoride erzeugen dann den auf der Aluminiumoberfläche gewünschten Reinigungs- und Beizeffekt, indem sie sich mit der Aluminiumstruktur verbinden.The cleaning ancestor of the aluminum component consists of several process steps. In a first step, the aluminum component is placed in an alkaline cleaning bath, which is operated with sodium hydroxide solution. Subsequently, one or more rinsing baths are carried out to guarantee the residues of caustic soda from the aluminum surface. In a third step, the aluminum component is placed in the 10% cleaning solution consisting of amidosulfonic acid and potassium aluminum fluoride, previously heated to at least 50 ° C to allow release of fluorides. These fluorides then produce the cleaning and staining effect desired on the aluminum surface by bonding to the aluminum structure.

Die Menge an freigesetzten Fluoriden wird über die Temperatur der Reinigungslösung gesteuert. In Gegenwart der zu reinigenden Aluminiumoberfläche stellt sich nun ein Gleichgewicht ein, so dass die freigesetzten Fluoride vollständig von der Aluminiumberfläche verbraucht werden. In einem sich daran anschließenden weiteren Spülbad können dann keine freien Fluoride mehr nachgewiesen werden.The amount of fluorides released is controlled by the temperature of the cleaning solution. In the presence of the aluminum surface to be cleaned, equilibrium now sets in so that the released fluorides are completely consumed by the aluminum surface. In a subsequent further rinsing bath then no more free fluorides can be detected.

Mit dem vorgeschlagenen Reiniger können Aluminiumbauteile auch in handelsüblichen Geschirrspülmaschinen gereinigt werden, ahne dass umweltgefährdende Abwässer erzeugt werden.With the proposed cleaner aluminum components can also be cleaned in commercially available dishwashers, without environmentally harmful wastewater are generated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 19618899 A1 [0005] DE 19618899 A1 [0005]

Claims (8)

Reiniger für ein Aluminiumbauteil, bestehend aus einer wässrigen Lösung, welcher zur Oberflächenneutralisation des Aluminiumbauteils eine Säure und eine fluoridhaltige Substanz enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure Amidosulfonsäure ist, welcher Kalium-Aluminium-Fluorid zugemischt ist.A cleaner for an aluminum component consisting of an aqueous solution containing an acid and a fluoride-containing substance for surface neutralization of the aluminum component, characterized in that the acid is sulfamic acid to which potassium aluminum fluoride is admixed. Reiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Amidosulfonsäure ein 8- bis 15%iger Zusatz an Kalium-Aluminium-Fluorid zugemischt ist.Cleaner according to claim 1, characterized in that the amidosulfonic an 8- to 15% addition of potassium aluminum fluoride is added. Reiniger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Amidosulfonsäure und der Zusatz an Kalium-Aluminium-Fluorid ein Pulvergemisch bilden, aus welchem mit Wasser eine etwa 10%ige Reinigungslösung herstellbar ist.Cleaner according to claim 2, characterized in that the amidosulfonic acid and the addition of potassium aluminum fluoride form a powder mixture, from which an approximately 10% cleaning solution can be produced with water. Verfahren zur Reinigung von Aluminiumbauteilen, bei welchem nach einem Reinigungsschritt zur Oberflächenneutralisation eine saure Reinigungslösung mit fluoridhaltigen Substanzen verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Amidosulfonsäure und einen Zusatz an Kalium-Aluminium-Fluorid enthaltende Reinigungslösung auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt wird und anschließend mit dem zu reinigenden Aluminiumbauteil in Kontakt gebracht wird.Process for the purification of aluminum components, in which, after a cleaning step for surface neutralization, an acidic cleaning solution containing fluoride-containing substances is used, characterized in that the cleaning solution containing an amidosulfonic acid and an additive of potassium aluminum fluoride is heated to a predetermined temperature and then mixed with the is brought into contact with aluminum component to be cleaned. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge der aus Kalium-Aluminium-Fluorid freigesetzten freien Fluoride in Abhängigkeit der Temperatur der Reinigungslösung gesteuert wird.A method according to claim 4, characterized in that an amount of the released from potassium aluminum fluoride free fluorides depending on the temperature of the cleaning solution is controlled. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur mindesten 50°C beträgt.A method according to claim 5, characterized in that the temperature is at least 50 ° C. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumbauteil vor der Oberflächenneutralisation einem alkalischen Reinigungsbad unterzogen wird.A method according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the aluminum component is subjected to an alkaline cleaning bath before the surface neutralization. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem alkalischen Reinigungsbad und der Oberflächenneutralisation und/oder nach der Oberflächenneutralisation ein Spülbad durchgeführt wird.Method according to at least one of the preceding claims 4 to 7, characterized in that a rinsing bath is carried out between the alkaline cleaning bath and the surface neutralization and / or after the surface neutralization.
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