DE1546161A1 - Process for cleaning metal objects - Google Patents
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Description
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Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul, Minnesota 55 119, V.St.A.Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul, Minnesota 55 119, V.St.A.
Verfahren zur Eeinigung von MetallgegenständenProcess for cleaning metal objects
Die Erfindung betrifft die Eeinigung von Metallgegenständen vor der Aufbringung eines Überzugsmaterials, insbesondere vor der Aufbringung eines Metalls durch mechanisches Plattieren. .The invention relates, in particular, to the cleaning of metal objects prior to the application of a coating material prior to the application of a metal by mechanical Plate. .
In den letzten Jahren hat das mechanische Plattieren das Elektroplattieren auf vielen Gebieten verdrängt, insbesondere bei verhältnismäßig kleinen Metallgegenständen· Beim mechanischen Plattieren werden die Gegenstände zunächst zur Entfernung von Metalloxyd, öl und Schmutz gereinigt, geätzt und sodann zusammen mit feinteiligem Metallpulver, einer Promotorch emi kai ie und, im allgemeinen, Prall- bzw. Schlagmedien in eine Plattiertrommel gegeben» Wenn die Plattiertrommel gedreht oder auf ändere Weise bewegt wird, werden di e.M et allpulvert eil-In recent years, mechanical plating has grown displaced electroplating in many fields, in particular With relatively small metal objects · In mechanical plating, the objects are first cleaned, etched and removed to remove metal oxide, oil and dirt then together with finely divided metal powder, a promoterch emi kai ie and, in general, impact media in a plating drum given »when the plating drum rotated or is moved in another way, the e.M et allpulvert are quickly
9098297 12949098 297 1294
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chen gegen die Oberfläche der Gegenstände flachgedrückt und bilden einen zusammenhängenden Überzug. Obgleich das mechanische Plattieren bequem ist und nur wenig Arbeitsplatz erfordert, haben die zur Reinigung der Oberflächen vor dem Plattieren erforderlichen Vorrichtungen einen unangemessen großen ln~ teil des in den Betrieben zur Verfügung stehenden Platzes eingenommen·Chen pressed flat against the surface of the objects and form a cohesive coating. Although mechanical plating is convenient and requires little work space, the facilities required to clean the surfaces prior to plating are inappropriately large occupied part of the space available in the establishments
Seit vielen Jahren ist es üblich, Metalloberflächen mit Hilfe eines aus zahlreichen Stufen bestehenden, ansatzneise durchgeführten Verfahrens zu reinigen· Die zu reinigenden (regenstände werden zunächst zur Entfernung τοη Ul und organischen Verunreinigungen entfettet, was entweder mit Hilfe von Trichloräthylendampf oder durch Eintauchen in einen Behälter geschieht, der eine Alkalilösung enthält* Die entfetteten Gegenstände werden dann herausgenommen, in einem zweiten Behälter gespült, heraus genommen, entrostet bzi· von ihrem Oxydüberzug befreit, durch Behandlung mit einer Säure gebeizt, was durch £intauchen in einen dritten Behälter geschieht, herausgenommen und erneut gespült, was oftmals in einem vierten Behälter vorgenommen wird. Die Behälter nehmen einen beträchtlichen Baum ein, wodurch sich zwangsläufig die Kosten des Verfahrens erhöhen. Bei dieser Art und Weise der Reinigung ist ferner eine ständige Überwachung der Stärke und Verunreinigung der Behandlungebäder erforderlich, und die offenen Behälter stellen eine ernste Gefahr für das Arbeitaperson«! dar· Wenn weiterhin Stähle nit hohem Kohlenstoffgehalt oder unangemessen entfettete Metallgegenstände gebeiltFor many years it has been customary to start metal surfaces with the help of a series of steps to clean the procedure carried out Degreasing of impurities, which is done either with the help of trichlorethylene vapor or by immersion in a container, which contains an alkali solution * The defatted objects are then removed, rinsed in a second container, removed, derusted or freed from their oxide coating Treatment is pickled with an acid, which is done by immersion in a third container, removed and rinsed again, which is often done in a fourth container. The containers occupy a considerable tree, which inevitably adds to the cost of the process. With this species and manner of cleaning is also a constant monitoring the strength and contamination of the treatment baths required, and the open containers pose a serious danger to the worker "! if continued to bend high carbon steels or inappropriately degreased metal objects
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werden»n;sg.t:minter,lassen die.zum ,Beizen benutzten anorganischen SäU3?.0.n?tö;f tmals ^einen Kohlenstoff schmutz ,auf :der Metalloberf lache, -.f^dtpcfci.rdie. Er zi elung.-.einer, gleichmäßigen Beschichtung mit dem** Ibeizugsmat eri-al-, äußer s t s chwi er i;g ,wird* ti ei t.er^hi η-?g elangt durjsjl |as Jiiit:,.den->S.äur.en durchgeführte Beizen Y/asserstoff in dasaM:etallgitter-i'wodurch das Metall.-spröder. wird .(diese Erscheinung ifird als "tesserstoffversprödung" bezeichnet), ,was häu||;g.^u einem. Bruch des gereinigten und anschlieiiend. elektroplattiertenjMetallgegenstandes-führt,. / . ■ , . -;will »n; sg. t: minter, the inorganic acids used for pickling leave a carbon dirt on: the metal surface, -.f ^ dtpcfci.rdie. . He Contro l zi .- a uniform coating with the ** Ibeizugsmat eri-al, outer sts CHWI he i; g, * ti ei t.er ^ hi η- g elangt durjsjl | as Jiiit: .the? -> Pickling acids carried out in the metal: metal lattice, which makes the metal more brittle. (this phenomenon is referred to as "hydrogen embrittlement"), which is often the case. Rupture of the cleaned and then. electroplated metal object leads. /. ■,. -;
,..; d firfindungsgemäß..wird zum- ersten Male ein. einheitliches, . einstufigesι .Verfahren zur..vollständigenBeinigung, Oxydschichtentfernung ^und; Entfettung, yon;ζω. plattierenden.Metallgegenständen yorgeschlagen· Für,das gesamte Verfahren kann .ein einziger: Behälter verwendet werden,; wodurch eine große iirtschaftlichkeit sowohl.^n Bezug auf die Beinigungszeit-als auch in Bezug auf den erforderlichen Arbeitsplatz erzielt wird* Das erfindungsgemäße Verfahren-ist bequem und beseitigt,die Notwendigkeit für die ständige und_ sorgfältige Überwachung .mehrerer^^ Behandlungsbäder und die Überführung der Metallgegenstände aus einem Bad in das. .andere« Ls.ist einfach und ,billig und liefert übereinstimmende und yoraussagbare iirgebnisse? -,lirfindungsgemäß werden di e zu, r einigenden i! etallg egenstände in ■■ einen: Behält er (bei. dem , es sich um,die gltiche rrommel handeln kann, :die,-zum mechani-:. sehen Plattieren benutzt wird)-gegeben,, und .es. wird eine yerhältnismäßig kleineaMeiige einer..wäßrigen .Heinigungslösung und, yorzugsweise, you Prall-, bzw. Schlagmedien ^u(,.egeben» Die. Gegen- ,, ..; d according to the invention .. will be for the first time a. uniform,. einstufigesι zur..vollständigenBeinigung .A, ^ and Oxydschichtentfernung; Degreasing, yon; ζω. Plating.metal articles proposed · For, the entire process,. a single: container can be used; whereby great economic efficiency is achieved both in terms of the relaxation time and in terms of the required work station. The method according to the invention is convenient and eliminates the need for constant and careful monitoring of several treatment baths and the transfer of the Metal objects from one bath to the other. Is simple and cheap and delivers consistent and predictable results ? - According to the invention, the e become the unifying i! Metal objects in ■■ a: Containers (which can be the same drum : which is used for mechanical plating) -given ,, and .es. is a small yerhältnismäßig a Meiige einer..wäßrigen .Heinigungslösung and yorzugsweise, you Impact, or impact media ^ u (. EEnter "The. counter,
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stände und die Lösung werden solange bewegt bzw« gerührt, bis die Gegenstände gereinigt sind, wonach die Reinigungslösung abgelassen wird, wobei die gereinigten, entfetteten, von der Oxydschicht befreiten, entschmutzten und geätzten Gegenstände fertig zum Plattieren zurückbleiben. Durch ein Verwerfen der benutzten Reinigungslösung - was bei einem Eintauch-Reinigungsverfahren wirtschaftlich nicht tragbar wäre - werden Verunreinigungen vermieden und die Qualitätskontrolle erleichtert« Für die Reinigung von Metallgegenständen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine neuartige und brauchbare Metallreinigungsmasse entwickelt worden, die aus einer Kombination von Bestandteilen besteht, die die Durchführung des Verfahrens erleichtern. Diese Substanzkombination bewirkt rasch und gleichzeitig die verschiedenen und bisher getrennt vorgenommenen Arbeitsgänge des Entfettens, der Oxydschichtentfernung, der Entschmutzung und des Ätzens, während das Problem der Wasserstoff-Versprödung praktisch eliminiert wird«, Die Reinigungsmasse besteht aus einem wasserlöslichen Gemisch aus einer zur Entfernung von Metalloxyden geeigneten Säure, einem Inhibitor, der die Wasserstoff-Versprödung zu hemmen vermag, und einem oberflächenaktiven Mittel, das die kombinierten Funktionen der Metallbenetzung, Oxydschicht entfernung, Schmutzentfernung und Ölemulgierung zu erfüllen vermag»stands and the solution are moved or «stirred until the objects are cleaned, after which the cleaning solution is drained is finished, with the cleaned, degreased, freed from the oxide layer, de-soiled and etched objects ready left for plating. By discarding the used Cleaning solution - which would not be economically viable with an immersion cleaning process - contamination is avoided and facilitates quality control «For cleaning metal objects using the method according to the invention a new and useful metal cleaning compound has been developed, which consists of a combination of components that facilitate the implementation of the procedure. This combination of substances causes the different ones quickly and at the same time and previously separately performed operations of degreasing, oxide layer removal, desmutting and des Etching, while the problem of hydrogen embrittlement is practically eliminated «, the cleaning compound consists of one water-soluble mixture of an acid suitable for removing metal oxides, an inhibitor that prevents hydrogen embrittlement capable of inhibiting, and a surface-active agent that fulfills the combined functions of metal wetting, oxide layer removal, dirt removal and oil emulsification able »
Bei der in der Reinigungslösung für die Oxydschichtentfernung verwendeten Säure kann es sich um eine Mineralsäue oder um eine organische Säure handeln. Mineralsäuren haben den Vorteil,When in the cleaning solution for the oxide layer removal The acid used can be a mineral acid or be an organic acid. Mineral acids have the advantage
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daß sie verhältnismäßig billig sind, während organische Säuren eine leichtere Regelung des Verfahrens erlauben und bei Baumtemperatur weniger korrodierend wirken. Zur Oxydschichtentfernung und zum Itzen von 10 000 g typischer Metallgegenstände ist eine Säuremenge erforderlich, die 1 bis 5 g "verfügbare" Wasserstoffionen zu liefern vermag· Es können sowohl einbasische als auch mehrbasisehe Säuren verwendet werden, doch wird für die erfindungsgemäßen Zwecke ein fasserstoffion als "verfügbar" angesehen, wenn die für die Abdissoziation dieses tifasserstoffions geltende Ionisierungskonstante mindestens 10 beträgt. Um die ?iasserstoffversprödung auf ein Minimum herabzusetzen, wird weiterhin die Einverleibung eines Inhibitors bevorzugt, der die Wasserstoffversprödung zu hemmen vermag. Ob ein InM^ bitor im Zusammenhang mit der verwendeten speziellen Säure wirksam ist oder nicht, kann empirisch mit Hilfe bekannter Verfahren beschrieben werden, wie in dem weiter unten folgenden Beispiel erläutert wird.that they are relatively cheap, while organic acids Allow easier regulation of the process and at tree temperature are less corrosive. For the removal of oxide layers and for the itching of 10,000 g of typical metal objects an amount of acid required that contains 1 to 5 grams of "available" hydrogen ions able to deliver · Both monobasic and polybasic acids can be used, but is used for the purposes according to the invention a fasserstoffion as "available" considered if the for the dissociation of this tifasserstoffions applicable ionization constant is at least 10. To reduce hydrogen embrittlement to a minimum, the incorporation of an inhibitor which is able to inhibit hydrogen embrittlement is also preferred. Whether an InM ^ bitor is or is not effective in the context of the particular acid used can be described empirically using known methods, such as in the example below is explained.
Im allgemeinen läßt sich der von dem oberflächenaktiven Mittel geforderte Bereich von Eigenschaften am besten erreichen, wenn man verschiedene oberflächenaktive Mittel miteinander vermischt, die in ihrer ionischen latur ähnlich sind, aber verschiedene oberflächenaktive Eigenschaften aufweisen. Ein bekanntes Verfahren zur Klassifizierung oberflächenaktiver Mittel besteht in der Bestimmung des Verhältnisses zwischen ihren hydrophilen und ihren lipophilen Eigenschaften, nach der englischen Bezeichnung "hydrophilelipophile balance" unter der AbkürzungIn general, that of the surface-active Agents can best achieve the required range of properties by mixing different surface-active agents with one another, which are similar in their ionic nature, but have different surface-active properties. A well-known one A method of classifying surfactants is to determine the ratio between their hydrophilic properties and their lipophilic properties, according to the English Name "hydrophilelipophile balance" under the abbreviation
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"HLB-W ert" bekannt. Hierbei handelt es sich um ein Probierverfahren, das ausführlich von William C. Griffin, vgl. z.B. Journal of the Society of Cosmetic Chemists, Band I, 1949, Seiten 311 - 326, und Band V, 1954, Seiten 249 - 256, diskutiert worden ist. Ein etwas theoretischeres Verfahren besteht in der Bestimmung des Wertes φ^, dem Verhältnis des ÖlVolumens zum Wasservolumen am Umkehrpunkt zwischen Öl-in-Wasser- und Wasser-in-Öl-Emulsionen, und der mit Hilfe von"bekannten Wer-"HLB value" known. This is a tasting process this in detail by William C. Griffin, see e.g. Journal of the Society of Cosmetic Chemists, Volume I, 1949, Pages 311-326, and Volume V, 1954, pages 249-256. A more theoretical procedure exists in determining the value φ ^, the ratio of the oil volume to the water volume at the turning point between oil-in-water and Water-in-oil emulsions, and with the help of "well-known
£ ten durchgeführten graphischen Bestimmung des HLB-Wertesj vgl. J.T.Davies und E.K'«Bideal, "Interfacial Phenomena", 1961, Academic Press, New York und London, Seiten 378-383.Th graphical determination of the HLB value carried outj cf. J.T.Davies and E.K '«Bideal," Interfacial Phenomena ", 1961, Academic Press, New York and London, pages 378-383.
Oberflächenaktive Mittel sind Verbindungen, die einen hydrophilen Teil und einen hydrophoben bzw. lipophilen Teil besitzen, so daß.sich anders ausgedrückt der HLB-Wert auf das Verhältnis zwischen den hydrophilen und den lipophilen Gruppen im Molekül bezieht. Oberflächenaktive Mittel, in denen die lipophilen Gruppen vorwiegen, sind öllöslich und daher äußerstSurfactants are compounds which have a hydrophilic part and a hydrophobic or lipophilic part so that, in other words, the HLB value is based on the Relation between the hydrophilic and the lipophilic groups in the molecule. Surfactants in which the lipophilic groups predominate, are oil-soluble and therefore extremely
fe wirksam zum Benetzen von Oberflächen, die mit organischen Substanzen, wie z#B0 mit Ölen, verunreinigt sind} solche oberflächenaktiven Mittel haben einen HLB-Wert von 5 oder darunter. Oberflächenaktive Mittel, die etwa gleich viele hydrophile und lipophile Gruppen enthalten, haben einen HLB-Iiert innerhalb des ungefähren Bereichs von 12 bis 17 und wirken als Reinigungsmittel, wenn ihr Molekulargewicht verhältnismäßig gering ist, und als Emulgiermittel, wenn ihr Molekulargewicht verhältnismäßig hoch liegt. Oberflächenaktive Mittel, in denen die hydrophilenfe effective for wetting of surfaces which are contaminated with organic substances, such as B # 0} with oils such surfactants have an HLB value of 5 or below. Surfactants containing approximately equal numbers of hydrophilic and lipophilic groups have an HLB rating within the approximate range of 12-17 and act as detergents when their molecular weight is relatively low and as emulsifiers when their molecular weight is relatively high. Surfactants in which the hydrophilic
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Gruppen vorwiegen, haben einen HLB-Wert von über 17 und wirken als Dispergiermittel für kohlenstoffhaltige und andere derartige Substanzen.Groups predominate, have an HLB value of over 17 and are effective as a dispersant for carbonaceous and other such substances.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Gemisch von oberflächenaktiven Mitteln verwendet. .Eines dieser oberflächenaktiven Mittel - ein Heizmittel, das Öl und Schmutz löst und die Säure bei der gleichmäßigen Berührung der Metalloxydschieht unterstützt - hat einen HLB-Wert innerhalb des Bereichs von 1 bis 5. Ein weiteres oberflächenaktives Mittel - ein Reinigungsmittel, das beim Suspendieren von Schmutz und Oxydschichtbestandteilen hilft - hat einen HLB-Wert innerhalb des Bereichs von 12 bis 17$ und ein drittes oberflächenaktives Mittel - ein Emulgiermittel, das restliche Öle emulgiert -weist ebenfalls einen HLB-Wert innerhalb des Bereichs von 12 bis 17 auf« In wünschenswerter Weise ist weiterhin ein viertes oberflächenaktives Mittel - ein Dispergiermittel, das das.Zusammenballen und die erneute Abscheidung der Teilchen verhindert und einen HLB-Wert oberhalb von 17 besitzt - vorhanden«According to a preferred embodiment of the invention, a mixture of surface-active agents is used. One of these surfactants - a heating agent that dissolves oil and dirt and assists the acid in evenly touching the metal oxide layer - has an HLB value within the range of 1 to 5. Another surfactant - a cleaning agent that works when suspended Soil and oxide layer constituents helps - has an HLB value within the range of $ 12-17 and a third surfactant - an emulsifier that emulsifies residual oils - also has an HLB value within the range of 12-17 "Desirably there is also a fourth surfactant - a dispersant that prevents agglomeration and re-separation of the particles and has an HLB value above 17 "
Wie im vorstehenden Absatz erläutert wurde, muß die erfindungsgemäße Beinigungsmasse ein Emulgiervermögen besitzen. Oftmals werden die zu reinigenden Gegenstände in sehr öligem Zustand angeliefert. 10 000 g Metallgegenstände können ζ,Β* 150 g oder mehr Öl aufweisen. Eine bequeme Möglichkeit zur Voraussage des Emulgiervermögens eines oberflächenaktiven Mittels besteht in der Bestimmung des Wertes ^ (und daraus des HLB-¥ertes) mit Hilfe einer Eraulgiermaschine der Art, wie sieAs explained in the previous paragraph, the invention Legging mass have an emulsifying power. The objects to be cleaned are often delivered in a very oily condition. 10,000 g metal objects can ζ, Β * Contain 150 g or more of oil. A convenient way of predicting the emulsifying power of a surfactant consists in the determination of the value ^ (and from it the HLB- ¥ ¥ ertes) with the help of an Eraulgiermaschine of the kind
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auf Seite 378 u,f« des oben erwähnten Buches von Davies und Rideal "beschrieben wird. In dieser Maschine werden Ligroin und Wasser durch Zuflußmesser aus getrennten Vorratsbehälterη mit kontrollierten Geschwindigkeiten eingepumpt und zwischen zwei Scherplatten aus Polymethylmethacrylat eingeführUMn Strom der Emulsion trifft auf ein Fenster aus Polymethylmethacrylat auf, und es erscheint ein kontinuierlicher weißer Film, wenn die ölphase kontinuierlich ist, bzw. es erscheinen weiße Tropfen, wenn die Wasserphase kontinuierlich ist. Ein präzises Verfahren zur Bestimmung des Umkehrpunktes besteht in der Messung, der Leitfähigkeit der Emulsion, die mit dem Übergang vom Wasserin-Öl-System zum Öl-in-Wasser-System steil abnimmt und umgekehrt beim Übergang von Öl-in-Wasser-System zum Wasser-in-Öl-System steil ansteigt* Die Fließgeschwindigkeiten werden so eingestellt, daß dasÖl/Wasser-Verhältnis am Phasenumkehrpunkt, d*h* der Wert §st erhalten wird*on page 378 u, f "of the above-mentioned book by Davies and Rideal". In this machine, ligroin and water are pumped in through flow meters from separate reservoirs at controlled speeds and introduced between two shear plates made of polymethyl methacrylate. The flow of the emulsion hits a window Polymethyl methacrylate, and a continuous white film appears if the oil phase is continuous, or white drops appear if the water phase is continuous.A precise method of determining the turning point is to measure the conductivity of the emulsion, which corresponds to the The transition from the water-in-oil system to the oil-in-water system decreases sharply and, conversely, the transition from the oil-in-water system to the water-in-oil system rises steeply * The flow rates are set so that the oil / water -Ratio at the phase reversal point, d * h * the value §s t is obtained *
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden eine zur Zeit bevorzugte Reinigungsmasse und das Verfahren zu ihrer Herstellung beschrieben· Sämtliche Teile sind - wenn nicht anders angegeben - Gewichtsteile·To further explain the invention, a currently preferred cleaning composition and the method are described below described for their production · All parts are - unless otherwise stated - parts by weight ·
Beispiel WasserstoffνerspröduD&s-Inhibitorexample Hydrogen fragrance inhibitor
Zu 50,2 Teilen entionisiertem Wasser werden 32,0 Teile eines wasserlöslichen Polyoxyäthylenglykols gegeben. Das Gemisch wird auf 5O0C erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten,32.0 parts of a water-soluble polyoxyethylene glycol are added to 50.2 parts of deionized water. The mixture is heated to 5O 0 C and kept at this temperature,
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bis sich das gesamte Polyoxyäthylenglykol aufgelöst und eine gleichmäßige lösung gebildet hat. Die Temperatur wird dann auf 250C verringert, worauf 4,8 Teile konzentrierte Salzsäure, 6,5 Teile o-Toluidin und 6,5 Teile 37#iger Formaldehyd zugegeben werden und der Reaktionskessel verschlossen wird» Wenn die exotherme Reaktion beendet ist, wird die Beschickung kurz auf 5Q0C erhitzt, auf 300C abgekühlt und aus dem Behälter abgezogen. Diese Masse wird im Anschluß hieran als "Masse A" bezeichnet» until all of the polyoxyethylene glycol has dissolved and a uniform solution has formed. The temperature is then reduced to 25 ° C., whereupon 4.8 parts of concentrated hydrochloric acid, 6.5 parts of o-toluidine and 6.5 parts of 37 # formaldehyde are added and the reaction vessel is closed. When the exothermic reaction has ended, is the feed shortly heated to 5Q 0 C, cooled to 30 0 C and withdrawn from the container. This mass is subsequently referred to as "mass A" »
Die folgenden Bestandteile werden in einen Kessel aus rostfreiem Stahl gegeben:
70$ige Grlykolsäure 84,4The following ingredients are placed in a stainless steel kettle:
70% grlycolic acid 84.4
Hitze- und säurebeständige, nichttoxische, nichtionische oberflächenaktive Mittel mit einem hydrophoben Polyoxypropylenkern und zwei hydrophilen. Polyoxyäthylenketten, wie sie im Handel von der iiYyandotte Chemical Company unter der Handelsbezeichnung "Pl uronic" erhältlich sind — Flüssiges Kohlenstoffschmutz-Entfernungsmi^Heat and acid resistant, non-toxic, nonionic surfactants with a hydrophobic Polyoxypropylene core and two hydrophilic. Polyoxyethylene chains as commercially available from the iiYyandotte Chemical Company under the trade name "Pl uronic" are available - Liquid Carbon Dirt Removal Mi ^
tel mit einem durchscnnittlichen Molekular^tel with an average molecular ^
gewicht von etwa 2900, wovon der Polyoxy-*'weight of about 2900, of which the polyoxy * '
propylenkern 1750 ausmacht, und einem SMa- propylene core 1750, and a SMa-
Wert von etwa 15; im Handel als "PluroßicValue of about 15; in trade as "Plurossic
L-64" erhältlich / 1,8L-64 "available / 1.8
Flüssiges letz- und Antischaummittel mitLiquid final and anti-foaming agent with
einem durchschnittlichen Molekulargewichtan average molecular weight
von 3500, wovon der Polyoxypropvlinkernof 3500, of which the polyoxyprop linkers
etwa 325Ö ausmacht, und einem!'HtI-Wert vonis about 325Ö, and a! 'HtI value of
etwa 1 j im Handel als "Pluronic/L-IOI" .about 1 j in the trade as "Pluronic / L-IOI".
erhältlich 7 1,8available 7 1.8
,/s, / s
Es wird mit dem Rühren begonnen^ ;and die folgenden normalerweise festen oberflächenaktive^liittel werden in geschmolzener Agitation is commenced; and the following normally solid surfactants become molten
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Beinigungsmittel mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 450O1 wovon der Kern etwa 2250 ausmacht, und mit einem HLB-Wert von etwa 16; im Handel als "Pluronic P-85" erhältlich 1,8Cleansing agents having an average molecular weight of about 450O 1 of which the core is about 2250 and an HLB of about 16; commercially available as "Pluronic P-85" 1.8
Emulgiermittel mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 5500. wovon der Kern etwa 3250 ausmacht, und mit einem HLB-Wert von etwa 13; im Handel als "Pluronic P-104" erhältlich 1,8Emulsifiers having an average molecular weight of about 5500. of which the Core is about 3250, and has an HLB of about 13; commercially as "Pluronic P-104 "available 1.8
Das Mischen wird fortgesetzt, bis die Lösung gleichmäßig ist. Zu diesem Zeitpunkt werden 4,4 Teile der "Masse A" langsam zugegeben· Das Mischen wird fortgesetzt, bis die Lösung vollständig gleichmäßig ist. Die Endmasse weist ein spezifisches Gewicht von 1,23 auf·Mixing continues until the solution is uniform. At this point 4.4 parts of "Compound A" are slowly added. Mixing is continued until the solution is completely uniform. The final mass has a specific Weight from 1.23 to
Die beschriebene Reinigungsmasse ist für die verschiedensten Metallreinigungsoperationen äußerst brauchbar· Obgleich Metallgegenstände in Bezug auf ihren Oberflächenbereich und die Menge der auf ihnen befindlichen Oiydschicht variieren können, und obgleich solche Gegenstände oftmals nicht vollständig mit Ül verunreinigt sind, so ist die oben beschriebene Reinigungsmasse doch für Reinigungsoperationen unter den schwierigsten Bedingungen, die denkbar sind, geeignet.The cleaning compound described is extremely useful for a wide variety of metal cleaning operations, although Metal objects can vary in terms of their surface area and the amount of oiyd layer on them, and although such articles are often not completely contaminated with oil, the above-described cleaning compound is among the most difficult for cleaning operations Conditions that are conceivable, suitable.
Mit Hilfe des neuartigen Verfahrens der Erfindung läßt sich eine gleichzeitige mechanische und chemische Reinigung von Metallgegenständen durchführen, die nachfolgend überzogen werden sollen. Die Gegenstände werden in eine wäßrige Oxydschichtentfernungs- und Entfettungsflüssigkeit gebracht, die sodann kräftig gerührt bzw. bewegt wird, während die Gegenstände zurWith the help of the novel method of the invention can simultaneous mechanical and chemical cleaning of metal objects that are subsequently to be coated. The objects are placed in an aqueous oxide layer removal and degreasing liquid, which then vigorously stirred or moved while the objects to
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Lockerung der Oxydschicht und des Öles mechanisch gereinigt werden. lach Vervollständigung der Beinigung werden die Gegenstände gespült und sodann wie gewünscht überzogen. Der Eeinigungs- und Spülvorgang wird in bequemer Weise in einer geneigten Drehtrommel mit offenem Ende durchgeführt, wobei das während des Drehens der Trommel eintretende luftreifen der Gegenstände aufeinander und auf die Wandungen der Trommel zur Lockerung der Ozydschicht, des Üles und des Schmutzes dient, womit der Metallgegenstand verunreinigt ist. Die mechanische Eeinigung läßt sich wirksamer gestalten, wenn man der Beschickung kleine Teilchen bzw. Prallmedien einverleibt.Loosening of the oxide layer and the oil can be cleaned mechanically. laughter completing the leg will be the items rinsed and then coated as desired. The cleaning and rinsing process is conveniently carried out in an inclined manner Rotary drum carried out with an open end, the pneumatic tire of the objects entering during the rotation of the drum on top of each other and on the walls of the drum to loosen the ozyd layer, the oil and the dirt, with which the metal object is contaminated. The mechanical cleaning can be made more effective if the loading is small Particles or impact media incorporated.
Bei einer typischen Eeinigungsoperation werden 170 Liter zu reinigender Metallgegenstände in eine schräg angebrachte achteckige 760-Liter~Drehtrommel gegeben. In die Trommel werden sodann 3 Liter der Reinigungslösung des obigen Beispiels, 115 Liter Wasser und 170 Liter Prallmedien (wie ζ·Β· eine MischungIn a typical cleaning operation, 170 liters of metal items to be cleaned are placed in an inclined octagonal 760 liter rotary drum. Be in the drum then 3 liters of the cleaning solution from the above example, 115 liters of water and 170 liters of impact media (such as ζ · Β · a mixture
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aus Glaskügelchen, von den/90^ einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,30 bis 0,56 mm und 10$ einen Durchmesser von 0,15 bis 0,18 mm aufweisen) gegeben. Sodann wird Frischdampf eingeleitet, um die Beschickung auf nahezu 1000C zu bringen, und die Trommel wird in Bewegung gesetzt* Nach etwa 15 Minuten Betrieb wird die Trommel in die Spülstellung gedreht und rotieren gelassen, während Spülwasser ununterbrochen für 5 Minuten mit einer Geschwindigkeit von etwa 45 Litern je Minute zugeführt wird. Die überschüssige Flüssigkeit wird dann abdekantiert, und es werden - wenn das mechanische Plattieren in der gleichenof glass beads, of which / 90 ^ have an average diameter of 0.30 to 0.56 mm and 10 $ a diameter of 0.15 to 0.18 mm). Live steam is then introduced in order to bring the charge to almost 100 ° C. and the drum is set in motion about 45 liters per minute is supplied. The excess liquid is then decanted off, and there will be - if the mechanical plating in the same
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Trommel durchgeführt werden soll - eine übliche Verankerungslösung (wie z.B. eine Verkupferungslösung) und eine Beschickung für das mechanische Plattieren nacheinander eingeführt« Wenn die gereinigten Gegenstände gestrichen, elektroplattiert oder auf andere Weise überzogen werden sollen, werden sie von den Prallmedien abgesiebt und zur nächsten Behandlungsstation transport! ert.Drum is to be carried out - a common anchoring solution (such as a copper plating solution) and a feed for mechanical plating introduced sequentially «When the cleaned items painted, electroplated or are to be coated in another way, they are screened off by the impact media and transported to the next treatment station! ert.
Bei einem Prüfνersuch(vgl. Society of Automotive Engineering Test Procedure SAE 1065-1080) zur Bestimmung der durch die Reinigung hervorgerufenen Wasserstoffνersprödung wird eine Standard-Federdrahtschlauchklemme aus Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, die eine Bockwell-G-Härte von mindestens 53 aufweist, gereinigt, plattiert und nach Ablauf einer gegebenen Zeitdauer mit einem Standardinstrument auseinandergezogen und über einen Stab gezogen, der einen etwas größeren Durchmesser aufweist, als der innere Durchmesser der Klemme beträgt. Wenn bei der Schlauchklemme eine Wasserstoffversprödung eingetreten ist, wird die Klemme entweder sofort oder innerhalb von 24 Stunden brechen. Im allgemeinen ist die Wahrscheinlichkeit eines Bruches umso größer, je kurzer die Zeitspanne vor der Prüfung ist. Insgesamt 150 Nr, 15-Schlauchklemmen wurden wie oben beschrieben gereinigt, mit einem Kupferverankerungsüberzug versehen und sofort mechanisch mit Zink plattiert. 4 Stunden nach dem Plattieren wurden 50 der Klemmen auf einem Prüfstab mit einem Durchmesser von 2,421 cm befestigt, wobei innerhalb von 24 Stunden keine der Klemmen brach. 24 Stunden nach dem PlattierenDuring a test (see Society of Automotive Engineering Test Procedure SAE 1065-1080) to determine the hydrogen embrittlement caused by cleaning is a Standard spring wire hose clamp made of steel with a high carbon content, which has a Bockwell G hardness of at least 53, cleaned, plated and, after a given period of time, pulled apart with a standard instrument and pulled over a rod that has a slightly larger diameter than the inner diameter of the clamp. if Hydrogen embrittlement occurred at the hose clamp the clamp will break either immediately or within 24 hours. In general, the probability is one The shorter the time before the test, the greater the break. A total of 150 No. 15 hose clamps were made as described above cleaned, provided with a copper anchoring coating and immediately mechanically plated with zinc. 4 hours after After plating, 50 of the clamps were placed on a test stick with a 2.421 cm in diameter and none of the clamps broke within 24 hours. 24 hours after plating
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wurden die anderen 10Ü- Klemmen auf dem Prüf stab befestigt; wiederum trat innerhalb von 24 Stunden kein Bruch irgendeiner der Klemmen ein»the other 10Ü terminals were attached to the test rod; again, no fracture of any occurred within 24 hours the terminals on »
Das obige Beispiel dient selbstverständlich lediglich der Erläuterung, und es können zahlreiche Abänderungen vorgenommen werden. Z.B. können zahlreiche andere Säuren- oder Gemische von Säuren - verwendet werden. Mineralsäuren, wie Schwefel- und Phosphorsäure, sind stark und verhältnismäßig billig und bieten offensichtliche wirtschaftliche Vorteile* Da der artige Mineralsäuren in konzentrierter Form selbst selar beständige oberflächenaktive Mittel angreifen, ist es oftmals zu bevorzugen, die Säure und die übrigen Bestandteile zum Zeitpunkt der Heinigung gesondert zuzusetzen« Im allgemeinen tritt weiterhin bei Benutzung der stärkeren anorganischen Säuren eine rasche Auflösung des Metalls ein, und oftmals - insbesondere bei Stahlgegenständen mit hohem Kohlenstoffgehalt oder wärmevergüteten Stahlgegenständen - verbleibt ein Kohlenstoffschmutz auf der Überfläche. Dies.e Erscheinungen können durch Zugabe einer geringen Menge eines oder mehrerer löslicher Salze, wie z,B» der Sulfate von Zinn, Blei, Cadmium, Quecksilber usw· gemildert werden, iis ist unter diesen Bedingungen weiterhin wünschenswert, darauf zu achten, daß in dem Gemisch der oberflächenaktiven Mittel ein Dispergiermittel für Kohlenstoffschmutz, d,h« ein oberflächenaktives. Mittel mit. hohem HLB-v/ert, enthalten ist» Phosphorsäure bietet - wie bekannt - besondere Vorteile, wenn die zu reinigende Oberfläche anschließend mit einem AnstrichOf course, the above example is illustrative only and numerous changes can be made will. For example, numerous other acids - or mixtures of acids - can be used. Mineral acids, such as sulfur and phosphoric acid, are strong and relatively cheap, and offer obvious economic advantages Mineral acids in concentrated form attack even permanent surfactants, it often is it is preferable to add the acid and the other ingredients separately at the time of cleaning furthermore, when the stronger inorganic acids are used, a rapid dissolution of the metal occurs, and often - especially with Steel objects with a high carbon content or heat-tempered Steel objects - carbon dirt remains the surface. These phenomena can be eliminated by adding a small amount of one or more soluble salts, such as the sulphates of tin, lead, cadmium, mercury, etc. are reduced are, iis under these conditions it is furthermore desirable to ensure that in the mixture of the surface-active Means a dispersant for carbon dirt, d, h « a surface active one. Means with. high HLB value, is included » As is known, phosphoric acid offers particular advantages if the surface to be cleaned is then coated with a coat of paint
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BADBATH
versehen werden soll. In ähnlicher viieise ist es bequem, die sauren Salze von Mineralsäuren (wie z.B. Natriumbisulfat oder einbasisches ftatriumphosphat) oder Salze zu verwenden, die unter Bildung von "verfügbaren" Wasserstoffionen hydrolysieren (wie z.B. Aluminiumchlorid oder Ammoniumsulfat).should be provided. Similarly, it is convenient to use the acidic salts of mineral acids (such as sodium bisulfate or monobasic sodium phosphate) or salts that hydrolyze to form "available" hydrogen ions (such as aluminum chloride or ammonium sulfate).
Viele andere organische Säuren, und zwar sowohl einbasische als auch mehr basische, können verwendet werden. Z.B. können Weinsäure, Citronensäure, Diglykolsäure,' Chlorsulfonsäure, Ameisensäure, Essigsäure und Mono-, Di- oder Trichloressigsäure benutzt werden. Bei der Berechnung der verfügbaren Wasserstoffionen, die eine Säure liefern kann, werden nur solche Säurereste mit einer Dissoziationskonstante von mindestens 10 als wirksam angesehen. Säuren, die eventuell als zu schwach angesehen werden, erhalten eine höhere Wirksamkeit bei der bevorzugten erhöhten Reinigungstemperatur.Many other organic acids, both monobasic and more basic, can be used. E.g. tartaric acid, citric acid, diglycolic acid, chlorosulfonic acid, Formic acid, acetic acid and mono-, di- or trichloroacetic acid to be used. When calculating the available hydrogen ions that an acid can deliver, only those are Acid residues with a dissociation constant of at least 10 are considered effective. Acids that may be considered too are viewed poorly, obtain higher effectiveness at the preferred elevated cleaning temperature.
Grlykolsäure besitzt den Vorteil, daß sie ein Komplexbildungsmittel ist und daher mit dem Sauerstoff um die Metallionen in dem Oxydüberzug konkurriert. Wenn weiterhin das für die Reinigung benutzte Wasser Ionen enthält, die die Reinigungswirkung stören, hilft die Glykolsäure bei der Bindung dieser Ionen durch Komplexbildung. Wenn bei Verwendung einer Säure, die. diese Eigenschaft nicht besitzt, die Zugabe eine^ Komplexbildungsmittels gewünscht wird, so können andere säurebeständige Komplexbildungsmittel zugesetzt werden. So kann das Natriumsalz der Diäthylentriaminpentaessigsäure, im Handel von der Dow Chemical Company unter der Handelsbezeichnung "Versenex 80"Grlycolic acid has the advantage of being a complexing agent and therefore competes with the oxygen for the metal ions in the oxide coating. If that continues for The cleaning water used contains ions that enhance the cleaning effect interfere, the glycolic acid helps to bind these ions through complex formation. If using an acid, the. This property does not have the addition of a ^ complexing agent if desired, other acid-resistant complexing agents can be added. So can the sodium salt of diethylenetriaminepentaacetic acid, commercially available from Dow Chemical Company under the trade designation "Versenex 80"
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erhältlich, verwendet werden.available, can be used.
Mit den oberflächenaktiven Mitteln des obigen Beispiels läßt sich in auegezeichneter Weise arbeiten, da ihre Beständigkeit, ihre chemische Ähnlichkeit und ihre physikalischen Eigenschaften bestimmt worden sind. Das Gemisch der oberflächenaktiven Mittel in der beschriebenen Reinigungslösung kann jedoch sämtliche säurebeständigen Substanzen mit geeignetem HLB-Wert enthalten, die die folgende ionische Natur aufweisen: sämtlich anionisch; eine Mischung aus anionischen und nichtionischen; sämtlich nichtionischj eine Mischung aus nichtionischen und kanonischen; oder sämtlich kationisch. Die kationisch modifizierten oberflächenaktiven Amide, die sich von Ölen ableiten, wie z.B. mit ithylenoxyd modifiziertes Kokosnußölamid, wie es im Handel unter der Bezeichnung "Ethomeen e/25" erhältlich ist, oder mit Äthylenoxyd modifiziertes hydriertes Talgamid, wie es im Handel unter der Bezeichnung "Ethomid HT 25" erhältlich ist (beide Produkte werden von der Armour Industrial Chemicals Go» in den Handel gebracht), werden auf Metalloberflächen adsorbiert, verringern die Notwendigkeit für eine Verwendung von Netzmitteln mit niedrigem HLB-Wert und helfen bei der ansonsten schwierigen Reinigung von Metallgegenständen, die einen dünnen, fest adsorbierten Film, wie z#B, aus einem sulfonierten Öl, aufweisen.The surface-active agents of the above example can be used in an excellent manner, since their resistance, their chemical similarity and their physical properties have been determined. The mixture of surfactants However, the agent in the cleaning solution described can contain all acid-resistant substances with a suitable HLB value, which have the following ionic nature: all anionic; a mixture of anionic and nonionic; all non-ionic, a mixture of non-ionic and canonical; or all cationic. The cationically modified surface-active amides derived from oils such as ethylene oxide modified coconut oil amide such as es is commercially available under the name "Ethomeen e / 25", or hydrogenated tallow amide modified with ethylene oxide, as is commercially available under the name "Ethomid HT 25" (both products are marketed by Armor Industrial Chemicals Go »), are adsorbed on metal surfaces, reduce the need for use of Wetting agents with a low HLB value and otherwise help difficult cleaning of metal objects that have a thin, firmly adsorbed film, such as a sulfonated oil, exhibit.
line ganze Anzahl von Substanzen hat sich empirisch als zur Hemmung der Wasserstoffversprödung geeignet erwiesen. Die im Zusammenhang mit dem obigen Beispiel beschriebene "Masse A" line number of substances has empirically proven to be suitable for inhibiting hydrogen embrittlement. The "mass A" described in connection with the above example
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enthält eine Kombination von Substanzen, die in dieser Beziehung einzeln wirksam sind. Sowohl das Polyoxyäthylenglykol als auoh das o-Toluidin sind befähigt, die Wasserstoffversprödung selbst bei hohen Temperaturen zu vermindern oder zu unterdrücken, In der "Masse A" sind einige dieser Substanzen miteinander umgesetzt worden, wobei ein Addukt aus o-Taluidin und Formaldehyd entstanden ist, das beständig ist und eine ausgezeichnete Hemmwirkung ausübt. Praktisch kann jedoch eine große Vielzahl von im Handel erhältlichen Inhibitoren, wie z.B. mit Äthylen-contains a combination of substances that are individually effective in this regard. Both the polyoxyethylene glycol as Also the o-toluidine are capable of hydrogen embrittlement to reduce or suppress even at high temperatures, In "mass A" some of these substances are reacted with one another been, being an adduct of o-taluidine and formaldehyde which is stable and has an excellent inhibiting effect. Practically, however, there can be a great variety of commercially available inhibitors, such as with ethylene
w oxyd modifiziertes Baumharzamin - wie es im Handel von der w oxide modified tree resin amine - as it is commercially available from the
Hercules Powder Oo„ unter der Bezeichnung "Polyrad 1110A" erhältlich ist - , 2-Hexin-3~Q1, substituierte Thioharnstoffe, sowie die meisten Amine oder Proteine, mit zumindest einem gewissen Ausmaß an Erfolg verwendet werden. Inhibitoren sind jedoch mindestens zu einem gewissen Grade selektiv, und ein gegebener Inhibitor kann in Verbindung mit einer bestimmten Säure wirksamer sein als im Zusammenhang mit einer anderen.Hercules Powder Oo "available under the name" Polyrad 1110A " is -, 2-hexyne-3 ~ Q1, substituted thioureas, as well as most amines or proteins, with at least some Degree of success can be used. Inhibitors, however, are at least to some extent selective, and a given Inhibitor may be more effective with one acid than with another.
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