DE1771685C3 - Wäßriges Konzentrat zur Herstellung und/oder Auffrischung von Reinigungs- und/oder Ätzlösungen für Aluminium und Aluminiumlegierungen - Google Patents

Description

„, Bislang war man daher darauf angewiesen, derartig

konzentrierte Lösungen erst kurz vor der Anwendung

J.JQ QU Qyj _ J^₁- herzustellen, was, da die Anwendung meist im Flug-

¹ '² 35 zeug- und Schiffbau bzw. bei den entsprechenden

R² Reparaturanlagen erfolgt, unerwünscht und zeitraubend ist. Hierzu gehören die aus der USA.-Patentist, in der R¹ ein Wasserstoffatom oder einen Hy- schrift 3 210 287 bekannten Reinigungslösungen für droxyäthylrest und R² ein Wasserstoffatom, einen Aluminium, die keine Konzentrate darstellen, sondern Hydroxyäthylrest, einen Aminoäthylrest oder einen 40 nur verhältnismäßig verdünnte Wirkstofflösungen mit Alkylrest mit bis zu 3 C-Atomen bedeuten. einem Gehalt von ungefähr 20% Wirkstoffen in

4. Verwendung eines wäßrigen Konzentrates wäßriger Lösung.

nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, Aus der belgischen Patentschrift 678 808 sind zwar

daß der Bestandteil c) eine Verbindung der allge- konzentrierte Reinigungslösungen aus nichtionischen meinen Formel 45 Tensiden, Fettsäuren und ci#iem Alkanolamin bekannt.

Diese Reinigungsmittel enthalten jedoch keine freien

R³ —O — CH₂- CII₂- O — R¹ Alkalihydroxide und können daher auch nicht als

Beizlösungen für Aluminium eingesetzt werden, da

ist, in der R³ ein Wasserstoffatom oder einen Alkyl- eine Ablösung der oberen Metallschichten erst durch rest mit bis zu 4 C-Atomen und R⁴ ein Wasserstoff- 50 Einwirkung von Lauge erfolgt.

atom, einem Alkylrest mit bis zu 4 C-Atomen, eine Aus der USA.-Patentschrift 2 992 946 sind zwar

Lösungen bekannt, die freie Alkalihydroxide, Polyole,

— CH₂ — CH₂ — OH-Gruppe Äthanolamin und ähnliche Verbindungen und ali-

phatische Hydroxycarbonsäuren enthalten. Diese Lö-

oder eine ₅₅ sungen können etwa bis 40 Gewichtsprozent freies

Alkalihydroxid enthalten und sind ausreichend lager-

— CH₂ — CH₂ — O — CH₃-CH₂ — OH-Gruppc stabil. Diese Lösungen dienen jedoch einem anderen

Zweck, nämlich zur Entfernung von bleihaltigen Abbedeuten, lagerungen in Düsenmotoren oder Hochtemperatur-

60 aggregaten, wo bleihaltige Ablagerungen zu entfernen

sind, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen wird,

daß die Lösungen bei rostfreien Edelstahlen und hitzebeständigen Legierungen ohne Korrosion oder Metallauflösung anwendbar sind.

Die Erfindung betrifft die Verwendung bestimmter 65 Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die wäßriger Konzentrate zur Herstellung und/oder Auf- obigen Nachteile zu beseitigen und schlägt vor, die frischung von Reinigungs- und/oder Ätzlösungen für Verwendungeines homogenen wäßrigen Konzentrates, Aluminium und Aluminiumlegierungen. das auf 1000 Gewichtsteile

3 4

a) 46 bis 420 Teile eines Alkalihydroxids. sauber und glänzend ,.erden. Die Ohergrenze kann

b) 1 5 bis 300 Teile Gluconationen überschritten werden, doch ist dies unwirtschaftlich.

c) 4,3 bis 540 Teile Ä.hylenglykol oder eines Äthylen- ^Bf^üS^|icl1 ^r Bcmiucn Konzentration an Äthanolamin

j . ir.i,-. oder einem Derivat desselben, die zur Bildung der ge-

' 5 wünschten erlindungsgemäße.i stabilen gelösten wäß-

d) I¹JO bis 640 Teile Wasser und _rigen Konzentrate erforderlich ist, existiert für eine

e) 17 bis 380 Teile Äthanolamin oder eines Derivates gegebene Zusammensetzung aus Alkalihydroxid, GIudesselben, und zwar in einer zur Bildung eines conat sowie Äthylenglykol oder dessen Derivat eine stabilen, gelösten wäßrigen Konzentrates bezug- bestimmte Minimalkonzentration. Falls diese für den lieh der Konzentration der BcstanJteile a), b) ₁₀ bestimmten Einzelfall erforderliche Mindestkonzen- und c) jeweils erforderlichen Menge enthält, zur tration nicht verwendet wird, erhält man die erforder-Herstellung und/oder Auffrischung von Reini- |i_c|_le Stabilität und Homogenität nicht. So wird beigungs- und/oder Ätzlösungen für Oberflächen spielsweise eine nicht homogene Mischung erhalten, aus Aluminium oder dessen Legierungen. wenn man 25 g Triäthiu¹.':: in zu 10 g eines Äthylen-

15 glykoldcrivates. z. B. dem Monobutyläther. 60 g Ka-

Ls ist überraschend, daß Lösungen mit einem hohen liumhvrdexid, 11,5g Kaiiumgluconat und SO,5 g

Gehalt an freien Alkalihydroxiden, Gluconationen, Wasser zusetzt. Die prozentuale Zusammensetzung

Ätlnlenglykol oder dessen Äthern, Wasser und Ätlia- ist die folgende:

nolamin stabile Konzentrate ergeben, die zur Behänd- Gewicht*-

lung von Oberflächen aus Aluminium oder dessen Lc- 20 Hcsiamhci! pm/ent

gierungen geeignet sind, da Aluminium von freien Kaliumhydroxid 32.0

Alkalihydroxiden iü konzentrierter Form unter Bildung Gluconation (als Kaliumsalz) 6,15

von Wasserstoff und Aluminalen angegriffen wird, so Äthylenglykol-nonnbutviäther 5,34

daß im Grunde genommen eine eindeutige Korrosion t-"i| · 1· ■ * Π Ή
hätte erwartet werden müssen. Der Angriff von ireien 25

hochkonzentrierten Alkalihydroxiden führt normaler- Wasser 43,14

weise zur WasserstoffenUvieklung und damit zur Beiz-

sprödigkcit der lUmit behandelten Aluminiumober- Obwohl die Konzentration der ein/clrcn Bcstundflächeii. da Wasse· stoff unter den Oxidmantel der teilt; innerhalb"des oben angegebenen Bereiches liegt, Oberfläche eindring! und somit auf Grund der sich 30 _Nwr,; _cj_n stabiles gelöstes Kon/.entrat nicht erhalten, entwickelnden verschiedenen Potentiale der Oxidhaut \y_{lCi ;st} darauf zurückzuführen, daß die Konzentration und des Metalls zu einer unterschiedlichen elektro- _an Triäthanolamin unterhalb der Mindestmenge liegt, chemischen Korrosion der Oberfläche bis hin zum <jj_c f_ur t]j_e Stabilität der vorstehenden Zusammensogenannten Lochfraß führt. Im Gegensatz dazu Setzungen eivordernch ist. Wenn mehr Triäthanolamin werden eisenhaltige Oberflächen wie Stahloberflächen 35 in der Mischung gelöst wird, so daß die Zusammenin weitaus geringerem Maße, wenn überhaupt, von setzung entsprechend dem folgenden Beispiel I cr-Alkalihydroxiden angegriffen, aus welchem Grunde haltcnWd. dann ist das Ergebnis ein stabiles gelöstes normalerweise die Reinigung von Stahl- oder Eisen- Konzentrat,
oberflächen auch mit Hilfe von Säuren wie Salzsäure

oder Schwefelsäure erfolgt. Überraschenderweise sind 4° B c 1 s ρ 1 c I I

isbcr die erlindungsgcmäß verwendeten Lösungen zur „ , , Gcwiclus-

.·,,,, ti · · ij ι- HüsUindtcil prevent
Behandlung von Aluminium oder dessen Legierungen

ausgezeichnet geeignet, ohne daß Korrosionscrschei- Kaliumhydroxid 29,85

nungen oder Bcizsprödigkeit der bchandellen Ober- Gluconation (als Kaliumsalz) 5,72

flächen eintreten. Außerdem sind die crlindungsgemäß 45 Alhylenglykolmonobutyläther 4,98

verwendeten Lösungen phasenstabil und können daher Trntlvinohmin 19 40

als Konzentrate hergestellt werden, in denen die aktiven ' ' ._'

Bestandteile nebeneinander gelöst sind, so daß die Wasser 4U,<o

Anwendung dieser Konzentrate nach dem Verdünnen

direkt an den Arbeitsstellen erfolgen kann. 5° Zusammengefaßt ergibt sich, daß die Konzentration

Es ist notwendig, daß die Konzentrate sowohl stabil an Äthanolaminverbindung. bezogen auf 1000 Geals auch gelöst sind. Dabei bedeutet der Ausdruck wiclilsleilc Konzentrat, mindestens etwa 17 Gewichtsigelöst«, daß die Konzentrate so homogen,sein müssen, teile betragen muß und 380 Gcwicht.stcile nicht zu daß keine Phascntrcnnung eintritt, da ein zweiphasigcs übersteigen braucht. Innerhalb dieses Bereiches muß Konzentrat nur schwierig genau genug abgemessen 55 die Mindestkonz.cntration an Äthanolamin oder dessen werden kann. Mit dem Ausdruck »stabil« ist gemeint, Derivaten in einer solchen Menge vorhanden sein, daß daß die Konzentrate ihre Homogenität nicht verlieren ein gelöstes stabiles wäßriges Konzentrat erhalten dürfen, wenn sie innerhalb des Temperaturbereiches wird. Die Mindestkonzentration an Äthanolaminverzwischen 18 und 50 'C langsam erwärmt werden. Ein bindung, die dieser Forderung gerecht wird, ist innerinstabiles Reinigungskonzentrat neigt während der ⁶<> halb des oben angegebenen Bereiches verhältnismäßig Lagerung und des Transportes zu einer Auftrennung hoch, wenn die Konzentration der anderen aktiven in eine unerwünschte zweiphasigc Lösung. Bestandteile (alle Bestandteile außer Wasser) ebenfalls

Der Gehalt an Äthanolamin oder einem Derivat hoch ist, und ist verhältnismäßig niedrig innerhalb des

desselben sollte nicht niedriger als oben angegeben oben angegebenen Bereiches, wenn die Konzentration

liegen, da anderenfalls eine unerwünschte Ausfällung 65 tier anderen aktiven Bestandteile ebenfalls niedrig ist.

von metallischen Ablagerungen auf den behandelten Als Äthanolaminverbindung dient vorzugsweise

Aluminiumflächen eintreten kann. Darüber hinaus Äthanolamin selbst oder ein Derivat desselben gemäß

kann dann der Fall eintreten, daß die Flächen nicht der folgenden allgemeinen Formel

R¹

HO-CH₂- CHo-N

1

(D

in der R¹ ein Wasserstoffaiom oder ein Hydroxyäthylrest und R² ein Wasserstoffatom, ein Hydroxyaryl-, ein Aminoäthyl- oder ein Alkylrest mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen sind. Es kann angenommen werden, daß Äihanolamin und dessen Derivate als chelalbildende Mittel für Schwermetallionen dienen, die aus den weiteren Legierungsbestandteilen in den Aluminiumgegensländen in die Lösung gelangen können. Die Alhanolaminverbindung wirkt zusätzlich als Glanzmittel Tür die Aluminiumfliichcn und bewirkt die F.ntfernung bestimmter Verunreinigungen \on eier. Meiallflächeii.

Wenn die Menge an ' ilucoiiationen unterhalb des oben angegebenen Bereici.i-s lieg!, dann hüllen sieh in den Losungen harte /underarlige .Ablagerungen, !ails der Gluconatgehalt die Obergrenze überschreitet, kann eine I'hasenaufircnnung in den Kon/entratei stattfinden.

Das Gluconalion kann in Form von Gluconsäure und/oder als Natrium- und oder Kali:im*alz zugesetzt werden, Gewünsditeniails können die Säure und rder deren Salze in etwas Wasser gelöst und dem Konzentrat ais wäßrige Lösung zugefügt werden.

Der Alhyleiiglskoibestandteil muH in den angegebenen Anteilen vorhanden sein, da bei Verwendung geringerer Mengen die Reinigung der Meiallfläehen nicht befriedigend ist. vährend bei Anwendung ürößeler Mengen die Stabilität des Konzentrates gestört wird. Es ist wesentlich, dal.! die behandelten Gegenstände ausreichend gereinigt werden. Vorzugsweise wird dieser Hesiandtcii in Form von Verbindungen der folgenden allgemeinen Formel zugesetzt:

R^;i--O CH, CILO R¹ (II)

Hierbei bedeuten l!^;l ein Wasserstoff,itom oder einen Alkylrest mil bis zu 4 Kohlenstoffatomen und R¹ ein WasserstofTatom. einen Alkylresi mit bis /u 4 Kohlcnslofi'atomcii. eine

■-dl., -CH,OH-Gruppc
oder cmc

— CH,- CH,

CII., CIi,-

Ol l-( lruppc.

Derartige Derivate sind wegen ihrer WasserüSliehkeit lind Verträglichkeit mit anorganischen Ionen besonders vorteilhaft. ;,<■

Der Wasseranteil muß. bezogen auf das Gesamtgewicht des Kon/enlrates, etwa 19 bis 64 Gewichtsprozent betragen. Bei Verwendung von weniger Wasser Wird die erhöhte Stabilität nicht immer erreicht. Während bei höheren W a.s.seranleilen die daraus hergcstellten Lösungen keine wirtschaftlich brauchbaren Reinigungs- und/oder Atzlösungcn darstellen.

Das Gluconation und/oder das Alkalihydroxid können zwar als Natriumsalze zugegeben werden, doch ist es für eine maximale physikalische Stabilität empfehlenswert, nur verhältnismäßig geringe Mengen an Ni/iriu'mionen zu verwenden, insbesondere für Konzentrale mit einem hohen Gehalt an ÄlhylenglykolN:standtcilcn und/oder einem geringen Gehalt an Was.icr. Kalium wird bevorzugt.

Das ertindimL'sgemäf.ie Konzentrat kann ikirch Mischen der Bestandteile al. h) und ·..) in Wasser unter Bildung eines /wciphasensvstems hergestellt werden.

685 <

Anschließend wird eine ausreichende Menge an Bestandteil e) zugefügt, um das Zweiphasensystem in das gewünschte, erfindungsgemäß stabile gelöste Konzentrat zu überführen. Die Zugabe von Bestandteil e) als letzten Bestandteil stellt sicher, daß die Mindesikonzentratiun an diesem Bestandteil innerhalb des angegebenen Bereiches leicht bestimmt werden kann, die zur Bildung eines stabilen gelösten Konzentrates bei der jeweils gegebenen Zusammensetzung erforderlich ist.

Zum Reinigen und/oder Ätzen von Aluminium werden die Reinigungskonzentrale in verdünnter Form angewendet. Im allgemeinen werden sie vor dem Gebrauch mit Wasser verdünnt, wobei so viel Wasser zugegeben wird, daß die Fndkonzentration beispielsweise zwischen ! und 15g Alkalihydroxid je Liter beträgt, so üafl <.''■: Flächen aus Aluminium oder dessen Legierungen in Jc^- Lösung gereinigt oder geätzt werden können, indem man >ie eine ausreicherde /eil lang bei einer geeigneten Temperatur mit der Lfsung in Berührung bringt.

/ur weiteren F.rläuterung der Lriindung sollen die im folgenden angegebenen Beispiele dienen, in denen bevorzugte stabile gelöste Konzentrate angegeben sind. Die Zahlenangaben sind jeweils in Gewichtsprozent, und die Temperaturangaben (wenn vorhanden! beziehen sich auf den Temperaturbereich, innerhalb dessen das Konzentrat stabil und gelöst bleibt.

b e i s ρ . e 1 Il

Kaliumhyüroxid 31,48

Gluconalion (als K-SaIz) 6,98

Athylengiykolmoniinuiylüther 5.62

Triäihanolamin 17,46

Wasser 38,46

Beispiel III

Kaüumhydroxid 4.64

C iluconation (als K-SaI/) 0.15

AtlnlcngKkolmonobiiiylülhcr 54.17

1 nälrianolamin 21.67

Wasser 19,3"

Stabil IH bis ■ HH C

Beispiel IV

Kaüumhydroxid !9.4(1

Gluconalion lals K-SaIz) 0.97

\th> leiiglykolmonobiitvläther 1.94

rriülhanolamin 2X.22

Wasser 49,47

Stabil bis zu -SH C

Beispiel V

Kalnjiiilijdmxiil ,1,57

Gluconation (als K-SaIz) 17,15

Athylcnglykolmonobulylälher 0,43

Triäthanolamin 9,60

Wasser 64,35

— 1 5 bis > H8 C

Beispiel Vl

Kaüumhydroxid 14,70

Gluconalion (als K-SaI/.) 2,93

Äthylenglykolmonobulyläthcr 14,70

Triiithanoli'.min 27.93

Wasser 39,64

bis /u XH C

Beispiel VII

Kaliumhydroxid 29,98

Gluconation (als K-SaI?) 4,98

Äthylenglykolmonobutyläther 5,72

Triäthanolamin 19,40

Wasser 40,00

-6 bis > 88 C

Beispiel VIII

Kaliumhydro.xid 35,96

Gluconation (als K-SaIz) 5,96

Diäthylcnglykolmonoäthyläther 3,34

N-Mcthyl-diäthanolamin 6,82

Wasser 48,02

·. 18bis63°C

Beispiel IX

Kaliumhydroxid 23,20

Gluconation (als K-SaIz) 6,70

Diäthylenglykolmonoäthyläther 15,82

Triäthanolamin 11,53

Wasser 42,75

< - 18 bis 72"C

Beispiel X

Kaliumhydroxid 11,50

Gluconation (als K-SaIz) 1,92

Natriumhydroxid 2,09

Äthylenglykol 13,22

Äthanolamin 14,17

Wasser 57.10

< -18 bis > 88⁰C

Beispiel XI

Kaliumhydroxid 8,01

Gluconation (als K-SaIz) 30,04

Diäthylenglykolmonomethyläther ... 1,02

N-Aminoäthyl-äthanolamin 1,86

Wasser 59,07

< -18 bis > 88'C

Beispiel XII

Kaliumhydroxid 10,35

Gluconation (als K-SaIz) 5,17

Diäthylenglykolmonobutyläther 4,97

Diäthanolamin 38,10

Wasser 41,41

-: 18 bis · 88"C

Beispiel XIII

Kaliumhydroxid 41,98

Gluconation (als K-SaIz) 4,57

Äthylenglykolmonomethyläther 2,43

Diäthanolamin 1,74

Wasser 49,28

< - 18 bis > 88"C

Beispiel XIV

Kaliumhydroxid 18,55

Gluconation (als Na-SaIz) 3,71

Triäthylenglykol 9,09

Äthylcnglykolmonoäthyläther 3,80

N-Methyl-diäthanoIamin 6,40

Wasser 58,45

< -18 bis > 88'C

Beispiel XV

Kaliumhydroxid 32,10

Gluconation (als K-SaIz) 5,63

Äthylenglykolmonobutyläther 5,96

Triäthanolamin 18,15

Oberflächenaktives Mittel (äthoxylier-

ter geradkettiger Alkohol) 0,43

Wasser 37,73

In allen Fällen wurde das Konzentrat durch Auflösen des Kaliumhydroxids, des Gluconats und des Athylengiykolbestandteils in Wasser und anschließendes Zugeben des Athanolaminbestandteils hergestellt, wobei letzterer so lange zugefügt wurde, bis ein stabiles gelöstes Konzentrat erhalten wurde.

iff) 67712»

Claims (3)

1 2 Oberflächen aus Aluminium oder dessen Legie- Patentansnrüche· rungen müssen vor einer weiteren nicht chemischen μ ' oder chemischen Bearbeitung wie beispielsweise vor der Aufbringung eines chemischen Umwandlungs-

1. Verwendungeines homogenen wäßrigen Kon- 5 Überzuges oder vor der anodischen Oxydation von zentrates, das auf lOOC Gewichtsteile anhaftenden Fremdsubstanzen, Zunder und Fett

gereinigt werden. Es ist bereits bekannt, wäßrige alka-

a) 46 bis 420 Teile eines Alkalihydroxids, lische Lösungen zum Reinigen und/oder Ätzen von

b) 1,5 bis 300 Teile Gluconationen, Oberflächen aus Aluminium oder dessen Legierungen

c) 4,3 bis 540 Teile Äthylenglykol oder eines io zu verwenden. So sind in den USA.-Palentschrifien Äthylenglykoläthers, 2 869 267 und 2 939 826 für diesen Zweck die Anwen-

d) 190 bis 640 Teile_Wasser und dung von Lösungen beschrieben, die ein Alkalihy-

e) 17 bis 380 Teile Äthanolamin oder eines Deri- droxid und einen tertiären Aminoalkohol enthalten; vates desselben, und zwar in einer zur Bildung weiterhin ist aus den USA.-Patentschriften 2 615 846 eines stabilen, gelösten, wäßrigen Konzen- 15 und 2 584 017 bekannt, daß die Zugabe eines Alkalitrates bezüglich der Konzentration der Be- gluconates die Zunderbildung vermindert,
standteile a), b) und c) jeweils erforderlichen Beim Reinigen oder Ätzen von Aluminiumflächen Menge bildet sich in vielen Fällen in den Lösungen ein unerwünschter Niederschlag. Dieser Niederschlag führt

enthält, zur Herstellung und/oder Auffrischung 20 zu einer Beeinträchtigung und neuen Verschmutzung von Reinigungs- und/oder Ätzlösungen für Ober- der Aluminiurnoberflächen und stört außerdem bei flächen aus Aluminium oder dessen Legierungen. den nachfolgenden Behandlungsverfahren. Es sind

2. Verwendung eines wäßrigen Konzentrates bereits verschiedene Versuche gemacht worden, dieses nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Problem durch Zugabe von Gluconatcn oder Tartratcn Bestandteil a) als Kaliumverbindung und der Be- 35 zu den Lösungen, einschließlich Lösungen mit einem standteil b) als Natrium- oder Kaliumverbindung Gehalt an tertiären Aminoalkoholen und Lösungsoder als freie Säure vorliegen. mitteln zu beseitigen; derartige Lösungen haben jedoch

3. Verwendung eines wäßrigen Konzentrates den schwerwiegenden Nachteil, daß diese Reinigungsnach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, lösungen zwar in verdünnter wäßriger Lösung stabil daß der Bestandteil e) eine Verbindung der al Ige- 30 sind, aber bisher als Reinigungs- oder Ätzlösungen für meinen Formel Aluminium nicht als Konzentrate herzustellen waren.