DE19533265A1

DE19533265A1 - Simultaneous degreasing and etching of metal surface with easily recycled solvent mixture

Info

Publication number: DE19533265A1
Application number: DE1995133265
Authority: DE
Inventors: Wieland Prof Dr Schaefer; Juergen Dr Klunker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 1997-05-15

Abstract

Simultaneous degreasing and etching of the surface of a metal part are carried out in a solvent mixture of an adduct of dimethylamine (NHMe2) and carbon dioxide CO2 and other solvent(s) of low viscosity under oxidising conditions and may be continued until the metal has dissolved completely. The resultant anhydrous etching solution containing metal salt can be worked up easily by distillation and the solvent can be recycled to the process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von metallischen Oberflächen zur Entfettung und zum definierten Oberflächenabtrag.The invention relates to a method for the treatment of metallic surfaces for degreasing and for defined Surface removal.

Es ist allgemein bekannt, daß metallische Oberflächen vor weiteren Bearbeitungsschritten, z. B. vor galvanischen Be schichtungen, zunächst entfettet und häufig auch geätzt werden. Die Entfettungen erfolgen dabei mit üblichen organi schen Lösungsmitteln, beispielsweise Aceton oder wäßrigen Tensidlösungen. Anschließend werden die Oberflächen zur Beseitigung von Oxidschichten oder anderen Verunreinigungen gewöhnlich mit Säuren geätzt.It is well known that metallic surfaces exist further processing steps, e.g. B. before galvanic loading layers, initially degreased and often also etched will. The degreasing takes place with the usual organic 's solvents, for example acetone or aqueous Surfactant solutions. Then the surfaces become Removal of oxide layers or other contaminants usually etched with acids.

Diese Verfahrensweise ist mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Die Entfettung und die Ätzprozesse werden in getrennten Verfahrensschritten durchgeführt. Die beim Ätzprozeß entstehenden wäßrigen Metallsalzlösungen stellen eine erhebliche Umweltbelastung dar, so daß sie durch aufwendige bzw. energieintensive Verfahren aufgearbeitet werden müssen.This procedure has various disadvantages afflicted. The degreasing and the etching processes are in separate process steps carried out. The at Etching process resulting aqueous metal salt solutions represents a significant environmental impact, so that it is caused by elaborate or energy-intensive processes worked up Need to become.

Zweck der Erfindung ist es, die Entfettung von Metallober flächen und den Metallätz- bzw. Metallauflösungsprozeß ohne die genannten Nachteile durchzuführen.The purpose of the invention is to degrease the metal surface surfaces and the metal etching or metal dissolution process without to carry out the disadvantages mentioned.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das in einem Ver fahrensschritt die Entfettung von Metalloberflächen und den Metallätz- bzw. Metallauflösungsprozeß ermöglicht und bei dem die entstehenden Produkte einfach aufgearbeitet werden können.The invention specified in claim 1 is the problem based on the development of a method, which in a ver the degreasing of metal surfaces and the Metal etching or metal dissolution process enables and in the the resulting products are simply processed can.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das zu behandelnde Werkstück in einem Lösungsmittelgemisch aus einem Dimethylamin-Kohlendioxid-Addukt und einem weiteren Lösungs mittel oder Lösungsmittelgemisch niederer Viskosität unter oxidierenden Bedingungen in einem Arbeitsgang entfettet wird und daß gleichzeitig eine definierte Auflösung des metalli schen Werkstoffes erfolgt, die bis zur vollständigen Auflö sung des metallischen Werkstoffes fortgesetzt werden kann.According to the invention the object is achieved in that the treating workpiece in a solvent mixture from a Dimethylamine-carbon dioxide adduct and another solution medium or solvent mixture lower viscosity degreasing oxidizing conditions in one operation and that at the same time a defined resolution of the metalli The material takes place until the complete dissolution solution of the metallic material can be continued.

Das eingesetzte flüssige Dimethylamin-Kohlendioxid-Addukt besteht aus Dimethylamin und Kohlendioxid im Molverhältnis 2 : 1, oder es liegt eine der Komponenten im Überschuß vor. Da das Dimethylamin-Kohlendioxid-Addukt eine relativ hohe Viskosität besitzt und somit der Stofftransport in der flüssigen Phase stark diffusionsgehemmt ist, wird ein niedrigviskoses Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch zugesetzt. Dieses Lösungsmittel oder eine Komponente des Lösungsmittelgemisches muß eine oder mehrere Gruppierungen im Molekül enthalten, die als Elektronendonator wirken können. Vorzugsweise wird Acetonitril verwendet.The liquid dimethylamine-carbon dioxide adduct used consists of dimethylamine and carbon dioxide in a molar ratio 2: 1, or one of the components is in excess. There the dimethylamine-carbon dioxide adduct is relatively high Has viscosity and thus the mass transport in the liquid phase is strongly inhibited from diffusion, a low viscosity solvent or solvent mixture added. This solvent or a component of the Solvent mixture must have one or more groupings contained in the molecule, which act as an electron donor can. Acetonitrile is preferably used.

Die für den Metallauflösungsprozeß notwendigen oxidierenden Bedingungen können durch definierte Gehalte an Luft oder Sauerstoff und/oder durch anodische Polarisation des Werk stücks eingestellt und bequem geregelt werden. Die elek trolytische Metallauflösung gestaltet sich in diesem System infolge der guten Eigenleitfähigkeit des Dimethylamin-Koh lendioxid-Adduktes besonders einfach, weil auf einen zusätzlichen Leitelektrolyten zur Senkung des Ohmschen Spannungsabfalls im Elektrolyten verzichtet werden kann. Aus diesem Grunde ist der Metallauflösungsprozeß bis zur voll ständigen Metallauflösung in kurzen Zeiten durchführbar, was die Anwendung des Verfahrens auch für Recyclingprozesse ermöglicht. Andererseits kann bei der elektrolytischen Oxida tionsvariante der Prozeß bei sehr geringer anodischer Polarisation auch mit außerordentlich kleiner Auflösungs geschwindigkeit durchgeführt werden.The oxidizing agents necessary for the metal dissolution process Conditions can be determined by defined levels of air or Oxygen and / or by anodic polarization of the work be adjusted and conveniently regulated. The elec Trolytic metal dissolution occurs in this system due to the good intrinsic conductivity of the dimethylamine Koh lendioxide adduct particularly easy because on one additional conductive electrolytes to lower the ohmic Voltage drop in the electrolyte can be dispensed with. Out for this reason the metal dissolution process is full constant metal dissolution feasible in short times what the application of the method also for recycling processes enables. On the other hand, in the electrolytic oxide tion variant of the process with very low anodic Polarization even with an extremely small resolution speed.

Durch die Zusammensetzung des Lösungsmittelgemisches, durch eine erzwungene Konvektion der Lösung, durch die Temperatur und die Verweilzeit des Werkstückes kann außerdem die definierte Auflösung des metallischen Werkstoffes gesteuert werden.By the composition of the solvent mixture, by forced convection of the solution by temperature and the dwell time of the workpiece can also be controlled resolution of the metallic material controlled will.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die entstehenden wasserfreien, metallhaltigen Ätzlösungen leicht destillativ aufgearbeitet und das zurückgewonnene Lösungs mittel unmittelbar in den Prozeß zurückgeführt werden kann. Der niedrige Siedepunkt des Dimethylamin-Kohlendioxid-Addukts von ca. 60°C, bei dem das Addukt in seine Komponenten zerfällt, ermöglicht die leichte und energetisch günstige Abtrennung der Metallsalze. Bei Kondensation der gasförmigen Komponenten Dimethylamin und Kohlendioxid bei Raumtemperatur entsteht wieder das wasserfreie Addukt, das in den Prozeß zurückgeführt werden kann.Another advantage of the method is that the emerging water-free, metal-containing etching solutions easily worked up by distillation and the recovered solution medium can be directly returned to the process. The low boiling point of the dimethylamine-carbon dioxide adduct of approx. 60 ° C, at which the adduct in its components disintegrates, enables the light and energetically favorable Separation of the metal salts. With condensation of the gaseous Components dimethylamine and carbon dioxide at room temperature the water-free adduct is created again, which in the process can be traced back.

Embodiment

In einem 100 ml Zweihalsrundkolben mit Magnetrührer befindet sich eine Mischung aus 25 ml Dimethylamin-Kohlendioxid-Addukt im Molverhältnis 2 : 1 und 25 ml Acetonitril bei Raumtemperatur und Normaldruck.Located in a 100 ml round neck flask with magnetic stirrer a mixture of 25 ml of dimethylamine-carbon dioxide adduct in a molar ratio of 2: 1 and 25 ml of acetonitrile at room temperature and normal pressure.

Über ein Gaseinleitungsrohr wird die Lösung mit 100 ml Sauerstoff durchspült.The solution with 100 ml Flushed oxygen.

Ein stark verschmutztes und korrodiertes, schwarzes Messing blech mit den Abmessungen: 50×13×0.5 mm und einer Masse von 2,7784 g wird in die Lösung gegeben. Der Kolben wird verschlossen und die Mischung 2,5 Stunden gerührt. In dieser Zeit färbt sich die Lösung tiefblau.A heavily soiled and corroded black brass sheet with the dimensions: 50 × 13 × 0.5 mm and one mass 2.7784 g is added to the solution. The piston will sealed and the mixture stirred for 2.5 hours. In this Time the solution turns deep blue.

Das Messingblech ist nach dieser Behandlung völlig blank mit einer matt angeätzten Oberfläche.The brass sheet is completely bare after this treatment a matt etched surface.

Die Masse beträgt 2,7118 g, der Masseverlust beträgt ca. 5 mg/cm².The mass is 2.7118 g, the mass loss is approx. 5 mg / cm².

Claims

1. A method for treating metallic surfaces for degreasing and for defined surface removal, characterized in that the workpiece to be treated is degreased in a solvent mixture of a dimethylamine-carbon dioxide adduct and another solvent or solvent mixture of low viscosity under oxidizing conditions in one operation and that at the same time a defined dissolution of the metallic material takes place, which can continue until the complete dissolution of the metallic material, the resulting anhydrous, metal salt-containing etching solutions can be easily worked up by distillation and the solvent can be recycled into the process.

2. Process for the treatment of metallic surfaces Claim 1, characterized in that the dimethylamine Koh Adduct of dioxide from dimethylamine and carbon dioxide in Molar ratio is 2: 1, or that one of the components in There is excess.

3. Process for the treatment of metallic surfaces Claim 1, characterized in that the dimethylamine-Koh Low-viscosity solvent added to the dioxide adduct or solvent mixture one or more groupings in Contains a molecule that can act as an electron donor, preferably acetonitrile is used.

4. Process for the treatment of metallic surfaces Claim 1, characterized in that the oxidizing Conditions through defined levels of air or oxygen and / or by anodic polarization of the workpiece can be set.

5. Process for the treatment of metallic surfaces Claim 1, characterized in that the defined Dissolution of the metallic material through the dwell time of the workpiece in the solvent mixture and / or by the temperature and / or by forced convection Solution and / or controlled by the oxidizing conditions becomes.