DE2014782A1 - Reinigungsmittel für Metalloberflächen - Google Patents

Description

■betreffend:
"Reinigungsmittel für Metalloberflächen"

Angelaufene Metalle, wie Kupfer oder kupferhaltige Legierungen können leicht mit einem neuen Mittel,das Zitronensäure, ein Metallchlorid, ein Eisen-III-salζ und einen nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoff enthält, gereinigt und glänzend gemacht werden. In der Praxis-wird-dieses Mittel mit V/asser vermischt und der angelaufene Gegenstand kann in dieses Mittel eingetaucht oder auf andere Weise damit in Berührung gebracht werden.

Metallgegenstände, wi^ Armaturen, Rohre u.a. aus Kupfer und kupferhaltigen Legierungen laufen im allgemeinen nach ihrer Fertigstellung stark an und es ist vom kommerziellen Standpunkt her wünschenswert, derartige Beschläge zu entfernen, "bevor die Gegenstände an den Endverbraucher geliefert werden. Diese Beschläge können verschiedene Ursachen haben. Es können Reste von den bei den Metallformverfahren verwendeten Schmiermittel, auf der Metalloberfläche zurückbleiben. Die Metalloberfläche kann auch während des Pormverfahrens oxydiert wor-

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den sein. Es ist bekannt, daß Schmiermittel, wie Fette, öle, Seife, Borax und Wachse sowie Schmutz,durch ein detergentienhaltiges Reinigungsbad leicht entfernt werden können. Im Falle von kupferhaltigen Gegenständen wird der "gereinigte" Gegenstand dann mit einem Abbeizbad behandelt, das im allgemeinen Natriumcyanid enthält und das schwarze Kupferoxid wird dadurch entfernt. In früheren Abbeizbädern wurde auch Schwefelsäure verwendet. Nachdem er mit dem Abbeizbad behandelt worden ist, wird der Gegenstand in ein Glanzbad getaucht, das Salpetersäure oder ein Gemisch aus Chromsäure und Natriumbisulfat enthält. Diese bekannten Abbeiz- und Glanzbäder besitzen den Nachteil, daß sie etwas toxisch und korrosiv sind und dadurch umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz derjenigen Personen fordern, die mit derartigen Aufgaben beschäftigt sind. Die bekannten Verfahren besaßen auch den Nachteil, daß die Metalloberfläche in einem unerwünschten Maße geätzt wurde, was zu einem wesentlichen Verlust an Metall führte und darüber hinaus ergaben sich Probleme bei der Beseitigung der verbrauchten Abbeiz- und Glanzbadflüssigkeiten,

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reinigungsmittel für Metalle, wie Kupfer und kupferhaltige Legierungen, das Zitronensäure, ein Metallchlorid, ein Eisen-IÜ-salz und einen nichtionischen oberflächenaktiven Stoff enthält. Die einzelnen Bestandteile des Mittels werden vorzugsweise in Mengen von 2 bis 25 Gew.-teilen Zitronensäure, 0,6 bis 12 Gew.-teilen Chlor in Form eines Metallchlorids, 0,07 bis 6 Gew.-teilenEisen in Form eines Eisen-III-salzes und 0,001 bis 2 Gew.-teile] eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffes angewandt. Dieses Mittel kann in Wasser gelöst werden, wobei eine wäßrige Lösung entsteht, die 2 bis 25 Gew.-% Zitronensäure, 0,6 bis 12 Gew.-% Chlor in Form eines Metallchlorids, 0,07 bis 6 Gew.-% Eisen in Form eines Eisen-III-salzes und 0,001 bis 2 Gew.-% eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs enthält. Die entstehende einzige Lösung kann z.B. anstelle der früher zum

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Reinigen von Kupfer verwendeten beiden Bäder, nämlich dem Abbeiz- und dem Glanzbad verwendet werden. Das erfindungsgemäße Reinigungsmittel ist nicht toxisch oder korrosiv und die verbrauchte Reinigungsflüssigkeit kann leicht beseitigt werden, ohne daß die Probleme einer Verunreinigung auftreten. Diese neue Reinigungslösung vermindert auch die Metallverluste, die bei der Entfernung der Beschläge auftreten.

Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Mittel enthält die einzelnen Bestandteile, in Mengen von 5 his 15 Gew.-teilen Zitronensäure, 1,5 his 6 Gew.-teilen Chlor in .Form eines Metallchlorids, 0,25 his 2,5 Gewi-teilen Eisen in-',Form eines Eisen- | Ill-salzes und 0,01 bis 0,5 Gew.-teilen eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffes. Dieses Mittel kann in"Wasser.gelöst werden, wobei eine wäßrige Lösung entsteht, die die oben angegebenen Bestandteile in den entsprechenden Gewichtsprozenten enthält.

Das für die vorliegende Erfindung als Chlorquelle geeignete .Metallchlorid kann ein anorganisches Salz, wie Natriumchlorid, Ammoniumchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid, Aluminiumchlorid oder Eisenchlorid sein. Das bevorzugte Metallchlorid ist Natriumchlorid.

Die Eisen-III-salze, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, sind günstigerweise anorganische Salze, wie Eisen-III-sulfat, Eisen-III-chlorid, Eisen-III-nitrat u.a. Eisensulfat ist das bevorzugte Eisensalz.

Die nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffe, die für die vorliegende Erfindung ge eignet sind, sind bekannte Substanzen. Typische nicht-ionische oberflächenaktiven Stoffe sind: Nonylphenylpolyäthylenglykoläther, Octylphenylpolyäthylenglykoläther, Sorbitanmonooleat, Polyoxyäthylensorbitantristearat, . äthoxylierte isomere lineare Alkohole u.a. Die äthoxylierten

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isomeren linearen Alkohole besitzen die folgende Formel:

(CH₂)_{n 3}

O (CH₂CH₂O ) H '

in der η eine ganze Zahl von 9 bis 13 und y eine Zahl von 3 bis 12 ist. Der bevorzugte nicht-ionische oberflächenaktive Stoff ist ein Nonylphenylpolyäthylenglykoläther der folgenden Formel:

(C₉H₁₉) (C₆II₄) 0 /"CH₂CH₂O_-Z_x CH₂CH₂OH

in der χ eine ganze Zahl von 5 bis 70 ist. Vorzugsweise besitzt χ einen Wert von 5 bis 40.

Wenn das erfindungsgemäße Reinigungsmittel verwendet werden soll, um eine Metalloberfläche zu reinigen, können die einzelnen Bestandteile getrennt in jeder beliebigen Reihenfolge zu einem x^äßrigen Lösungsmittel zugegeben werden oder die Bestandteile können vor dem Zusatz des Lösungsmittels miteinander vermischt v/erden. Wenn das Mittel vor dem Vermischen mit Wasser in im wesentlichen trockener Form aufbewahrt werden soll, ist es vorzuziehen, einige der Bestandteile getrennt zu verpacken. Die Zitronencä\i3?e und das Metallchlorid, wie Natriumchlorid, die beide günstigerweise in wasserfreier Form vorliegen sollen, können trocken vermischt und in einem ersten Behälter zusammen verpackt werden. Das Eiscn-III-salz, wie Eisensulfat und der nicht-ionische oberflächenaktive Stoff können miteinander vermischt und in einen zweiten Behälter verpackt werden. Wenn sie zur Hernteilung einer Reinigungslösung gebraucht werden, können die Inhalte der beiden Packungen zu dem Lösungsmittel zugegeben werden. Wenn die Bestand teile vor der Lagerung alle in Pulverform miteinander vermischt werden, könnte die Feuch--

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tigkeit aus dem Eisensalz und dem oberflächenaktiven Stoff dazu führen, daß bei langer Lagerung unerwünschterweise Salzsäure aus der Zitronensäure und dem Metallchlorid freigesetzt wird. Aus Gründen der Bequemlichkeit können die getrennten Packungen jeweils eine Einheit enthalten, so daß die erste Einheitspackung· und die zweite Einheitspackung im ganzen verwendet werden können, um ein bestimmtes Volumen, der Lösung herzustellen. ■

Wenn das oben angegebene Reinigungsmittel verwendet wird, um Kupfer zu reinigen, wirken die Zitronensäure und die Chlorid- | ionen aus dem Metallchlorid, wie Natriumchlorid, um die Zunderschicht. aus schwarzem Kupfer-II-oxid von der Oberfläche des Kupfers oder der Kupferlegierung zu entfernen. Die Zunderschicht aus rotem Kupfer-I-oxid auf der Metalloberfläche wird durch das Eisen-III-salz, wie Eisen-HI-sulfat, oxydiert, wobei Kupfer-II-oxid entsteht, das dann durch das Gemisch aus Zitronensäure und Metallchlorid entfernt wird. Der oberflächenaktive Stoff setzt die Neigung des Eisen-III-salzes herab, die Metalloberfläche selbst anzugreifen und verringert dadurch die Verluste an Metall auf ein Maß, das wesentlich geringer ist als bei den bisher bekannten Reinigungsmitteln für Kupfer, ■■-.. ä

Der bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels hauptsächlich verbrauchte Bestandteil, besonders dann wenn es zur Reinigung von Kupfer verwendet wird, ist das Eisen—III-salz. Es wird in ein Eisen-II-salz umgewandelt«,-Es ist daher günstig, von Zeit zu Zeit entsprechende Mengen des Eiaen-III-salz.es, wie .Eis en-III-culf at, zu der-wäßrigen. Lösung des Reinigungsmittels zuzusetzen, um die ursprüngliche Konzentration aufrechtzuerhalten, \4exm die Reiniguiigiilosuiig nicht mehr wirksam ist,, um dio Metallgegenstände glänzend 211 machen, " -----kann sie verworfen werden· Da die Iiauptbeütandt-eile der verbrauchten Reinigungslösung biologisch abbaubare Zitronen-

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säure, Metallchlorid, Eisen-II-salze und ein biologisch abbaubarer oberflächenaktiver Stoff sind, wirft dieses Abfallprodukt keine Beseitigungsprobleme auf.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Anwendung des oben beschriebenen Mittels zur Reinigung von Metalloberflächen. Die Reinigungslösungen, die das erfindungsgemäße Reinigungsmittel enthalten, können z.B. günstigerweise bei Temperaturen von ungefähr 25°C verwendet v/erden. Der zu reinigende Metallgegenstand wird zwischen 30 see ™ und 5 min mit der Lösung in Berührung gebracht, je nachdem wie stark er angelaufen ist. Eine Berührungszeit von 1 1/2 bis 3 min ist im allgemeinen ausreichend. Diese Berührung kann dadurch stattfinden, daß man den Metallgegenstand in die Lösung eintaucht oder die Lösung kann auf die angelaufene Metalloberfläche aufgesprüht oder in Form eines viskosen Geles oder einer Paste aufgetragen werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

B e i s ρ i e 1 1_

Ein Gemisch aus 10 Gew.-teilen wasserfreier Zitronensäure, 5 Gew.-teilen wasserfreiem Natriumchlorid (3jOA Gew.-teile Chlor), 5 Gew.-teilen Ei.cen-111-sulfat (1,4 Gew.-teile Eisen) und C,04 Gew.-teilen einos nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoff:; der Formel:

(CcIi₁₉)-- (C₆II₄)- 0 -/"CH₂CH₂O. J--CH-_:,CU₂0H

in der χ '-) bis "ü uar, vAi:i"de vermischt;, u:.l zu einer aiu;reicheii'.len Menge V/aß.;;er zubegeben, daü eine -.^ißrige Reinicjunrnlü.;·.!;:■;", ciit^a.:.:, die 10 Gew.~jo Zitronensäure, 5 Gew.-% Nu'! '.ra V^iCiIiO-OZl-W. {'·;-''*- Lr (■;·»■/.-'/& Ca1oi')₃ ^ G ο γ -■."' '12'!^Oa-III-SuIIOi: (1/1 ■,:·;.*■,'.-...ν .ti'-C-Ii) und 0,04 Gew.-/. las o:---i\['lächenaktivun

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1A-37 522 ° *

- 7 Stoffes enthielt.

Ein Kupfergegenstand wurde entfettet, indem man ihn in ein heißes detergentienhaltiges Bad von 90⁰C eintauchte, das aus einer 3-gew.-%igen wäßrigen Lösung von Natriumcarbonat und Ligninsulfonat bestand. Der Gegenstand wurde dann 2mal mit Wasser bei 25⁰C abgespült und anschließend 1,5 min bei 25°C in die oben beschriebene zitronensäurehaltige Reinigungslösung eingetaucht. Der so behandelte Kupfergegenstand besaß eine glänzende kupferfarbene Oberfläche. Die Kupfermenge, die durch dieses Reinigungsmittel entfernt wurde, betrug ungefähr 1/3 bis 1/5 derjenigen, die mit den bekannten Abbeiz- und Glanzbädern entfernt wurde.

Beispiel 2

Eine wäßrige Reinigungslösung, die 10 Gew.-% Zitronensäure, 5 Gew.-% Natriumchlorid (3,04 Gew.-% Chlor), 2,5 Gew.-% Eisen-III-sulfat (0,7 Gew.-% Eisen) und 0,04 Gew.-% des oberflächenaktiven Stoffs des Beispiels 1 enthielt, wurde verwendet, um einen Kupfergegenstand innerhalb von 3 min auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise zu reinigen. Die entstehende Metalloberfläche war glänzend und sauber.

Beispiel 3

Eine wäßrige Reinigungslösung, die 10 Gew.-% Zitronensäure, 10 Gew.-% Natriumchlorid (6,08 Gew.-% Chlor), 2,5 Ge\i.-°/₀ Eisen-III-sulfat (0,7 Gew.-% Eisen) und 0,04 Gew.-% des oberflächenaktiven Stoffs des Beispiels 1 enthielt, wurde verwendet, um einen Kupfergegenstand innerhalb von 3 min auf die in Beispiel' 1 beschriebene Weise zu reinigen. Die entstehende Metalloberfläche war glänzend und sauber.

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- 8 Beispiel 4

Eine wäßrige Lösung, die 10 Gew.~% Zitronensäure, 10 Gew.-% Natriumchlorid (6,08 Gew.-% Chlor), 5 Gew.-% Eisen-III-sulfat (1,4 Gew.-% Eisen) und 0,1 Gew.-% eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffes der Formel:

in der χ JO bis 40 war, enthielt, wurde verwendet, um einen Kupfergegenstand innerhalb von 1,5 min auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise zu reinigen. Die entstehende Iletailoberflache war sauber und glänzend.

Beispiel 5

Eine wäßrige Lösung, die 10 Gew.-% Zitronensäure, 5 Gew.-% Natriumchlorid (3,04 Gew.-% Chlor) und 5 Gew.-% Eisen-III-sulf at (1,4 Gew.-% Eisen) enthielt, wurde verwendet, um einen Kupfergegenstand innerhalb von 5 min auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise zu reinigen. Die entεtehende Metalloberfläche war mattbraun und deutlich angeätzt. Dieses Beispiel zeigt die Wirkung, die beim Weglassen des nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffes aus dem Reinigungsmittel des Beispiels 1 auftritt.

B e i s ρ i el 6

Es wurde eine wäßrige Lösung hergestellt, die derjenigen des Beispiels 1 entsprach, jedoch kein Natriumchlorid enthielt. Diese Lösung wurde verwendet, um einen Kupfergegenstand auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise zu reinigen. Die entstehende Metalloberfläche war mattbraun.

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■1A-37 522 _ 9 - Beispiel 7

Es wurden vier getrennte wäßrige Lösungen hergestellt, die denjenigen des Beispiels 1, entsprachen, von denen jedoch Jede ein anderes Metallchlorid enthielt. Die einzelnen Lösungen enthielten Ammoniumchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid "bzw. Aluminiumchlorid. Der GhIor-id-gehalt schwankte zwischen 2,58 und 4-,O Gew.-%. Diese Lösungen wurden verwendet, um einen Kupfergegenstand auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise zu reinigen. Alle Kupfergegenstände bekamen eine glänzende saubere Oberfläche.

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Beispiel 8 _,

Es wurde eine wäßrige Lösung hergestellt, die 10 Gew.-% Zitronensäure, 5 Gew.-% Eisen-III-chlorid (1,72 Gew.-% Eisen und 3,28 Gew.-% Chlor) und 0,04 Gew.-Jo des oberflächenaktiven Stoffes aus Beispiel 1 enthielt und verwendet, um innerhalb von 3 min einen Kupfergegenstand auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise zu reinigen. Die entstehende Metalloberfläche war glänzend und sauber.

Beispiel 9

Eine wäßrige Lösung, die 10 Gew.-% Zitronensäure, 5 Gew.~% Natriumchlorid (3,04- Gew.-% Chlor), £ Gew.-% Ei sen--Jl I-sulfat (1,4 Gew.-% Eisen) und 0,04 Gew.-% eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffes der Formel:

CH

7,

0 -(CH₂CH₂O)₁₂H ·

enthielt j wurde verwendet, um einen Kupfergegenstand auf die

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1Δ-37 522 - 10 in Beispiel 1 beschriebene Weise zu reinigen.

In den oben beschriebenen Beispielen wurden jeweils Gegenstände aus Kupfer gereinigt. Das erfindungsgemäße Mittel ist jedoch auch zur Reinigung von Gegenständen aus kupferhaltigen Legierungen, wie Messing und Bronze, geeignet.

Beispiel 10

Ein Gemisch der einzelnen Bestandteile in den im Beispiel 1 angegebenen Mengen wurde mit ausreichend Wasser und fein verteiltem Siliciumoxiddickungsmittel vermischt, so daß ein viskoses Gel entstand. Dieses Gel wurde dann auf die angelaufenen Oberflächen von verchromten Stoßstangen und Wasserhähnen aufgerieben und dann mit Wasser abgespült. Die entstehenden sauberen Metalloberflächen waren glänzender und leuchtender als vergleichbare Oberflächen, die mit den bisher bekannten Metallreinigungsmitteln behandelt wurden.

PATENTANSPRÜCHE :

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Claims (10)

Patentansprüche

1) Reinigungsmittel für Metalloberflächen, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Zitronensäure, einem Metallchlor id., einem Eisen-III-salz und einem nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoff.

2) Mittel nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h n. e t , daß es 2 bis 25 Gew.-teile Zitronensäure, 0,5 bis 12 Gew.-teile Chlor in Form eines Metallchlorids, 0,07 bis 6 Gew.-teile Eisen in Form eines Eisen-III-salzes und 0,01 bis 2 Gew«.-teile eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffes |

enthält. _ ■■-".-

3) Mittel nach Anspruch 1 bis 2, dadurch g e Ic e η" η zeichnet , daß es 5 bis 15 Gew.-teile Zitronensäure, 1,5 bis 6 Gew.-teile Chlor in Form eines Metallchlorids, 0,25 bis 2,5 Gew.-teile Eisen in Form eines Eisen-III-salzes und 0,01 bis 0,5 Gew.-teile eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffes enthält. ' >

4-) ■ Mittel nach Anspruch i bis 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Metallchlorid Natriumchlorid ist. '

5) Mittel nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet' , daß das Eisen-III-salz Eisen-III-sulfat ist. ν

6) Mittel nach Anspruch 1 bis 5» dadurch g e k.e η η zeichnet , daß es 10 Gew.-teile Zitronensäure, 3 Gew.-teile Chlor in Form von Natriumchlorid, 1,4 Gew.-teile Eisen in Form von Eisen-III-sulfat und 0,04- Gew.-teile eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffes enthält.

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7) Mittel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der oberflächenaktive Stoff ein nicht-ionischer Nonylphenylpolyäthylenglykoläther ist.

8) Mittel nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß der oberflächenaktive Stoff die Formel:

(CqH.q) - (Cf-H, ) - 0-/"CHpCHpO 7 - CHpCHpOH besitzt, in der χ eine ganze Zahl von 5 bis 70 ist.

9) Verwendung des Mittels nach Anspruch 1 bis 8 in Form einer wäßrigen Lösung, die 2 bis 2^> Gew«-% Zitronensäure, 0,6 bis 12 Gew.-% Chlor in Form eines Metallchlorids, 0,07 bis 6 Gew.-% Eisen in Form eines Eisen-III-salzes und 0,001 bis 2 Gew.-% eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffs enthält.

10) Verwendung des Mittels nach Anspruch 1 bis 8 in Form einer wäßrigen Lösung, die 5 bis 15 Gev;.-% Zitronensäure, 1,5 bis 6 Gew.-^ Chlor in Form eines Metallchlorids, 0,25 bis 2,5 Gew.-% Eisen in Form eines Eisen-III-salzes und 0,01 bis 0,5 Gew.-% eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Stoffes enthält.

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