RU2079930C1 - Method of removal of scale, oxides, rust from metal surfaces of parts - Google Patents

Method of removal of scale, oxides, rust from metal surfaces of parts Download PDF

Info

Publication number
RU2079930C1
RU2079930C1 RU96103333A RU96103333A RU2079930C1 RU 2079930 C1 RU2079930 C1 RU 2079930C1 RU 96103333 A RU96103333 A RU 96103333A RU 96103333 A RU96103333 A RU 96103333A RU 2079930 C1 RU2079930 C1 RU 2079930C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal surfaces
parts
solution
cleaning
oxides
Prior art date
Application number
RU96103333A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96103333A (en
Inventor
В.Н. Дерюгин
А.А. Ежов
С.К. Коровин
Н.В. Комарова
А.А. Галаев
Н.Н. Усов
Л.Л. Семенов
А.В. Лапыгин
Original Assignee
Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Сапфир"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Сапфир" filed Critical Акционерное общество Научно-производственное предприятие "Сапфир"
Priority to RU96103333A priority Critical patent/RU2079930C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2079930C1 publication Critical patent/RU2079930C1/en
Publication of RU96103333A publication Critical patent/RU96103333A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23GCLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/08Iron or steel
    • C23G1/088Iron or steel solutions containing organic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23GCLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/10Other heavy metals
    • C23G1/103Other heavy metals copper or alloys of copper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

FIELD: chemical cleaning of metal surfaces, in particular, metal surfaces of parts in the process of fabrication of semiconductor devices, radio engineering articles, for instance metallized surfaces of printed-circuit boards for installation, service lines and power-generating plants of municipal utility. SUBSTANCE: the method consists in treatment of metal surfaces to be cleaned with an aqueous solution of sulfomaleic anhydride, whose concentration makes up 10 to 30 percent by mass, for 10 to 20 min at 50 to 80 C. EFFECT: facilitated procedure.

Description

Изобретение относится к химической очистке поверхности металлов, в частности металлических поверхностей деталей в процессе производства полупроводниковых приборов, радиотехнических изделий например металлизированных поверхностей печатных плат для монтажа, коммуникаций и энергетического оборудования городского хозяйства. The invention relates to the chemical cleaning of the surface of metals, in particular the metal surfaces of parts in the manufacturing process of semiconductor devices, electronic products such as metallized surfaces of printed circuit boards for installation, communications and power equipment of urban economy.

Изобретение может найти применение также в других областях техники - машиностроении, авиастроении и прочих областях, связанных с операцией очистки (декапирования) металлических поверхностей деталей от окислов перед гальваническим нанесением покрытий в процессе производства различных изделий. The invention can also find application in other fields of technology - mechanical engineering, aircraft building and other areas related to the operation of cleaning (decapitating) metal surfaces of parts from oxides before galvanic coating in the production process of various products.

При изготовлении полупроводниковых приборов широко применяют различные металлы и их сплавы: медь, никель, алюминий, вольфрам, молибден, ковар, бронзу, латунь, сталь и другие. In the manufacture of semiconductor devices, various metals and their alloys are widely used: copper, nickel, aluminum, tungsten, molybdenum, kovar, bronze, brass, steel and others.

Одной из важнейших операций в процессе изготовления приборов, в том числе полупроводниковых, является очистка металлических поверхностей деталей, от качества которых зависят электрические параметры и технико-экономические показатели готовых изделий. One of the most important operations in the manufacturing process of devices, including semiconductor ones, is the cleaning of metal surfaces of parts, the quality of which depends on the electrical parameters and technical and economic indicators of the finished product.

Известны способы очистки металлических поверхностей от загрязнений, в частности от окалины, окислов, которые состоят в обработке очищенных деталей в многокомпонентных растворах на основе неорганических кислот [1-5]
Общими недостатками этих способов являются: существенное загрязнение окружающей среды продуктами реакций; токсичность процесса очистки; ярковыраженная эрозия поверхности металла; необходимость и сложность утилизации отработанных химических реактивов.
Known methods for cleaning metal surfaces from contaminants, in particular from scale, oxides, which consist in processing the cleaned parts in multicomponent solutions based on inorganic acids [1-5]
Common disadvantages of these methods are: significant environmental pollution by reaction products; toxicity of the cleaning process; pronounced erosion of the metal surface; the need and complexity of the disposal of spent chemicals.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому предложению является способ очистки металлических поверхностей деталей, применяемый в настоящее время в производстве перед нанесением на поверхность металлических деталей защитных покрытий [6]
Этот способ состоит в погружении металлических деталей в раствор, содержащий неорганические кислоты (NHO3, Н2SO4, НF и др.), с последующей обработкой в нем. Этот способ принят за прототип изобретения. Недостатки, присущие этому способу, те же, что и для [1-5] Кроме того, общим недостатком способов с применением неорганических кислот и растворов на их основе является большой объем их потребления и, в ряде случаев, невозможность их многократного использования.
The closest in technical essence to the claimed proposal is a method of cleaning metal surfaces of parts, currently used in production before applying surface coatings to metal parts of metal [6]
This method consists in immersing metal parts in a solution containing inorganic acids (NHO 3 , H 2 SO 4 , HF, etc.), followed by processing in it. This method is adopted as a prototype of the invention. The disadvantages inherent in this method are the same as for [1-5]. In addition, a common disadvantage of the methods using inorganic acids and solutions based on them is the large amount of their consumption and, in some cases, the inability to reuse them.

Целью изобретения является устранение недостатков прототипа, т.е. разработка такого способа очистки металлических поверхностей деталей от загрязнений (окалины, окислов, ржавчины и т.д.), который позволил бы обеспечить охрану окружающей среды, нетоксичность технологического процесса, высокое качество очищаемой поверхности, отсутствие эрозии очищаемой поверхности, ресурсосбережение (исключение дорогостоящих неорганических кислот), увеличение срока жизни раствора за счет уменьшения количества шламов и, следовательно, повышение производительности процесса, возможность рециклирования (неоднократного применения) одного и того же раствора. The aim of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype, i.e. the development of such a method for cleaning metal surfaces of parts from pollution (scale, oxides, rust, etc.), which would ensure environmental protection, nontoxicity of the process, high quality of the surface to be cleaned, no erosion of the surface to be cleaned, resource saving (exclusion of expensive inorganic acids ), increasing the life of the solution by reducing the amount of sludge and, consequently, increasing the productivity of the process, the possibility of recycling (repeated application) of the same solution.

Это достигается способом очистки металлических поверхностей деталей от загрязнений, в частности окислов, окалины, ржавчины, путем обработки в растворе, отличающимся тем, что в качестве раствора используют водный раствор сульфомалеинового ангидрида (СМА), эффективное количество которого составляет от 10 до 30 мас. а обработку ведут в течение 10-20 мин при 50-80oС.This is achieved by a method of cleaning metal surfaces of parts from pollution, in particular oxides, scale, rust, by processing in a solution, characterized in that an aqueous solution of sulfomaleic anhydride (SMA) is used as a solution, an effective amount of which is from 10 to 30 wt. and the treatment is carried out for 10-20 minutes at 50-80 o C.

СМА, являющийся органическим соединением, получают взаимодействием малеинового ангидрида с трехокисью серы. SMA, which is an organic compound, is produced by reacting maleic anhydride with sulfur trioxide.

Это соединение (СМА) нетоксично. Предполагаемый способ очистки металлических поверхностей деталей от окислов с использованием СМА существенно отличается от способа-прототипа (очистка в кислотном растворе), а также от способов-аналогов. This compound (CMA) is non-toxic. The proposed method for cleaning metal surfaces of parts from oxides using SMA is significantly different from the prototype method (cleaning in an acid solution), as well as from analogue methods.

Применяемый в способе состав раствора, содержащий воду и СМА, обладает высокой очищающей способностью по отношению к металлическим поверхностям вследствие того, что СМА образует с окислами металлов, загрязняющих поверхность, водорастворимые соединения, которые согласно своей конформации не адсорбируются на металлической поверхности. The solution composition used in the method containing water and SMA has a high cleaning ability with respect to metal surfaces due to the fact that SMA forms water-soluble compounds with metal oxides that pollute the surface, which, according to their conformation, are not adsorbed on the metal surface.

Этот механизм очистки принципиально отличается от механизма очистки в способе-прототипе, а также в способах-аналогах. Кроме того, в отличие от способа-прототипа, предлагаемый способ вследствие использования СМА позволяет образовать буферный раствор с постоянным водородным показателем рН (рН≈1); обеспечивает возможность регенерации раствора путем его очистки от металлических примесей. This cleaning mechanism is fundamentally different from the cleaning mechanism in the prototype method, as well as in analogous methods. In addition, in contrast to the prototype method, the proposed method due to the use of SMA allows you to form a buffer solution with a constant pH of pH (pH≈1); provides the ability to regenerate the solution by cleaning it from metal impurities.

Выбранный диапазон содержания СМА в растворе, а также временной и температурный диапазоны обработки металлических деталей в этом растворе определены экспериментально на основании результатов исследований по очистке поверхности деталей полупроводниковых приборов перед сборкой печатных плат перед монтажом, а также элементов коммуникаций энергетического оборудования (труб, вентилей и пр.). The selected range of SMA content in the solution, as well as the time and temperature ranges of processing metal parts in this solution, were determined experimentally on the basis of research results on cleaning the surface of parts of semiconductor devices before assembling printed circuit boards before installation, as well as communication elements of power equipment (pipes, valves, etc. .).

Предлагаемый способ был осуществлен на операции очистки деталей полупроводниковых приборов перед сборкой в корпус КД-1 в стандартном для производства кремниевых переключательных диодов типа КД 407 технологическом маршруте. The proposed method was carried out in the operation of cleaning parts of semiconductor devices before assembly into the KD-1 enclosure in the technological route standard for the production of silicon switching diodes of the KD 407 type.

Очистку кристаллосодержателя производили перед напайкой кристалла кремния на кристаллодержатель из плателита ПТБ-1. The crystal holder was cleaned before soldering a silicon crystal onto a PTB-1 platelite crystal holder.

Исходным материалом для раствора являлись вода водопроводная ГОСТ 2874-82 и СМА ТУ 38507-63-0268-02. СМА представляет собой прозрачную маслянистую жидкость желтоватого цвета, нетоксичную (4-й класс опасности), без запаха. Раствор приготовляли следующим образом: ингредиенты отмеривали в нужных массовых частях, затем СМА соединяли с водой при комнатной температуре и тщательно перемешивали любым известным способом. После этого раствор был готов к употреблению. Срок хранения раствора не ограничен. Исследовали 5 вариантов раствора с разным содержанием ингредиентов в 100 мас. раствора: 1 вариант 5 мас. СМА; 2 вариант 10 мас. СМА; 3 вариант 20 мас. СМА; 4 вариант 30 мас. СМА; 5 вариант 40 мас. СМА. The starting material for the solution was tap water GOST 2874-82 and СМА ТУ 38507-63-0268-02. SMA is a transparent yellowish oily liquid, non-toxic (4th hazard class), odorless. The solution was prepared as follows: the ingredients were measured in the desired mass parts, then the MCA was combined with water at room temperature and thoroughly mixed by any known method. After that, the solution was ready for use. The shelf life of the solution is not limited. Investigated 5 variants of the solution with different contents of the ingredients in 100 wt. solution: 1 option 5 wt. SMA; 2 option 10 wt. SMA; 3 option 20 wt. SMA; 4 option 30 wt. SMA; 5 option 40 wt. SMA.

В рабочую ванну заливали приготовленный раствор, затем его подогревали любым способом до нужной температуры. The prepared solution was poured into the working bath, then it was heated in any way to the desired temperature.

Были выбраны следующие режимы подогрева: 1 режим 40oC; 2 режим 50oС; 3 режим 60oС; 4 режим 70oС; 5 режим 80oC; 6 режим 90oС.The following heating modes were selected: 1 mode 40 o C; 2 mode 50 o C; 3 mode 60 o C; 4 mode 70 o C; 5 mode 80 o C; 6 mode 90 o C.

Затем в нагретый раствор погружали кристаллодержатели, закрепленные любым способом, например, в стандартной кассете ТТП7811.00. Then, crystal holders fixed in any way were immersed in the heated solution, for example, in the standard TTP7811.00 cassette.

Время выдержки выбирали в следующих вариантах: 5 мин; 10 мин; 20 мин; 30 мин. The exposure time was selected in the following options: 5 min; 10 min; 20 minutes; 30 min.

По истечении выбранного времени кассету с кристаллодержателем вынимали из раствора и передавали на известные технологические операции: промывку в деионизованной воде и сушку в термостате при 100oС в течение 15-20 мин. Затем проводили оценку чистоты поверхности кристаллодержателей визуально: по отсутствию цветов побежалости и характерному цвету обрабатываемого металла.After the selected time, the cassette with the crystal holder was removed from the solution and transferred to known technological operations: washing in deionized water and drying in a thermostat at 100 ° C for 15-20 minutes. Then, the surface cleanliness of the crystal holders was assessed visually: by the absence of discoloration and the characteristic color of the metal being processed.

Эксперименты показали, что наиболее эффективную очистку получали при обработке в растворе, содержащем 20 мас. СМА, при температуре 70oС в течение 10 мин.The experiments showed that the most effective purification was obtained by processing in a solution containing 20 wt. SMA, at a temperature of 70 o C for 10 minutes

Кроме того, очистка кристаллодержателей перед напайкой кристаллов и сборкой в корпус в водном растворе СМА снижала количество забракованных сборок в 2-3 раза по сравнению с очисткой, предусмотренной в способе-прототипе. In addition, the cleaning of the crystal holders before soldering the crystals and assembling them into the casing in an aqueous MCA solution reduced the number of rejected assemblies by a factor of 2–3 compared with the cleaning provided in the prototype method.

К преимуществам предлагаемого способа относится также то, что раствор для очистки используют в количествах, на порядок меньших, чем в случаях использования известных кислотных растворов. The advantages of the proposed method also include the fact that the solution for cleaning is used in amounts an order of magnitude smaller than in cases where known acid solutions are used.

Кроме того, один и тот же раствор можно использовать многократно, регенерируя его посредством фильтрации, а при его выпаривании добавлением до исходного объема деионизованной воды. In addition, the same solution can be used repeatedly, regenerating it by filtration, and when it is evaporated by adding to the original volume of deionized water.

Claims (1)

Способ очистки металлических поверхностей деталей от окалины, окислов, ржавчины путем обработки их раствором, отличающийся тем, что в качестве раствора используют водный раствор сульфомалеинового ангидрида с концентрацией последнего от 10 до 30 мас. а обработку в нем ведут в течение 10-20 мин при 50-80oС.A method of cleaning metal surfaces of parts from scale, oxides, rust by treating them with a solution, characterized in that an aqueous solution of sulfomaleic anhydride with a concentration of the latter from 10 to 30 wt. and processing in it is carried out for 10-20 minutes at 50-80 o C.
RU96103333A 1996-02-22 1996-02-22 Method of removal of scale, oxides, rust from metal surfaces of parts RU2079930C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96103333A RU2079930C1 (en) 1996-02-22 1996-02-22 Method of removal of scale, oxides, rust from metal surfaces of parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96103333A RU2079930C1 (en) 1996-02-22 1996-02-22 Method of removal of scale, oxides, rust from metal surfaces of parts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2079930C1 true RU2079930C1 (en) 1997-05-20
RU96103333A RU96103333A (en) 1998-05-20

Family

ID=20177192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96103333A RU2079930C1 (en) 1996-02-22 1996-02-22 Method of removal of scale, oxides, rust from metal surfaces of parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2079930C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998048080A1 (en) * 1997-04-18 1998-10-29 Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo Tsentr Novykh Te Khnology 'optron' Method of taking off iron oxides and hydroxides from steel product surfaces

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Грипихес С.Я. Обезжиривание, травление и полировка металлов.- Л.: Машиностроение, 1983, с. 66. 2. Авторское свидетельство СССР N 897895, кл. C 23 F 1/02, 1982. 3. Авторское свидетельство СССР N 1153837, кл. C 23 F 1/02, 1984. 4. Авторское свидетельство СССР N 1776700, кл. C 23 F 1/00, 1992. 5. Патент 2013466, кл. C 23 F 1/18, 1994. 6. Введение в фотолитографию. /Под ред. Лаврищева В.П.- М.: Энергия. 1977, с. 234. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998048080A1 (en) * 1997-04-18 1998-10-29 Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo Tsentr Novykh Te Khnology 'optron' Method of taking off iron oxides and hydroxides from steel product surfaces

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106398374B (en) The preparation method of the de-inking method of glass pieces and used aqueous deinking agent and the aqueous deinking agent
EP0085701B1 (en) Copper-containing articles with a corrosion inhibitor coating and methods of producing the coating
US2653860A (en) Etching aluminum using saccharic acid as a modifier
CN110983348A (en) Neutral rust remover
US2653861A (en) Etching aluminum using hexahydroxyheptanoic acid as a modifier
RU2079930C1 (en) Method of removal of scale, oxides, rust from metal surfaces of parts
US3796645A (en) Electrolytic rust and scale removal in alkaline solution
JPH07503758A (en) Dewaxing method using non-chlorinated solvents
JP2001342575A (en) Aqueous metal surface treatment agent
US5858947A (en) Metal cleaning and de-icing compositions
NO302831B1 (en) Mixture for removing dirt residue from a solid substrate
US4861374A (en) Non-abrasive polish or cleaning composition and process for its preparation
JPS6335787A (en) Washing bath and method for removing niobium-containing coating on substrate
CN114622213A (en) Environment-friendly neutral copper pickling solution
RU2109087C1 (en) Method for cleaning metal surface
KR100297449B1 (en) Electrolytic polishing liquid of aluminum or aluminum alloy material and pretreatment method using the same
US5589446A (en) Process for removal of ionic salt deposits
US5604191A (en) Composition for removal of ionic salt deposits
RU2119553C1 (en) Method of removing iron oxides and hydroxides from surface of steel objects
US7041629B2 (en) Stripper for special steel
JPH02305973A (en) Composition for phosphate film treatment and treatment
JPS5854629B2 (en) Method for treating waste liquid containing heavy metal complex salts
CN108251844B (en) Bright treatment liquid for magnesium alloy die castings
CN106513889B (en) One kind warding off tin method
JPH07292487A (en) Water-based washing method for metal surface