RU2568267C1 - Композиция для чистки и пассивации поверхности изделий из меди и медьсодержащих сплавов - Google Patents

Композиция для чистки и пассивации поверхности изделий из меди и медьсодержащих сплавов Download PDF

Info

Publication number
RU2568267C1
RU2568267C1 RU2014140011/04A RU2014140011A RU2568267C1 RU 2568267 C1 RU2568267 C1 RU 2568267C1 RU 2014140011/04 A RU2014140011/04 A RU 2014140011/04A RU 2014140011 A RU2014140011 A RU 2014140011A RU 2568267 C1 RU2568267 C1 RU 2568267C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
copper
composition
cleaning
products
class
Prior art date
Application number
RU2014140011/04A
Other languages
English (en)
Inventor
Татьяна Борисовна Бойцова
Валентина Васильевна Горбунова
Анна Алексеевна Кузьменко
Светлана Евгеньевна Мифоленкова
Агата Талгатовна Ахмедьярова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена"
Priority to RU2014140011/04A priority Critical patent/RU2568267C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2568267C1 publication Critical patent/RU2568267C1/ru

Links

Landscapes

  • Detergent Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к бытовой химии, а именно к чистящим средствам изделий, изготовленных из меди и медных сплавов, и может быть использовано для улучшения внешнего вида без повреждения поверхности. Описана композиция, которая содержит: по крайней мере одну из α-аминокислот в общем количестве от 0,1 до 10,0 мас.%, выбираемую из ряда хорошо растворимых в воде; по меньшей мере один ингибитор коррозии в общем количестве от 0,1 до 1,0 мас.%, выбираемый из класса алкилполитиолов состава С1218; по меньшей мере одно неионогенное поверхностно-активное вещество в общем количестве от 0,5 до 1,0 мас.%, выбираемое из класса алкилполиглюкозидов и основанное на натуральных жирных спиртах C8-C14, консервант в общем количестве от 0,1 до 0,5 мас.%; гелирующий агент в количестве от 0 до 10,0 мас.%; воду - остальное. Технический результат - удаление продуктов коррозии с поверхности меди и медьсодержащих сплавов, сохранение блеска изделий без нарушения структуры поверхности. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 21 пр.

Description

Изобретение относится к бытовой химии, а именно к чистящим средствам изделий, изготовленных из меди и медных сплавов, и может быть использовано для улучшения внешнего вида без повреждения поверхности. Кислород и влага воздуха, а также агрессивные среды способствуют окислению поверхностного слоя металлов с образованием оксидов различного состава, которые под действием сернистых, хлорсодержащих и углекислотных соединений со временем превращаются в патину. В результате эксплуатации поверхность изделий, изготовленных из меди и медьсодержащих сплавов, тускнеет, темнеет и теряет привлекательный внешний вид. В связи с этим создание композиции, которая обеспечит чистку и пассивацию поверхности меди и медьсодержащих сплавов в бытовых условиях, является актуальным. Композиция содержит: по крайней мере одну из α-аминокислот в общем количестве от 0,1 до 10,0 масс. %, выбираемую из ряда хорошо растворимых в воде; по меньшей мере один ингибитор коррозии в общем количестве от 0,1 до 1,0 масс. %, выбираемый из класса алкилполитиолов состава C12-C18; по меньшей мере одно неионогенное поверхностно-активное вещество в общем количестве от 0,5 до 1,0 масс. %, выбираемое из класса алкилполиглюкозидов и основанное на натуральных жирных спиртах C8-C14; консервант в общем количестве от 0,1 до 0,5 масс. %; гелирующий агент в количестве от 0 до 10,0 масс. %; воду - остальное. Данная композиция гарантирует эффективность и безопасность выполнения процедуры чистки без нарушения структуры поверхности, позволяет решить задачу пассивации, отличается простотой выполнения операций и экологической чистотой.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к бытовой химии, а именно к чистящим средствам изделий, изготовленных из меди и медных сплавов, и может быть использовано для улучшения внешнего вида без повреждения поверхности.
В настоящее время широкое распространение получил метод химической чистки поверхности металлов и их сплавов от продуктов коррозии, в частности оксидов. Метод обладает преимуществами по сравнению с известными способами механического воздействия, ультразвуковой обработки, электрохимического травления по причине экономичности, универсальности, малых потерь металлов. Известны две формы реализации данного метода чистящие растворы и пасты.
Первый вариант заключается в травлении поверхности металлов растворами минеральных кислот (РФ №2499084, РФ №2160307, US №7060631, US №6830627, US №5019288, US №4581102): азотной, плавиковой, серной, соляной, ортофосфорной и их смесями. Преимуществом данного способа являются высокая скорость растворения поверхностного слоя металла, возможность чистки поверхности изделий из медных сплавов с благородными металлами, в том числе, изделий сложного профиля и при комнатной температуре. Вместе с тем неконтролируемость химических процессов часто является причиной потери блеска изделия, вследствие выщелачивания достаточно больших количеств металла. К недостаткам также следует отнести непригодность композиций, содержащих плавиковую кислоту, для обработки кремний- и бериллийсодержащих сплавов. Рекомендуемые значения рН около 1 делают данный способ малопригодным для использования в домашних условиях.
Использование растворов органических кислот (US №7851426, US №4714517) - лимонной, уксусной, малоновой - позволяет исключить недостатки, присущие минеральным кислотам. Органические кислоты обеспечивают необходимое для чистки значение рН раствора, одновременно выполняя роль хелатирующих агентов. Метод позволяет контролировать скорость процесса чистки, что приводит к малым потерям металла и сохранению тонкого рельефа поверхности, что особенно важно в реставрационном деле. Специфика данных кислот позволяет удалять оксидные и карбонатные отложения, однако не оказывает воздействия на сульфиды. Кроме того, хелатные комплексы, образованные данными кислотами на поверхности, не оказывают пассивирующего действия на металл и, в случае недостаточной промывки, способствуют развитию процессов коррозии. Использование растворов щавелевой кислоты нежелательно из-за высоких констант диссоциации и, как следствие, высокой агрессивности.
Щелочные чистящие композиции включают амины, имины, гидроксиды тетраалкиламмония и азотсодержащие гетероциклические основания или аминокарбоновые кислоты в качестве хелатирующих агентов (US №8293694, US №8067352). Композиции отличаются высокой скоростью и эффективностью чистки, однако многокомпонентность состава создает неудобства при их приготовлении. Недостатками щелочных композиций являются также неприменимость их для кремний- и бериллийсодержащих сплавов, образование хелатных комплексов, провоцирующих коррозию при хранении изделий.
Вторую по популярности применения группу чистящих средств представляют химико-механические полировочные пасты, сочетающие абразивную чистку с химическим воздействием. В состав паст входят различные типы глин, окисляющий и (или) хелатирующий агенты. В качестве окисляющих агентов используют соли йодноватой кислоты, а хелатирующих - органические кислоты (щавелевую, лимонную, малоновую и т.п.) (РФ №2410416, US №6800218, US №7427567). Несмотря на высокую эффективность чистки, недостатком указанных составов является высокое содержание оксидов кремния или алюминия, частицы которых при смывании композиции с изделия или неосторожном обращении в процессе чистки могут повреждать поверхность металла или сплава. Недостатком паст является неэффективность применения в случае изделий сложного профиля.
Для повышения антикоррозионных свойств металлов и сплавов в состав композиций вводятся ингибиторы коррозии, например, органические кислоты и альдегидокислоты (US №6864193), иминодиуксусная кислота (US №7427567), производные триазолов (РФ №2391447) и т.д. При этом важным является соблюдение концентрационного интервала ингибитора вследствие образования трудноудаляемых осадков медь-ингибитор на очищаемой поверхности. Тем не менее разработан способ (US 7387964) повторной чистки поверхности меди и медных сплавов от осадков, образованных комплексами меди (I) с бензотриазолом, с помощью α-аминокислот.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является композиция (US №8765653), включающая: 1) полимер из класса производных алкилсульфоновой кислоты, способствующий удалению загрязнений органической природы и предотвращающий реосаждение удаляемых загрязнений на поверхность; 2) гидроксид алкиламмония, необходимый для поддержания рН среды; 3) органическую кислоту, выбираемую из класса карбоновых или аминокарбоновых кислот и выполняющую роль хелатирующего агента и регулятора рН; 4) поверхностно-активное вещество; 5) воду.
Композиция предназначена для удаления как остатков химико-механических полировочных паст с поверхности обрабатываемых полупроводниковых деталей, содержащих медные контакты, так и образующихся при их применении медных дефектов. В зависимости от необходимого рабочего значения рН в патенте предпочтение отдается щавелевой кислоте (рН 1,5-4) и этилендиаминтетрауксусной кислоте (рН 7-12). Преимуществом данного состава является высокая скорость удаления продуктов коррозии, однако, в силу выраженных кислотных свойств щавелевой кислоты и высокой способности к комплексообразованию этилендиаминтетрауксусной кислоты, чистка сопровождается растворением поверхностного слоя изделия и потерями больших количеств металла. Результатом является потеря блеска и появление дефектов на поверхности изделия.
Целью заявляемого способа является создание композиции, которая обеспечит удаление продуктов коррозии с поверхности меди и медьсодержащих сплавов (латунь, бронза, медно-никелевые, медно-серебряные, медно-золотые) при комнатной температуре. Композиция содержит: по крайней мере одну из α-аминокислот в общем количестве от 0,1 до 10,0 масс. %, выбираемую из ряда хорошо растворимых в воде; по меньшей мере один ингибитор коррозии в общем количестве от 0,1 до 1,0 масс. %, выбираемый из класса алкилполитиолов состава С1218; по меньшей мере одно неионогенное поверхностно-активное вещество в общем количестве от 0,5 до 1,0 масс. %, выбираемое из класса алкилполиглюкозидов и основанное на натуральных жирных спиртах C8-C14; консервант в общем количестве от 0,1 до 0,5 масс. %; гелирующий агент в количестве от 0 до 10,0 масс. %; воду - остальное.
Суть изобретения состоит в том, что предлагаемая композиция в качестве чистящего компонента содержит хорошо растворимые в воде α-аминокислоты, которые обладают свойствами как типичных алифатических карбоновых кислот, так и аминосоединений. Последнее позволяет избежать дополнительного введения в композицию хелатирующих агентов, роль которых сводится к образованию комплексных соединений с компонентами сплава на поверхности изделия и предотвращению, тем самым, реосаждения загрязнителей из раствора. Аминокислоты образуют устойчивые комплексные соединения не только с ионами меди, но и другими компонентами сплавов (например, никелем и цинком), причем значения констант устойчивости комплексных соединений превышают таковые для алифатических карбоновых кислот на 5-8 порядков. Это обеспечивает надежное и равномерное удаление продуктов коррозии.
В соответствии с изобретением в композиции отдается предпочтение растворимым α-аминокислотам, к которым относятся прежде всего такие, как: α-аланин, β-аланин, аргинин, аспаргиновая кислота, валин, гистидин, глицин, глутаминовая кислота, глутамин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, пролин, серии, треонин, фенилаланин.
Для повышения антикоррозионных свойств в композицию вводится ингибитор класса алифатических C12-C18 политиолов. Выбор ингибитора коррозии обусловлен, во-первых, низкими значениями произведения растворимости получаемых алкилтиолатов меди, никеля и цинка, а следовательно, высокой прочностью связи, во-вторых, наличием углеводородной цепи С1218, предающей защищаемой поверхности гидрофобные свойства.
Для повышения гидрофильности в состав композиции вводится неионогенное поверхностно-активное вещество, выбираемое из класса алкилполиглюкозидов и основанное на натуральных жирных спиртах C8-C14, применяемое в бытовой химии и отличающееся легкостью биоразложения.
Для чистки крупногабаритных изделий оптимальной является композиция в форме геля, которая наносится на поверхность.
Изобретение обеспечивает эффективное удаление продуктов коррозии с поверхности меди и медьсодержащих сплавов при температуре окружающей среды, гарантирует безопасность выполнения процедуры чистки, позволяет решить задачу придания и сохранения блеска изделий без нарушения структуры поверхности, отличается простотой выполнения операций. Достоинством изобретения является сбалансированность компонентов, обеспечивающая низкую скорость растворения металла в процессе очистки и защиту очищенной поверхности от последующей коррозии. Нейтральная среда композиции расширяет область ее применения на изделия из медьсодержащих ювелирных сплавов с мягкими и пористыми полудрагоценными камнями карбонатной и кремнеземной природы. Композиция приготовлена на основе природных реагентов, что обеспечивает ее экологическую безопасность.
Ниже приведены примеры конкретной реализации способа.
Пример 1
Готовят чистящую композицию, содержащую α-аминокислоту, октадекантиол, поверхностно-активное вещество, консервант, воду, при следующем соотношении компонентов, %:
глутаминовая кислота - 2,0
октадекантиол - 0,1
ПАВ (например, Glucopone® 425 N/HH) - 0,5
консервант (например, Шаромикс MCI) - 0,1
вода - остальное.
Изделия из меди и медных сплавов погружают в полученный раствор и выдерживают в течение 10 минут, после чего промывают проточной водой и полируют мягкой тканью.
Сравнительную оценку блеска и чистоты изделий до и после обработки раствором в рамках предлагаемого изобретения проводили по отражательной способности поверхности с использованием спектрофлуориметра «Флюорат-02-Панорама», снабженного волоконно-оптической приставкой для внекюветных исследований. Для облучения использовали источник видимого света мощностью 15W. Регистрацию отраженного света осуществляли в диапазоне длин волн 400-750 нм, при этом максимум отражательной способности находился при 600 нм.
Для получения достоверных данных выполнялось по десять измерений на каждом образце (Таблица).
Пример 2
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислоты 2,0% α-аланина.
Пример 3
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислоты 5,0% глицина.
Пример 4
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислоты 5,0% α-аланина.
Пример 5
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислоты 5,0% β-аланина.
Пример 6
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислоты 5,0% пролина.
Пример 7
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислоты 5,0% серина.
Пример 8
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислоты 5,0% лизина.
Пример 9
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислоты 10,0% α-аланина.
Пример 10
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислот смесь 2,0% глицина и 3,0% α-аланина.
Пример 11
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислот смесь 2,0% серина и 3,0% α-аланина.
Пример 12
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислот смесь 0,5% аспарагиновой кислоты и 4,5% α-аланина.
Пример 13
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислот смесь 2,0% β-аланина и 3,0% α-аланина.
Пример 14
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислот смесь 1,0% N-фенил-α-аланина и 4,0% глицина.
Пример 15
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислот смесь 1,0% глутаминовой кислоты и 4,0% глицина.
Пример 16
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислот смесь 1,0% глутаминовой кислоты и 6,0% глицина.
Пример 17
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислот смесь 0,5% аспарагиновой кислоты и 1,0% глутаминовой кислоты и 6,0% глицина.
Пример 18
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 1, содержащую в качестве аминокислот смесь 0,5% аспарагиновой кислоты и 1,0% глутаминовой кислоты и 6,0% α-аланина.
Пример 19.
Приготавливают чистящую композицию содержащую α-аминокислоту, гелирующий агент, октадекантиол, поверхностно-активное вещество, консервант, воду, при следующем соотношении компонентов, %:
α-аланин - 5,0
гелирующий агент (например, Salcare SC 80, крахмал, агар-агар) - 10,0
октадекантиол - 0,1
ПАВ (например, Glucopone® 425 N/HH) - 0,5
консервант (например, Шаромикс MCI) - 0,1
вода - остальное.
Композицию наносят кистью на изделия из меди и медных сплавов и выдерживают в течение 10 минут, после чего промывают проточной водой и полируют мягкой тканью.
Пример 20
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 19, содержащую в качестве аминокислоты смесь 0,5% аспарагиновой кислоты и 5,5% α-аланина.
Пример 21
Приготавливают чистящую композицию аналогично примеру 19, содержащую в качестве аминокислоты смесь 1,0% N-фенил-α-аланина, 4,0% глицина и 5,0% α-аланина.
Figure 00000001

Claims (2)

1. Композиция для чистки и пассивации поверхности меди и медных сплавов (латунь, бронза, медно-никелевые, медно-серебряные, медно-золотые), содержащая: по крайней мере одну из α-аминокислот в общем количестве от 0,1 до 10,0 мас.%, выбираемую из ряда хорошо растворимых в воде; по меньшей мере один ингибитор коррозии в общем количестве от 0,1 до 1,0 мас.%, выбираемый из класса алкилполитиолов состава C12-C18; по меньшей мере одно неионогенное поверхностно-активное вещество в общем количестве от 0,5 до 1,0 мас.%, выбираемое из класса алкилполиглюкозидов и основанное на натуральных жирных спиртах C8-C14; консервант в общем количестве от 0,1 до 0,5 мас.%; воду - остальное.
2. Композиция для чистки и пассивации поверхности меди и медных сплавов по п. 1, отличающаяся тем, что в композицию, которая наносится на изделие, дополнительно введен гелирующий агент в количестве 10,0 мас.%.
RU2014140011/04A 2014-10-02 2014-10-02 Композиция для чистки и пассивации поверхности изделий из меди и медьсодержащих сплавов RU2568267C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014140011/04A RU2568267C1 (ru) 2014-10-02 2014-10-02 Композиция для чистки и пассивации поверхности изделий из меди и медьсодержащих сплавов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014140011/04A RU2568267C1 (ru) 2014-10-02 2014-10-02 Композиция для чистки и пассивации поверхности изделий из меди и медьсодержащих сплавов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2568267C1 true RU2568267C1 (ru) 2015-11-20

Family

ID=54597900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014140011/04A RU2568267C1 (ru) 2014-10-02 2014-10-02 Композиция для чистки и пассивации поверхности изделий из меди и медьсодержащих сплавов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2568267C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1379341A1 (ru) * 1986-09-23 1988-03-07 Экспериментально-Конструкторский И Технологический Институт Автомобильной Промышленности Раствор дл очистки меди и медных сплавов
WO1996036747A1 (en) * 1995-05-17 1996-11-21 Henkel Corporation Composition and process for treating the surface of copper-containing metals
US8765653B2 (en) * 2009-07-07 2014-07-01 Air Products And Chemicals, Inc. Formulations and method for post-CMP cleaning

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1379341A1 (ru) * 1986-09-23 1988-03-07 Экспериментально-Конструкторский И Технологический Институт Автомобильной Промышленности Раствор дл очистки меди и медных сплавов
WO1996036747A1 (en) * 1995-05-17 1996-11-21 Henkel Corporation Composition and process for treating the surface of copper-containing metals
US8765653B2 (en) * 2009-07-07 2014-07-01 Air Products And Chemicals, Inc. Formulations and method for post-CMP cleaning

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI703210B (zh) 化學機械研磨後調配物及使用方法
JP3337464B2 (ja) 金属用研磨液及び研磨方法
JP2839146B2 (ja) 錆除去方法および組成物
CA2633163C (en) Multipurpose, non-corrosive cleaning compositions and methods of use
JP7176089B2 (ja) 腐食防止剤を含む洗浄組成物
TWI434929B (zh) 清潔半導體基材用的組成物與方法
JP2022514611A (ja) コバルト基板のcmp後洗浄のための組成物及び方法
TWI718527B (zh) 用於多種金屬上的近中性pH浸洗液及浸洗一表面以移除其上之金屬氧化物的方法
TW201546266A (zh) 清洗用組成物及清洗方法
US8431516B2 (en) Composition and method for cleaning semiconductor substrates comprising an alkyl diphosphonic acid
US10280521B2 (en) Fluorinated acid compounds, compositions and methods of use
US8148311B2 (en) Composition and method for cleaning semiconductor substrates comprising an alkyl diphosphonic acid
RU2568267C1 (ru) Композиция для чистки и пассивации поверхности изделий из меди и медьсодержащих сплавов
JP2020202320A (ja) 過酸化水素分解抑制剤
JP2015112557A (ja) 析出抑制剤
JP4078473B2 (ja) 金属研磨方法
JP4439256B2 (ja) 銀器類用洗浄剤組成物
JP2003027096A (ja) 銀器類用水性洗浄剤
WO2023004106A1 (en) Aqueous solutions containing amino carboxylic acid chelators
JP4448521B2 (ja) 金属用研磨液及び研磨方法
JP4448522B2 (ja) 金属用研磨液及び研磨方法
TWI334169B (en) Cleaning solution using in semiconductor process
JP4448519B2 (ja) 金属用研磨液及び研磨方法
JP2007221170A (ja) 金属用研磨液の調製方法
JP2005150757A (ja) 金属用研磨液及び研磨方法