金属表面清洗剂、制备方法及金属表面清洗的方法

摘要

本发明涉及一种金属表面清洗剂，该清洗剂为含有表面活性剂，乳化剂，络合剂，碳酸盐及高铁酸盐的水溶液。本发明还提供了该种金属表面清洗剂的制备方法，以及采用该清洗剂对金属基材进行清洗的方法。本发明提供的清洗剂可同时实现清洗剂除油和除锈，节省了工艺步骤。不仅如此，在去除基材表面锈迹的同时，保证金属表面不被腐蚀。

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术，尤其涉及一种金属表面清洗剂及其制备方法，以及金属表面清洗的方法。

背景技术

金属材料在各种领域应用时经常需要改变其表面状态以提高其耐蚀性、耐磨性、可焊性、装饰性等性能。最为简单有效的方法就是通过电化学方法在基体上镀一层所需性能的金属或合金，即电镀与化学镀。但是在加工过程中，金属表面通常会残留各种类型的油脂，矿物油，纤维，沙土，粉尘，以及操纵人员的手汗，指纹，甚至金属本身氧化的锈迹等。这些污物通常难以为肉眼所见，但却常常影响到电镀或化学镀的镀覆效果，如：①镀层与基材表面附着力差，常有脱皮、气泡的问题；②镀层表面形貌差，出现凹洞、粗糙、斑点，光亮度差或亮度不均匀等；③脆性，针孔，裂纹等增加的问题，而镀层耐蚀性下降；④造成漏镀，使基材表面局部，甚至全部无法上镀。

所以，为了避免上述问题的出现，在对金属表面进行镀覆之前要对其进行有效的清洁，包括清洗除油，除锈等。由于除油、除锈针对不同的特性往往需要使用不同的配方针对性地进行除油或除锈。使清洁过程复杂；同时，在除锈剂中通常需要使用含铬化合物及硝酸、氢氟酸等，而造成了较大的环境污染性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种金属表面清洗剂，该清洗剂为含有表面活性剂，乳化剂，络合剂，碳酸盐及高铁酸盐的水溶液。

本发明提供的清洗剂酸度在中性至弱碱性之间，配方中各组分的含量低，具有环境友好性。并可在除油脱脂的同时，充分去除合金表面的锈迹，即，将清洗除油和除锈两道工序结合在一起，简化了工艺流程，减少了废液处理和耗水量。不仅如此，本配方中的采用高铁酸盐代替铬化合物实现对合金表面的除锈，更进一步提高了其环保性能。

本发明还提供了一种金属表面清洗剂的制备方法，包括将表面活性剂，乳化剂，络合剂，碳酸盐及高铁酸盐加入水中，搅拌至溶解。

一种金属表面清洗的方法，包括将金属基材至于本发明制备的金属表面清洗剂中浸泡。

本发明提供的金属表面清洗剂由多种组分复配而成，由于组分间的相互作用，该清洗剂在有效除油的同时，还能去除金属表面的锈迹，节省了工艺步骤。不仅如此，本清洗剂在有效除油除锈的同时还能保护基材表面不受到腐蚀。

具体实施方式

本发明的技术方案涉及一种金属表面清洗剂，所述清洗剂为含有表面活性剂，乳化剂，络合剂，碳酸盐及高铁酸盐的水溶液。

通常情况下，对金属表面的除油、除锈是两个步骤分开进行的，工艺过程繁琐；且在除锈过程中常会采用含有铬酐的除锈剂，造成的对环境的重金属污染。发明人通过大量实验发现，当清洗剂中加入高铁酸根离子时，可以在清洁除油的同时有效去除金属表面锈迹。同时，由于金属表面容易腐蚀，不耐酸碱，除锈过程中高铁酸根离子可以与金属表面的金属原子结合后在金属表面形成氧化膜保护表面，避免除锈过程中腐蚀金属。优选情况下，本发明中使用的高铁酸盐为高铁酸钾、高铁酸钠中的一种或几种。

在本发明中，所述表面活性剂的含量为1-12g/L，乳化剂的含量为0.1-3g/L，络合剂的含量为1-10g/L，碳酸盐的含量为0.1-1g/L，高铁酸盐的含量为0.1-1g/L。

在本发明中，所使用的表面活性剂对多种油脂有很好的洗涤作用，为本领域内的常规选择，可以为离子型和/或非离子型活化剂。本发明中使用的离子型表面活性剂具体可以为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或几种；非离子型表面活性剂为三乙醇胺油酸皂、烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。优选情况下，清洗剂中同时含有离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂能进一步提高除油效率。进一步优选情况下，离子表面活性剂和非离子表面活性剂的用量比为0.1-1:1。发明人通过大量实验发现，当表面活性剂为三乙醇胺油酸皂和十二烷基硫酸钠的复配时，除油效果最佳。

在本发明中，采用的乳化剂为本领域内常用的乳化剂，具体为三聚磷酸钠、磷酸钠中的一种或几种。乳化剂能乳化分散油脂，提高清洗效果。

本发明中，采用的络合剂为本领域内常用的络合剂，具体为酒石酸、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠中的一种或几种。络合剂可以络合溶液中的镁、铝等金属离子，从而提高清洗剂的寿命。

本发明中，清洗剂中加入的碳酸盐可以与油脂发生酯化反应，进一步提高除油效率。所述碳酸盐为本领域内常用，具体可以为碳酸钠和/或碳酸氢钠。当使用碳酸氢钠时，由于其碱性弱于碳酸钠，更不易对金属基材表面造成腐蚀。

优选情况下，本发明的清洗剂中含有硝酸根离子，能与高铁酸根离子产生协同作用，进一步提高清洗剂的除锈能力。清洗剂中的硝酸根离子来源于可溶性硝酸盐，如硝酸钠、硝酸钾、硝酸铁中的一种或几种。优选情况下，硝酸盐的含量为0.1-5g/L。

本发明所提供的清洗剂为弱碱性。可以满足对金属腐蚀性要求较高的清洗液需求，对金属清洗除油效果特别好。优选情况下，清洗剂的pH值在8-10之间。

本发明还提供了上述金属表面清洗剂的制备方法，包括将将表面活性剂，乳化剂，络合剂，碳酸盐及高铁酸盐加入水中，搅拌至溶解。

本发明还提供了金属表面清洗的方法，包括将金属基材浸渍与上述所得的金属表面清洗剂中。在进行金属基材的清洗时，清洗剂温度不用太高，通常20-40℃下浸泡1-5min即可。为了进一步提高清洗效率，可以在超声波条件下进行清洗。

本发明提供的清洗剂可以应用于多种金属基材，具体为铝材、铝合金、镁合金、镁铝合金中的至少一种。当应用于镁合金基材上时，其除油除锈的效果尤其明显。

为了进一步说明本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果，以下结合实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中所述实施例中的所有原料如非特指，均为市售产品。

实施例1-7

1、制备金属表面清洗剂：将表面活性剂、乳化剂、络合剂、碳酸氢钠及高铁酸盐加入去离子水中。按照表1中的祖坟配比得到金属表面清洗剂A1-A7，各族分具体用量见表1。

2、将2×2cm的镁合金样品（牌号AZ91D）放入步骤（1）中的清洗剂内清洗，获得清洗后的镁合金样品。清洗温度为40℃，清洗时间为5分钟。

实施例8

1、将2×2cm的铝合金样品（牌号6061）放入实施例1中获得的清洗剂A1内进行清洗，获得清洗后的铝合金样品。清洗温度为60℃，清洗时间为5分钟。

表1

对比例1

以公开号为CN103526265A中实施例1的方法对镁合金样品进行清洗，先使用镁合金除油粉FG-02型，清洗5min；再使用FG-031型镁合金酸洗剂清洗1min后获得清洗后的样品。

对比例2

除不含有高铁酸钾外，其余配方与实施例1中表面清洗剂A1的相同。并按照实施例1中的方法清洗镁合金样品。

性能测试及结果

观察上述清洗后样品表面的除油、除锈效果及样品表面腐蚀情况。

除油效果：观察清洗后的样品表面是否挂有水珠；除锈效果：观察清洗后的样品表面是否有锈迹及锈迹大小；腐蚀情况：观察清洗后的样品表面是否存在腐蚀。测试结果见表2。

表2

从表2中可以看出，使用本发明提供的清洗剂可以对金属有良好的除油效果，而且能够快速去除表面的锈迹，不腐蚀基材表面，寿命长，达到优良的清洗效果。尤其在应用于镁合金清洗方面，其除油除锈的效果更加明显。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。