專利名稱：金屬清潔方法及組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及清潔組合物。具體而言，本發(fā)明涉及清潔金屬的組合物。
背景技術(shù)：
許多工業(yè)都與金屬部件的制造有關(guān)。這些部件用各種方法制造，例如沖壓、拉制、研磨、拉削和切削。
在制成金屬部件后，其在涂覆或進(jìn)一步加工之前需要被清潔。一些此類清潔是用水基化合物來(lái)進(jìn)行的，其中將所述化合物噴涂在所述部件上，或是將所述部件浸泡在高溫下并攪拌，然后清洗該部件。在所述部件不需要仔細(xì)清洗時(shí)才使用這些方法。如果希望在所述部件上不留下任何外來(lái)物質(zhì)，將要使用除油機(jī)。這些機(jī)器通常使用氯化烴溶劑。但是被除去的物質(zhì)例如油脂和其他在所述部件上的化合物卻積留在溶劑中。
金屬部件通常通過(guò)多步驟的分批操作來(lái)進(jìn)行清潔。通過(guò)暴露于三氯乙烯蒸氣中，或者是浸入在苛性堿溶液槽中，將待清潔的部件除油以除去油脂和其他有機(jī)污染物。已除油的部件在第二個(gè)槽中清洗，在第三個(gè)槽中經(jīng)過(guò)除鱗或除氧化物的酸洗處理，然后再在第四個(gè)槽中清洗。這些槽占用了相當(dāng)大的面積，因此增加了清潔處理的費(fèi)用。該清潔操作還需要使處理液保持強(qiáng)度和濃度。而且，在酸洗高碳含量的鋼或者未完全除油的部件時(shí)，有機(jī)酸洗用酸經(jīng)常在金屬表面留下碳渣。再者，酸洗處理會(huì)導(dǎo)致氫脆化。還有，所用的組合物會(huì)含有高濃度的酸，使得對(duì)金屬如銅的作用過(guò)度。
雖然現(xiàn)有技術(shù)的方法和組合物可用于清潔金屬，但是這些方法和組合物都是昂貴、費(fèi)事的，而且會(huì)導(dǎo)致氫脆化以及過(guò)度腐蝕金屬基底。因此需要可避免現(xiàn)有技術(shù)之缺陷的組合物和方法。
發(fā)明公開(kāi)根據(jù)本發(fā)明提供一種新型組合物，提供該組合物的試劑盒，以及用該組合物處理材料的方法。所述組合物包括含水的羥基酸，優(yōu)選為含水的羥基乙酸；羥基醚，優(yōu)選為二丙二醇甲基醚(dipropylene glycol methylether)；由高分子量醇和乙氧化烷基酚構(gòu)成的表面活性劑混合物，優(yōu)選為9M十三烷醇和聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羥基(polyoxy-1，2-ethanediyl’，alpha-’nonylphenyl’-omega-hydroxy)的混合物，以表面活性劑混合物的總重計(jì)，更優(yōu)選為含有約7-9wt％的9M十三烷醇和約4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羥基、其余為水的表面活性劑混合物；以及含水堿金屬氫氧化物，優(yōu)選為氫氧化鈉。優(yōu)選的是，以組合物的總重計(jì)，該組合物使用約10-51wt％的含水羥基乙酸，約5-45wt％、優(yōu)選8-10wt％、更優(yōu)選約8wt％的含水二丙二醇甲基醚，約4-8wt％、更優(yōu)選約5wt％的得自于Texaco Chemical Co.，Houston，TX的Surfonic N-95，以及約7-9wt％、優(yōu)選8wt％的十三烷醇。該組合物中包括含水的氫氧化鈉，以在組合物中提供約95-105的酸價(jià)。Surfonic N-95是Texaco Chemical Co.對(duì)聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羥基的編號(hào)。在本發(fā)明的組合物中，表面活性劑混合物的量可為組合物的約8-25wt％。在本發(fā)明的優(yōu)選組合物中，羥基乙酸的濃度為約70wt％，二丙二醇甲基醚的濃度為約99.5wt％，含水氫氧化鈉的的濃度為約50wt％，而表面活性劑優(yōu)選包括約5wt％的Surfonic N-95和約8wt％的9M十三烷醇，其余的為水，這是以組合物的重量計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種用于提供清潔組合物的試劑盒。該試劑盒通常包括含水的羥基酸、含水的羥基醚、stet和表面活性劑混合物。優(yōu)選的是，羥基酸是含水羥基乙酸，羥基醚是含水二丙二醇甲基醚，表面活性劑混合物包括十三烷醇和聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羥基，而stet是含水的氫氧化鈉。含水羥基酸、羥基醚、表面活性劑混合物以及stet試劑在該試劑盒中的量和濃度足以產(chǎn)生本發(fā)明的組合物。
在本發(fā)明的另一方面中，使用本發(fā)明的組合物可處理各種材料如金屬、陶瓷、玻璃等等。該組合物特別用于處理如銅、鋼、黃銅、鋅、鎳、鋁和科瓦合金(Kovar)的金屬。
以上對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述，現(xiàn)根據(jù)以下具體細(xì)節(jié)和非限制性的實(shí)施例更為詳細(xì)地闡明本發(fā)明。除非另有說(shuō)明，所有的百分?jǐn)?shù)都是以重量為基礎(chǔ)，而所有的溫度都是攝氏度。實(shí)施本發(fā)明的最佳方式本發(fā)明的組合物通常包括含水的羥基酸、羥基醚、表面活性劑混合物和含水的氫氧化鈉。優(yōu)選使用的含水羥基酸是含水羥基乙酸。其他可使用的羥基酸包括但不限于乳酸、酒石酸、檸檬酸、馬來(lái)酸和葡萄糖酸。優(yōu)選的是，含水羥基乙酸的濃度為約60-80wt％，更優(yōu)選為70wt％。在組合物中使用的堿性試劑包括含水堿金屬氫氧化物和堿土金屬氫氧化物。堿性試劑的量要足以使組合物中的pH為約1.5-3.0，優(yōu)選為約2-2.5?？梢允褂玫膲A金屬氫氧化物包括但不限于氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫和氫氧化鈁，優(yōu)選為氫氧化鈉?？梢允褂玫膲A土金屬氫氧化物是如氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鍶、氫氧化鋇和氫氧化鐳。更為優(yōu)選的是，作為堿性試劑使用的含水氫氧化鈉的濃度為約50wt％。
用于本發(fā)明組合物中的醚包括但不限于羥基醚，如二丙二醇甲基醚，優(yōu)選為濃度是至少約99.5wt％的市售二丙二醇甲基醚。
在本發(fā)明組合物中使用表面活性劑混合物以降低組合物的表面張力，并使氣泡立即釋出，以減少可能的氫脆化。眾所周知，表面活性劑是具有親水性部分和疏水性或親脂性部分的分子，這樣，親水親脂平衡(HLB)數(shù)與表面活性劑分子中的親水性基團(tuán)和親脂性基團(tuán)的比例有關(guān)。那些親脂性基團(tuán)為主的表面活性劑會(huì)溶解在油中，并可潤(rùn)濕為有機(jī)物質(zhì)如油脂所污染的表面。這些表面活性劑的HLB值為5或更小。其中親水性和親脂性基團(tuán)平衡的表面活性劑的HLB值為約12-17，而且如果它們的分子量較高時(shí)可作為去污劑。其中親脂性基團(tuán)為主的表面活性劑的HLB值大于17，并可作為含碳材料的分散劑。
可用于本發(fā)明組合物中的表面活性劑包括例如非離子表面活性劑。優(yōu)選的是，非離子表面活性劑包括但不限于乙氧基化的烷基酚，優(yōu)選為聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羥基。其他可以使用的非離子表面活性劑包括親水親脂平衡(HLB)數(shù)為8-18、優(yōu)選9-16的非離子表面活性劑，例如月桂酸酯、硬脂酸酯、和油酸酯。非離子表面活性劑包括聚氧乙烯表面活性劑(例如乙氧基化的烷基酚和乙氧基化的脂族醇)、聚乙二醇的脂肪酯、樹(shù)脂和妥爾油酸。這些表面活性劑的例子是聚氧乙烯烷基酚，其中烷基是直鏈或支鏈C8-C12烷基，并包含其中烷基為直鏈或支鏈C8-C12烷基的烷基酚和約60wt％以上的聚氧乙烯。在實(shí)踐中，可混合非例子表面活性劑以提供所需的性質(zhì)。
羥基酸、羥基醚、堿性試劑和表面活性劑混合物在本發(fā)明組合物中的量可根據(jù)羥基酸、醚、堿性試劑和表面活性劑混合物的濃度而變化。通常情況下，本發(fā)明的組合物包含約10-51wt％的濃度為60-80wt％、優(yōu)選為70wt％的含水羥基乙酸；約5-45wt％、優(yōu)選約8wt％的濃度至少為約99.5wt％的二丙二醇甲基醚；約8-至少25wt％、優(yōu)選約8-13wt％的表面活性劑混合物，該表面活性劑包含約7-9wt％、優(yōu)選8wt％的9M十三烷醇和約4-8wt％、優(yōu)選5wt％的SurfonicN-95表面活性劑，其余為水，這是以組合物的重量計(jì)；以及濃度為約50-60wt％、優(yōu)選約50wt％的含水氫氧化鈉，該含水氫氧化鈉在組合物中的量使該組合物的酸價(jià)為約95-105。組合物中上述具體量的羥基乙酸、二丙二醇甲基醚、和表面活性劑混合物的量都是以該組合物的總重為計(jì)的。
除以上組份外，本發(fā)明的組合物還包括如乙酸、丙酸、琥珀酸和焦磷酸的緩沖劑，以防止pH的快速變化。本發(fā)明的組合物還包含本領(lǐng)域中已知的用于清潔和增亮的物質(zhì)。例如在本發(fā)明的組合物中可包含金屬增亮劑如硫酸、硝酸，以及穩(wěn)定劑。
通常情況下，本發(fā)明的組合物是用本領(lǐng)域中已知的方法來(lái)制備的。典型地，分批地將本發(fā)明組合物的各組份加入至混合器中，然后在室溫下混合約1.5-2.5小時(shí)。更具體而言，將羥基酸、羥基醚和表面活性劑混合物混合，以產(chǎn)生酸性組合物。然后加入含水的堿性試劑，以增加所述酸性組合物的pH值。但是，因?yàn)榻M合物的pH值在堿性試劑加入的初期后會(huì)隨著時(shí)間而變化，所以加入另外量的堿性試劑以產(chǎn)生穩(wěn)定的組合物。
經(jīng)穩(wěn)定的組合物可通過(guò)添加堿性試劑如含水的堿金屬氫氧化物使pH為2.0-2.5來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，在包含羥基酸、羥基醚和所述表面活性劑混合物的組合物中添加50wt％的含水氫氧化鈉，使總酸價(jià)為約95-105，這表明根據(jù)本發(fā)明的組合物已經(jīng)穩(wěn)定。典型地，本發(fā)明的組合物可通過(guò)添加50wt％的含水氫氧化鈉穩(wěn)定約1-36小時(shí)以上。
在本發(fā)明的另一方面中，提供用于產(chǎn)生本發(fā)明之組合物的試劑盒。該試劑盒包括羥基酸、羥基醚、表面活性劑混合物和堿性試劑的單獨(dú)容器，它們的量足以產(chǎn)生本發(fā)明的組合物。可方便地根據(jù)本發(fā)明將各組份混合，以制備本發(fā)明的組合物。
無(wú)需進(jìn)一步闡明，可以相信本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員使用上述說(shuō)明即可完全地利用本發(fā)明。因此以下具體實(shí)施方案只是用于說(shuō)明，而非限制。在以下實(shí)施例中，所有的溫度都是攝氏度。除非另有說(shuō)明，所有的份和百分?jǐn)?shù)都是以重量計(jì)的，以組合物的總重為基礎(chǔ)。實(shí)施例1-5根據(jù)表1所示的以下組份的量制備組合物。
表1

1、70wt％的濃度2、99.5wt％的濃度3、8wt％的9M十三烷醇和5wt％的Surfonic N-95，以組合物的總重計(jì)4、以組合物的總重計(jì)分批地將各表面活性劑混合物、羥基醚和羥基酸組份添加至混合器中，并同時(shí)在室溫下攪拌，以產(chǎn)生酸性組合物，由此制備表1所示的各組合物。在所述酸性組合物中添加濃度為50wt％的含水氫氧化鈉，以產(chǎn)生穩(wěn)定的pH為2-2.5的組合物。該組合物然后通過(guò)進(jìn)一步添加的50wt％含水氫氧化鈉穩(wěn)定約1-36小時(shí)。
本發(fā)明的組合物可用于處理金屬、陶瓷和塑料等。具體而言，金屬部件上有各種量的氧化皮和各種程度的有機(jī)材料如油脂，則可用本發(fā)明的組合物非常容易地進(jìn)行處理，而對(duì)金屬基底沒(méi)有過(guò)度的損害。因此本發(fā)明的組合物對(duì)于處理金屬如銅、鋼、黃銅、鋅、鎳、鋁和科瓦合金是特別有用的。
本發(fā)明還可用于在電鍍或表面加工之前對(duì)如銅、黃銅、鋁和錫-鉛表面進(jìn)行除油、脫氧化和增亮。本發(fā)明的組合物還可用于在初級(jí)成象、熱空氣焊料找平、組裝和涂覆之前對(duì)物品進(jìn)行處理。
對(duì)如金屬的物品進(jìn)行清潔通常是將金屬浸入在20-100體積％的本發(fā)明組合物溶液中約30秒-約1分鐘，溫度為室溫-約140°F。然后用水徹底清洗物品。處理的時(shí)間和溫度取決于待從物品上除去的污染物如氧化物的量。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)以上的具體描述可以確定除去具體污染物所需的具體時(shí)間、溫度和濃度。
本發(fā)明的組合物還可用于從溶液中回收金屬。例如，銅廢液可通過(guò)添加含水氫氧化鈉調(diào)節(jié)該廢液的pH值至約7來(lái)處理。然后向該廢液中添加硼氫化鈉和本發(fā)明的組合物，以沉淀出銅。
權(quán)利要求
1.一種組合物，其包括含水羥基酸、羥基醚、含水堿性試劑和表面活性劑。
2.如權(quán)利要求1的組合物，其中，所述羥基酸是含水羥基乙酸，其濃度為約60-80wt％，而且所述酸在所述組合物中的量為組合物總重的約10-51wt％。
3.如權(quán)利要求2的組合物，其中，所述羥基烷基醚是含水二丙二醇甲基醚，其濃度為至少約99.5wt％，而且所述醚的量為組合物總重的約5-45wt％。
4.如權(quán)利要求3的組合物，其中，以所述組合物的總重計(jì)，所述表面活性劑混合物包括約7-9wt％的9M十三烷醇和約4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羥基的混合物，其余為水，而且所述表面活性劑混合物的量為所述組合物總重的約8-25wt％。
5.如權(quán)利要求4的組合物，其中，所述堿性試劑是含水氫氧化鈉，其濃度為約40-60wt％。
6.一種組合物，其包括約10-51wt％的含水羥基乙酸，約5-45wt％的含水二丙二醇甲基醚，約8-25wt％的表面活性劑混合物以及含水氫氧化鈉，所述表面活性劑混合物包含約7-9wt％的9M十三烷醇和約4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羥基，其余為水，其中，以組合物的總重計(jì)，所述氫氧化鈉的量足以使組合物的酸價(jià)達(dá)到95-105，所述酸的濃度為約60-80wt％，所述醚的濃度至少為約99.5wt％，而所述含水氫氧化鈉的濃度為約40-60wt％。
7.一種清潔預(yù)制品的方法，其包括用以下組合物處理所述預(yù)制品，所述組合物包括含水羥基酸、羥基醚、含水堿性試劑和表面活性劑混合物。
8.如權(quán)利要求7的方法，其中，所述羥基酸是含水羥基乙酸，其濃度為約60-80wt％，而且所述酸在所述組合物中的量為組合物總重的約10-51wt％。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中，所述羥基醚是含水二丙二醇甲基醚，其濃度至少為約99.5wt％，而且所述醚在所述組合物中的量為組合物總重的約5-45wt％。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中，以所述組合物的總重計(jì)，所述表面活性劑混合物包括約7-9wt％的9M十三烷醇和約4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羥基的混合物，其余為水，而且所述混合物在所述組合物中的量為所述組合物總重的約8-25wt％。
11.如權(quán)利要求10的方法，其中，所述含水堿性試劑是含水氫氧化鈉，其濃度為約40-60wt％，而且所述氫氧化鈉的量足以使組合物的酸價(jià)達(dá)到95-105。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中，所述預(yù)制品是金屬、陶瓷或玻璃制的。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中，所述金屬選自銅、鋼、黃銅、鋅、鎳、鋁。
14.一種清潔預(yù)制品的方法，其包括用以下組合物處理所述預(yù)制品，以所述組合物的總重計(jì)，所述組合物包括約10-51wt％的含水羥基乙酸，約5-45wt％的含水二丙二醇甲基醚，約8-25wt％的表面活性劑混合物，其余為含水氫氧化鈉，所述表面活性劑混合物包含約7-9wt％的9M十三烷醇和約4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羥基，其余為水。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中，所述酸的濃度為約60-80wt％，所述醚的濃度至少為約99.5wt％。
16.用于提供處理預(yù)制品之組合物的試劑盒，其包括羥基酸、羥基醚、堿性試劑和表面活性劑混合物。
17.如權(quán)利要求16的試劑盒，其中，所述羥基酸是含水羥基乙酸，其濃度為約60-80wt％，而且所述酸在所述組合物中的量為組合物總重的約10-51wt％。
18.如權(quán)利要求17的試劑盒，其中，所述醚是含水二丙二醇甲基醚，其濃度為至少約99.5wt％，而且所述醚的量為組合物總重的約5-45wt％。
19.如權(quán)利要求18的試劑盒，其中，以所述組合物的總重計(jì)，所述表面活性劑混合物包括約7-9 wt％的9M十三烷醇和約4-8wt％的聚氧-1，2-乙烷二基，α-壬基苯基-ω-羥基的混合物。
20.如權(quán)利要求19的試劑盒，其中，所述堿金屬氫氧化物是含水氫氧化鈉，而且所述氫氧化鈉的量足以使組合物的酸價(jià)達(dá)到95-105。
全文摘要
公開(kāi)了一種新型組合物,用于提供該組合物的試劑盒,以及處理方法。所述組合物包括含水羥基酸、羥基醚、表面活性劑和堿金屬氫氧化物。優(yōu)選的是,所述組合物包括含水羥基乙酸,二丙二醇甲基醚,9M十三烷醇和聚氧－1,2－乙烷二基,α－壬基苯基－ω－羥基的表面活性劑混合物,以及含水氫氧化鈉。
文檔編號(hào)C11D3/20GK1200141SQ96197641
公開(kāi)日1998年11月25日 申請(qǐng)日期1996年10月11日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月16日
發(fā)明者巴里·辛格 申請(qǐng)人:巴里·辛格