專利名稱：鋁或鋁合金用洗凈劑及洗凈方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般而言，鋁及鋁合金等金屬材料經(jīng)熱加工、冷加工等各種成型加工，最后依目的不同，進(jìn)行表面處理或涂裝等步驟。在金屬材料進(jìn)行各種加工成型后，在進(jìn)行各種表面處理及涂裝工程前，必須進(jìn)行洗凈處理。本發(fā)明是關(guān)于用作洗凈用的洗凈液、及使用本洗凈劑的洗凈方法。
此種金屬材料的洗凈為適用于對(duì)金屬加工油、防銹油等油狀污垢、或加工時(shí)所產(chǎn)生的金屬粉末、塵埃等個(gè)體污染進(jìn)行適度的蝕刻(etching)，以進(jìn)行洗凈之用。具有良好的防止鋁或鋁合金表面產(chǎn)生黑色污點(diǎn)(smut)的功能，并能提供適合于洗凈后進(jìn)行合成處理或涂裝的表面狀態(tài)的鋁或鋁合金表面用堿性洗凈液為其理想。
經(jīng)成型處理的鋁制容器其表面處理程序一般為脫脂-水洗-合成-水洗-干燥；然而，也有省略合成處理，直接以水洗代替的情況。在此種場(chǎng)合，由于經(jīng)脫脂-水洗后干燥時(shí)，形狀物的液體積存部分會(huì)產(chǎn)生變色等問(wèn)題。生產(chǎn)線上由于生產(chǎn)的狀況，也可能導(dǎo)致滯留的情形。在此滯留的生產(chǎn)線內(nèi)，物體在各工程內(nèi)滯留時(shí)，由于洗凈不均勻，會(huì)產(chǎn)生外表不美觀的問(wèn)題。并未提出對(duì)此類干燥時(shí)的變色問(wèn)題及滯留時(shí)所導(dǎo)致外觀不良進(jìn)行解決的對(duì)策。
例如特開(kāi)昭56-136978號(hào)公報(bào)中，提出一種發(fā)明，以合成處理為目的，含有釩化合物離子0.005摩爾/L以上的濃度，可形成具有良好耐蝕性的皮膜。然而，提出的本發(fā)明，并無(wú)法對(duì)鋁及鋁合金表面進(jìn)行脫脂或洗凈處理或污染物質(zhì)的清除。
本發(fā)明為一種堿性洗凈液，以含有0.01g/L以上釩原子的釩化合物為其特征的鋁或鋁合金用洗凈液。本發(fā)明的上述鋁合金洗凈液的組成成分含有自堿金屬氫氧化物、無(wú)機(jī)磷酸堿金屬鹽及碳酸堿金屬鹽中所選出，至少含有一種以上的堿性組份0.5～50.0g/L、為釩原子狀態(tài)的釩化合物0.01～10g/L、及表面活性劑0.1～10.0g/L，為具有pH9.0～13.0的鋁或鋁合金用堿性洗凈液。更進(jìn)一步，本發(fā)明為一種鋁或鋁合金的堿性洗凈方法，將上述堿性洗凈液加熱至30～80℃，以噴霧法或浸泡法與鋁或鋁合金表面接觸2秒以上為其特征。
作為本發(fā)明的堿性洗凈液的堿性成分所使用的堿金屬鹽，為鉀或鈉的氫氧化物、碳酸鹽及無(wú)機(jī)磷酸鹽；例如，氫氧化鈉、碳酸鈉、二代磷酸鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀等，至少含有以上所述的一種以上。含有量為0.5～50.0g/L，理想則為1.0～10.0g/L。若未達(dá)到0.5g/L，則會(huì)由于蝕刻不足，在鋁或鋁合金表面產(chǎn)生不均勻的現(xiàn)象。相反，若超過(guò)50.0g/L，則就蝕刻面及性能面上來(lái)看，也未能產(chǎn)生更好的效果，且鋁表面會(huì)因過(guò)度蝕刻而變得粗糙，并非理想狀態(tài)。
作為釩化合物，含有可得價(jià)電子釩的無(wú)機(jī)或有機(jī)化合物皆適用。例如，偏釩酸、釩酸、及此類的鹽類(例如鈉、鉀、銨等)、五氧化釩等氧化釩；五氯化釩或五氟化釩等鹵化釩；氧釩基硫酸、硫酸釩、硝酸釩、磷酸釩、重磷酸釩、醋酸釩等釩鹽；及釩乙醯醋酸鹽、氧釩乙醯醋酸鹽等有機(jī)釩化合物等。上述含有釩原子0.01～10.0g/L，理想則為含有0.05～5.0g/L。未達(dá)到0.01g/L時(shí)，并無(wú)法針對(duì)干燥時(shí)的變色問(wèn)題及滯留罐的外觀達(dá)到效果；相反，若含超過(guò)0.5g/L的釩原子量也無(wú)法達(dá)到效果，且會(huì)導(dǎo)致成本增加，并不理想。
表面活性劑并未特別限定為陽(yáng)離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、或非離子表面活性劑；例如，非離子型為碳?xì)浠衔镅苌?derivative)、松香亭酸(abietinic acid)衍生物、第一級(jí)乙氧基(ethoxy)化乙醇、變性聚乙氧基(polyethoxy)化乙醇，至少含有以上所述的任一種以上。表面活性劑含有0.1～10.0g/L。
處理液內(nèi)，由于混入被處理金屬內(nèi)所溶出的金屬離子，可能產(chǎn)生沉淀的情形。遇此情況，可在處理液內(nèi)添加金屬離子封鎖劑。所謂的金屬離子封鎖劑，例如氨烷基膦酸(amino alkyl phosphonic acid)、羥烷基二膦酸(diphosphonate)等。除此之外，葡糖酸(gluconic acid)堿金屬鹽、庚葡糖酸(heptagluconic)堿金屬鹽、草酸堿金屬鹽、酒石酸堿金屬鹽、或山梨糖醇(sorbitol)；至少任選以上所述的化合物，作為鋁金屬離子封鎖劑，與洗凈劑加以配合。鋁金屬離子封鎖劑含有量為0.1～10.0g/L；若未達(dá)到0.1g/L，則于進(jìn)行鋁的洗凈時(shí)，導(dǎo)致其表面所溶出的鋁離子螯化(chelate)力不足，易使蝕刻力及去污力降低，并不理想。相反，即使超過(guò)10.0g/L，其效果也因已呈飽和狀態(tài)而無(wú)法加以提高。
本發(fā)明的堿性洗凈液使用浸泡或噴霧法，使其附著于鋁或鋁合金的表面上。此時(shí)，空氣中所含的碳酸氣與堿性成分中和，會(huì)使pH值下降，堿性洗凈液的pH值為9.0～13.0，理想狀態(tài)則必須保持于10.5～11.5的范圍內(nèi)。若未達(dá)到9.0，則會(huì)由于蝕刻不足，使得鋁表面產(chǎn)生不均勻的現(xiàn)象，且無(wú)法徹底清除附著于金屬表面的污點(diǎn)。相反，若高于pH13.0，則會(huì)由于蝕刻過(guò)度，導(dǎo)致微量黑色污點(diǎn)的產(chǎn)生，降低合成后的耐蝕性。
本發(fā)明的堿性洗凈液使用浸泡或噴霧法，使其附著于鋁或鋁合金的表面上進(jìn)行洗凈處理。此時(shí)，將堿性洗凈液加溫至30～80℃，理想的狀態(tài)則為加溫至40～70℃。使此經(jīng)加溫的洗凈液與鋁或鋁合金表面接觸2秒以上，理想的狀態(tài)則為使其接觸2～60秒。
以下將同時(shí)舉出幾個(gè)實(shí)施例及比較例，以對(duì)本發(fā)明的效果進(jìn)行更為具體的說(shuō)明。所使用的實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)方法如下所述。(1)實(shí)驗(yàn)材料將JISA3004合金鋁板進(jìn)行DI加工后的未經(jīng)洗凈的容器(66mm×124mmh)。(2)實(shí)驗(yàn)條件在各實(shí)施例及各比較例中，已將液體溫度、處理方法及時(shí)間標(biāo)示出了。然而，關(guān)于各洗凈工程、各實(shí)施例、及比較例皆依照下述的工程(1)～(3)。工程(1)標(biāo)準(zhǔn)處理1.脫脂2.水洗(20秒噴霧)3.合成處理(20秒噴霧)藥劑AROJIN N405(日本PARKERIZING股份有限公司制)溫度40℃pH2.74.水洗(20秒噴霧)5.去離子水洗(20秒噴霧)6.干燥(200℃2分鐘)工程(2)滯留處理1.脫脂2.滯留(脫脂空氣3分鐘)3.水洗(20秒噴霧)4.合成處理(20秒噴霧)藥劑AROJIN N405(日本PARKERIZING股份有限公司制)溫度40℃pH2.75.水洗(20秒噴霧)6.去離子水洗(20秒噴霧)7.干燥(200℃ 2分鐘)工程(3)未處理1.脫脂2.水洗(20秒噴霧)3.去離子水洗(20秒噴霧)4.干燥(200℃ 2分鐘)(4)確效實(shí)驗(yàn)方法去污性自工程(1)、工程(3)的干燥后容器內(nèi)側(cè)面，以同一透明膠帶(NICHIBAN公司制)，將三處地方以膠帶剝離，再將該膠帶貼附于白紙上，并使用比色測(cè)定裝置(color computer)(SUGA實(shí)驗(yàn)機(jī)制SM-3)進(jìn)行五處地方的測(cè)定。
亮度高(優(yōu))○-△-×(劣)亮度低沾水性工程(3)的③去離子水洗后，將容器放置30秒，對(duì)當(dāng)時(shí)的沾水面積以百分比評(píng)定。
變黑性在工程(1)后，將容器底部浸泡于沸騰自來(lái)水內(nèi)30分鐘，將當(dāng)時(shí)的黑色度以目測(cè)進(jìn)行評(píng)定。
無(wú)變黑(優(yōu))10分←…→1分(劣)變黑涂料密合度在工程(1)后，涂抹環(huán)氧尿素系，以215℃鍍3分鐘(膜厚511)，其后，將容器內(nèi)面放入碁盤(pán)目，浸泡于下述實(shí)驗(yàn)液的沸騰液中60分鐘，于水洗并自然風(fēng)干后，進(jìn)行膠帶的剝離步驟，以目測(cè)進(jìn)行評(píng)定。
無(wú)剝離(優(yōu))10分←…→1分(劣)有剝離上述的實(shí)驗(yàn)液為在去離子水內(nèi)加入氯化鈉5g/L、檸檬酸5g/L加以溶解所得的溶液。
滯留外觀在工程(2)后，以目測(cè)對(duì)底部的處理斑外觀進(jìn)行評(píng)定。
無(wú)處理斑(優(yōu))○-△-×(劣)有處理斑耐蝕性在工程(3)后，將容器底部浸泡于沸騰自來(lái)水內(nèi)3分鐘，將當(dāng)時(shí)的茶色度以目測(cè)進(jìn)行評(píng)定。
未變茶色(優(yōu))○-△-×(劣)已變茶色洗凈液(2)氫氧化鉀 1.0g/L碳酸鉀 5.0g/L羥烷基二膦酸 1.0g/L表面活性劑 4.0g/L偏釩酸鈉(以V表示)0.05g/LpH 11.0處理?xiàng)l件溫度50℃方法浸泡時(shí)間50秒方法噴霧時(shí)間40秒
pH 11.5處理?xiàng)l件溫度50℃方法浸泡時(shí)間50秒
pH 8.5處理?xiàng)l件溫度50℃方法噴霧時(shí)間30秒比較例2使用下述的洗凈液(8)，在下述處理?xiàng)l件下進(jìn)行處理。洗凈液(8)氫氧化鉀 1.0g/L碳酸鉀 5.0g/L羥烷基二膦酸 1.0g/L庚葡糖酸鈉 2.5g/L表面活性劑 4.0g/L偏釩酸鈉(以V表示)0.005g/LpH 11.0處理?xiàng)l件溫度50℃方法噴霧時(shí)間40秒比較例3使用下述的洗凈液(9)，于下述處理?xiàng)l件下進(jìn)行處理。洗凈液(9)氫氧化鉀 1.0g/L碳酸鉀 5.0g/L羥烷基二膦酸 1.0g/L
庚葡糖酸鈉 2.5g/L表面活性劑 4.0g/L硫酸鈰(以Ce表示) 0.1g/LpH 11.5處理?xiàng)l件溫度50℃方法噴霧時(shí)間50秒比較例4使用下述的洗凈液(10)，在下述處理?xiàng)l件下進(jìn)行處理。洗凈液(10)氫氧化鉀1.0g/L碳酸鉀 5.0g/L羥烷基二膦酸1.0g/L庚葡糖酸鈉 2.5g/L表面活性劑 4.0g/L鉬硝銨(molybdenum)酸(以Mo表示) 0.1g/LpH 11.0處理?xiàng)l件溫度50℃方法噴霧時(shí)間50秒比較例5使用下述的洗凈液(11)，在下述處理?xiàng)l件下進(jìn)行處理。洗凈液(11)
氫氧化鉀 1.0g/L碳酸鉀 5.0g/L羥烷基二膦酸 1.0g/L庚葡糖酸鈉 2.5g/L表面活性劑 4.0g/L鎢酸鈉(以W表示) 0.1g/LpH 11.0處理?xiàng)l件溫度50℃方法噴霧時(shí)間50秒比較例6使用下述的洗凈液(12)，在下述處理?xiàng)l件下進(jìn)行處理。洗凈液(12)氫氧化鉀 1.0g/L碳酸鉀 5.0g/L羥烷基二膦酸 1.0g/L庚葡糖酸鈉 2.5g/L表面活性劑 4.0g/LpH 11.0處理?xiàng)l件溫度50℃方法噴霧時(shí)間50秒上述實(shí)施例1～6及比較例1～6的評(píng)定結(jié)果將表示于表1中。表1

由表1所顯示的結(jié)果，可清楚地看出實(shí)施例1～6所記錄的本發(fā)明的堿性洗凈劑其去污力、沾水性、變黑性、涂料密合度、滯留外觀、耐蝕性等皆相當(dāng)優(yōu)異。另一方面，pH值低的比較例1中，其去污力、沾水性、變黑性、耐蝕性較為低劣。釩濃度低的比較例2中，則以滯留外觀、耐蝕性較為低劣。添加釩以外的金屬作為添加劑的比較例3～5中，則以滯留外觀、耐蝕性較為低劣。在未含釩化合物的比較例6中，則以變黑性、滯留外觀、耐蝕性較為低劣。
本發(fā)明相關(guān)的堿性洗凈液及洗凈方法是在鋁表面進(jìn)行均勻蝕刻性相當(dāng)出色，又由于鋁離子的容許量高的緣故，蝕刻的持續(xù)性、去污力也相當(dāng)卓越。且能對(duì)氫氧化物層成長(zhǎng)的抑制等公知的技術(shù)所具有的各種問(wèn)題予以解決；洗凈后的表面其沾水性、變黑性、涂料密合度、滯留外觀、耐蝕性皆相當(dāng)優(yōu)異，在實(shí)用面上可提供非常大的助益。
權(quán)利要求
1.一種堿性洗凈液，其特征為含有釩原子0.01g/L以上釩化合物的鋁或鋁合金用洗凈液。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁合金洗凈液，其特征為其組成成分含有自堿金屬氫氧化物、無(wú)機(jī)磷酸堿金屬鹽及碳酸堿金屬鹽中所選出，至少含有一種以上堿性組份(builder)0.5～50.0g/L、為釩原子狀態(tài)的釩化合物0.01～10g/L、及表面活性劑0.1～10.0g/L，為具有pH9.0～13.0的鋁或鋁合金用堿性洗凈液。
3.一種鋁或鋁合金的堿性洗凈方法，其特征為將權(quán)利要求1或2所述的堿性洗凈液予以加熱至30～80℃，使用噴霧法或浸泡法使鋁或鋁合金表面與其接觸2秒以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適合鋁或鋁合金等金屬材料成型加工后的洗凈處理的堿性洗凈液及使用該洗凈液的洗凈方法。一種堿性洗凈液，為含有釩原子0.01g/L以上釩化合物的鋁或鋁合金用洗凈液。上述鋁合金洗凈液含有自堿金屬氫氧化物、無(wú)機(jī)磷酸堿金屬鹽及碳酸堿金屬鹽中所選出，至少含有一種以上堿性組份(builder)0.5～50.0g/L、為釩原子狀態(tài)的釩化合物0.01～10g/L、及表面活性劑0.1～10.0g/L，具有pH9.0～13.0的堿性洗凈液為理想。將上述堿性洗凈液加熱至30～80℃，使用噴霧法或浸泡法使鋁或鋁合金表面與其接觸2秒以上，以進(jìn)行洗凈處理。
文檔編號(hào)C23G1/14GK1427091SQ0114450
公開(kāi)日2003年7月2日 申請(qǐng)日期2001年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月18日
發(fā)明者日野和哉, 飯野恭朗, 田中和也 申請(qǐng)人:日本巴卡萊近估股份有限公司