CH650276A5 - Verfahren und mittel zur sauren reinigung von aluminiumoberflaechen. - Google Patents

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CH650276A5
CH650276A5 CH3025/82A CH302582A CH650276A5 CH 650276 A5 CH650276 A5 CH 650276A5 CH 3025/82 A CH3025/82 A CH 3025/82A CH 302582 A CH302582 A CH 302582A CH 650276 A5 CH650276 A5 CH 650276A5
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Switzerland
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aluminum
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cleaning
sulfuric acid
butoxyethoxyacetate
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CH3025/82A
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David Yeats Dollman
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Amchem Prod
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    • 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
    • C23G1/12Light metals
    • C23G1/125Light metals aluminium

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Reinigen von Aluminiumoberflächen.
Bei der Herstellung von Behältern aus Aluminium (ein Begriff, der in dieser Beschreibung Aluminiumlegierungen einschliesst) wird ein Zieh- und Formgebungsvorgang angewandt (gewöhnlich als Ziehen und Abstreckziehen bezeichnet). Dieser Vorgang führt zur Abscheidung von Gleitmitteln und Schalungsölen auf den Oberflächen der Aluminiumbehälter. Ausserdem werden restliche Aluminiumfeinteile, d.h. kleine Aluminiumteilchen, sowohl auf der Innen- als auch auf der Aussenoberfläche abgeschieden. Gewöhnlich weist die äussere Oberfläche des Behälters geringere Mengen an Aluminiumfeinteilen auf als die innere Oberfläche, da beim Ziehen und Abstreck- oder Gleitziehen die Aussenoberfläche keinem so starken Abrieb von der Form als die innere Oberfläche ausgesetzt ist.
Vor irgendwelchen Bearbeitungsschritten, wie dem Umwandlungsüberziehen und dem Abscheiden hygienischen Lacks, müssen die Oberflächen der Aluminiumbehälter sauber und frei von Wasserdurchbrechungen sein, d.h. frei von Verunreinigungen, die die weitere Bearbeitung stören und die Behälter für ihre Verwendung unannehmbar machen.
Mittel und Verfahren zur Tieftemperatur-Reinigung von Aluminiumoberflächen sind in den US-Patentschriften 4 009 115, 4 116 853, 4 124 407 und 3 969 135 offenbart. Diese Patentschriften offenbaren Reinigungsmittel, die Schwefelsäure, Flusssäure oder ein Fluorid und ein grenzflächenaktives Mittel enthalten.
Mittel, die unter die Offenbarung dieser Patentschriften fallen, sind kommerziell erfolgreich und werden tatsächlich verbreitet bei der Reinigung von Behältern aus Aluminium (einschliesslich Aluminiumlegierungen) eingesetzt. Solche kommerziellen Mittel verwenden typischerweise eine Kombination von zwei nichtionischen Tensiden zur Erhöhung der Reinigungsleistung und für minimales Schäumen.
Eines der Probleme bei der Verwendung der herkömmlichen sauren Reinigungsmittel wird durch die Ansammlung von beim Ziehen und Formen von Aluminiumbehältern verwendeten Gleitmitteln und Schalungsölen verursacht, wenn diese Behälter mit den Reinigungslösungen behandelt werden. Die Reinigungslösungen müssen mit frischen Lösungen von Zeit zu Zeit ergänzt werden, um den Ölgehalt niedrig zu halten. Werden die Ölgehalte in dem Reinigungsbad zu hoch, entwickeln in dem Bad gereinigte Behälter beträchtliche Wasserdurchbrechungen nach dem Abspülen der Reinigungslösung. Wasserdurchbrechungen sind ein Anzeichen dafür, dass die Oberfläche des Aluminiums nicht sauber ist und dass Öle oder andere Fremdabscheidungen vorliegen. Solche Behälter müssen verworfen oder erneut gereinigt werden, da sie sich für die Weiterverarbeitung als Behälter für Getränke und andere Nahrungsmittel nicht eignen.
Es wurde nun gefunden, dass ein wässriges Schwefel-säure/Flusssäure-Reinigungsmittel mit einem Gehalt an einem besonderen anionischen Tensid, nämlich einem Alkali-metall-2-butoxyäthoxyacetat, überraschend vorteilhaft ist.
Somit stellt die Erfindung eine wässrige Reinigungslösung zum Entfernen und Lösen von Aluminiumfeinteilen und zum Reinigen von Aluminiumoberflächen von Schmierölen zur Verfügung, die 1 bis 10 g/1 Schwefelsäure, 0,005 bis 0,1 g/1 Flusssäure und 0,1 bis 10 g/1 Alkalimetall-2-butoxyäthoxy-acetat enthält.
Die Erfindung schafft auch ein wässriges Lösungskonzentrat zur Bildung der wässrigen Reinigungslösung, das 200 bis 600 g/1 Schwefelsäure und 0,01 bis 10 Gewichtsteile Alkali-metall-2-butoxyäthoxyacetat pro Gewichtsteil Schwefelsäure umfasst.
Ferner stellt die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen einer Aluminiumoberfläche zur Verfügung, bei dem (a) die Oberfläche mit der wässrigen Reinigungslösung in Berührung gebracht und (b) die Aluminiumoberfläche zum Entfernen der Reinigungslösung gespült wird.
Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemässen Reinigungslösungen verhältnismässig hohe Konzentrationen an Gleitmitteln und Schalungsölen vertragen, ohne dass irgendwelche Wasserdurchbrechungen auf den durch solche Lösungen gereinigten Behältern auftreten. Somit werden erhebliche Einsparungen erzielt, da eine grosse Anzahl von Behältern bearbeitet werden kann, bevor der Betrieb gestoppt werden muss, um die gesamte oder einen Teil der Reinigungslösung zu ergänzen.
Ein weiterer erheblicher Vorteil der erfindungsgemässen Reinigungsmittel ist das fast völlige Fehlen von Schaum im Reinigungsbad und in dem der Reinigungsstufe folgenden Spülzyklus. Viele der derzeit auf dem Markt befindlichen sauren Reinigungsmittel bieten Probleme mit Schaum in grösserem und kleinerem Ausmass. Solche Mittel sind Gemische eines stark schäumenden, nichtionischen Tensids zur Erzie5
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lung guter Reinigungswirkung mit einem wenig schäumenden anionischen Tensid, um zu versuchen, die sonst anfallende Schaummenge einzuengen. Schäumen führt häufig zu einem Überlaufen oder Tropfen des Schaums auf den Boden des den Betrieb aufnehmenden Fabrikteils, was zu Glätte und unsicheren Bedingungen führt. Auch kann das Aussehen des Schaums den Benutzer zu dem Schluss verleiten, dass die Reinigungslösung aufgrund der Risiken des Schaumüberlaufens nicht befriedigend ist. Folglich werden die Behälterreinigungen gestoppt, während der Schaum abgeschöpft oder die Reinigungslösung ergänzt wird, was zu Zeitverlust und verringertem Behälterdurchsatz führt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Reinigungsmittel ist der, dass das Alkalimetall-2-butoxyäthoxyacetat in relativ kleinen Mengen wirksam eingesetzt werden kann, und dieser Faktor, kombiniert mit den geringen Kosten dieses Tensids (als Natriumsalz) im Vergleich mit nichtionischen, derzeit verwendeten Tensiden, führt zu grossen wirtschaftlichen Einsparungen gegenüber den derzeitigen handelsüblichen Mitteln. Erhebliche Kosteneinsparungen werden selbst dann erzielt, wenn ein wenig schäumendes nichtionisches Tensid oder eine Kombination solcher Tenside in dem erfindungsgemässen Reinigungsmittel ebenfalls vorliegt, da das/ die nichtionische(n) Tensid(e) auch in verhältnismässig kleinen Mengen zugegen sein kann/können.
Typischerweise werden Konzentrate mit Schwefelsäure und dem Tensid vom Hersteller hergestellt und an Behälter verarbeitende Firmen vertrieben, die Reinigungslösungen durch Verdünnen solcher Konzentrate mit Wasser und Zugabe von Flusssäure zu den Lösungen herstellen. Derzeit auf dem Markt befindliche Konzentrate neigen dazu, ziemlich stark gefärbt zu sein, und zwar aufgrund von Zersetzungsprodukten, die sich durch Einwirkung konzentrierter Schwefelsäure auf die Tenside bilden und/oder aus Wechselwirkungen zwischen den Tensiden und Verunreinigungen in der handelsüblichen Schwefelsäure, die gewöhnlich bei der Zusammenstellung der Konzentrate verwendet wird. Überraschenderweise sind mit einem Alkalimetall-2-butoxyäthoxy-acetat als einzigem Tensid gebildete Konzentrate farblos oder nur von schwachgelber Farbe. Solche Konzentrate sind bei sehr tiefen Temperaturen stabil, z.B. tritt selbst bei der Temperatur eines Trockeneis/Aceton-Bades kein Niederschlag auf. Auch sind die Konzentrate stabil und verfärben sich selbst dann nicht, wenn sie Temperaturen von 50 ° C drei Wochen oder länger ausgesetzt werden. Die meisten derzeit gebrauchten Konzentrate verfärben sich sogar bei Raumtemperatur, und bei manchen bilden sich Niederschläge, wenn Behälter mit den Konzentraten in Trockeneis/Aceton-Bäder gebracht werden. Die grosse Stabilität der erfindungsgemässen Mittel erlaubt problemlosen Versand und Lagerung unter abträglichen Temperaturbedingungen, ein weiterer erheblicher wirtschaftlicher Vorteil.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Mittel ist der hohe in den Behältern erzeugte Reinheitsgrad, insbesondere wenn wenig schäumendes nichtionisches Tensid ebenfalls zugegen ist, was bei der weiteren Verarbeitung zu ungewöhnlich gleichförmiger Abscheidung von Umwandlungsüberzügen und Lacken auf den Behältern führt.
Interessanterweise traten, wenn das einzige in den US-Patentschriften 4 009 115,4 116 853 und 4 124 407 offenbarte anionische Tensid, nämlich Natrium-2-äthylhexylsulfat (Ter-gitol Anionic 08), in den sauren Reinigungsmitteln dieser Patentschriften getestet wurde, Wasserdurchbrechungen auf den mit solchen Mitteln gereinigten Aluminiumbehältern nach der Zugabe von nur kleinen Mengen Schalungsölen auf. Somit scheinen die überraschenden, durch das besondere anionische Tensid gemäss der Erfindung beigesteuerten Vorteile einzigartig zu sein und sind eindeutig keine anionischen
Tenside im allgemeinen Vorteile.
Die erfindungsgemässen Mittel und Verfahren führen zu Verbesserungen gegenüber den Mitteln und Verfahren, wie sie in den US-Patentschriften 4 009 115, 4 116 853 und 4 124 407 offenbart sind, deren Offenbarungen durch diese Bezugnahme insbesondere einbezogen sind. Die Arbeitsweisen und Methoden, die dort bei der Ausführung von Reinigungsvorgängen und bei der Bildung von Konzentraten und Reinigungslösungen angewandt werden, sind auf die Erfindung ebenfalls anwendbar, sofern nicht anders angegeben.
Die erfindungsgemässe wässrige Reinigungslösung umfasst 1-10 g/1, vorzugsweise 3 bis 5 g/1 Schwefelsäure, 0,005 bis 0,1 g/1, vorzugsweise 0,01 bis 0,03 g/1 Flusssäure und 0,1 bis 10 g/1,-vorzugsweise 0,2 bis 0,8 g/1 Alkalimetall-2-butoxyäthoxyacetat. Das Alkalimetall-2-butoxyäthoxyace-tat ist vorzugsweise Natrium-2-butoxyäthoxyacetat
O
II
[CH3(CH2)3OCH2CH2OCH2C-OeNa®],
es ist unter der Handelsbezeichnung «Mirawet B» (der Mira-nol Chemical Company, Inc.) als wässrige Lösung mit 49,0% Natrium-2-butoxyäthoxyacetat erhältlich. Andere Alkalimetallsalze können verwendet werden, z.B. Kalium- oder Lithium-2-butoxyäthoxyacetat.
Eine bevorzugte Lösung umfasst 3 bis 5 g/1 Schwefelsäure, 0,01 bis 0,03 g/1 Flusssäure und 0,2 bis 0,8 g/1 Natrium-2-butoxyäthoxyacetat.
Die erfindungsgemässe Lösung enthält vorzugsweise 0,1 bis 10 g/1, vorzugsweise 0,2 bis 0,8 g/1 des wenig schäumenden nichtionischen Tensids. Das Tensid kann eines oder eine Kombination von zwei oder mehr wenig schäumenden nichtionischen Tensiden sein. Vorteilhafterweise wird ein Gewichtsverhältnis von Alkalimetall-2-butoxyäthoxyacetat zu nichtionischem Tensid von etwa 1:1 angewandt.
Der Begriff «wenig schäumendes nichtionisches Tensid» bedeutet, dass das nichtionische Tensid oder eine Kombination von nichtionischen Tensiden weniger als 20 mm Schaum nach 5minütigem Stehen bei dem gut bekannten Ross-Miles-Schaumtest bei 50 °C ergibt. Beispiele für solche wenig schäumenden nichtionischen Tenside, die alleine oder in Kombination bei der praktischen Durchführung der Erfindung verwendet werden können, umfassen folgende:
Triton DF-16 (Rohm & Haas Co.), vermutlich ein modifizierter, polyäthoxylierter, geradkettiger Alkohol;
Polytergent S-505 LF (Olin Corp.), vermutlich ein modifizierter, polyäthoxylierter, geradkettiger Alkohol;
Surfonic LF-17 (Jefferson Chemical Co.), vermutlich ein alkylpolyäthoxylierter Äther;
Antarox BL 330 (GAF Corp.), vermutlich ein Alkylpoly(äthy-lenoxy)-äthanol ;
Triton CF-10 (Rohm & Haas Co.), vermutlich ein Alkylaryl-polyäther mit einer Kohlenstoffkette von etwa 14 Kohlenstoffatomen und etwa 16 Mol Äthoxylierung;
Pluronic L061 (BASF Wyandotte, Inc.), vermutlich ein Kondensat, das nur Äthylenoxid- und Propylenoxid-Ketten enthält;
Antarox LF-330 (GAF Corp.), vermutlich ein Alkylpoly(äthy-lenoxy)-äthanol ; und
Min-Foam IX (Union Carbide Corp.), vermutlich ein Alky-loxy-(polyäthylenoxypropylenoxyisopropanol) mit einem Molekulargewicht von etwa 706.
Der pH-Wert der Reinigungsmittel gemäss der Erfindung ist gewöhnlich 0,6 bis 2,0. Vorzugsweise wird er im Bereich von 1,0 bis 1,8 und am meisten bevorzugt im Bereich von 1,2 bis 1,5 gehalten.
Die erfindungsgemässen Konzentrate umfassen 200 bis
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600 g/1 Schwefelsäure und 0,01 bis 10 Teile, vorzugsweise 0,04 bis 0,27 Teile Alkalimetall-2-butoxyäthoxyacetat pro Teil Schwefelsäure. Teile beziehen sich in dieser Beschreibung auf das Gewicht. Eine geeignete Menge an Alkalimetall- 2-butoxyäthoxyacetat in einem besonderen Konzentrat kann durch Anwendung dieser Verhältnisse und die in der Reinigungslösung gewünschte Menge an Schwefelsäure bestimmt werden, so dass die gewünschte Menge an Alkalimetall- 2-butoxyäthoxyacetat in der Reinigungslösung vorliegt, wenn das Konzentrat mit einer geeigneten Menge Wasser verdünnt wird. Wenn z.B. 1 g/1 Schwefelsäure in der Reinigungslösung gewünscht wird, liegen 0,1 g bis 10 g Alkalimetall-2-butoxy-äthoxyacetat im Konzentrat pro g Schwefelsäure vor; und wenn 10 g/1 Schwefelsäure in der Reinigungslösung gewünscht werden, liegen 0,1 g bis 1 g Alkalimetall-2-butoxy-äthoxyacetat im Konzentrat pro g Schwefelsäure vor.
Gegebenenfalls sind 0,01 bis 10 Teile, vorzugsweise 0,04 bis 0,27 Teile niedrigschäumendes nichtionisches Tensid im Konzentrat ebenfalls zugegen.
Das erfindungsgemässe Konzentrat kann Wasser in gesteuerten Mengen zugesetzt werden, ausreichend zur Herstellung einer Reinigungslösung mit den gewünschten Konzentrationen an Schwefelsäure und AIkalimetall-2-butoxy-äthoxyacetat. Flusssäure wird in für die gewünschte Konzentration ausreichenden Mengen gewöhnlich separat zugesetzt. Während die Flusssäure dem Konzentrat in für die verlangten Mengen in der Reinigungslösung bei Zusatz des Konzentrats zu Wasser ausreichenden Mengen zugesetzt werden kann, wird es sehr bevorzugt, die Flusssäure der Reinigungslösung in sorgfältig bemessenen Mengen auf kontinuierlich gesteuerter Grundlage getrennt zuzusetzen. Getrennt aufgezeichnete Zugabe der Flusssäure ist bevorzugt, weil die Reinigungslösung kontinuierlich Flusssäure verliert, da während der Reinigungsstufe ein Ätzen der Aluminiumoberflächen stattfindet.
Die mit dem erfindungsgemässen wässrigen Reinigungsmittel zu reinigende Oberfläche des Aluminiums (einschliesslich Aluminiumlegierungen) kann mit der Lösung nach irgendeiner auf dem Fachgebiet bekannten Kontakttechnik in Berührung gebracht werden, z.B. durch herkömmliches Sprühen oder Eintauchen. Die Temperatur des Reinigungsmittels ist gewöhnlich wenigstens 32 °C (90 °F). Vorzugsweise wird sie im Bereich von 46 bis 63 °C (115 bis 145 °F) für maximale Reinigungswirkung gehalten. Behandlungszeiten mit den Reinigungslösungen liegen gewöhnlich im Bereich von 15 s bis 2 min. Erwünschtermassen wird der Flusssäuregehalt der Reinigungslösung und die Kontaktzeit mit der Aluminiumoberfläche so eingestellt, dass sich eine Aluminiumauflösung von 90 bis 280 mg, vorzugsweise 100 bis 220 mg/m2 (8 bis 25 mg, vorzugsweise 9 bis 20 mg/Fuss2) behandelter Aluminiumoberfläche ergibt. So ist die Menge der Flusssäure in der Reinigungslösung vorzugsweise so, dass die Aluminiumaufiö-sungsgeschwindigkeit 90 bis 280 mg/m2 (8 bis 25 mg/Fuss2) behandelter Aluminiumoberfläche bei einer Temperatur von 54 °C (130 °F) und einer Kontaktzeit von 1 min beträgt. Vorzugsweise werden Aluminiumdosen nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelt.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht, in denen die genannte Legierung 3004 die unter dieser Bezeichnung bekannte herkömmliche Aluminiumlegierung ist, die etwa 1,2 Gew.-% Mangan und 1,0 Gew.-% Magnesium enthält, Rest Aluminium und normale Verunreinigungen.
Beispiel 1
1 1 Konzentrat wurde hergestellt, das die folgenden Mengen an Bestandteilen enthielt:
pro 1
H2SO4 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé) 467,2 g (256 ml)
H20 709,6 g (711 ml)
MirawetB 88,6 g ( 80 ml)
Das Konzentrat war klar und praktisch farblos. 60,0 ml des Konzentrats wurden zu 5,940 1 Wasser gegeben, um 6 1 Lösung zu bilden, die 4,67 g/1 H2S04 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé) und 0,434 g/1 Natrium-2-butoxyäthoxyacetat (0,886 g/1 Mirawet B) enthält. 20 TpM Flusssäure wurden zugesetzt, um eine Reinigungslösung zu bilden, und diese wurde gerührt, um sie in ihrer Zusammensetzung gleichförmig zu machen.
Aluminiumdosen aus der Legierung 3004, zu einstückigen Behältern gezogen, wurden bei dieser Arbeitsweise angewandt. Die Dosen waren mit Aluminiumfeinanteilen und Ziehölen bedeckt.
Testproben wurden wie folgt behandelt:
a) Besprüht mit der obigen, auf 54 °C (130 °F) gehaltenen Reinigungslösung für 1 min,
b) gespült mit Wasser durch Eintauchen für 30 s in kaltem Wasser,
c) 30 s stehengelassen, darauf auf Wasserdurchbrechungen innen und aussen untersucht und d) die Innenseite mit einem sauberen, weissen Tuch gewischt und dieses auf Aluminiumfeinanteile geprüft.
Eine Dose wurde wie oben getestet und die Ergebnisse festgehalten. Dann wurden 5 ml einer Kühlölemulsion, wie sie von Reynolds Aluminum Company beim Ziehen und Formen von Aluminiumdosen verwendet wird, der Reinigungslösung zugesetzt und eine weitere Dose getestet und die Ergebnisse festgehalten. Weitere 5 ml Kühlöl wurden dann dem Bad zugesetzt und eine weitere Dose getestet und die Ergebnisse festgehalten. Weitere 5 ml Teilmengen Kühlöl wurden zugesetzt und eine Dose nach jedem Zusatz getestet, bis Wasserdurchbrechungen erhalten wurden. Nach jeder Zugabe von Kühlöl wurde die Schaummenge im Bad festgestellt.
Die Ergebnisse dieser Tests sind in der folgenden Tabelle I wiedergegeben:
Tabelle I
Zusatz von Kühl
Ausmass der
Aluminium
Schaum
ölemulsion
Wasserdurchbre feinanteile im Bad
chungen am Tuch
0
keine keine kein
5 ml keine keine sehr gering:
10 ml keine keine sehr gering
15 ml keine keine sehr gering
20 ml keine keine sehr gering
25 ml keine keine sehr gering
30 ml gering keine sehr gering
* «sehr gering» bedeutet nicht mehr als 0,6 cm (W) Schaum Beispiel 2
61 Reinigungslösung wurden durch Zugabe von 28,02 g H2S04 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé), 1,30 g Natrium-2-butoxyäthoxyacetat und 20 TpM Flusssäure zu Wasser hergestellt. Diese Reinigungslösung enthält 4,67 g/1 H2S04 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé) und 0,217 g/1 Natrium-2-butoxy-äthoxyacetat (d.h. die Hälfte der Menge der Reinigungslösung des Beispiels 1).
Aluminiumdosen aus dem gleichen Ansatz wie im Beispiel 1 wurden gemäss den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen und Arbeitsweisen mit folgenden Ergebnissen getestet:
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Tabelle II
Zusatz von Kühl- Ausmass der Aluminium- Schaum ölemulsion Wasserdurchbre- feinanteile im Bad chungen am Tuch
0 .
keine keine kein
5 ml keine keine sehr gering'
10 ml keine keine sehr gering
15 ml keine keine sehr gering
20 ml keine keine sehr gering
25 ml keine keine sehr gering
30 ml gering keine sehr gering
* «sehr gering» bedeutet nicht mehr als 0,6 cm (Vi") Schaum
Vergleichsbeispiel 3
61 einer wässrigen Reinigungslösung wurden hergestellt, die die folgenden Mengen an Bestandteilen pro 1 enthielten:
H2SO4 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé) N atrium-2-äthylhexylsulfat
HF
4,67 g 0,464 g
(0,98 ml Tergitol Anionic 08) 20 TpM
Aluminiumdosen aus dem gleichen Ansatz wie die des Beispiels 1 wurden nach den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen und Arbeitsweisen mit folgenden Ergebnissen getestet:
Tabelle III
Zusatz von Kühl-
Ausmass der
Aluminium
Schaum
ölemulsion
Wasserdurchbre feinanteile im Bad
chungen am Tuch
0
gering keine kein
5 ml verbreitet*
keine kein
10 ml verbreitet keine kein
H2S04 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé) 4,70 g äthoxylierte Abietinsäure (Hercules
Surfactant AR 150)* 1,053 g Alkylpoly(äthylenoxy)äthanöl (Antarox
5 LF-330)* 0,673 g
HF 20 TpM
* beides nichtionische Tenside
10 Aluminiumdosen aus der gleichen Charge wie die des Beispiels 1 wurden nach den Arbeitsweisen und Bedingungen des Beispiels 1 mit folgenden Ergebnissen behandelt:
Tabelle V
* «verbreitet» bedeutet kommerziell unannehmbar
Vergleichsbeispiel 4
61 einer wässrigen Reinigungslösung wurden mit den in Beispiel 3 angegebenen Bestandteilmengen hergestellt, mit der Ausnahme, dass 0,928 g/1 Natrium-2-äthylhexylsulfat verwendet wurden. Testarbeitsweisen wurden wie in Beispiel 3 mit den folgenden Ergebnissen durchgeführt:
Tabelle IV
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Zusatz von Kühi-
Ausmass der
Aluminium
Schaum
55
ölemulsion
Wasserdurch-
feinanteile im Bad
brechnungen am Tuch
0
gering keine kein
5 ml verbreitet*
keine kein
60
10 ml verbreitet keine kein
* «verbreitet» bedeutet kommerziell unannehmbar
Vergleichsbeispiel 5
61 eines wässrigen Reinigungsmittels wurden mit den folgenden Bestandteilmengen pro 1 hergestellt:
Zusatz von Kühl-
Ausmass der
Aluminium-
Schaum
ölemulsion
Wasserdurchbre feinanteile im Bad
chungen am Tuch
0
keine
Spur gering**
5 ml gering
Spur gering
10 ml verbreitet*
Spur gering
* «verbreitet» bedeutet kommerziell unannehmbar 25 ** «gering» bedeutet zwischen 0,6 QA") und 2,5 cm (1")
Vergleichsbeispiel 6
61 einer wässrigen Reinigungslösung wurden mit den folgenden Bestandteilmengen pro 1 hergestellt:
30
H2SO4 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé) 4,67 g modifizierter polyäthoxylierter geradkettiger Alkohol (Triton DF-16)
(nichtionisches Tensid) 0,464 g
35 HF 20 TpM
Aluminiumdosen aus der gleichen Charge wie die des Beispiels 1 wurden nach den Arbeitsweisen und Bedingungen des Beispiels 1 mit folgenden Ergebnissen behandelt:
Zusatz von Kühl-
Ausmass der
Aluminium
Schaum
ölemulsion
Wasserdurch-
feinanteile im Bad
brechnungen am Tuch
0
keine
Spur gering*
5 ml keine
Spur gering
10 ml keine
Spur gering
15 ml keine
Spur gering
20 ml keine
Spur gering
25ml gering
Spur gering
* «gering» bedeutet zwischen 0,6 cm und 2,5 cm (0,25 und 1")
Beispiel 7A und Vergleichsbeispiele 7B, 7C und 7D Folgende Konzentrate wurden hergestellt:
h2s04 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé) h20
N atrium-2-butoxyäthoxyacetat B
h2s04 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé) h20
Natrium-2-äthylhexylsulfat C
h2s04 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé)
h2o pro 1 467,2 g 709,6 g 43,4 g
467,2 g 709,6 g 46,4 g
469,6 g 627,0 g
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6
äthoxylierte Abietinsäure (Hercules
Surfactant AR 150) 105,3 g Alkylpoly(äthylenoxy)äthanol (Antarox
LF-330) 67,3 g D
H2S04 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé) 467,2 g
H20 709,6 g Modifizierter polyäthoxylierter geradkettiger Alkohol (Triton DF-16) 46,4
Proben der obigen Konzentrate wurden gemäss den in der folgenden Tabelle VII wiedergegebenen Bedingungen und mit den ebenfalls angegebenen Ergebnissen behandelt:
Tabelle VII
Konzen
Trockeneis/Aceton-
0°C, 24'h
55 °C, 24 h trat
Bad
A
etwas viskose,
klare,
klare, praktisch
klare, praktisch praktisch farblose Lösung
farblose Lösung farblose Lösung
B*
-
-
-
C
erheblicher erheblicher sehr
Niederschlag
Niederschlag dunkelbraune Verfärbung, etwas Schichtentrennung
D
etwas viskose,
hellbraun mässig braun
hellbraun gefärbte gefärbte gefärbte Lösung
Lösung
Lösung
* Homogene Lösung konnte nicht erhalten werden. Tergitol 08 als Schicht über der Schwefelsäurelösung.
Das Konzentrat A wurde dann 3 Wochen in einen auf 50 °C gehaltenen Ofen gebracht. Wenn die Lösung entnommen wurde, war sie klar und praktisch farblos, d.h. in dieser Zeit war keine Farbveränderung aufgetreten.
Beispiel 8
61 einer wässrigen Reinigungslösung wurden mit folgenden Bestandteilmengen pro 1 hergestellt:
H2S04 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé) 4,7 g Mirawet B 0,9 g
HF 20 TpM
Aluminiumdosen aus Legierung 3004, zu einstückigen Behältern gezogen, wurden bei dieser Arbeitsweise eingesetzt. Die Dosen waren mit Aluminiumfeinanteilen und Ziehölen bedeckt.
Testproben wurden wie folgt behandelt:
a) Besprüht mit der obigen, bei 53 °C (125 °F) gehaltenen Reinigungslösung ;
b) gespült mit Wasser durch Eintauchen in kaltes Wasser für 30 s und c) 30 s stehengelassen, worauf sie auf Wasserdurchbrech-nungen sowohl innen als auch aussen untersucht wurden.
Eine Dose wurde wie oben mit einer Sprühzeit in Stufe a) von 30 s getestet und die Ergebnisse festgehalten. Eine zweite Dose wurde wie oben mit einer Sprühzeit in Stufe a) von 45 s getestet und die Ergebnisse festgehalten. Dann wurden 200 TpM Nalco XL 174 (ein Kühlmittel auf Mineralölbasis und Gleitmittel zum Ziehen und Abstreckziehen von Aluminiumdosen) zur Reinigungslösung gegeben und eine dritte Dose wie oben mit einer Sprühzeit in Stufe a) von 30 s und eine vierte Dose mit einer Sprühzeit in Stufe a) von 45 s getestet.
Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle VIII wiedergegeben:
Tabelle VIII
Zusatz von Nalco XL 174, TpM
Sprühzeit in s
Ausmass der
Wasserdurchbrechun-
gen
0
30
keine
0
45
keine
200
30
keine
200
45
keine
Vergleichsbeispiel 9
61 Reinigungslösung wurden durch Zusatz von 4,7 g/1 H2S04 (spez. Gewicht 1,84 bzw. 66° Baumé), 1,053 g/1 Hercules Surfactant AR-150,0,673 g/1 Surfonic LF 17 und 20 TpM Flusssäure zu Wasser hergestellt.
Aluminiumdosen aus der gleichen Charge wie in Beispiel 8 wurden gemäss den Bedingungen und Arbeitsweisen des Beispiels 8 mit folgenden Ergebnissen getestet:
Tabelle IX
Zusatz von Nalco XL 174, TpM
Sprühzeit in s
Ausmass der Wasserdurchbrechungen
0
30
keine
0
45
keine
200
30
verbreitet
200
45
gering
Beispiel 10
61 einer wässrigen, stark mit Nalco XL 174 verunreinigten Reinigungslösung wurden mit den folgenden Bestandteilmengen pro 1 hergestellt:
H2S04 (spez. Gew. 1,84 bzw. 66° Baumé) 4,7 g Mirawet B 0,9 g
HF 20 TpM
Nalco XL 174 500 TpM
Aluminiumdosen aus der Legierung 3004, zu einstückigen Behältern gezogen, wurden bei dieser Arbeitsweise eingesetzt. Die Dosen waren mit Aluminiumfeinanteilen und Ziehölen bedeckt.
Testproben wurden wie folgt behandelt:
a) mit Leitungswasser bei 53 °C (125 °F) 30 s gewaschen;
b) mit der obigen, bei 53 °C (125 °F) gehaltenen Reinigungslösung 40 s besprüht;
c) durch Besprühen mit Leitungswasser für 20 s gespült;
d) durch Besprühen mit entionisiertem Wasser gespült und e) 30 s stehengelassen, worauf sie auf Wasserdurchbrechungen sowohl innen als auch aussen untersucht wurden.
Eine Dose wurde, wie oben beschrieben, getestet und die Ergebnisse festgehalten. Dann wurde zu einem Teil der wie oben erwähnt verunreinigten Reinigungslösung 0,9 g/1 des wenig schäumenden nichtionischen Tensids Plurafac RA 30 gegeben und eine weitere Dose wie oben beschrieben getestet. Diese Arbeitsweise wurde mit der Zugabe von 0,9 g/1 der verschiedenen, wenig schäumenden, nichtionischen Tenside der folgenden Tabelle zu frischen Anteilen der wie oben erwähnt verunreinigten Reinigungslösung wiederholt. Die erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle X wiedergegeben.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
7
650 276
Tabelle X
Zugabe von 0,9 g/1 nichtionischen Ausmass der Tensids Wasserdurchbrechungen kein verbreitet
Plurafac RA 30
gering
Triton DF 16
keine
Surfonic LF 7
keine
Surfonic LF 17
keine
Antarox LF 330
mässig
Wie aus diesem Beispiel zu ersehen ist, erhöht die Gegenwart einer geringen Menge eines wenig schäumenden nichtionischen Tensids zusätzlich zu dem Alkalimetall-2-butoxy-äthoxyacetat das Reinigungsvermögen des Mittels beträchtlich, selbst wenn sehr starke Verunreinigungen eines kommerziell verwendeten Kühlmittels im erfindungsgemässen Mittel vorliegen.
G

Claims (10)

  1. 650 276
    2
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Wässrige Reinigungslösung zum Entfernen und Lösen von Aluminiumfeinteilen und Reinigen der Aluminiumoberflächen von Schmierölen, Schwefelsäure, Flusssäure und ein Tensid umfassend, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung 1 bis 10 g/1 Schwefelsäure, 0,005 bis 0,1 g/1 Flusssäure und 0,1 bis 10 g/1 Alkalimetall-2-butoxyäthoxyacetat umfasst.
  2. 2. Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass das AlkalimetalI-2-butoxyäthoxyacetat Natrium-2-butoxyäthoxyacetat ist und dieses in einer Menge von 0,2 bis 0,8 g/1 vorliegt.
  3. 3. Lösung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert 1,0 bis 1,8 ist.
  4. 4. Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwefelsäure in einer Menge von 3 bis 5 g/1 und die Flusssäure in einer Menge von 0,01-bis 0,03 g/1 zugegen ist.
  5. 5. Lösung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flusssäure in solcher Menge vorliegt, dass die Lösung eine Aluminiumauflösungsgeschwindigkeit von 90 bis 280 mg/m2 behandelter Aluminiumoberfläche bei einer Temperatur von 54 °C und einer Kontaktzeit von 1 min hat.
  6. 6. Wässriges Lösungskonzentrat zur Bildung der wässrigen Reinigungslösung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konzentrat 200 bis 600 g/1 Schwefelsäure und 0,01 bis 10 Gewichtsteile Alka-limetall-2-butoxyäthoxyacetat pro Gewichtsteil Schwefelsäure aufweist.
  7. 7. Konzentrat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkalimetall-2-butoxyäthoxyacetat Natrium-2-butoxyäthoxyacetat ist und dieses zu 0,04 bis 0,27 Gewichtsteilen pro Gewichtsteil Schwefelsäure vorliegt.
  8. 8. Verfahren zur Reinigung einer Aluminiumoberfläche durch (a) Zusammenbringen der Oberfläche mit einer wässrigen, Schwefelsäure, Flusssäure und ein Tensid aufweisenden Reinigungslösung und (b) Spülen der Aluminiumoberfläche zum Entfernen der Reinigungslösung, dadurch gekennzeichnet, dass als Reinigungslösung die Lösung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5 verwendet wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung bei 46 bis 63 °C gehalten wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass 90 bis 280 mg Aluminium pro m2 Oberfläche gelöst werden.
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