CN116497363A - 一种环保型铝件除灰剂及除灰方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种保型铝件除灰剂及除灰方法。所述环保型铝件除灰剂以质量浓度计含有：硫酸85～115g/L，草酸15～25g/L，氧化剂5～9g/L，表面活性剂0.05～0.15g/L。本发明提供的保型铝件除灰剂通过对各成分、添加量之间的协同作用，能够具有良好的洁净、除灰作用，同时不含有硝酸、氟等对环境污染严重的成分。

Description

一种环保型铝件除灰剂及除灰方法

技术领域

本发明涉及铝件表面处理领域，具体涉及一种环保型铝件除灰剂及除灰方法。

背景技术

铝及其合金密度小、强度高、塑性及机械加工性好，具有优良的导电、导热、电磁屏蔽、阻尼抗震等性能，在建筑、通讯、家电、机械加工、航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业等领域有广泛的应用，成为有色金属中使用量最大、应用面最广的金属材料。

由于铝是一种活泼金属，铝及其铝合金表面很容易与空气中的氧、水气反应迅速氧化，形成一层氧化膜。这层氧化膜具有一定的抗腐蚀能力，但由于是非晶的，使得铝件表面失去原有的光泽，并且这种氧化膜疏松多孔，不均匀，抗腐蚀能力不强，容易沾染污迹，会影响人们对其进行进一步的表面处理，可导致金属镀层与铝及其合金基底的附着力不强，达不到防腐、装饰的要求。所以，在对铝及其合金进行进一步表面处理之前，必须消除这层氧化膜并代之以干净的金属基质，以获得附着力良好的阳极氧化及金属镀层。清除氧化膜的工序包括：除油(或者脱脂)→水洗→碱蚀→水洗→除灰→水洗，然后进行进一步表面处理，比如阳极氧化，电镀，喷涂等。

铝及其合金的除灰又称为中和或出光。铝及其合金上面的挂灰主要来源于碱腐蚀工序。铝及其合金经碱腐蚀后，合金中含有的不能被碱洗液侵蚀的锰、铜、铁、硅等元素及其合金间化合物，在铝元素被腐蚀后，会裸露出来，并附着在金属表面，形成一层灰褐色或黑色的挂灰，可以用湿布擦去，但是这样效率低下，也难以保障除灰的效果，因此通常采用化学方法将其溶解除去，这种化学方法所使用的药剂就是除灰剂。在对铝及其合金进行进一步表面处理前，除灰是必不可少的重要工序，必须在中和除灰槽内将工件表面挂灰除净，否则将导致金属镀层脱落，氧化膜疏松，着色后光泽发暗等诸多问题。

目前现有的除灰工艺为硫酸、硝酸、氢氟酸、铬酸等及其混合酸除灰法，其中最常用且应用面最广的是硝酸除灰法，其主要缺点是：槽液浓度高，酸用量大，污染大，寿命短，槽液维护不易，且对于含锰、铁、铜，特别是含硅的合金铝材，除灰速度缓慢或甚至无能为力，反而会造成铝材基材的腐蚀，在材料表面出现雪花状腐蚀斑点。硝酸除灰过程中因硝酸的分解而释放出的氮氧化物和酸雾滴具有较大危害。而且除灰废液的氨氮也是除灰废液处理中一个潜在的问题。

CN 105316691A公开了一种除灰剂及其制备方法，其公开的除灰剂是由硝酸130～200g/L、硫酸20～40g/L、高锰酸钾15～40g/L、氟化钠5～20g/L及冰乙酸10～25g/L组成，其中包含了大量的硝酸，操作时难免会产生氮氧化物，作业场地空气环境恶劣；处理液中含有硝基、锰离子、氟离子，很难处理达标，危害环境。CN 109518200A公开了一种用于铝合金中和处理的除灰剂及其制备方法，其公开的除灰剂是由50～200份硫酸、2～100份高铁酸盐、5～50份三价铁盐、10～50份双氧水和5～50份缓蚀剂组成，其中的高铁酸盐难以在酸性使溶液中稳定存在，而且氧化性极强，电极电位高达2.2V，在水溶液中产生的新生态原子氧可以将其中的有机缓蚀剂氧化为二氧化碳，因此这种工作液配制完成后会很快发生变化而失效。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种环保型铝件除灰剂及除灰方法。所述环保型铝件除灰剂以氧化槽废液为主要原料，实现了废酸再利用，且所述除灰剂中不含氟，具有环保、经济、效果佳的优点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种环保型铝件除灰剂，所述环保型铝件除灰剂以质量浓度计含有：硫酸85～115g/L，草酸15～25g/L，氧化剂5～9g/L，表面活性剂0.05～0.15g/L。

进一步优选地，所述环保型铝件除灰剂的配方及浓度为：硫酸85～115g/L，草酸15～25g/L，氧化剂5～9g/L，表面活性剂0.05～0.15g/L。

本发明所述除灰剂中还包含有水。

本发明提供的环保型铝件除灰剂中硫酸作为酸洗剂，去除抛光后表面挂灰，其含量过高会导致产品腐蚀，含量过低则会降低除灰效果；草酸可作为螯合剂和缓蚀剂，螯合金属离子，增强酸洗效果，提升使用寿命，降低产品咬食，其含量过高会导致饱和溶解，出现结晶现象，含量过低则会影响除灰效果及缩短使用寿命；所述氧化剂作为强氧化剂，提升酸洗去除挂灰能力，其含量过高会导致产品局部氧化，含量过低则会降低除灰效果；表面活性剂用于提升产品润洗能力，便于去除挂灰，其含量过高会导致药剂槽泡沫过多，含量过低则会降低除灰效果。

本发明提供的保型铝件除灰剂通过对各成分、添加量之间的协同作用，能够具有良好的洁净、除灰作用，同时不含有硝酸、氟等对环境污染严重的成分。

示例性的，所述环保型铝件除灰剂中硫酸含量为85～115g/L，例如可以是90g/L、95g/L、100g/L、105g/L或110g/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

所述草酸含量为15～25g/L，例如可以是18g/L、20g/L、22g/L或25g/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

所述氧化剂含量为5～9g/L，例如可以是5g/L、6g/L、7g/L、8g/L或9g/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

所述表面活性剂含量为0.05～0.15g/L，例如可以是0.07g/L、0.09g/L、0.11g/L或0.13g/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

作为本发明的一个优选技术方案，所述环保型铝件除灰剂的配方及浓度为：硫酸95～105g/L，草酸18～22g/L，氧化剂6～8g/L，表面活性剂0.08～0.12g/L，余量为水。

作为本发明的一个优选技术方案，所述硫酸和草酸源自氧化槽废液。

作为本发明的一个优选技术方案，所述氧化槽废液中硫酸的浓度为95～105g/L，例如可以是97g/L、99g/L、101g/L或103g/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

优选地，所述氧化槽废液中草酸的浓度为17～23g/L，例如可以是18g/L、19g/L、20g/L、21g/L或22g/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

优选地，所述氧化槽废液中还包含有杂质离子。

示例性的，所述杂质离子包括铝、钙、铁、镁、硅、硫、铬、铜、锰、镍、钛、钒、锌、钒、锆或镓中的任意一种或至少两种的组合。

作为本发明的一个优选技术方案，所述氧化剂包括过硫酸钠。

本发明采用过硫酸钠为氧化剂。相较于过氧化氢，过硫酸钠具有氧化能力强，成本低、性能稳定，便于运输及储存等优势。

作为本发明的一个优选技术方案，所述表面活性剂包括乙氧基化醇和椰子烷基季胺乙氧基化物。

作为本发明的一个优选技术方案，所述表面活性剂中乙氧基化醇的浓度为30～50wt％，例如可以是30wt％、34wt％、38wt％、42wt％、46wt％或50wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

第二方面，本发明提供了一种铝件除灰方法，所述除灰方法采用第一方面提供的铝件除灰剂进行除灰。

作为本发明的一个优选技术方案，所述铝件除灰方法包括对铝及其合金碱腐蚀以及化学抛光后的除灰处理。

本发明提供的保型铝件除灰剂主要应用于3C电子行业铝合金产品。

作为本发明的一个优选技术方案，所述除灰处理的温度为15～35℃，例如可以是15℃、19℃、23℃、27℃、31℃或35℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

优选地，所述除灰处理的时间为1～4min，例如可以是1min、1.5min、2min、2.5min、3min、3.5min或4min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。

本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的保型铝件除灰剂通过对各成分、添加量之间的协同作用，能够具有良好的洁净、除灰作用，同时不含有硝酸、氟等对环境污染严重的成分；

(2)本发明提供的保型铝件除灰剂以氧化槽废液为主要原料，实现了废酸再利用。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

为了表明本发明所述除尘剂和除尘方法的除尘效果，本发明具体实施方式所处理的铝材为相同的铝材，具体为：经过碱蚀、化学抛光后的牌号为6R02的铝材(回收铝)。

实施例1

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂的配方及浓度为：硫酸100g/L，草酸20g/L，过硫酸钠7g/L，表面活性剂0.1g/L，余量为水。

所述表面活性剂包括乙氧基化醇和椰子烷基季胺乙氧基化物，所述乙氧基化醇的浓度为40wt％。

实施例2

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂的配方及浓度为：硫酸85g/L，草酸15g/L，过硫酸钠5g/L，表面活性剂0.05g/L，余量为水。

所述表面活性剂包括乙氧基化醇和椰子烷基季胺乙氧基化物，所述乙氧基化醇的浓度为30wt％。

实施例3

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂的配方及浓度为：硫酸115g/L，草酸25g/L，过硫酸钠9g/L，表面活性剂0.15g/L，余量为水。

所述表面活性剂包括乙氧基化醇和椰子烷基季胺乙氧基化物，所述乙氧基化醇的浓度为50wt％。

实施例4

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂的配方及浓度为：硫酸105g/L，草酸23g/L，过硫酸钠8.2g/L，表面活性剂0.12g/L，余量为水。

所述表面活性剂包括乙氧基化醇和椰子烷基季胺乙氧基化物，所述乙氧基化醇的浓度为30～50wt％。

实施例5

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂，所述保型铝件除灰剂的配方与实施例1的区别仅在于：

本实施例将硫酸的含量修改为120g/L。

实施例6

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂，所述保型铝件除灰剂的配方与实施例1的区别仅在于：

本实施例将硫酸的含量修改为80g/L。

实施例7

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂，所述保型铝件除灰剂的配方与实施例1的区别仅在于：

本实施例将草酸的含量修改为30g/L。

实施例8

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂，所述保型铝件除灰剂的配方与实施例1的区别仅在于：

本实施例将草酸的含量修改为10g/L。

实施例9

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂，所述保型铝件除灰剂的配方与实施例1的区别仅在于：

本实施例将过硫酸钠的含量修改为10g/L。

实施例10

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂，所述保型铝件除灰剂的配方与实施例1的区别仅在于：

本实施例将过硫酸钠的含量修改为4g/L。

实施例11

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂，所述保型铝件除灰剂的配方与实施例1的区别仅在于：

本实施例将过表面活性剂的含量修改为0.03g/L。

实施例12

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂，所述保型铝件除灰剂的配方与实施例1的区别仅在于：

本实施例将过表面活性剂的含量修改为0.3g/L。

实施例13

本实施例提供了一种保型铝件除灰剂，所述保型铝件除灰剂的配方与实施例1的区别仅在于：

本实施例将过表面活性剂中的椰子烷基季胺乙氧基化物修改为同含量的乙氧基化醇。

对比例1

本对比例提供了一种保型铝件除灰剂，所述保型铝件除灰剂的配方与实施例1的区别仅在于：

本对比例将过硫酸钠修改为同含量的过氧化氢。

对比例2

本对比例提供了一种保型铝件除灰剂，所述保型铝件除灰剂的配方与实施例1的区别仅在于：

本对比例将草酸修改为同含量的氨基三乙酸作为螯合剂。

将实施例1-13以及对比例1-2用于对铝材的除灰处理，其结果如表1所示。

本发明评判除尘剂除尘效果的标准为：(1)处理后，在指定光源下仔细观察，表面光亮无尘；(2)采用无水乙醇浸过的白布擦拭铝件表面，铝件表面无残留，白布表面无残留。

表1

分析表1可知：

(1)通过实施例1-4可知，本发明提供的环保型铝件除灰剂可以在常温下操作，处理后铝件表面无残留，白布表面无残留，说明除灰效果好；

(2)分析实施例1和实施例5-6可知，硫酸作为酸剂，其含量会影响产品外观及除灰效果；

(3)分析实施例1和实施例7-8可知，草酸作为螯合剂，其含量的选择会影响药剂本身溶解度和除灰效果；

(4)分析实施例1和实施例9-10可知，过硫酸钠作为强氧化剂，其含量的选择会影响产品外观及除灰效果；

(5)分析实施例1和实施例11-12可知，表面活性剂含量的选择会影响药剂本身的泡沫造成产品清洗有残留及除灰效果；

(6)分析实施例1和实施例13可知，表面活性剂中组分的选择会影响除灰效果；

(7)分析实施例1和对比例1可知，相较于过硫酸钠，过氧化氢作为强氧化剂会影响除灰效果。

综上所述，本发明提供的保型铝件除灰剂通过对各成分、添加量之间的协同作用，能够具有良好的洁净、除灰作用，同时不含有硝酸、氟等对环境污染严重的成分。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环保型铝件除灰剂，其特征在于，所述环保型铝件除灰剂以质量浓度计含有：硫酸85～115g/L，草酸15～25g/L，氧化剂5～9g/L，表面活性剂0.05～0.15g/L。

2.根据权利要求1所述的环保型铝件除灰剂，其特征在于，所述环保型铝件除灰剂的配方及浓度为：硫酸95～105g/L，草酸18～22g/L，氧化剂6～8g/L，表面活性剂0.08～0.12g/L。

3.根据权利要求1或2所述的环保型铝件除灰剂，其特征在于，所述硫酸和草酸源自氧化槽废液。

4.根据权利要求3所述的环保型铝件除灰剂，其特征在于，所述氧化槽废液中硫酸的浓度为95～105g/L；

优选地，所述氧化槽废液中草酸的浓度为17～23g/L；

优选地，所述氧化槽废液中还包含有杂质离子。

5.根据权利要求1-4任一项所述的环保型铝件除灰剂，其特征在于，所述氧化剂包括过硫酸钠。

6.根据权利要求1-4任一项所述的环保型铝件除灰剂，其特征在于，所述表面活性剂包括乙氧基化醇和椰子烷基季胺乙氧基化物。

7.根据权利要求6所述的环保型铝件除灰剂，其特征在于，所述表面活性剂中乙氧基化醇的浓度为30～50wt％。

8.一种铝件除灰方法，其特征在于，所述除灰方法采用权利要求1-7任一项所述的铝件除灰剂进行除灰。

9.根据权利要求8所述的铝件除灰方法，其特征在于，所述铝件除灰方法包括对铝及其合金碱腐蚀以及化学抛光后的除灰处理。

10.根据权利要求9所述的铝件除灰方法，其特征在于，所述除灰处理的温度为15～35℃；

优选地，所述除灰处理的时间为1～4min。