DE1771685B2 - Wäßriges Konzentrat zur Her stellung und/oder Auffrischung von Reimgungs und/oder Atzlosungen für Aluminium und Aluminiumlegierungen - Google Patents

Description

3 O 4

a) 46 bis 420 Teile eines Alkalihydroxids, sauber und glänzend werden. Die Obergrenze kann

b) 1 5 bis 300 Teile Gluconationen überschritten werden, doch ist dies unwirtschaftlich.

c) 4,3 bis 540 Teile Äthylenglykol oder eines Äthylen- Bezüglich der genauen Konzentration an Äthanolamin elvkoläthe oder einem Derivat desselben, die zur Bildung der ge-

jx _1ΛΛ L- s*_nL ·, ,., , ⁵ wünschten erfindungsgemäßen stabilen gelösten wäß-

d) 190 bis 640 Teile_ Wasser und _rigen Konzentrate erforderüch ist, existiert für eine

e) 17 bis 380 Teile Äthanolamin oder eines Derivates gegebene Zusammensetzung aus Alkalihydroxid, GIuriesselben, und zwar in einer zur Bildung eines _conat sowie Äthylenglykol oder dessen Derivat eine stabilen, gelösten wäßrigen Konzentrates bezug- bestimmte Minimalkonzentration. Falls diese für den lieh der Konzentration der Bestandteile a), b) ₁₀ bestimmten Einzelfall erforderliche Mindestkonzen- und c) jeweils erforderlichen Menge enthält, zur tration nicht verwendet wird, erhält man die erforder-Herstellung und/oder Auffrischung von Reini- ]j_che Stabilität und Homogenität nicht. So wird beigungs- und/oder Ätzlösungen für Oberflächen spielsweise eine nicht homogene Mischung erhalten, aus Aluminium oder dessen Legierungen. _wenn man 25 g Triäthanolamin zu 10 g eines Äthylen-

15 glykolderivates, z. B. dem Monobutyläther, 60 g Ka-

Es ist überraschend, daß Lösungen mit einem hohen liumhyrdoxid, 11,5 g Kaliumgluconat und 80,5 g

Gehalt an freien Alkalihydroxiden, Gluconationen, Wasser zusetzt. Die prozentuale Zusammensetzung

Ä-thylenglykol oder dessen Äthern, Wasser und Ätha- ist die folgende:

nplamin stabile Konzentrate ergeben, die zur Behänd- Gewichts-

lung von Oberflächen aus Aluminium oder dessen Le- ao Bestandteil Prozent

gierungen geeignet sind, da Aluminium von freien Kaliumhydroxid 32,0

Aikalihydroxiden in konzentrierter Form unter Bildung Gluconation (als Kaliumsalz) 6 15

von Wasserstoff und Aluminaten angegriffen wird, so Äthylenglykolmonobutyläther 5,34

daß im Grunde genommen eine eindeutige Korrosion . , ,

hätte erwartet werden müssen. Der Angriff von freien 25 Triäthanolamin 13,37

hochkonzentrierten Alkalihydroxiden führt normaler- Wasser 43,14

weise zur Wasserstoffentwicklung und damit zur Beiz-

sprödigkeit der damit behandelten Aluminiumober- Obwohl die Konzentration der einzelnen Bestandflächen, da Wasserstoff unter den Oxidmantel der teile innerhalb des oben angegebenen Bereiches liegt, Oberfläche eindringt und somit auf Grund der sich 30 _wj_r(j _ej_n stabiles gelöstes Konzentrat nicht erhalten, entwickelnden verschiedenen Potentiale der Oxidhaut Di_es j_st darauf zurückzuführen, daß die Konzentration und des Metalls zu einer unterschiedlichen elektro- _an Triäthanolamin unterhalb der Mindestmenge liegt, chemischen Korrosion der Oberfläche bis hin zum die für die Stabilität der vorstehenden Zusammensogenannten Lochfraß führt. Im Gegensatz dazu Setzungen erforderlich ist. Wenn mehr Triäthanolamin werden eisenhaltige Oberflächen wie Stahloberflächen 35 j_n der Mischung gelöst wird, so daß die Zusammenin weitaus geringerem Maße, wenn überhaupt, von setzung entsprechend dem folgenden Beispiel I er-Alkalihydroxiden angegriffen, aus welchem Grunde halten wird, dann ist das Ergebnis ein stabiles gelöstes normalerweise die Reinigung von Stahl- oder Eisen- Konzentrat,
oberflächen auch mit Hilfe von Säuren wie Salzsäure

oder Schwefelsäure erfolgt. Überraschenderweise sind 40 B e i s ρ i e 1 I
aber die erfindungsgemäß verwendeten Lösungen zur Gewichts-Behandlung von Aluminium oder dessen Legierungen es an ei prozen

ausgezeichnet geeignet, ohne daß Korrosionserschei- Kaliumhydroxid 29,85

nungen oder Beizsprödigkeit der behandelten Ober- Gluconation (als Kaliumsalz) 5,72

flächen eintreten. Außerdem sind die erfindungsgemäß 45 Äthylenglykolmonobutyläther 4,98

verwendeten Lösungen phasenstabil und können daher Triäthanolamin 19,40

als Konzentrate hergestellt werden, in denen die aktiven 4n ns

Bestandteile nebeneinander gelöst sind, so daß die Wasser 40,05

Anwendung dieser Konzentrate nach dem Verdünnen

direkt an den Arbeitsstellen erfolgvn kann. 50 Zusammengefaßt ergibt sich, daß die Konzentration Es ist notwendig, daß die Konzentrate sowohl stabil an Äthanolaminverbindung, bezogen auf 1000 Geals auch gelöst sind. Dabei bedeutet der Ausdruck wichtsteile Konzentrat, mindestens etwa 17 Gewichts- »gelöst«, daß die Konzentrate so homogen sein müssen, teile betragen muß und 380 Gewichtsteile nicht zu daß keine Phasentrennung eintritt, da ein zweiphasiges übersteigen braucht. Innerhalb dieses Bereiches muß Konzentrat nur schwierig genau genug abgemessen 55 die Mindestkonzentration an Äthanolamin oder dessen werden kann. Mit dem Ausdruck »stabil« ist gemeint, Derivaten in einer solchen Menge vorhanden sein, daß daß die Konzentrate ihre Homogenität nicht verlieren ein gelöstes stabiles wäßriges Konzentrat erhalten dürfen, wenn sie innerhalb des Temperaturbereiches wird. Die Mindestkonzentration an Äthanolaminverzwischen 18 und 50⁰C langsam erwärmt werden. Ein bindung, die dieser Forderung gerecht wird, ist innerinstabiles Reinigungskonzentrat neigt während der 60 halb des oben angegebenen Bereiches verhältnismäßig Lagerung und des Transportes zu einer Auftrennung hoch, wenn die Konzentration der anderen aktiven in eine unerwünschte zweiphasige Lösung. Bestandteile (alle Bestandteile außer Wasser) ebenfalls Der Gehalt an Äthanolamin oder einem Derivat hoch ist, und ist verhältnismäßig niedrig innerhalb des desselben sollte nicht niedriger als oben angegeben oben angegebenen Bereiches, wenn die Konzentration liegen, da anderenfalls eine unerwünschte Ausfällung 65 d_er anderen aktiven Bestandteile ebenfalls niedrig ist. von metallischen Ablagerungen auf den behandelten Als Äthanolaminverbindung dient vorzugsweise Aluminiumflächen eintreten kann. Darüber hinaus Äthanolamin selbst oder ein Derivat desselben gemäß kann dann der Fall eintreten, daß die Flächen nicht der folgenden allgemeinen Formel

HO-CH₂ — CH₂ — N

R¹

771

(I)

in der R¹ ein Wasserstoffatoiri oder ein Hydroxyäthylrest und R² ein Wasserstoffatom, ein Hydroxyäthyl-, ein Aminoäthyl- oder ein Alkylrest mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen sind. Es kann angenommen werden, daß Äthanolamin und dessen Derivate als chelatbildenae Mittel für Schwermetallioren dienen, die aus den weiteren Legierungsbestandteilen in den Aluminiumgegenständen in die Lösung gelangen können. Die Äthanolaminverbindung wirkt zusätzlich als Glanzmittel für die Aluminiumflächen und bewirkt die Entfernung bestimmter Verunreinigungen von den Metallflächen.

Wenn die Menge an Gluconationen unterhalb des oben angegebenen Bere^;"hes liegt, dann bilden sich in den Lösungen harte zunderartige Ablagerungen. Falls der Gluconatgehalt die Obergrenze überschreitet, kann eine Phasenauftrennung in den Konzentraten stattfinden.

Das Gluconation kann in Form von Gluconsäure und/oder als Natrium- und/oder Kaliumsalz zugesetzt werden. Gewünschtenfalls können die Säure und/oder deren Salze in etwas Wasser gelöst und dem Konzentrat als wäßrige Lösung zugefügt werden.

Der Äthylenglykolbestandteil muß in den angegebenen Anteilen vorhanden sein, da bei Verwendung geringerer Mengen die Reinigung der Metallflächen nicht befriedigend ist, während bei Anwendung größerer Mengen die Stabilität des Konzentrates gestört wird. Es ist wesentlich, daß die behandelten Gegenstände ausreichend gereinigt werden. Vorzugsweise wird dieser Bestandteil in Form von Verbindungen der folgender allgemeinen Formel zugesetzt:

_o — CH₂- CH₂O-

(II)

Hierbei bedeuten R³ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen und R⁴ ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen, eine

— CH₂ — CH₂OH-GrUpPe

^odereine - CH₂ - CH₂ - O - CH₂ - CH₂ - OH-Gruppe.

Derartige Derivate sind wegen ihrer Wasserlöslichkeit und Verträglichkeit mit anorganischen Ionen besonders vorteilhaft. so

Der Wasseranteil muß, bezogen auf das Gesamtgewicht des Konzentrates, etwa 19 bis 64 Gewichtsprozent betragen. Bei Verwendung von weniger Wasser wird die erhöhte Stabilität nicht immer erreicht, während bei höheren Wasseranteilen die daraus hergestellten Lösungen keine wirtschaftlich brauchbaren Reinigungs- und/oder Ätzlösungen darstellen.

Das Gluconation und/oder das Alkalihydroxid können zwar als Natriumsalze zugegeben werden, doch ist es für eine maximale physikalische Stabilität empfehlenswert, nur verhältnismäßig geringe Mengen an Natriumionen zu verwenden, insbesondere für Konzentrate mit einem hohen Gehalt an Äthylenglykolbestandteilen und/oder einem geringen Gehalt an Wasser. Kalium wird bevorzugt.

Das evfindungsgemäße Konzentrat kann durch Mischen der Bestandteile a), b) und c) in Wasser unter Bildung eines Zweiphasensystems hergestellt werden.

685 A

Anschließend wird eine ausreichende Menge an Bestandteil e) zugefügt, um das Zweiphasensystem in das gewünschte, erfindungsgemäß stabile gelöste Konzentrat zu überführen. Die Zugabe von Bestandteile) als letzten Bestandteil stellt sicher, daß die Mindestkonzentration an diesem Bestandteil innerhalb des angegebenen Bereiches leicht bestimmt werden kann, die zur Bildung eines stabilen gelösten Konzentrates bei der jeweils gegebenen Zusammensetzung erforderlich ist.

Zum Reinigen und/oder Ätzen von Aluminium werden die Reinigungskonzentrate in verdünnter Form angewendet. Im allgemeinen werden sie vor dem Gebrauch mit Wasser verdünnt, wobei so viel Wasser zugegeben wird, daß die Endkonzentration beispielsweise zwischen 1 und 15 g Alkalihydroxid je Liter beträgt, so daß die Flächen aus Aluminium oder dessen Legierungen in der Lösung gereinigt oder geätzt werden können, indem man sie eine ausreichende Zeit lang bei einer geeigneten Temperatur mit der Lösung in Berührung bringt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sollen die im folgenden angegebenen Beispiele dienen, in denen bevorzugte stabile gelöste Konzentrate angegeben sind. Die Zahlenangaben sind jeweils in Gewichtsprozent, und die Temperaturangaben (wenn vorhanden) beziehen sich auf den Temperaturbereich, innerhalb dessen das Konzentrat stabil und gelöst bleibt.

B e 1 s ρ 1 e

Kaliumhydroxid 31,48

Gluconation (als K-SaIz) 6,98

Äthylenglykolmonobutyläther 5,62

Triäthanolaniin 17,46

Wasser 38,46

DC 1 S pi C i 111

Kahunihydroxid 4,64

Gluconation (als K-SaIz) 0,15

Äthylenglykolmonobutyläther 54,17

Triäthanolamin 21,67

Wasser 19,37

Stabil < -18 bis > 88⁰C

Beispiel IV

Kaliumhydroxid 19,40

Gluconation (als K-SaIz) 0,97

Äthylenglykolmonobutyläther 1,94

Triäthanolamin 28,22

Wasser 49,47

Stabil bis zu 88° C

. . . _v Beispiel ν

Kaiiumhydroxid 8,57

Gluconation (als K-SaIz) 17,15

Äthylenglykolmorobutyläther 0,43

Triäthanolamin 9,60

Wasser 64,35

—15 bis > 88⁰C

Beispiel Vl

Kaliumhydroxid 14,70

Gluconation (als K-SaIz) 2,93

Äthylenglykolmonobutyläther 14,70

Triäthanolamin 27,93

Wasser 39,64

bis zu 88° C

B e i s ρ i e 1 VII

Kaliumhydroxid 29,98

Gluconation (als K-SaIz) 4,98

Äthylenglykolmonobutyläther 5,72

Triäthanoiamin 19,40

Wasser 40,00

-6bis>88°C

Beispiel VIII

Kaliumhydroxid 35,96

Gluconation (als K-SaIz) 5,96

Diäthylenglykolmonoäthyläther 3,34

N-Methyl-diäthanolamin 6,82

Wasser 48,02

< -18 bis 63⁰C

Beispiel IX

Kaliumhydroxid 23,20

Gluconation (als K-SaIz) 6,70

Diäthylenglykolmonoäthyläther 15,82

Triäthanoiamin 11,53

Wasser 42,75

< -18 bis 72°C

Beispiel X

Kaliumhydroxid 11,50

Gluconation (als K-SaIz) 1,92

Natriumhydroxid 2,09

Äthylenglykol 13,22

Äthanolamin 14,17

Wasser 57,10

< -18 bis > 88°C

Beispiel XI

Kaliumhydroxid 8,01

Gluconation (als K-SaIz) 30,04

Diäthylenglykolmonomethyläther ... 1,02

N-Aminoäthyl-äthanolaniin 1,86

Wasser 59,07

< -18 bis > 88⁰C

IO

30

35

Beispiel XII

Kaliumhydroxid 10,35

Gluconation (als K-SaIz) 5,17

Diäthylenglykolmonobutyläther 4,97

Diäthanolamin 38,10

Wasser 41,41

< -18 bis > 88⁰C

Beispiel XIII

Kaliumhydroxid 41,98

Gluconation (als K-SaIz) 4,57

Äthylenglykolmonomethyläther 2,43

Diäthanolamin 1,74

Wasser 49,28

< -18 bis > 88⁰C

Beispiel XIV

Kaliumhydroxid 18,55

Gluconation (als Na-SaIz) 3,71

Triäthylenglykol 9,09

Äthylenglykolmonoäthyläther 3,80

N-Methyl-diäthanolamin 6,40

Wasser 58,45

< -18 bis > 88⁰C

Beispiel XV

Kaliumhydroxid 32,10

Gluconation (als K-SaIz) 5,63

Äthylenglykolmonobutyläther 5,96

Triäthanoiamin 18,15

Oberflächenaktives Mittel (äthoxylier-

ter geradkettiger Alkohol) 0,43

Wasser 37,73

In allen Fällen wurde das Konzentrat durch Auflösen des Kaliumhydroxids, des Gluconats und des Äthylenglykolbestandteils in Wasser und anschließendes Zugeben des Äthanolaminbestandteils hergestellt wobei letzterer so lange zugefügt wurde, bis ein stabiles gelöstes Konzentrat erhalten wurde.

S09 549/38

■ml- .-■

Claims (4)

Oberflächen aus Aluminium oder dessen Legie- Patentan üche· rangen müssen vor einer weiteren nicht chemischen poder chemischen Bearbeitung wie beispielsweise vor der Aufbringung eines chemischen Umwandlungs-

1. Verwendung eines homogenen wäßrigen Kon- 5 Überzuges oder vor der anodischen Oxydation von zentrates, das auf 1000 Gewichtsteile anhaftenden Fremdsubstanzen, Zunder und Fett

gereinigt werden. Es ist bereits bekannt, wäßrige alka-

a) 46 bis 420 Teile eines Alkalihydroxids, lische Lösungen zum Reinigen und/oder Ätzen von

b) 1,5 bis 300 Teile Gluconationen, Oberflächen aus Aluminium oder dessen Legierungen

c) 4,3 bis 540 Teile Äthylenglykol oder eines io zu verwenden. So sind in den USA.-Patentschriften Äthylenglykoläthers, 2 869 267 und 2 939 826 für diesen Zweck die Anwen-

d) 190 bis 640 Teile Wasser und dung von Lösungen beschrieben, die ein Alkalihy-

e) 17 bis 380 Teile Äthanolamin oder eines Den- droxid und einen tertiären Aminoalkohol enthalten; vates desselben, und zwar in einer zur Bildung weiterhin ist aus den USA.-Patentschriften 2 615 846 eines stabilen, gelösten, wäßrigen Konzen- 15 und 2 584 017 bekannt, daß die Zugabe eines Alkalitrates bezüglich der Konzentration der Be- gluconates die Zunderbildung vermindert,
standteile a), b) und c) jeweils erforderlichen Beim Reinigen oder Ätzen von Aluminiumflächen Menge bildet sich in vielen Fällen in den Lösungen ein unerwünschter Niederschlag. Dieser Niederschlag führt

enthält, zur Herstellung und/oder Auffrischung 20 zu einer Beeinträchtigung und neuen Verschmutzung

von Reinigungs- und/oder Ätzlösungen für Ober- der Aluminiumoberflächen und stört außerdem bei

flächen aus Aluminium oder dessen Legierungen. den nachfolgenden Behandlungsverfahren. Es sind

2. Verwendung eines wäßrigen Konzentrates bereits verschiedene Versuche gemacht worden, dieses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Problem durch Zugabe von Gluconaten oder Tartraten Bestandteil a) als Kaliumverbindung und der Be- 15 zu den Lösungen, einschließlich Lösungen mit einem standteil b) als Natrium- oder Kaliumverbindung Gehalt an tertiären Aminoalkoholen und Lösungsoder als freie Säure vorliegen. mitteln zu beseitigen; derartige Lösungen haben jedoch

3. Verwendung eines wäßrigen Konzentrates den schwerwiegenden Nachteil, daß diese Reinigungsnach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, lösungen zwar in verdünnter wäßriger Lösung stabil daß der Bestandteil e) eine Verbindung der allge- 30 sind, aber bisher als Reinigungs- oder Ätzlösungen für meinen Formel Aluminium nicht als Konzentrate herzustellen waren.

j Bislang war man daher darauf angewiesen, derartig

konzentrierte Lösungen erst kurz vor der Anwendung

JTQ QjT pjT j, herzustellen, was, da die Anwendung meist im Flug-

²² 35 zeug- und Schiffbau bzw. bei den entsprechenden

^XR2 Reparaturanlagen erfolgt, unerwünscht und zeit

raubend ist. Hierzu gehören die aus der USA.-Patent-

ist, in der R¹ ein Wasserstoffatom oder ainen Hy- schrift 3 210 287 bekannten Reinigungslösungen für droxyäthylrest und R^a ein Wasserstoffatom, einen Aluminium, die keine Konzentrate darstellen, sondern Hydroxyäthylrest, einen Aminoäthylrest oder einen 40 nur verhältnismäßig verdünnte Wirkstofflösungen mit Alkykest mit bis zu 3 C-Atomen bedeuten. einem Gehalt von ungefähr 20% Wirkstoffen in

4. Verwendung eines wäßrigen Konzentrates wäßriger Lösung.

nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, Aus der belgischen Patentschrift 678 808 sind zwar

daß der Bestandteil c) eine Verbindung der allge- konzentrierte Reinigungslösungen aus nichtionischen meinen Formel 45 Tensiden, Fettsäuren und einem Alkanolamin bekannt.

Diese Reinigungsmittel enthalten jedoch keine freien

R^s —O —CH₂-CH₂-O —R⁴ Alkalihydroxide und können daher auch nicht als

Beizlösungen für Aluminium eingesetzt werden, da

ist, in der R³ ein Wasserstoffatom oder einen Alkyl- eine Ablösung der oberen Metallschichten erst durch rest mit bis zu 4 C-Atomen und R⁴ ein Wasserstoff- 5° Einwirkung von Lauge erfolgt,
atom, einem Alkylrest mit bis zu 4 C-Atomen, eine Aus der USA.-Patentschrift 2 992 946 sind zwar

Lösungen bekannt, die freie Alkalihydroxide, Polyole,

— CH₂ — CH₂ — OH-Gruppe Äthanolamin und ähnliche Verbindungen und ali-

phatische Hydroxycarbonsäuren enthalten. Diese Lö-

oder eine SS sungen können etwa bis 40 Gewichtsprozent freies

Alkalihydroxid enthalten und sind ausreichend lager-

— CH₂ — CH₂ — O — CH₂ — CH₈ — OH-Gruppe stabil. Diese Lösungen dienen jedoch einem anderen

Zweck, nämlich zur Entfernung von bleihaltigen Abbedeuten, lagerungen in Düsenmotoren oder Hochtemperatur-

60 aggregaten, wo bleihaltige Ablagerungen zu entfernen

sind, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen wird,

daß die Lösungen bei rostfreien Edelstahlen und hitzebeständigen Legierungen ohne Korrosion oder Metallauflösung anwendbar sind.

Die Erfindung betrifft die Verwendung bestimmter 65 Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die wäßriger Konzentrate zur Herstellung und/oder Auf- obigen Nachtdle zu beseitigen und schlägt vor, die frischung von Reinigungs- und/oder Ätzlösungen für Verwendung ei nes homogenen wäßrigen Konzentrates, Aluminium und Aluminramlegierungen. das auf 1000 Gewichtsteile