一种金属基材处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明的具体实施例涉及一种金属基材的处理方法。该处理可包括使所述的金属 基材与一包含或由固体颗粒与处理剂配方组成的材料接触。在具体实施例中，本发明的方 法可使得基材表面至少一部分氧化物层被移除。
【背景技术】
[0002] 金属基材可能在其金属基材表面存在一层如金属氧化层等的表面约束层材料。在 某些情况下，人们希望将此表面约束层进行移除或修饰。该表面约束层的修饰包括其部分 移除，如使遍布金属基材表面的表面约束层更为均匀。在某些情况下，人们希望将此表面约 束层进行完全移除或基本完全移除。为了使金属基材表面更适合于进一步处理，如表面涂 布处理，这些步骤可希望被利用。
[0003] 目前用于金属基材处理的方法，特别是那些涉及到金属表面修饰的方法，通常都 需要大量的水以及有毒化学物质和侵蚀性条件。这些有毒化学物质和侵蚀性条件的使用带 来很多问题，这些问题可能折损处理方法的成功和/或给环境带来负面影响。
[0004] 研磨清洁方法有时会被用于金属基材表面氧化物层的去除。然而，传统的研磨方 法例如喷砂处理法，往往仅暂时性地有效且会对基材造成损伤。此外，研磨法可能无法在从 基材上移除过量材料时保持一致性，从而导致表面的不均匀。
[0005] 如上所述，当金属基材要进行如施涂一层或多层涂层或油漆等的附加处理时，表 面的均匀一致可能特别重要。某些金属基材如铝，在暴露于空气中时会发生氧化而形成一 层氧化物层。在铝基产品的制造过程中，该氧化层可能会受损从而导致表面的不均匀，这一 问题可能折损随后的表面处理步骤的成功。
[0006] 因此，传统铝制产品制造方法，特别是用于制造铝罐的方法，包括一移除损伤的或 不均匀的氧化物层的步骤。一般地，这一步骤采用氢氟酸进行。该铝制产品暴露于氢氟酸 后，在进行任何的后续处理之前，有必要以水彻底冲洗该基材以移除这一侵蚀性的有害物 质。
[0007] 如前所述，使用氢氟酸来移除氧化物层涉及环境和成本管理，尤其是废弃氢氟酸 的处理受制于严格的规章管控。另外，冲洗金属基材需要大量的水，加剧了此方法带来的不 良环境影响。
[0008] 金属基材可由于众多原因而成为或变得受污染。污染的一个常见原因在于形成或 修饰金属基材时的前期处理过程。作为该前期处理过程的结果，金属基材表面可能会携带 有如微粒（金属小颗粒）、污迹、润滑剂如油类、润滑剂残留物、冷却剂残留物、无机或有机 盐、表面活性剂、生物灭杀剂、乳化剂和杀真菌剂等污染物。这些物质中的某些或全部可能 需要在后续的金属基材的进一步处理或修饰前先行移除。
[0009] 金属基材表面的清洁可能需要侵蚀性的条件，如强酸性组分以达到有效的清洁效 果。侵蚀性的清洁条件和化学物质的使用带来了大量的问题，包括清洁过程产生的有害废 液的处理。
[0010] 在本发明的方法公开之前，申请人已经解决了减少家庭或工业清洁方法中的用水 消耗的问题。W02007/128962最大范围公开了一种用于清洁受污染基材的方法和配方，该 方法包括以包含多个聚合物颗粒的配方处理已润湿的基材，其中所述配方不含有机溶剂。 TO2007/128962主要针对纺织品基材的清洁。提及的非纺织品基材的清洁可参考塑料、皮 革、纸张、纸板、金属、玻璃或木头。公开的聚合物颗粒有聚酰胺（包括尼龙）、聚酯、聚烯烃、 聚氨酯及其共聚物颗粒。
[0011] 上述提及的现有技术已经成功地提供了一种纺织品清洁以及污渍移除的有效方 法，且明显降低了家庭和工业洗衣过程中用水消耗。因此，W02007/128962的方法，并不特 别针对金属基材的处理。
[0012] 本发明公开部分欲提供一种金属基材处理方法，其可以改善或克服一个或多个上 述论及的与现有技术相关的问题。特别是，一种可以提供一种从金属基材的表面移除至少 一部分氧化物层的理想的改进方法。此外，一种可减少过程中产生的污染和有害废液量的 理想的方法。另外，一种适用于从金属基材表面移除至少一部分氧化物层的可用于所述方 法中的理想的处理液。
【发明内容】
[0013] 本发明的具体实施例中，提供了一种从金属基材表面移除至少一部分氧化物层的 方法。该方法可包括将该金属基材暴露于一包含处理剂配方和多个固体颗粒的处理液中。 所述的处理剂配方可包含选自于酸、碱及表面活性剂中的一种或多种促进剂。该方法可包 括使所述的固体颗粒与所述的金属基材进行接触式相对运动。
[0014] 本发明的某一具体实施例中，提供了一种从金属基材表面移除至少一部分氧化物 层的方法，其包括将所述的金属基材暴露于一包含处理剂配方和多个固体颗粒的处理液 中，所述的多个固体颗粒包含多个聚合物颗粒或由多个聚合物颗粒组成，所述的处理剂配 方包含选自于酸、碱及表面活性剂中的一种或多种促进剂，其中该方法还进一步包括使所 述的固体颗粒与所述的金属基材进行接触式相对运动。
[0015] 本发明的具体实施例中，提供了一种用于移除金属基材表面至少一部分氧化物层 的处理液。所述的处理液可包含一处理剂配方和多个固体颗粒。所述的处理剂配方可包含 选自于酸、碱及表面活性剂中的一种或多种促进剂。
[0016] 本发明的另一具体实施例中，提供了一种用于移除金属基材表面至少一部分氧化 物层的处理液，其包含一处理剂配方和多个固体颗粒，所述的多个固体颗粒包含多个聚合 物颗粒或由多个聚合物颗粒组成，其中，所述的处理剂配方包含选自于酸、碱及表面活性剂 中的一种或多种促进剂，所述的处理剂配方包含：
[0017] i) -种或多种包含至少一羧酸部分的促进剂；
[0018] ii) -种或多种包含至少一表面活性剂的促进剂；
[0019] 所述的固体颗粒的长度介于约0· 5~6_。
[0020] 在具体实施例中，本发明的方法可不使用高侵蚀性条件，促进从金属基材表面移 除氧化物层。
[0021] 在某些具体实施例中，所述的处理剂配方进一步还包括一溶剂。
[0022] 在某些具体实施例中，所述的酸的pKa可大于约-1. 7。在进一步的具体实施例中， 所述的酸的pKa可介于约-1. 7~约15. 7。
[0023] 在某些具体实施例中，所述的一种或多种促进剂包含至少一有机酸。
[0024] 在某些具体实施例中，所述的碱的pKb可大于约-1. 7。在进一步具体实施例中，所 述的喊的pKb可介于约-1. 7~约15. 7。
[0025] 在一些具体实施例中，所述的一种或多种促进剂可包含至少一羧酸部分。
[0026] 在一些具体实施例中，所述的一种或多种促进剂可包含两个以上羧酸部分。
[0027] 在一些具体实施例中，所述的一种或多种促进剂可包含至少一柠檬酸根部分。
[0028] 在一些具体实施例中，所述的一种或多种促进剂可包含至少一金属螯合剂。
[0029] 在一些具体实施例中，所述的一种或多种促进剂可包含至少一表面活性剂。
[0030] 在一些具体实施例中，所述的至少一表面活性剂可为一非离子表面活性剂。
[0031] 在一些具体实施例中，所述的处理剂配方的pH可为约1~约13。
[0032] 在一些具体实施例中，所述的处理剂配方的pH可大于约7。
[0033] 在一些具体实施例中，所述的处理剂配方的pH可为约8。
[0034] 在一些具体实施例中，所述的处理剂配方可为含水的。
[0035] 在一些具体实施例中，所述的固体颗粒至少有部分可漂浮于所述的处理剂配方 中。
[0036] 在一些具体实施例中，所述的固体颗粒的平均密度可小于约1。
[0037] 在一些具体实施例中，所述的固体颗粒可为空心和/或多孔结构。
[0038] 在一些具体实施例中，所述的固体颗粒可呈珠粒形式。
[0039] 在一些具体实施例中，所述的方法可包括移动所述的金属基材以使其表面与所述 的固体颗粒接触。
[0040] 在一些具体实施例中，所述的方法可包括使所述的金属基材在所述的处理液中进 行旋转、振动或往复运动。
[0041] 在一些具体实施例中，所述的方法可包括以所述的固体颗粒擦洗所述的金属基材 的表面。
[0042] 在一些具体实施例中，所述的方法可包括在所述的处理液中搅拌所述的固体颗 粒。
[0043] 在一些具体实施例中，所述的方法可使用包含所述的处理液的流体化床进行。
[0044] 在一些具体实施例中，所述的多个固体颗粒可包含多个聚合物颗粒。在另一些具 体实施例中，所述的多个固体颗粒可由多个聚合物颗粒组成。
[0045] 在一些具体实施例中，所述的多个固体颗粒可包含多个非聚合物颗粒。在进一步 具体实施例中，所述的多个固体颗粒可由多个非聚合物颗粒组成。
[0046] 在一些具体实施例中，所述的多个固体颗粒可包含多个聚合物颗粒和多个非聚合 物颗粒的混合物。在另一些具体实施例中，所述的多个固体颗粒可由多个聚合物颗粒和多 个非聚合物颗粒的混合物组成。
[0047] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒可包含一种或多种极性聚合物颗粒。所 述的极性，较佳地是指所述的聚合物含有与一个或多个电负性原子成键的碳原子，所述的 电负性原子较佳地选自于卤素、氧原子、硫原子和氮原子。在一些具体实施例中，所述的聚 合物颗粒可包含一种或多种非极性聚合物颗粒。所述的非极性，较佳地是指所述的聚合物 不含与一个或多个电负性原子成键的碳原子，所述的电负性原子较佳地选自于卤素、氧原 子、硫原子和氮原子。
[0048] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒可包含一种或多种极性聚合物颗粒和一 种或多种非极性聚合物颗粒。
[0049] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒可包含选自于聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚 硅氧烷、聚氨酯或其共聚物的颗粒。
[0050] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒可包含选自于聚烯烃和其共聚物的颗 粒。
[0051] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒可包含聚丙烯颗粒。
[0052] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒可包含选自于聚酰胺、聚酯及其共聚物 的颗粒。
[0053] 在一些具体实施例中，所述的聚酯颗粒可包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二 甲酸丁二醇酯颗粒。
[0054] 在一些具体实施例中，所述的聚酰胺颗粒可包含尼龙颗粒。
[0055] 在一些具体实施例中，所述的聚酰胺颗粒可包含尼龙6或尼龙6, 6。
[0056] 在一些具体实施例中，所述的非聚合物颗粒可包含陶瓷材料、耐火材料、火成岩、 沉积岩、变质矿物或复合材料颗粒。
[0057] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒或非聚合物颗粒可呈珠粒形式。
[0058] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒可包含选自于线性、支化或交联聚合物 的颗粒。
[0059] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒可包含发泡型聚合物。
[0060] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒可包含非发泡型聚合物。
[0061] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒或非聚合物颗粒可为空心和/或多孔结 构。
[0062] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒的平均密度可为约0. 5~约3. 5g/cm3。
[0063] 在一些具体实施例中，所述的非聚合物颗粒的平均密度可为约3. 5~约12. 0g/ cm3〇
[0064] 在一些具体实施例中，所述的聚合物颗粒或非聚合物颗粒的体积可为约5~约 275mm3〇
[0065] 在一些具体实施例中，所述的固体颗粒可被重复使用一次或多次，按照本发明所 述的方法用于金属基材处理。
[0066] 在一些具体实施例中，所述的方法可进一步包含在金属基材处理后回收所述多个 固体颗粒的步骤。在进一步具体实施例中，所述的方法可包含从所述的处理剂配方中，分离 所述的多个固体颗粒。
[0067] 在一些具体实施例中，所述的处理剂配方可实质上不含氢氟酸。
[0068] 在一些具体实施例中，所述的处理剂配方可包含选自于聚合物、缓蚀剂、增洁剂 (builders)、分散剂、抗氧化剂、还原剂、氧化剂及漂白剂中的一种或多种组分。
[0069] 在一些具体实施例中，所述的方法可包括钝化所述的金属基材。
[0070] 在一些具体实施例中，所述的方法可包括抑制氧化物层在所述的金属基材表面的 再生长。
[0071] 在一些具体实施例中，所述的方法可进一步包括在移除至少一部分氧化物层后， 对金属基材进行涂布。所述的涂布可为一保护涂层或油漆。
[0072] 在一些具体实施例中，所述的金属基材可包含过渡金属。
[0073] 在一些具体实施例中，所述的金属基材可包含铝。
[0074] 在一些具体实施例中，所述的金属基材可为金属合金。
[0075] 在一些具体实施例中，所述的金属基材可包含金属片。
[0076] 在一些具体实施例中，所述的金属基材可为一金属罐。
[0077] 在一些具体实施例中，所述的方法可进一步包括塑形或成形金属基材。所述的塑 形或成形可在本发明方法的处理步骤之前或之后进行。所述的塑造或成形金属基材可为创 造物体的最终理想形式，如罐，或为形成该最终理想形式的前体。
[0078] 在一些具体实施例中，本发明的方法可进一步包括，在从所述的金属基材移除至 少一部分氧化物层前，清洁所述金属基材以移除表面污染物。在一些具体实施例中，清洁所 述金属基材可包括以一含有清洁剂配方和多个固体颗粒的清洁液来清洁所述金属基材。
[0079] 在一些具体实施例中，清洁所述金属基材可进一步包括使所述的固体颗粒与所述 的金属基材进行接触式相对运动。
[0080] 在一些具体实施例中，所述的清洁剂配方可包含至少一溶剂。
[0081] 在一些具体实施例中，所述的清洁剂配方可为含水的。
[0082] 在一些具体实施例中，所述的清洁剂配方可包含至少一表面活性剂。
[0083] 在一些具体实施例中，所述的清洁剂配方可包含至少一酸。
[0084] 在一些具体实施例中，所述的清洁剂配方可包含至少一碱。
[0085] 在一些具体实施例中，所述的清洁剂配方可包含至少一金属螯合剂。
[0086] 在一些具体实施例中，所述的清洁剂配方可包含至少一柠檬酸根部分。
[0087] 在一些具体实施例中，所述的固体颗粒可与上文涉及氧化物层移除的本发明实施 例所公开的固体颗粒一致。
[0088] 在本发明进一步具体实施例中，公开了一种由本发明上述公开的具体实施例的方 法获得或可获得的金属基材。
[0089] 在一些具体实施例中，所述的金属基材可包含一厚度少于15nm的氧化物层，由X 射线光电子谱测得。
[0090] 在一些具体实施例中，所述的金属