本发明提供一种铝及铝合金弱防锈清洗剂及其制备方法，具体涉及一种可用于清洗纯铝、铝合金具有缓蚀、光亮作用的弱碱性清洗剂，可有效去除铝制品表面的油脂油污，无腐蚀变色，属于化学品技术领域。
背景技术：
铝合金是指以铝为基的合金总称，主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶等铝合金中已大量应用。铝合金经过拉伸、轧制、冲压等加工后，铝材表面常常会留下一些润滑油污，如不对润滑油污彻底清除，在后续退火处理过程中，可能出现严重的褐色油班，影响产品外观。
铝合金清洗剂是指用于铝合金材料表面清洗各种油脂、油脂、污渍作用的工业清洗剂。脱脂除油一般都是用碱性物质来清洗。铝及铝合金设备或配件在清洗过程中，无论是酸洗还是脱脂除油清洗都会遇到腐蚀的问题，其主要原因就是铝属于两性物质，既可以与酸反应，也可以与碱反应，在热水中甚至可与水发生缓慢的反应。因此不论是酸洗还是碱洗，降低腐蚀，成为铝合金清洗剂研究的重点。
市面上，常见为碱性清洗剂和酸性清洗剂。酸性清洗剂，因其清洗速度快，可以提高工作效率而受到青睐。但是，铝材的性质比较活泼，酸洗过程中因腐蚀损失的铝材比较多，同时会导致材质表面发黑，甚至腐蚀等现象也较为常见。碱性清洗剂主要是借助碱和表面活性剂，助剂复配对蜡脂、油污进行皂化、润湿、渗透、乳化、溶解等来实现去污的，同样由于较高的ph值，会引起铝材的腐蚀变色。
技术实现要素：
本发明为了克服现有技术中存在的上述不足，提供一种清洗效果好的弱碱性低泡沫防腐蚀的铝及铝合金的水基防锈清洗剂。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种铝及铝合金的防锈清洗剂，包括如下重量份数的组分：碱性助洗剂3-7份，有机羧酸(c8～c12脂肪酸)0.1-2份，三元聚羧酸盐0.1-1份，复配型低泡表面活性剂0.1-2份，络合剂0.5-2份，缓蚀剂0.10-3份，水85-90份。
本发明铝及铝合金的防锈清洗剂利用各种碱性无机助洗剂的协同作用，一方面严格控制各种金属发生腐蚀的最低ph值(铝及铝合金发生腐蚀的ph≥10)；另一方面使溶液呈弱碱性以便起到良好的清洗效果。其原因在于：①主要是借助多种低泡表面活性剂复配对蜡脂、油污进行润湿、渗透、乳化、溶解等来实现去污；泡沫比较低，可适用于喷淋、浸泡等不同的工艺要求；②添加长链羧酸、烯基琥珀酸酐、三元羧酸等性能优良的助剂，作为铝合金及其他金属的腐蚀抑制添加剂使用，可以起到长效的防腐蚀效果；③添加碱性助剂替代传统的强碱(氢氧化钠、氢氧化钾)，既可以和样品中的长链羧酸中和成盐，又能保证ph值在8～10之间，具有较好的油污清洗能力。
在上述铝及铝合金的防锈清洗剂中，所述的碱性助洗剂为三聚磷酸钠、焦磷酸钠、正磷酸钠、焦磷酸钾、正磷酸钾、偏磷酸钠、碳酸钾、碳酸钠、五水偏硅酸钠、九水偏硅酸钠中一种或多种。本发明采用碱性助洗剂替代传统的氢氧化钠、氢氧化钾，可以保证样品的ph不会过高而引起铝材腐蚀。
在上述铝及铝合金的防锈清洗剂中，所述的有机羧酸为碳链长度在c8～c12的脂肪酸，包括：正辛酸、异辛酸、异壬酸、3,5,5-三甲基己酸、正癸酸、新癸酸、月桂酸、辛二酸、癸二酸、十二碳二酸中的一种或多种。本发明上述的羧酸可以与添加的碱性助剂发生中和反应形成羧酸钠盐，是性能良好的腐蚀抑制剂。
在上述铝及铝合金的防锈清洗剂中，所述的三元聚羧酸盐为三元聚羧酸经三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、吗啉、氨水、碳酸钾、碳酸钠等处理过后的羧酸盐中的一种或多种。三元酸在常温条件下为粘稠液体，一般用碱性物质调整ph值至8以上可以提高水中的溶解度，适当加热可加速溶解得到三元聚羧酸盐，是一种性能优异的防锈抑制腐蚀添加剂和表面活性剂，适用于多种金属。
三元聚羧酸是具有多官能团的化学性质，三个羧基能进行典型羧酸所特有的化学反应，但每个羧基的反应能力是不相同的,与钾、钠、锂的氢氧化物反应制得三元酸金属皂，这类皂最显著的特点是增溶性，能使非离子表面活性剂在含助剂水溶液中的溶解度增大，基于这种特性已成为生产金属清洗剂以及皂类洗涤剂良好原料。三元聚羧酸经三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、吗啉等，进行缩合反应可制得各种类型的烷醇酰胺非离子表面活性剂，其性能可与6501媲美，但防锈性能远优于6501。另外，其分子中含有特殊的碳氮杂环结构，也与金属离子形成一种络合物的保护膜，能作金属的腐蚀抑制添加剂使用，对多种金属如铸铁、碳钢、铝材、铜材、合金类金属，均有突出的防锈、防氧化、防变色性能。
在上述铝及铝合金的防锈清洗剂中，所述的复配型低泡表面活性剂为异辛醇聚氧乙烯醚(jfc)、异构十醇聚氧乙烯醚(e-1006、e-1008)、异构十三醇聚氧乙烯醚(e-1309、e-1310)、异辛醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、月桂醇无规聚醚、异构十三醇无规聚醚、脂肪醇聚氧乙烯丁基醚、辛烯基琥珀酸酐钠盐、辛烯基琥珀酸酐钾盐、十二烯基琥珀酸酐钠盐、十二烯基琥珀酸酐钾盐中的一种或多种。
作为优选，复配型低泡表面活性剂为辛烯基琥珀酸酐钠盐、辛烯基琥珀酸酐钾盐、十二烯基琥珀酸酐钠盐、十二烯基琥珀酸酐钾盐中的一种或多种。烯基琥珀酸酐盐类的结构中具有羧基和双键，既能作为阴离子表面活性剂使用，也可以作为一种羧酸盐型缓蚀剂使用，泡沫比较低，是一种理想的铝清洗添加剂。
在上述铝及铝合金的防锈清洗剂中，所述的络合剂为酒石酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾钠、柠檬酸、柠檬酸铵、柠檬酸钠、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、葡萄糖酸、葡萄糖酸钠、丁二酸、甘氨酸、羟基乙酸、醋酸中马来酸钠、苹果酸钠、醋酸钠、二乙烯三胺五醋酸钠、羟基乙叉二膦酸钠盐(hedp.na)、氨基三甲叉膦酸钠盐(atmp.na)二乙烯三胺五甲叉膦酸钠盐(dtpmps)、乙二胺四乙酸钠盐(edtmps)中的一种或多种。
在上述铝及铝合金的防锈清洗剂中，所述的缓蚀剂包括有机缓蚀剂和无机缓蚀剂。无机型缓蚀剂可使金属氧化并在金属表面形成钝化保护膜；胺类防锈剂、含n、s等杂原子的、含极性基团有机物能在金属表面吸附成膜，起到防护作用。
作为优选，所述的无机缓蚀剂包括磷酸三钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、钼酸钠、硝酸钠、亚硝酸钠、四硼酸钠、钨酸钠、钼酸钠、硫氰酸钠中的一种或多种。
作为优选，所述的有机缓蚀剂包括二乙醇胺、三乙醇胺、苯并三氮唑、葡萄糖、蔗糖、糊精粉、甘露醇、苯甲酸钠、烷基咪唑啉、水合肼、硫脲、2-巯基苯并噻唑、2-羟基苯并噻唑、2-甲基苯并噻唑中的一种或多种。
在上述铝及铝合金的防锈清洗剂中，所述的水可以为去离子水、高纯水、纯净水等。
本发明还提供一种上述铝及铝合金的防锈清洗剂的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
1)按重量份数称取防锈清洗剂的组分；
2)先将碱性助剂溶于部分水中，搅拌均匀；
3)再加入有机羧酸、三元聚羧酸，并加热至40-60℃，持续搅拌10-30min，得到澄清透明液体；
4)待溶液稍冷后，加入复配型低泡表面活性剂、络合剂、缓蚀剂以及剩余的水，搅拌均匀；
5)测试溶液的ph值，调节至9-10，即得铝及铝合金的防锈清洗剂。
与现有技术相比，本发明铝及铝合金的防锈清洗剂利用各种碱性无机助洗剂的协同作用，一方面严格控制各种金属发生腐蚀的最低ph值(铝及铝合金发生腐蚀的ph≥10)；另一方面使溶液呈弱碱性以便起到良好的清洗效果。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
1)按重量份数称取防锈清洗剂的组分：碳酸钾2份，五水偏硅酸钠2份，异辛酸1份，三元聚羧酸经三乙醇胺处理后的三元聚羧酸盐0.5份，辛烯基琥珀酸酐钠盐0.5份，异构十三醇无规聚醚0.5份，柠檬酸钠1份，钨酸钠2份，水88份；
2)先将碳酸钾、五水偏硅酸钠溶于部分65份水中，搅拌均匀；
3)再加入异辛酸、三元聚羧酸盐，并加热至50℃，持续搅拌20min，得到澄清透明液体；
4)待溶液稍冷后，加入辛烯基琥珀酸酐钠盐、异构十三醇无规聚醚、柠檬酸钠、钨酸钠以及剩余的水，搅拌均匀；
5)测试溶液的ph值，用微量碳酸钾稀溶液调节ph至9.2，即得本发明铝及铝合金低泡弱碱性防锈清洗剂。
实施例2
1)按重量份数称取防锈清洗剂的组分：三聚磷酸钠2份、碳酸钠2份、正辛酸0.8份、正癸酸0.4份、三元聚羧酸经二乙醇胺处理过的三元聚羧酸盐0.6份、辛烯基琥珀酸酐钾盐0.7份、异辛醇聚氧乙烯醚0.8份、酒石酸钾0.8份、乙二胺四乙酸0.8份、磷酸三钠0.7份、二乙醇胺0.8份、水87份；
2)先将三聚磷酸钠、碳酸钠溶于部分67份水中，搅拌均匀；
3)再加入正辛酸、正癸酸、三元聚羧酸盐，并加热至45℃，持续搅拌25min，得到澄清透明液体；
4)待溶液稍冷后，加入辛烯基琥珀酸酐钾盐、异辛醇聚氧乙烯醚、酒石酸钾、乙二胺四乙酸、磷酸三钠、二乙醇胺以及剩余的水，搅拌均匀；
5)测试溶液的ph值，调节ph至9.5，即得本发明铝及铝合金低泡弱碱性防锈清洗剂。
实施例3
1)按重量份数称取防锈清洗剂的组分：焦磷酸钠2份、正磷酸钠1份、异壬酸0.7份、3,5,5-三甲基己酸0.8份、三元聚羧酸经单乙醇胺处理过的三元聚羧酸盐0.8份、十二烯基琥珀酸酐钠盐0.4份、异构十醇聚氧乙烯醚(e-1006)0.4份、酒石酸钠0.3份、羟基乙酸0.4份、六偏磷酸钠1.2份、水合肼1.2份、水89份；
2)先将焦磷酸钠、正磷酸钠溶于部分70份水中，搅拌均匀；
3)再加入异壬酸、3,5,5-三甲基己酸、三元聚羧酸盐，并加热至55℃，持续搅拌15min，得到澄清透明液体；
4)待溶液稍冷后，加入十二烯基琥珀酸酐钠盐、异构十醇聚氧乙烯醚(e-1006)、酒石酸钠、羟基乙酸、六偏磷酸钠、水合肼以及剩余的水，搅拌均匀；
5)测试溶液的ph值，调节ph至9.6，即得本发明铝及铝合金低泡弱碱性防锈清洗剂。
实施例4
1)按重量份数称取防锈清洗剂的组分：偏磷酸钠3份、月桂酸1份、辛二酸1份、三元聚羧酸经吗啉处理过的三元聚羧酸盐0.3份、十二烯基琥珀酸酐钠盐2份、酒石酸钾钠0.5份、甘露醇1.5份、2-巯基苯并噻唑1.5份、水85份；
2)先将偏磷酸钠溶于部分75份水中，搅拌均匀；
3)再加入月桂酸、辛二酸、三元聚羧酸盐，并加热至40℃，持续搅拌30min，得到澄清透明液体；
4)待溶液稍冷后，加入十二烯基琥珀酸酐钠盐、酒石酸钾钠、甘露醇、2-巯基苯并噻唑以及剩余的水，搅拌均匀；
5)测试溶液的ph值，调节ph至9，即得本发明铝及铝合金低泡弱碱性防锈清洗剂。
实施例5
1)按重量份数称取防锈清洗剂的组分：碳酸钾2份、九水偏硅酸钠3份、正辛酸0.1份、三元聚羧酸经碳酸钠处理过的三元聚羧酸盐1份、脂肪醇聚氧乙烯丁基醚0.1份、辛烯基琥珀酸酐钠盐0.1份、苹果酸钠1份、羟基乙叉二膦酸钠盐(hedp.na)1份、钼酸钠0.2份、水90份；
2)先将碳酸钾、九水偏硅酸钠溶于部分70份水中，搅拌均匀；
3)再加入正辛酸、三元聚羧酸盐，并加热至60℃，持续搅拌10min，得到澄清透明液体；
4)待溶液稍冷后，加入脂肪醇聚氧乙烯丁基醚、辛烯基琥珀酸酐钠盐、苹果酸钠、羟基乙叉二膦酸钠盐(hedp.na)、钼酸钠以及剩余的水，搅拌均匀；
5)测试溶液的ph值，调节ph至10，即得本发明铝及铝合金低泡弱碱性防锈清洗剂。
对比例1
与实施例5相比，区别仅在于，该对比例中不含碱性助洗剂碳酸钾和九水偏硅酸钠，其他与实施例5相同，此处不再累述。
对比例2
与实施例5相比，区别仅在于，该对比例中不含有机羧酸正辛酸，其他与实施例5相同，此处不再累述。
对比例3
与实施例5相比，区别仅在于，该对比例中不含三元聚羧酸盐，其他与实施例5相同，此处不再累述。
对比例4
与实施例5相比，区别仅在于，该对比例中不含复配型低泡表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯丁基醚和辛烯基琥珀酸酐钠盐，其他与实施例5相同，此处不再累述。
对比例5
与实施例5相比，区别仅在于，该对比例中不含络合剂苹果酸钠和羟基乙叉二膦酸钠盐(hedp.na)，其他与实施例5相同，此处不再累述。
对比例6
与实施例5相比，区别仅在于，该对比例中不含缓蚀剂钼酸钠，其他与实施例5相同，此处不再累述。
用实施例1-5及对比例1-5中的防锈清洗剂对铝合金进行防锈清洗处理，处理的时间及处理后24h后观察铝合金表面的腐蚀变色情况，结果如表1所示。
表1：
综上所述，本发明铝及铝合金的防锈清洗剂利用各种碱性无机助洗剂的协同作用，不仅具有良好的清洗效果，还可以克服现有清洗剂由于较高的ph值，引起铝材的腐蚀变色等问题。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。