一种除垢增效组合物及其应用的制作方法

本发明涉及金属表面处理
技术领域：
，特别涉及一种除垢增效组合物及其应用。
背景技术：
：金属零部件通常有钢铁、锌合金、铜合金、铝合金等制成，其中钢铁属于电镀中最为常见的基材。金属零部件经过电镀、氧化、磷化、化学镀或喷塑等表面处理之后，广泛应用于生活中许多方面。进入电镀生产线的金属零部件，由于经过各种加工处理，表面会粘有油污、灰膜，抛光蜡等。因此在金属零部件进行电镀等后表面处理工序之前必须进行除油、除垢、除锈等清洗工序。金属零部件在电镀或喷涂前的清洗工序是保证镀层或涂层与基体结合力的必要工序，随着人们对金属零部件外观及质量的要求越来越高，清洗工序在生产中重要性尤为突出。传统上，对这些金属零部件进行清洗所采用的除垢剂配方例如：脂肪醇聚氧乙烯醚25-35份，六亚甲基四胺30-50份，金属络合剂15-25份，三聚磷酸钠5-15份，五水硅酸钠5-8份，氨基磺酸2-5份，缓蚀剂6-10份，盐酸1-3份以及蒸馏水50-80份。然而在目前的生产中发现，采用传统的除垢剂配方对钢铁零部件(尤其是抛光后的工件)进行清洗的过程中，例如前处理除油、电解除油、酸洗等工序，钢铁零部件表面会产生一层灰膜，该灰膜的存在导致电镀后工件表面会发雾、出现花斑等，同时镀层与基材结合不牢。技术实现要素：基于此，本发明的主要目的是提供一种除垢增效组合物。本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种除垢增效组合物，所述除垢增效组合物包含有络合剂、乳化剂、分散剂、吸附剂、缓蚀剂以及水，每kg所述除垢增效组合物中包含40-80g的所述络合剂、40-70g的所述乳化剂、10-20g的所述分散剂、20-40g的所述吸附剂以及15-35g的所述缓蚀剂。在其中一些实施例中，每kg所述除垢增效组合物中包含45-65g的所述络合剂、45-65g的所述乳化剂、11-15g的所述分散剂、22-38g的所述吸附剂以及18-33g的所述缓蚀剂。在其中一些实施例中，所述分散剂选自直链苯磺酸钠、二甲苯磺酸钠以及萘磺酸盐中的至少一种。在其中一些实施例中，所述吸附剂选自烷基糖苷、脂肪醇醚硫酸钠、α-烯烃磺酸钠以及仲烷基磺酸钠中的至少一种。在其中一些实施例中，所述乳化剂选自烷基脂肪醇、壬基酚聚氧乙烯醚以及eo/po共聚物中的至少一种。在其中一些实施例中，所述络合剂选自葡萄糖酸钠、edta二钠、三乙醇胺、羟基乙酸钠、氮川三乙酸三钠以及丙烯酸/马来酸共聚物中的至少一种。在其中一些实施例中，所述缓蚀剂选自乌洛托品、胺类复合物以及磷酸酯氟碳中的至少一种。本发明的目的还在于提供上述的除垢增效组合物作为金属清洗增效剂的应用。本发明的另一目的是提供一种清洗组合物，包含有40-60ml/l的增效剂以及50-70g/l的除油粉，或者包含有1-3ml/l的增效剂以及300-500ml/l的盐酸，所述增效剂为上述的除垢增效组合物。一种清洗金属的方法，其特征在于，包括对金属进行如下处理步骤：前处理，水洗；电解，水洗；酸洗，水洗；电镀碱锌，水洗；出光，水洗；钝化，水洗；其中，所述电解或/和所述酸洗所采用的清洗剂中包含有上述的除垢增效组合物。在其中一些实施例中，所述电解的参数设置包括：电流密度为3-8a/dm2，温度为60-80℃，时间为3-8min.在其中一些实施例中，所述酸洗的参数设置包括：温度为20-30℃，时间为3-8min。在其中一些实施例中，所述电镀碱锌的参数设置包括：温度为18-35℃，电流密度为0.5-4a/dm2，时间为15-25min。在其中一些实施例中，所述钝化的参数设置包括：温度为20-35℃，时间为20-40s。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过将吸附剂和分散剂与络合剂、乳化剂和缓蚀剂搭配使用，形成具有特定配方的除垢增效组合物。用添加有该除垢增效组合物的清洗剂去清洗金属，避免清洗过程中在金属表面产生灰膜，使金属表面呈现基材状态，改善后续电镀层的外观并提升后续电镀层与金属基材之间的结合力。相对于传统方法(人工擦洗工序和预镀锌退锌工序)更高效，更简单。附图说明图1是不锈钢片的表面形貌，其中：a是抛光后的不锈钢片的表面形貌；b是不锈片在盐酸溶液中的表面形貌；c是不锈片在盐酸+对比例3中钢铁除垢增效剂的表面形貌；d是不锈片在盐酸+实施例3钢铁除垢增效剂中的表面形貌。具体实施方式为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本发明实施例提供一种除垢增效组合物，所述除垢增效组合物包含有络合剂、乳化剂、分散剂、吸附剂、缓蚀剂以及水，每kg所述除垢增效组合物中包含40-80g的所述络合剂、40-70g的所述乳化剂、10-20g的所述分散剂、20-40g的所述吸附剂以及15-35g的所述缓蚀剂。本发明的上述增效配方，能够改变含有该配方的清洗组合物中氢离子或氢氧根离子的附着电位，使氢离子或氢氧根离子有选择地吸附在工件表面有灰垢或蜡垢的地方，在通电的情况或者酸性溶液中，灰膜随着氢气或氧气离子的析出而脱附，从而有效避免在工件表面形成灰膜，露出钢铁基材表面，在这层表面进行后续的电镀锌，可以提高基材与镀层的结合力和镀层的外观形貌。本发明的增效配方，既可以加入酸性体系清洗液，又可以加入碱性体系清洗液。优选地，每kg所述除垢增效组合物中包含45-65g的所述络合剂、45-65g的所述乳化剂、11-15g的所述分散剂、22-38g的所述吸附剂以及18-33g的所述缓蚀剂。优选地，所述分散剂选自直链苯磺酸钠、二甲苯磺酸钠以及萘磺酸盐中的至少一种。所述萘磺酸盐包括但不限于亚甲基双萘磺酸钠和分散剂nn8906(巴期夫公司)。优选地，所述吸附剂选自烷基糖苷、脂肪醇醚硫酸钠、α-烯烃磺酸钠以及仲烷基磺酸钠中的至少一种。优选地，所述乳化剂选自烷基脂肪醇、壬基酚聚氧乙烯醚以及eo/po共聚物中的至少一种。本发明实施例中的烷基脂肪醇例如berol260(nouryon诺力昂公司)；壬基酚聚氧乙烯醚例如eo数8-18之间的壬基酚聚氧乙烯醚；eo/po共聚物例如lf221(basf巴斯夫公司)和lf64(dow陶氏化学公司)，但不限于这些举例。优选地，所述络合剂选自葡萄糖酸钠、edta二钠、三乙醇胺、羟基乙酸钠、氮川三乙酸三钠以及丙烯酸/马来酸共聚物中的至少一种。优选地，所述缓蚀剂选自乌洛托品、胺类复合物以及磷酸酯氟碳中的至少一种。本发明实施例中，所述的胺类复合物例如：armohibcl-31，nouryon诺力昂公司；tomamineemulsifier300(美团空气化学公司)；等等。所述的磷酸酯氟碳例如：chemguards-764p，solvay索尔维公司。但不限于这些举例。本发明实施例还提供上述的除垢增效组合物作为金属清洗增效剂的应用。本发明实施例还提供一种清洗组合物，包含有40-60ml/l的增效剂以及50-70g/l的除油粉，或者包含有1-3ml/l的增效剂以及300-500ml/l的盐酸，所述增效剂为上述的除垢增效组合物。本发明实施例还提供一种清洗金属的方法，包括对金属进行如下处理步骤：化学前处理，水洗；电解，水洗；酸洗，水洗；电镀碱锌，水洗；出光，水洗；钝化，水洗；其中，所述电解或/和所述酸洗所采用的清洗剂中包含有上述的除垢增效组合物。可以理解的是，上述的酸洗的次数可以是一次，也可以是多次，每次酸洗之后再采用水洗。当酸洗的次数大于一次时，至少有一次酸洗采用的清洗剂中包含有上述的除垢增效组合物。优选地，所述电解的参数设置包括：电流密度为3-8a/dm2，温度为60-80℃，时间为3-8min。优选地，所述酸洗的参数设置包括：温度为20-30℃，时间为3-8min。在其中一些实施例中，所述电镀碱锌的参数设置包括：温度为18-35℃，电流密度为0.5-4a/dm2，时间为15-25min。在其中一些实施例中，所述钝化的参数设置包括：温度为20-35℃，时间为20-40s。下面结合实施例，对本发明做进一步地详细说明，但本发明的实现方式并不局限于此。实施例1本实施例提供一种除垢增效组合物，该除垢增效组合物包含有水以及络合剂、乳化剂、分散剂、吸附剂和缓蚀剂，配方见表1。表1、实施例1除垢增效组合物的配方其中，络合剂由葡萄糖酸钠和羟基乙酸钠来提供，其中葡萄糖酸钠30g/kg，羟基乙酸钠15g/kg；乳化剂由berol260和lf64来提供(berol260含量35g/kg，lf6420g/kg)，分散剂由直链苯磺酸钠和亚甲基双萘磺酸钠提供(其中直链苯磺酸钠8g/kg，亚甲基双萘磺酸钠5g/kg)，吸附剂由烷基糖苷和α-烯烃磺酸钠来提供(烷基糖苷含量为20g/kg，为α-烯烃磺酸钠10g/kg)，缓蚀剂由乌洛托品和tomamineemulsifier300来提供(其中乌洛托品为10g/kg，tomamineemulsifier300为8g/kg)，其余为水。实施例2本实施例提供一种除垢增效组合物，该除垢增效组合物包含有水以及络合剂、乳化剂、分散剂、吸附剂和缓蚀剂，配方见表2。表2、实施例2除垢增效组合物的配方成分用量络合剂53g/kg乳化剂65g/kg分散剂15g/kg吸附剂25g/kg缓蚀剂27g/kg水余量其中，络合剂由三乙醇胺和氮川三乙酸三钠来提供，其中三乙醇胺35g/kg，氮川乙酸钠20g/kg；乳化剂由壬基酚聚氧乙烯醚和lf221来提供(壬基酚聚氧乙烯醚含量50g/kg，lf22115g/kg)，分散剂由二甲苯磺酸钠和分散剂nn8906提供(其中二甲苯磺酸钠10g/kg，分散剂nn89065g/kg)，吸附剂由脂肪醇醚硫酸钠和仲烷基磺酸钠来提供(脂肪醇醚硫酸钠含量为20g/kg，仲烷基磺酸钠5g/kg)，缓蚀剂由armohibcl-31和chemguards-764p来提供(其中armohibcl-31为10g/kg，chemguards-764p为17g/kg)，其余为水。实施例3本实施例提供一种除垢增效组合物，该除垢增效组合物包含有水以及络合剂、乳化剂、分散剂、吸附剂和缓蚀剂，配方见表3。表3、实施例3除垢增效组合物的配方成分用量络合剂58g/kg乳化剂50g/kg分散剂13g/kg吸附剂38g/kg缓蚀剂25g/kg水余量其中，络合剂由葡萄糖酸钠和丙烯酸/马来酸共聚物来提供，其中葡萄糖酸钠30g/kg，丙烯酸/马来酸共聚物28g/kg；乳化剂由berol260和lf64来提供(含量berol26036g/kg，lf6414g/kg)，分散剂由直链苯磺酸钠和分散剂nn8906提供(其中直链苯磺酸钠7g/kg，分散剂nn89066g/kg)，吸附剂由烷基糖苷和仲烷基磺酸钠来提供(烷基糖苷含量为15g/kg，仲烷基磺酸钠23g/kg)，缓蚀剂由乌洛托品和chemguards-764p来提供(其中乌洛托品为15g/kg，chemguards-764p为10g/kg)，其余为水。实施例4本实施例提供一种除垢增效组合物，该除垢增效组合物包含有水以及络合剂、乳化剂、分散剂、吸附剂和缓蚀剂，配方见表4。表4、实施例4除垢增效组合物的配方成分用量络合剂65g/kg乳化剂45g/kg分散剂11g/kg吸附剂22g/kg缓蚀剂33g/kg水余量其中，络合剂由edta二钠和羟基乙酸钠来提供，其中edta二钠25g/kg，羟基乙酸钠40g/kg；乳化剂由壬基酚聚氧乙烯醚和lf221来提供(含量壬基酚聚氧乙烯醚25g/kg，lf22120g/kg)，分散剂由二甲苯磺酸钠和亚甲基双萘磺酸钠提供(其中二甲苯磺酸钠3g/kg，亚甲基双萘磺酸钠8g/kg)，吸附剂由脂肪醇醚硫酸钠和α-烯烃磺酸钠来提供(脂肪醇醚硫酸钠含量为10g/kg，α-烯烃磺酸钠12g/kg)，缓蚀剂由armohibcl-31和tomamineemulsifier300来提供(其中armohibcl-31为22g/kg，tomamineemulsifier300为11g/kg)，其余为水。表5、每kg实施例1至实施例4的除垢增效组合物所含成分及用量汇总对比例1本对比例是实施例3的对比例，相对于实施例3的主要差别包括：采用的络合剂的浓度为85g/kg，其中，葡萄糖酸钠45g/kg，丙烯酸/马来酸共聚物40g/kg。其余同实施例3，即：乳化剂由berol260和lf64来提供(含量berol26036g/kg，lf6414g/kg)，分散剂由直链苯磺酸钠和分散剂nn8906提供(其中直链苯磺酸钠7g/kg，分散剂nn89066g/kg)，吸附剂由烷基糖苷和仲烷基磺酸钠来提供(烷基糖苷含量为15g/kg，仲烷基磺酸钠23g/kg)，缓蚀剂由乌洛托品和chemguards-764p来提供(其中乌洛托品为15g/kg，chemguards-764p为10g/kg)，其余为水。对比例2本对比例是实施例3的对比例，相对于实施例3的主要差别包括：没有添加乳化剂。其余同实施例3，即：其中，络合剂由葡萄糖酸钠和丙烯酸/马来酸共聚物来提供，其中葡萄糖酸钠30g/kg，丙烯酸/马来酸共聚物28g/kg；分散剂由直链苯磺酸钠和分散剂nn8906提供(其中直链苯磺酸钠7g/kg，分散剂nn89066g/kg)，吸附剂由烷基糖苷和仲烷基磺酸钠来提供(烷基糖苷含量为15g/kg，仲烷基磺酸钠23g/kg)，缓蚀剂由乌洛托品和chemguards-764p来提供(其中乌洛托品为15g/kg，chemguards-764p为10g/kg)，其余为水。对比例3本对比例是实施例3的对比例，相对于实施例3的主要差别包括：没有添加分散剂。其余同实施例3，即：络合剂由葡萄糖酸钠和丙烯酸/马来酸共聚物来提供，其中葡萄糖酸钠30g/kg，丙烯酸/马来酸共聚物28g/kg；乳化剂由berol260和lf64来提供(含量berol26036g/kg，lf6414g/kg)，吸附剂由烷基糖苷和仲烷基磺酸钠来提供(烷基糖苷含量为15g/kg，仲烷基磺酸钠23g/kg)，缓蚀剂由乌洛托品和chemguards-764p来提供(其中乌洛托品为15g/kg，chemguards-764p为10g/kg)，其余为水。对比例4本对比例是实施例3的对比例，相对于实施例3的主要差别包括：没有添加吸附剂。其余同实施例3，即：络合剂由葡萄糖酸钠和丙烯酸/马来酸共聚物来提供，其中葡萄糖酸钠30g/kg，丙烯酸/马来酸共聚物28g/kg；乳化剂由berol260和lf64来提供(含量berol26036g/kg，lf6414g/kg)，分散剂由直链苯磺酸钠和分散剂nn8906提供(其中直链苯磺酸钠7g/kg，分散剂nn89066g/kg)，缓蚀剂由乌洛托品和chemguards-764p来提供(其中乌洛托品为15g/kg，chemguards-764p为10g/kg)，其余为水。实施效果为更好地体现本发明实施例除垢增效组合物(除垢增效剂)的效果，以下将上述实施例及对比例提供的除垢增效剂加入到电解清洗液和酸洗清洗液中，形成相应的清洗组合物(清洗剂)，并按照如下工艺流程对钢铁进行清洗：化学除油(化学除油粉sf-301f，广州三孚新材料科技股份有限公司)→水洗→电解除油除垢(含60g/l的钢铁电解除油粉sf-6307，广州三孚新材料科技股份有限公司以及50ml/l除垢增效组合物)→水洗→酸洗(含400ml/l的工业盐酸以及2ml/l除垢增效组合物)→水洗→酸洗化→水洗→电镀碱锌→水洗→出光→水洗→钝化→水洗→烘干；其中除油粉为钢铁化学除油粉，例如sf-6307。电解工艺条件设置如下表：表6酸洗工艺条件设置如下表：表7电镀碱锌工艺条件设置如下表：表8注：sf-528镀锌添加剂均是广州三孚新材料科技股份有限公司产品钝化工艺条件设置如下表：表9注：sf-572b是广州三孚新材料材料科技股份有限公司产品钢铁工件(即不锈片)在洗槽中的状态见图1。采用数码相机采集钢铁工件在酸洗槽中的表面形貌，如图1所示，其中：a是抛光后的不锈钢片的表面形貌；b是不锈片在盐酸溶液中的表面形貌；c是不锈片在盐酸+对比例3中钢铁除垢增效剂的表面形貌(用对比例1、2、4的钢铁除垢增效剂表面形貌与图c基本相同)；酸洗槽中的清洗液中含有400ml/l的工业盐酸以及2ml/l的对比例3的除垢增效组合物；d是不锈片在盐酸+实施例3钢铁除垢增效剂中的状态(用实施例1、2、4的钢铁除垢增效剂表面形貌与图d基本相同)，酸洗槽中的清洗液中含有400ml/l的工业盐酸以及2ml/l的实施例3的除垢增效组合物。从图1中b可以看出钢铁工件在酸洗槽中，汽泡平均分散在整个工件表面，从图1中c可以看出气泡不均匀在工件表面，从图1中d中可以看到汽泡有选择性的分布在工件表面，汽泡基本上聚集在有蜡垢或蜡灰的地方，随着酸洗时间增加，工件表面蜡垢蜡灰逐渐脱落。对比图1中的照片，可以认为在酸洗槽中，随着钢铁除垢剂的加入，首先对钢铁工件起到了一定的缓蚀，其次钢铁除垢剂的加入，加速了蜡垢在酸中溶胀和溶解，同时改变了氢离子的脱附位置，使其基本上在有蜡灰或蜡垢的地方脱附，从而可以使蜡灰和蜡垢快速脱落。电镀无氰碱锌钝化之后水洗，然后进行如下测试：一、热震实验根据gb/t5270-2005检测方法，将电镀之后的钢件工件放在200℃的烘箱中保温2小时，取出后放冷，用实施例1-4钢铁除垢增效剂电镀的镀层没有起泡或脱皮的现象，而用对比例1-4的钢铁除垢增效剂处理再电镀的镀层有起泡和脱皮现象。采用表6至表9限定的工艺条件范围内的其他值，参照上述工艺流程进行清洗，最终进行烘烤试验所得结果与上述结果一致。二、划线和划格试验：根据gb/t5270-2005检测方法，用刀口宽约10mm-12mm的百格刀横向与纵向，在镀锌钝化后钢铁工件表面划10×10(100个)的正方形小网格，以1mm为间隔，每一条划线应深及基材。用软毛刷向格阵图形的两对角线轻轻地向后5次，向前5次的刷钢铁工件表面。用3m胶带或等同效力的胶纸牢牢粘住被测试的小网格，并用橡皮擦用力擦拭胶带以加大胶带与被测区域的接触面积及力度。用手抓住胶带一端，在垂直方向(90°)迅速扯下胶纸，用放大镜观察表面，结果如下表所示。表10镀层与基材的结合力实施例1切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落，结合力好实施例2切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落，结合力好实施例3切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落，结合力好实施例4切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落，结合力好对比例1在切口交叉处和沿切口边缘有镀层脱落，结合力差对比例2镀层沿切割边缘部分有大面积脱落，结合力差对比例3一些方格部分有脱落，结合力差对比例4镀层从基体上大块剥落，结合力差采用表6至表9限定的工艺条件范围内的其他值，参照上述工艺流程进行清洗，最终进行“划线和划格试验”所得结果与上表结果一致。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12