一种压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂及其制备方法与流程

1.本发明属于清洗剂技术领域，特别涉及一种压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂及其制备方法与应用。


背景技术：

2.随着汽车行业技术发展和节能减排对汽车轻量化的要求，压铸铝材料凭借良好的力学强度、低密度、易于成型加工等优势广泛应用于汽车发动机、减速器等核心部件及汽车零部件领域。随着材料科学和加工成型技术的发展，采用压铸铝与碳钢双金属复合材料的工件也得到更多的应用，例如汽车减速器壳体。汽车减速器壳体在进入装配工序前需严格控制壳体表面的颗粒物尺寸和残留量，以确保装配后的减速器成品使用性能稳定，因此需要进行精密清洗，以去除工件表面残留的cnc加工产生的金属微粉、非金属粉屑如石墨粉以及灰尘等颗粒物脏污。装配前清洗设备采用独特的喷淋注液——超声——排水循环的清洗工艺，清洗液在每一次开始喷淋注液前都需采用精密过滤器处理，以拦截清洗液中携带的颗粒物杂质。因此压铸铝碳钢双金属复合材料汽车减速器壳体的装配前清洗工序要求清洗剂具有良好的清洗力、起泡少且迅速消泡、对压铸铝材料安全无腐蚀、对碳钢具有良好的防锈性能，此外由于设备特殊的清洗工艺，导致清洗槽体成本较高，后续漂洗槽体配备较少，要求清洗剂具有良好的漂洗性能。
3.碳钢和压铸铝均为较易产生腐蚀的材料，现有金属清洗剂技术大多数只能用于某种单一材质而缺乏广谱适用性。由于压铸铝与碳钢之间存在电位差，使得压铸铝碳钢双金属复合材料易发生电化学腐蚀，进一步增加了工件缓蚀保护的难度。部分现有清洗剂对单独的碳钢与单独的压铸铝均安全，但在清洗压铸铝碳钢双金属复合材料时却对碳钢部位或压铸铝部位产生严重的腐蚀。另有部分技术添加挥发性有机溶剂(voc)以改善清洗效果，在加热及喷淋的使用工艺下，有机溶剂较快挥发释放到空气中，不仅污染环境，而且会造成清洗效果下降、清洗性能不稳定。部分现有技术使用高泡的表面活性剂组分改善清洗效果，依赖消泡剂来控制清洗剂的泡沫，在使用过程中不仅存在消泡剂消耗损失而泡沫失控溢槽泄漏的问题，而且消泡剂会对装配前清洗设备的过滤器滤芯造成堵塞，从而影响清洗液过滤循环性能。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂。
5.本发明的清洗剂对压铸铝碳钢双金属复合材料安全无腐蚀且有良好防锈性能、稳定低泡，适用于喷淋工艺，对工件表面的颗粒物具有良好清洗效果，易漂洗，不含voc。
6.本发明另一目的在于提供上述清洗剂的制备方法。
7.本发明再一目的在于提供上述清洗剂的应用。
8.本发明的清洗剂可有效去除金属件表面的颗粒物脏污，对压铸铝碳钢双金属复合
材料具有优异的缓蚀效果，不仅清洗过程中对工件安全无腐蚀，且清洗后的工件可获得7-10天的短期缓蚀保护。本发明清洗剂使用过程中可稳定保持低泡甚至无泡状态，适合具有喷淋工艺的清洗工序，易漂洗，不含voc。
9.本发明的目的通过下述方案实现：
10.一种压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂，包括以下质量百分数的组分：聚氧乙烯聚氧丙烯醚1-5％，无泡羧酸盐防锈剂2-10％，螯合剂2-8％，分散剂1-5％，无泡铝缓蚀剂0.1-5％，助剂0.5-5％，水余量。
11.在本发明的一些实施例中，所述的无泡羧酸盐防锈剂包括羧酸的钾盐、钠盐、铵盐和有机醇胺盐中的至少一种。
12.在本发明的一些实施例中，所述的羧酸可包括正辛酸、异辛酸、异壬酸、癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、苯甲酸等中的至少一种。
13.在本发明的一些实施例中，所述的螯合剂可包括柠檬酸钠、edta-4na、焦磷酸钾、三聚磷酸钠等中的至少一种。
14.在本发明的一些实施例中，所述的分散剂可包括聚丙烯酸钠、聚环氧琥珀酸钠等中的至少一种。
15.在本发明的一些实施例中，所述的无泡铝缓蚀剂可包括水玻璃、偏硅酸钠等中的至少一种。
16.在本发明的一些实施例中，所述的助剂可包括植酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑、三乙醇胺等中的至少一种。
17.本发明还提供上述压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂的制备方法，将各组分按比例混合均匀得到。
18.本发明还提供上述压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂的应用。具体地，将本发明清洗剂稀释后加热至清洗温度，对待清洗工件进行喷淋或超声清洗。
19.在本发明的一些实施例中，所述稀释后的浓度可为3-6wt％。所述稀释直接采用水进行稀释即可。
20.在本发明的一些实施例中，所述稀释后的清洗剂ph值范围为8.5-11.0。对压铸铝具有良好的缓蚀性能。
21.在本发明的一些实施例中，所述清洗温度可为40-60℃。
22.本发明的压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂可有效去除金属件表面的颗粒物脏污，对压铸铝碳钢双金属复合材料具有优异的缓蚀效果，不仅清洗过程中对工件安全无腐蚀，且清洗后的工件可获得7-10天的短期缓蚀保护。本发明清洗剂使用过程中可稳定保持低泡甚至无泡状态，适合具有喷淋工艺的清洗工序，易漂洗，不含voc。
23.本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
24.1、本发明的压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂，以低泡表活聚氧乙烯聚氧丙烯醚的润湿、渗透功能和无泡螯合剂、分散剂对工件表面脏污的螯合、剥离、分散作用相结合，对工件表面的金属及非金属颗粒物具有良好的清洗表现，满足精密部件清洗对颗粒物控制的严格要求。
25.2、本发明以羧酸盐为防锈主体，并复配植酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑、三乙醇胺等非羧酸类防锈剂(助剂)，对碳钢、铸铁等黑色金属的优异防锈保护，采用硅酸盐类铝缓蚀剂
控制清洗剂配方的ph值为弱碱性8.5-11.0范围，对压铸铝具有良好的缓蚀性能，植酸钠及苯并三氮唑(助剂)也能额外提供对压铸铝的缓蚀保护。本发明的多重防锈缓蚀体系可确保清洗剂对压铸铝碳钢双金属复合材料安全无腐蚀无变色，且清洗后的工件可获得7-10天的短期防锈保护效果，满足精密部件对尺寸精度及表面外观的要求。
26.3、本发明选用助剂在清洗剂中同时发挥多重功能，如植酸钠不仅具有防锈性能，对钙镁离子等具有较强的螯合能力，可发挥一定的助洗效果，还能提供一定的铝缓蚀功效；三乙醇胺不仅作为有机胺在清洗剂中发挥碱缓冲、稳定ph的功能，还能改善对碳钢的防锈效果。本发明通过多功能助剂的使用，达到减少配方原料组分种类和用量的效果，实现生产简易化和降低成本的目的。
27.4、本发明清洗剂在确保清洗及防锈缓蚀性能的前提下，均选用低泡及无泡的组分，使用过程中可稳定保持低泡甚至无泡状态，适用于喷淋工艺，无需使用消泡剂控制泡沫，从而解决了因消泡剂损耗失效而产生的泡沫累积溢槽的风险，而且易漂洗。
28.5、本发明通过各组分的合理复配获得良好的清洗效果，不使用挥发性有机溶剂voc，绿色环保，减少对大气环境的污染。
具体实施方式
29.下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。下列实施例中涉及的物料若无特殊说明均可从商业渠道获得。所述方法若无特别说明均为常规方法。
30.实施例1
31.一种压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂，包括以下质量百分数的组分：聚氧乙烯聚氧丙烯醚2％，异辛酸三乙醇胺盐3％，苯甲酸钠2％，三聚磷酸钠3％，聚丙烯酸钠2％，偏硅酸钠1％，钼酸钠2％，苯并三氮唑0.5％，水余量。将各组分按比例混合均匀即可得到清洗剂。
32.实施例2
33.一种压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂，包括以下质量百分数的组分：聚氧乙烯聚氧丙烯醚4％，异壬酸钠2％，癸二酸二钠2％，edta-4na 2％，焦磷酸钾2％，聚环氧琥珀酸钠2％，水玻璃0.5％，三乙醇胺2％，水余量。将各组分按比例混合均匀即可得到清洗剂。
34.实施例3
35.一种压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂，包括以下质量百分数的组分：聚氧乙烯聚氧丙烯醚3％，正辛酸三乙醇胺盐4％，十一碳二元酸二钠1％，柠檬酸钠2％，三聚磷酸钠2％，聚丙烯酸钠2％，水玻璃0.5％，植酸钠1.5％，苯并三氮唑0.2％，水余量。将各组分按比例混合均匀即可得到清洗剂。
36.实施例4
37.一种压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂，包括以下质量百分数的组分：聚氧乙烯聚氧丙烯醚1％，十二碳二元酸二钠2％，焦磷酸钾3％，聚环氧琥珀酸钠3％，水玻璃1％，钼酸钠1％，三乙醇胺2％，水余量。将各组分按比例混合均匀即可得到清洗剂。
38.实施例5
39.一种压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂，包括以下质量百分数的组分：聚氧乙烯聚氧丙烯醚5％，异辛酸三乙醇胺盐5％，癸二酸三乙醇胺盐2％，edta-4na 1％，柠檬酸钠2％，三聚磷酸钠3％，聚丙烯酸钠2％，偏硅酸钠1％，植酸钠3％，苯并三氮唑0.5％，水余量。将各组分按比例混合均匀即可得到清洗剂。
40.实施例6
41.一种压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂，包括以下质量百分数的组分：聚氧乙烯聚氧丙烯醚2.5％，十一碳二元酸二钾3％，焦磷酸钾3％，柠檬酸钠1％，聚环氧琥珀酸钠1％，水玻璃0.3％，植酸钠1％，钼酸钠1％，水余量。将各组分按比例混合均匀即可得到清洗剂。
42.对实施例1-实施例6的压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂及两种现有低泡金属清洗剂(d1和d2)进行清洗力、缓蚀性、消泡性和漂洗性能的测试。
43.(1)清洗力测试：
44.测试步骤如下：
45.1、将清洗剂用纯水稀释成质量百分数为5％的清洗液，并加热至50℃；
46.2、在洁净的容器中放入压铸铝碳钢双金属汽车零部件工件，以0.2mpa喷淋压力将步骤1的清洗液对工件进行喷淋，直到清洗液完全淹没工件；
47.3、将容器转移到水浴温度50-55℃的超声波机中，超声5min；
48.4、取出工件，用室温纯水喷淋20s漂洗，再80℃烘干；
49.5、放入洁净密闭容器转移至无尘室，冷至室温，用颗粒度分析仪测试工件表面残留的颗粒物尺寸及数量。
50.试验数据如表1所示。
51.表1
[0052][0053]
(2)缓蚀性测试：
[0054]
采用浸泡法测试，将清洗剂用纯水稀释成质量百分数为5％的清洗液，加热至50℃恒温，放入压铸铝碳钢双金属复合材料并完全浸没于清洗液中，4h后取出观察金属材料是否有变色、失光、坑洞、生锈等腐蚀情况；将未腐蚀的金属材料放置于阴凉通风的室内环境，测试金属材料不发生腐蚀的最长放置时间，记为清洗剂的缓蚀期。试验结果如表2所示：
[0055]
表2
[0056][0057]
(3)低泡性测试：
[0058]
将清洗剂用纯水稀释成质量百分数为5％的清洗液，放入洁净容器中，加热并恒温至50℃，以0.2mpa喷淋压力循环喷液2h，记录液面泡沫稳定后的泡沫高度，记为动态泡沫高度；停止喷淋循环，记录泡沫完全消除所用时间。数据如表3所示。
[0059]
表3
[0060][0061]
从上述结果可知，本发明提供的压铸铝碳钢双金属复合材料低泡清洗剂具有优异的清洗力，去除颗粒物效果良好，喷淋过程中泡沫极少，且能迅速消除产生的泡沫，清洗剂对压铸铝碳钢双金属复合材料安全无腐蚀，且能为清洗后的工件提供7-10天的短期缓蚀保护。
[0062]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。