一種金屬基材處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的具體實(shí)施例涉及一種金屬基材的處理方法。該處理可包括使所述的金屬 基材與一包含或由固體顆粒與處理劑配方組成的材料接觸。在具體實(shí)施例中，本發(fā)明的方 法可使得基材表面至少一部分氧化物層被移除。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬基材可能在其金屬基材表面存在一層如金屬氧化層等的表面約束層材料。在 某些情況下，人們希望將此表面約束層進(jìn)行移除或修飾。該表面約束層的修飾包括其部分 移除，如使遍布金屬基材表面的表面約束層更為均勻。在某些情況下，人們希望將此表面約 束層進(jìn)行完全移除或基本完全移除。為了使金屬基材表面更適合于進(jìn)一步處理，如表面涂 布處理，這些步驟可希望被利用。
[0003] 目前用于金屬基材處理的方法，特別是那些涉及到金屬表面修飾的方法，通常都 需要大量的水以及有毒化學(xué)物質(zhì)和侵蝕性條件。這些有毒化學(xué)物質(zhì)和侵蝕性條件的使用帶 來(lái)很多問(wèn)題，這些問(wèn)題可能折損處理方法的成功和/或給環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響。
[0004] 研磨清潔方法有時(shí)會(huì)被用于金屬基材表面氧化物層的去除。然而，傳統(tǒng)的研磨方 法例如噴砂處理法，往往僅暫時(shí)性地有效且會(huì)對(duì)基材造成損傷。此外，研磨法可能無(wú)法在從 基材上移除過(guò)量材料時(shí)保持一致性，從而導(dǎo)致表面的不均勻。
[0005] 如上所述，當(dāng)金屬基材要進(jìn)行如施涂一層或多層涂層或油漆等的附加處理時(shí)，表 面的均勻一致可能特別重要。某些金屬基材如鋁，在暴露于空氣中時(shí)會(huì)發(fā)生氧化而形成一 層氧化物層。在鋁基產(chǎn)品的制造過(guò)程中，該氧化層可能會(huì)受損從而導(dǎo)致表面的不均勻，這一 問(wèn)題可能折損隨后的表面處理步驟的成功。
[0006] 因此，傳統(tǒng)鋁制產(chǎn)品制造方法，特別是用于制造鋁罐的方法，包括一移除損傷的或 不均勻的氧化物層的步驟。一般地，這一步驟采用氫氟酸進(jìn)行。該鋁制產(chǎn)品暴露于氫氟酸 后，在進(jìn)行任何的后續(xù)處理之前，有必要以水徹底沖洗該基材以移除這一侵蝕性的有害物 質(zhì)。
[0007] 如前所述，使用氫氟酸來(lái)移除氧化物層涉及環(huán)境和成本管理，尤其是廢棄氫氟酸 的處理受制于嚴(yán)格的規(guī)章管控。另外，沖洗金屬基材需要大量的水，加劇了此方法帶來(lái)的不 良環(huán)境影響。
[0008] 金屬基材可由于眾多原因而成為或變得受污染。污染的一個(gè)常見(jiàn)原因在于形成或 修飾金屬基材時(shí)的前期處理過(guò)程。作為該前期處理過(guò)程的結(jié)果，金屬基材表面可能會(huì)攜帶 有如微粒（金屬小顆粒）、污跡、潤(rùn)滑劑如油類(lèi)、潤(rùn)滑劑殘留物、冷卻劑殘留物、無(wú)機(jī)或有機(jī) 鹽、表面活性劑、生物滅殺劑、乳化劑和殺真菌劑等污染物。這些物質(zhì)中的某些或全部可能 需要在后續(xù)的金屬基材的進(jìn)一步處理或修飾前先行移除。
[0009] 金屬基材表面的清潔可能需要侵蝕性的條件，如強(qiáng)酸性組分以達(dá)到有效的清潔效 果。侵蝕性的清潔條件和化學(xué)物質(zhì)的使用帶來(lái)了大量的問(wèn)題，包括清潔過(guò)程產(chǎn)生的有害廢 液的處理。
[0010] 在本發(fā)明的方法公開(kāi)之前，申請(qǐng)人已經(jīng)解決了減少家庭或工業(yè)清潔方法中的用水 消耗的問(wèn)題。W02007/128962最大范圍公開(kāi)了一種用于清潔受污染基材的方法和配方，該 方法包括以包含多個(gè)聚合物顆粒的配方處理已潤(rùn)濕的基材，其中所述配方不含有機(jī)溶劑。 TO2007/128962主要針對(duì)紡織品基材的清潔。提及的非紡織品基材的清潔可參考塑料、皮 革、紙張、紙板、金屬、玻璃或木頭。公開(kāi)的聚合物顆粒有聚酰胺（包括尼龍）、聚酯、聚烯烴、 聚氨酯及其共聚物顆粒。
[0011] 上述提及的現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)成功地提供了一種紡織品清潔以及污漬移除的有效方 法，且明顯降低了家庭和工業(yè)洗衣過(guò)程中用水消耗。因此，W02007/128962的方法，并不特 別針對(duì)金屬基材的處理。
[0012] 本發(fā)明公開(kāi)部分欲提供一種金屬基材處理方法，其可以改善或克服一個(gè)或多個(gè)上 述論及的與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問(wèn)題。特別是，一種可以提供一種從金屬基材的表面移除至少 一部分氧化物層的理想的改進(jìn)方法。此外，一種可減少過(guò)程中產(chǎn)生的污染和有害廢液量的 理想的方法。另外，一種適用于從金屬基材表面移除至少一部分氧化物層的可用于所述方 法中的理想的處理液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的具體實(shí)施例中，提供了一種從金屬基材表面移除至少一部分氧化物層的 方法。該方法可包括將該金屬基材暴露于一包含處理劑配方和多個(gè)固體顆粒的處理液中。 所述的處理劑配方可包含選自于酸、堿及表面活性劑中的一種或多種促進(jìn)劑。該方法可包 括使所述的固體顆粒與所述的金屬基材進(jìn)行接觸式相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0014] 本發(fā)明的某一具體實(shí)施例中，提供了一種從金屬基材表面移除至少一部分氧化物 層的方法，其包括將所述的金屬基材暴露于一包含處理劑配方和多個(gè)固體顆粒的處理液 中，所述的多個(gè)固體顆粒包含多個(gè)聚合物顆?；蛴啥鄠€(gè)聚合物顆粒組成，所述的處理劑配 方包含選自于酸、堿及表面活性劑中的一種或多種促進(jìn)劑，其中該方法還進(jìn)一步包括使所 述的固體顆粒與所述的金屬基材進(jìn)行接觸式相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0015] 本發(fā)明的具體實(shí)施例中，提供了一種用于移除金屬基材表面至少一部分氧化物層 的處理液。所述的處理液可包含一處理劑配方和多個(gè)固體顆粒。所述的處理劑配方可包含 選自于酸、堿及表面活性劑中的一種或多種促進(jìn)劑。
[0016] 本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，提供了一種用于移除金屬基材表面至少一部分氧化 物層的處理液，其包含一處理劑配方和多個(gè)固體顆粒，所述的多個(gè)固體顆粒包含多個(gè)聚合 物顆粒或由多個(gè)聚合物顆粒組成，其中，所述的處理劑配方包含選自于酸、堿及表面活性劑 中的一種或多種促進(jìn)劑，所述的處理劑配方包含：
[0017] i) -種或多種包含至少一羧酸部分的促進(jìn)劑；
[0018] ii) -種或多種包含至少一表面活性劑的促進(jìn)劑；
[0019] 所述的固體顆粒的長(zhǎng)度介于約0· 5~6_。
[0020] 在具體實(shí)施例中，本發(fā)明的方法可不使用高侵蝕性條件，促進(jìn)從金屬基材表面移 除氧化物層。
[0021] 在某些具體實(shí)施例中，所述的處理劑配方進(jìn)一步還包括一溶劑。
[0022] 在某些具體實(shí)施例中，所述的酸的pKa可大于約-1. 7。在進(jìn)一步的具體實(shí)施例中， 所述的酸的pKa可介于約-1. 7~約15. 7。
[0023] 在某些具體實(shí)施例中，所述的一種或多種促進(jìn)劑包含至少一有機(jī)酸。
[0024] 在某些具體實(shí)施例中，所述的堿的pKb可大于約-1. 7。在進(jìn)一步具體實(shí)施例中，所 述的喊的pKb可介于約-1. 7~約15. 7。
[0025] 在一些具體實(shí)施例中，所述的一種或多種促進(jìn)劑可包含至少一羧酸部分。
[0026] 在一些具體實(shí)施例中，所述的一種或多種促進(jìn)劑可包含兩個(gè)以上羧酸部分。
[0027] 在一些具體實(shí)施例中，所述的一種或多種促進(jìn)劑可包含至少一檸檬酸根部分。
[0028] 在一些具體實(shí)施例中，所述的一種或多種促進(jìn)劑可包含至少一金屬螯合劑。
[0029] 在一些具體實(shí)施例中，所述的一種或多種促進(jìn)劑可包含至少一表面活性劑。
[0030] 在一些具體實(shí)施例中，所述的至少一表面活性劑可為一非離子表面活性劑。
[0031] 在一些具體實(shí)施例中，所述的處理劑配方的pH可為約1~約13。
[0032] 在一些具體實(shí)施例中，所述的處理劑配方的pH可大于約7。
[0033] 在一些具體實(shí)施例中，所述的處理劑配方的pH可為約8。
[0034] 在一些具體實(shí)施例中，所述的處理劑配方可為含水的。
[0035] 在一些具體實(shí)施例中，所述的固體顆粒至少有部分可漂浮于所述的處理劑配方 中。
[0036] 在一些具體實(shí)施例中，所述的固體顆粒的平均密度可小于約1。
[0037] 在一些具體實(shí)施例中，所述的固體顆?？蔀榭招暮?或多孔結(jié)構(gòu)。
[0038] 在一些具體實(shí)施例中，所述的固體顆粒可呈珠粒形式。
[0039] 在一些具體實(shí)施例中，所述的方法可包括移動(dòng)所述的金屬基材以使其表面與所述 的固體顆粒接觸。
[0040] 在一些具體實(shí)施例中，所述的方法可包括使所述的金屬基材在所述的處理液中進(jìn) 行旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0041] 在一些具體實(shí)施例中，所述的方法可包括以所述的固體顆粒擦洗所述的金屬基材 的表面。
[0042] 在一些具體實(shí)施例中，所述的方法可包括在所述的處理液中攪拌所述的固體顆 粒。
[0043] 在一些具體實(shí)施例中，所述的方法可使用包含所述的處理液的流體化床進(jìn)行。
[0044] 在一些具體實(shí)施例中，所述的多個(gè)固體顆?？砂鄠€(gè)聚合物顆粒。在另一些具 體實(shí)施例中，所述的多個(gè)固體顆?？捎啥鄠€(gè)聚合物顆粒組成。
[0045] 在一些具體實(shí)施例中，所述的多個(gè)固體顆粒可包含多個(gè)非聚合物顆粒。在進(jìn)一步 具體實(shí)施例中，所述的多個(gè)固體顆粒可由多個(gè)非聚合物顆粒組成。
[0046] 在一些具體實(shí)施例中，所述的多個(gè)固體顆?？砂鄠€(gè)聚合物顆粒和多個(gè)非聚合 物顆粒的混合物。在另一些具體實(shí)施例中，所述的多個(gè)固體顆?？捎啥鄠€(gè)聚合物顆粒和多 個(gè)非聚合物顆粒的混合物組成。
[0047] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆?？砂环N或多種極性聚合物顆粒。所 述的極性，較佳地是指所述的聚合物含有與一個(gè)或多個(gè)電負(fù)性原子成鍵的碳原子，所述的 電負(fù)性原子較佳地選自于鹵素、氧原子、硫原子和氮原子。在一些具體實(shí)施例中，所述的聚 合物顆粒可包含一種或多種非極性聚合物顆粒。所述的非極性，較佳地是指所述的聚合物 不含與一個(gè)或多個(gè)電負(fù)性原子成鍵的碳原子，所述的電負(fù)性原子較佳地選自于鹵素、氧原 子、硫原子和氮原子。
[0048] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆?？砂环N或多種極性聚合物顆粒和一 種或多種非極性聚合物顆粒。
[0049] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆?？砂x自于聚烯烴、聚酰胺、聚酯、聚 硅氧烷、聚氨酯或其共聚物的顆粒。
[0050] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆?？砂x自于聚烯烴和其共聚物的顆 粒。
[0051] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆?？砂郾╊w粒。
[0052] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆?？砂x自于聚酰胺、聚酯及其共聚物 的顆粒。
[0053] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚酯顆?？砂蹖?duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚對(duì)苯二 甲酸丁二醇酯顆粒。
[0054] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚酰胺顆?？砂猃堫w粒。
[0055] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚酰胺顆粒可包含尼龍6或尼龍6, 6。
[0056] 在一些具體實(shí)施例中，所述的非聚合物顆粒可包含陶瓷材料、耐火材料、火成巖、 沉積巖、變質(zhì)礦物或復(fù)合材料顆粒。
[0057] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆?；蚍蔷酆衔镱w?？沙手榱Ｐ问健?br>[0058] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆粒可包含選自于線性、支化或交聯(lián)聚合物 的顆粒。
[0059] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆?？砂l(fā)泡型聚合物。
[0060] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆?？砂前l(fā)泡型聚合物。
[0061] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆?；蚍蔷酆衔镱w?？蔀榭招暮?或多孔結(jié) 構(gòu)。
[0062] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆粒的平均密度可為約0. 5~約3. 5g/cm3。
[0063] 在一些具體實(shí)施例中，所述的非聚合物顆粒的平均密度可為約3. 5~約12. 0g/ cm3〇
[0064] 在一些具體實(shí)施例中，所述的聚合物顆?；蚍蔷酆衔镱w粒的體積可為約5~約 275mm3〇
[0065] 在一些具體實(shí)施例中，所述的固體顆粒可被重復(fù)使用一次或多次，按照本發(fā)明所 述的方法用于金屬基材處理。
[0066] 在一些具體實(shí)施例中，所述的方法可進(jìn)一步包含在金屬基材處理后回收所述多個(gè) 固體顆粒的步驟。在進(jìn)一步具體實(shí)施例中，所述的方法可包含從所述的處理劑配方中，分離 所述的多個(gè)固體顆粒。
[0067] 在一些具體實(shí)施例中，所述的處理劑配方可實(shí)質(zhì)上不含氫氟酸。
[0068] 在一些具體實(shí)施例中，所述的處理劑配方可包含選自于聚合物、緩蝕劑、增潔劑 (builders)、分散劑、抗氧化劑、還原劑、氧化劑及漂白劑中的一種或多種組分。
[0069] 在一些具體實(shí)施例中，所述的方法可包括鈍化所述的金屬基材。
[0070] 在一些具體實(shí)施例中，所述的方法可包括抑制氧化物層在所述的金屬基材表面的 再生長(zhǎng)。
[0071] 在一些具體實(shí)施例中，所述的方法可進(jìn)一步包括在移除至少一部分氧化物層后， 對(duì)金屬基材進(jìn)行涂布。所述的涂布可為一保護(hù)涂層或油漆。
[0072] 在一些具體實(shí)施例中，所述的金屬基材可包含過(guò)渡金屬。
[0073] 在一些具體實(shí)施例中，所述的金屬基材可包含鋁。
[0074] 在一些具體實(shí)施例中，所述的金屬基材可為金屬合金。
[0075] 在一些具體實(shí)施例中，所述的金屬基材可包含金屬片。
[0076] 在一些具體實(shí)施例中，所述的金屬基材可為一金屬罐。
[0077] 在一些具體實(shí)施例中，所述的方法可進(jìn)一步包括塑形或成形金屬基材。所述的塑 形或成形可在本發(fā)明方法的處理步驟之前或之后進(jìn)行。所述的塑造或成形金屬基材可為創(chuàng) 造物體的最終理想形式，如罐，或?yàn)樾纬稍撟罱K理想形式的前體。
[0078] 在一些具體實(shí)施例中，本發(fā)明的方法可進(jìn)一步包括，在從所述的金屬基材移除至 少一部分氧化物層前，清潔所述金屬基材以移除表面污染物。在一些具體實(shí)施例中，清潔所 述金屬基材可包括以一含有清潔劑配方和多個(gè)固體顆粒的清潔液來(lái)清潔所述金屬基材。
[0079] 在一些具體實(shí)施例中，清潔所述金屬基材可進(jìn)一步包括使所述的固體顆粒與所述 的金屬基材進(jìn)行接觸式相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0080] 在一些具體實(shí)施例中，所述的清潔劑配方可包含至少一溶劑。
[0081] 在一些具體實(shí)施例中，所述的清潔劑配方可為含水的。
[0082] 在一些具體實(shí)施例中，所述的清潔劑配方可包含至少一表面活性劑。
[0083] 在一些具體實(shí)施例中，所述的清潔劑配方可包含至少一酸。
[0084] 在一些具體實(shí)施例中，所述的清潔劑配方可包含至少一堿。
[0085] 在一些具體實(shí)施例中，所述的清潔劑配方可包含至少一金屬螯合劑。
[0086] 在一些具體實(shí)施例中，所述的清潔劑配方可包含至少一檸檬酸根部分。
[0087] 在一些具體實(shí)施例中，所述的固體顆?？膳c上文涉及氧化物層移除的本發(fā)明實(shí)施 例所公開(kāi)的固體顆粒一致。
[0088] 在本發(fā)明進(jìn)一步具體實(shí)施例中，公開(kāi)了一種由本發(fā)明上述公開(kāi)的具體實(shí)施例的方 法獲得或可獲得的金屬基材。
[0089] 在一些具體實(shí)施例中，所述的金屬基材可包含一厚度少于15nm的氧化物層，由X 射線光電子譜測(cè)得。
[0090] 在一些具體實(shí)施例中，所述的金屬