Hóa chất tốt nhất để làm sạch đồng là gì? Hướng dẫn lựa chọn từ làm sạch đến bảo vệ chống xỉn màu không có Chrome

Trong chế biến đồng công nghiệp, thách thức chính thường là không loại bỏ được ô nhiễm. Nó giúp đồng không bị xỉn màu trở lại sau khi làm sạch.

Các bộ phận bằng đồng mới được xử lý ban đầu có thể trông sáng và đồng đều. Tuy nhiên, sau khi làm sạch, sấy khô, đóng gói hoặc bảo quản, chúng có thể dần dần phát triển:

• đốm đen hoặc đen;

• vết nước;

• vết vân tay;

• quá trình oxy hóa cục bộ;

• màu bề mặt không đồng đều.

Điều này đặc biệt phổ biến với đồng nguyên chất thương mại, thường được gọi là đồng đỏ ở thị trường Trung Quốc.

Vì vậy, khi hỏi “Hóa chất nào tốt nhất để làm sạch đồng?” , chỉ sức mạnh làm sạch thôi là chưa đủ.

Một quy trình công nghiệp hiệu quả cần đạt được ba điều:

Loại bỏ ô nhiễm, giảm thiểu sự tấn công vào bề mặt đồng và giảm quá trình oxy hóa lại sau khi làm sạch.

Ô nhiễm dầu, các lớp oxit hiện có và vết xỉn màu sau khi làm sạch là những vấn đề khác nhau. Mỗi loại đòi hỏi một cách tiếp cận hóa học khác nhau.

Hóa chất nào tốt nhất để làm sạch đồng?

Không có một loại hóa chất chung nào cho mọi ứng dụng làm sạch đồng.

Hóa học chính xác phụ thuộc vào điều kiện bề mặt.

Đối với ô nhiễm dầu: Sử dụng chất tẩy rửa gốc nước nhẹ

Đối với dấu vân tay, cặn chất lỏng cắt và dầu gia công thông thường, chất tẩy rửa gốc nước có tính kiềm nhẹ hoặc trung tính thường được ưu tiên hơn.

Một công thức công nghiệp điển hình có thể chứa:

• chất hoạt động bề mặt;

• chất làm ướt;

• chất nhũ hóa;

• người xây dựng;

• tác nhân tạo phức;

• chất ức chế ăn mòn.

Đối với đồng, độ kiềm mạnh hơn không có nghĩa là làm sạch tốt hơn.

Công thức phải cung cấp đủ khả năng làm ướt, nhũ hóa, phân tán và rửa sạch , đồng thời giảm thiểu sự tấn công lên bề mặt đồng.

Do đó, các kỹ sư R&D không chỉ nên đánh giá hiệu suất loại bỏ dầu mà còn phải đánh giá:

• khả năng tương thích đồng;

• màu bề mặt sau khi làm sạch;

• hiệu suất rửa sạch;

• mức dư lượng;

• khả năng tương thích với các quá trình hạ nguồn.

Đối với đồng bị oxy hóa: Sử dụng bước khử oxy có kiểm soát

Nếu đồng đã sẫm màu hoặc hình thành lớp oxit nhìn thấy được thì chất tẩy nhờn thông thường thường không đủ.

Dầu và oxit đồng là những loại ô nhiễm hóa học khác nhau.

Do đó, hệ thống kích hoạt hoặc khử oxy có tính axit nhẹ thường được yêu cầu trước khi bảo vệ bề mặt thêm.

Tuy nhiên, nồng độ axit hoặc thời gian xử lý quá mức có thể gây ra:

• khắc quá mức;

• mất độ sáng;

• tăng độ nhám bề mặt;

• ngoại hình không đồng đều.

Nguyên tắc đúng rất đơn giản:

Loại bỏ lớp oxit mà không tấn công quá mức vào lớp đồng bên dưới.

Chất lượng nước và rửa sạch cũng có vấn đề

Nhiều vấn đề về làm sạch đồng được đổ lỗi cho chất tẩy rửa hoặc chất thụ động, trong khi nước rửa lại bị bỏ qua.

Mức độ cao của:

• canxi;

• magiê;

• clorua;

• sắt;

• sunfat;

• muối hòa tan;

có thể góp phần tạo ra vết nước, cặn trắng, vết ố hoặc sự đổi màu cục bộ sau khi khô.

Đối với các bộ phận bằng đồng nhạy cảm về bề ngoài, nước rửa cuối cùng bằng nước có độ dẫn điện thấp hoặc nước khử ion có thể cải thiện tính nhất quán của quy trình.

Việc rửa sạch cũng quan trọng không kém vì dư lượng:

• chất tẩy rửa có tính kiềm;

• axit;

• chất hoạt động bề mặt;

• muối vô cơ;

• chất tạo phức;

có thể gây ra sự đổi màu vài giờ hoặc vài ngày sau đó.

Vì vậy, trong nhiều trường hợp, vết xỉn màu sau khi làm sạch không phải do hóa chất làm sạch kém mà do việc rửa không kỹ hoặc bảo vệ xuôi dòng không đủ.

Tại sao đồng bị xỉn màu sau khi làm sạch?

Đồng có khả năng chống ăn mòn nói chung tốt, nhưng bề mặt của nó không trơ ​​về mặt hóa học.

Sau khi làm sạch, màng dầu, cặn xử lý và một phần lớp oxit hình thành tự nhiên có thể được loại bỏ. Điều này làm lộ ra bề mặt đồng tươi hơn.

Bề mặt đó có thể phản ứng dễ dàng hơn với:

• ôxy;

• độ ẩm;

• clorua;

• hợp chất chứa lưu huỳnh;

• dấu vân tay;

• dư lượng quá trình.

Điều này giải thích một vấn đề sản xuất phổ biến:

Bộ phận trông sạch hơn ngay sau khi xử lý nhưng dễ bị xỉn màu hơn trong quá trình bảo quản.

Điều kiện sấy khô cũng ảnh hưởng đến kết quả.

Nước có thể vẫn bị mắc kẹt trong:

• lỗ mù;

• rãnh;

• phần chồng chéo;

• các vùng tiếp xúc xếp chồng lên nhau.

Do đó, một quy trình xử lý đồng hoàn chỉnh cần phải xem xét:

Làm sạch → Rửa sạch → Xử lý chống xỉn màu → Sấy khô → Đóng gói → Bảo quản

Không chỉ là bồn tắm làm sạch.

Tại sao nên sử dụng thụ động không có Chrome sau khi làm sạch đồng?

Đối với các bộ phận được xử lý và sử dụng ngay, việc làm sạch sau đó sấy khô đúng cách đôi khi có thể là đủ.

Tuy nhiên, nhiều thành phần đồng phải chịu được:

• vận tải;

• lưu trữ lâu dài;

• môi trường ẩm ướt;

• sử dụng điện hoặc điện tử;

• ứng dụng trao đổi nhiệt;

• yêu cầu khắt khe về ngoại hình.

Trong những tình huống này, chỉ làm sạch thôi thường là không đủ.

Một quy trình hoàn chỉnh hơn là:

Tẩy dầu mỡ → Rửa sạch bằng nước → Kích hoạt nếu cần → Rửa sạch bằng nước → Thụ động không chứa Chrome → Sấy khô

Các hệ thống cromat truyền thống trước đây có khả năng hình thành màng tốt và khả năng chống ăn mòn, nhưng các quy trình chứa crom tạo ra thêm các mối lo ngại về môi trường, nước thải và sức khỏe nghề nghiệp.

Đặc biệt, crom hóa trị sáu phải chịu sự kiểm soát nghiêm ngặt về phơi nhiễm của công nhân. Xem OSHA - Crom hóa trị sáu.

Vì lý do này, việc xử lý đồng công nghiệp đang ngày càng hướng tới các hệ thống dựa trên:

chất ức chế đồng hữu cơ + hợp chất photpho hữu cơ + thành phần tạo màng composite.

Thách thức là chỉ riêng "không có chrome" không đảm bảo hiệu suất tốt.

Một công thức công nghiệp vẫn cần phải cân bằng:

• hấp phụ ban đầu;

• tính đồng nhất của phim;

• giữ nguyên màu đồng ban đầu;

• khả năng chịu nhiệt ướt;

• ổn định lưu trữ;

• hiệu suất phun muối.

Đây là lý do tại sao các công thức đa thành phần thường hiệu quả hơn việc chỉ dựa vào một chất ức chế duy nhất.

DT06, DT10 và DT11: Hệ thống bảo vệ đồng tổng hợp không chứa Chrome

Đối với các bộ phận bằng đồng có xu hướng bị oxy hóa hoặc mất màu sau khi làm sạch, phương pháp của chúng tôi sử dụng hệ thống tổng hợp dựa trên DT06, DT10 và DT11.

Ba chất phụ gia thực hiện các chức năng khác nhau.

DT06 — Hình thành phim ban đầu

DT06: Hỗn hợp phốt phát và cacboxylat hữu cơ

DT06 giúp thiết lập môi trường bảo vệ ban đầu và hỗ trợ hình thành màng composite.

Các chức năng chính của nó bao gồm:

• thiết lập các điều kiện tạo màng cơ bản;

• cải thiện tính tương thích của công thức;

• hỗ trợ hiệu suất ức chế tiếp theo.

DT06 là chất lỏng trong suốt, không màu được thiết kế cho các hệ thống xử lý đồng gốc nước.

DT10 — Độ ổn định của phim

DT10: hệ photphat hữu cơ

DT10 được sử dụng để cải thiện độ ổn định của cấu trúc bảo vệ.

Hiệu suất thụ động đồng có thể bị ảnh hưởng bởi:

• chất lượng nước;

• sự tập trung;

• độ pH;

• trạng thái bề mặt ban đầu.

DT10 cung cấp cơ chế ổn định bổ sung và giúp cải thiện độ bền của quy trình.

DT11 — Ức chế ăn mòn lâu dài

DT11: thành phần gốc mecapto-benzen và hỗn hợp alkanolamide

DT11 được sử dụng để tăng cường khả năng ức chế ăn mòn và chống chịu môi trường.

Các nhóm chức hữu cơ chứa lưu huỳnh có thể tương tác mạnh với bề mặt đồng và góp phần hình thành cấu trúc bảo vệ ổn định hơn.

Trong hệ thống tổng hợp, DT11 chủ yếu hỗ trợ:

• hiệu suất chống xỉn màu;

• tính toàn vẹn của phim;

• ức chế ăn mòn lâu dài;

• sức đề kháng trong điều kiện ẩm ướt và phun muối.

Do đó, thiết kế ba thành phần có thể được tóm tắt như sau:

DT06: tạo màng → DT10: ổn định màng → DT11: ức chế lâu dài

Cách tiếp cận này nhằm giảm bớt những hạn chế của hệ thống chất ức chế đơn lẻ.

Tham khảo Công thức thụ động đồng không chứa Chrome

Công thức sau đây có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo kỹ thuật cho việc xử lý chống xỉn màu đồng đậm đặc.

Mỗi thành phần làm gì?

BTA, hay benzotriazole , được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống ức chế ăn mòn đồng và hợp kim đồng.

Nó có thể hấp phụ trên bề mặt đồng và tham gia vào việc hình thành cấu trúc bảo vệ.

Thêm thông tin hóa học có sẵn từ PubChem - Benzotriazole.

Trong công thức tham chiếu này, BTA cung cấp chức năng ức chế đồng cơ bản.

Tuy nhiên, hiệu suất BTA bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như:

• sự tập trung;

• độ pH;

• chất lượng nước;

• độ sạch bề mặt;

• nhiệt độ;

• điều kiện bảo quản.

Đây là lý do tại sao công thức kết hợp BTA với DT06, DT10 và DT11.

Trietanolamine chủ yếu giúp điều chỉnh môi trường bào chế và cải thiện khả năng tương thích giữa các thành phần được chọn.

Liều lượng của nó phải được tối ưu hóa theo độ pH của dung dịch làm việc, loại đồng và độ ổn định của công thức.

Ethanol hoạt động chủ yếu như một đồng dung môi. Nó giúp cải thiện độ hòa tan và phân phối các thành phần hữu cơ được chọn trong chất cô đặc.

Điều kiện quy trình được đề xuất

Công thức đậm đặc có thể được pha loãng trước khi sử dụng.

Phạm vi bắt đầu thực tế là:

Nồng độ hoạt động: 5–10%
Phương pháp xử lý: Ngâm ở nhiệt độ phòng
Thời gian xử lý tham chiếu: 2–3 phút

Đối với 1.000 kg dung dịch làm việc:

Nồng độ cuối cùng và thời gian xử lý cần được điều chỉnh theo:

• lớp đồng;

• tình trạng bề mặt;

• phần hình học;

• phương pháp tiền xử lý;

• thời gian lưu trữ dự kiến;

• yêu cầu hiệu suất chống xỉn màu.

Tiền xử lý là rất quan trọng

Trước khi thụ động, bề mặt đồng phải không có dầu nhìn thấy được.

Dầu cặn có thể ngăn cản hóa chất xử lý tiếp xúc đồng đều với kim loại, dẫn đến:

• bảo hiểm không đầy đủ;

• màu loang lổ;

• xỉn màu cục bộ.

Nếu đồng bị oxy hóa nghiêm trọng, cần loại bỏ oxit trước khi thụ động hóa.

Tương tự, cặn xử lý trước bằng axit hoặc kiềm phải được rửa kỹ để giảm lực kéo vào và duy trì độ ổn định của bể.

Làm khô các bộ phận kịp thời

Sau khi thụ động hóa, các bộ phận bằng đồng không được để ướt trong thời gian dài.

Cần đặc biệt chú ý đến:

• lỗ mù;

• rãnh;

• khoảng cách hẹp;

• các cấu trúc chồng chéo.

Nước dư vẫn có thể gây ố màu, ngay cả khi có chất ức chế ăn mòn.

Kết quả phun muối nên được giải thích như thế nào?

Trong điều kiện phòng thí nghiệm sử dụng phiếu đồng, hệ thống tổng hợp này đã đạt được khoảng:

Khả năng chống phun muối trung tính từ 18–24 giờ.

Giá trị này phải được coi là tham chiếu trong phòng thí nghiệm, không phải là kết quả được đảm bảo cho mọi bộ phận sản xuất.

Hiệu suất phụ thuộc vào:

• lớp đồng;

• tình trạng bề mặt ban đầu;

• độ sạch tiền xử lý;

• tập trung làm việc;

• thời gian ngâm;

• rửa sạch nước;

• điều kiện sấy khô;

• phương pháp thử nghiệm.

Để đánh giá phun muối trung tính, ASTM B117 là một phương pháp thử nghiệm được sử dụng phổ biến. Xem ASTM B117 - Thử nghiệm phun muối.

Đối với tiêu chuẩn công nghiệp, việc kiểm tra phải luôn được thực hiện bằng cách sử dụng vật liệu thực tế, hình dạng bộ phận, tiền xử lý, đóng gói và điều kiện bảo quản của khách hàng.

Vì vậy, hóa chất tốt nhất để làm sạch đồng là gì?

Câu trả lời phụ thuộc vào vấn đề bề mặt.

Nếu vấn đề chính là ô nhiễm dầu , hãy sử dụng hệ thống làm sạch gốc nước trung tính hoặc có tính kiềm nhẹ.

Nếu đồng đã bị oxy hóa , hãy sử dụng hệ thống kích hoạt hoặc khử oxy có tính axit được kiểm soát.

Nếu vấn đề chính là bị xỉn màu sau khi làm sạch thì chỉ làm sạch thôi là chưa đủ. Một quy trình đầy đủ hơn nên bao gồm:

Làm sạch + Rửa sạch + Thụ động không chứa Chrome + Sấy khô

DT06, DT10 và DT11 nhằm giải quyết giai đoạn cuối cùng này bằng cách giảm nguy cơ tái oxy hóa, đổi màu và ăn mòn sau khi làm sạch.

Cách hữu ích nhất để hiểu cách xử lý bề mặt đồng là:

Sử dụng hóa chất tẩy rửa dầu.
Sử dụng hóa chất kích hoạt cho oxit.
Sử dụng chất ức chế ăn mòn và thụ động để loại bỏ vết xỉn màu sau khi làm sạch.

Đối với các bộ xử lý đồng công nghiệp, giải pháp tốt nhất hiếm khi là một loại hóa chất phổ quát.

Hiệu suất đáng tin cậy đến từ việc kết hợp các điều kiện làm sạch, súc rửa, kích hoạt, thụ động, sấy khô và bảo quản thành một quy trình hoàn chỉnh.