清洗處理方法及清洗劑
用一種清洗方法很少能從金屬表面清除掉所有污染物。經(jīng)常要聯(lián)用物理法、化學(xué)法和物化法來(lái)清洗。除了純機械清洗外(打磨、研磨),經(jīng)常也用由化學(xué)溶劑配制成的清洗劑,其物理或化學(xué)的效果可以用物理過(guò)程的方法加以強化,例如超聲波。
中世紀人們已知道水有清洗功能,水的液體形式使它可以達到表面的任何部位。時(shí)至今日,最常用的清潔方法還是用水溶液,其中又以堿溶液清洗最常用。
在這方面,皂化通常不重要。但物理和膠體化學(xué)作用是很重要的,例如吸附、脫附,粒子吸引和排斥,乳液形成和破碎。其中表面活性劑起了控制作用。
這些物質(zhì)中主要是能形成離子的化合物(酸、堿、鹽、皂),它們在水溶液中有活性。在這些溶液中,負離子顆粒聚集在受污染的表面區域上使臟的灰塵顆粒帶負電荷。由于金屬表面也帶負電荷,它們就相互排斥。
陰離子對污染物的親和性不是惟一的活性因素。硅酸鹽和磷酸鹽能形成相對大的聚合離子(在水溶液中)。它們與銷(xiāo)的離子相比,可以將分散的以及水不溶性的臟顆粒漂浮在清潔液中,而且是以膠體形式漂浮,使分散很細的臟東西不會(huì )聚結。
除了無(wú)機物質(zhì)外,現代的工業(yè)清洗劑有些為有機化合物。其中有些使20世紀20年代發(fā)現的非離子型表面活性劑。它們有類(lèi)似肥皂的功能卻不會(huì )在硬水中沉淀。在所有的工業(yè)清洗劑和洗滌劑中都能找到它們。
表面活性劑分子由不同物質(zhì)組成,遵循“相似相溶”原理。系數物質(zhì)僅溶于水或油。表面活性劑由一個(gè)親水基和一個(gè)疏水基組成,因此,既溶于水,又溶于油。溶于水溶液時(shí),即使是極少量的表面活性劑也會(huì )降低表面張力,它們會(huì )集中在界面處形成很高的局部濃度。因此,清洗劑溶液會(huì )浸濕,包圍并滲透到污染物中,可以改進(jìn)清洗效果,更方便地清除臟東西。局部濃度會(huì )較高。在溶液中達到一定濃度時(shí),表面活性劑會(huì )形成分子基團(稱(chēng)為“膠束”),可分散或乳化(分散、使其溶解)水不溶性物質(zhì),如油和潤滑脂。
在現代工業(yè)用清洗劑中,經(jīng)常聯(lián)合試用離子型和非離子型的化學(xué)物質(zhì)。清洗劑地作用就是靠各種相互協(xié)調地物理和化學(xué)作用來(lái)實(shí)現的。
清洗劑的系列化
用戶(hù)可以根據需要選擇水溶液型、溶劑型以及乳液型清洗劑。根據用戶(hù)需要選擇清洗劑類(lèi)型和不同的清洗劑。
(1) 水溶液清洗劑
有噴霧型和液體型兩種形式。由于安全性和易使用性,更為常用的是液體型。多數清洗劑屬于帶有堿性的中性清洗劑,酸性地較少。由于濃度、溫度和應用場(chǎng)合不同,它們可在許多不同條件下應用。
清潔地成功與否取決于污染物情況。例如要清除已經(jīng)儲放了較長(cháng)時(shí)間地潤滑油時(shí),由于起皮和硬化,其清除難度會(huì )大一些??偟膩?lái)講,污染物清除難度會(huì )大一些。
含固體物以及著(zhù)色深地成型潤滑劑地清除會(huì )困難一些。由于具體情況如固體顆粒、尺寸、工件和固體間相互作用、成型工藝負荷不同,目前還沒(méi)有一種標準地清洗劑。
由于清洗地殘余物即使在深度沖洗后還會(huì )在化學(xué)表面處理和熱化學(xué)工藝中對鍍層形成有影響,為避免這種影響,要使用特殊用途的清洗劑才行。此外,要進(jìn)行處理的堿性金屬的天然性質(zhì)(如鐵、鋁、銅、鋅等)也要給予考慮。
根據堿性清洗液的PH值,可進(jìn)行如下分類(lèi):
◆低PH值堿性清洗劑(PH值為7.0~10.5);
◆中PH值堿性清洗劑(PH值為10.5~11.5);
◆高PH值堿性清洗劑(PH值大于11.5)。
低PH值堿性清洗劑經(jīng)常被稱(chēng)為“中性清洗劑”,這是因為它們略有一些皂化天然和合成脂類(lèi)物質(zhì)的作用,但實(shí)際上“中性清洗劑”的標準定義并不存在。
酸性清洗劑(PH值小于7.0)有特殊用途。它們還能去掉鐵銹、鐵斑或其他用堿洗不能去除的物質(zhì)。這種苛性脫脂劑其組成中主要有鹽酸、硫酸或磷酸,并添加有緩蝕劑。
除了脫除潤滑油膜外,磷酸基的酸性清洗劑還用來(lái)形成一薄層磷酸鹽(大約0.1~0.3μm),這就有利于噴涂層的形成,例如,電泳鍍層及/或粉末鍍層。
★水溶液清洗劑的作用
選擇清洗劑要根據所用的清洗方法來(lái)進(jìn)行。
◆浸浴式清洗劑;
◆噴涂式清洗劑。
特殊用途的清洗劑有:
◆高壓清洗劑;
◆蒸汽噴射清洗劑;
◆機器清洗劑。
浸浴式清洗是一個(gè)老的清洗方法??梢匀菀椎厝芙庥秃蜐櫥?,分散污物顆粒在清洗小部件或大表面積地平面部件時(shí)用這種方法。在浸浴時(shí)如還有更多的工序時(shí)也可以用浸浴方法,例如電鍍處理。經(jīng)常要根據要求采用多級清洗方法。
在浸浴式清洗后,部件要在高溫下處理相對長(cháng)的一段時(shí)間。一般要進(jìn)行多級處理。
(2) 浸浴式清洗設備
標準的設備很容易制造。最簡(jiǎn)單的辦法式用薄鐵皮做的可加熱容器,例如高溫下進(jìn)行浸浴,這種方法如今很少用。這里沸騰液體僅作為一個(gè)機械清洗的支持手段?,F代化的設備已能避免老式設備的缺陷,例如熱損大、易飛濺、過(guò)渡沸騰、蒸汽過(guò)多等。
清洗效果可以通過(guò)循環(huán)清洗劑溶液或溢流來(lái)達到,溶液要用泵循環(huán)送到浴液中,中間由很多位置不通的閥來(lái)控制。額外安裝一個(gè)噴灌系統,奶油狀潤滑油就會(huì )從浸浴表面沖走,防止已清洗好的部件再被脫乳化的油污染。和“煎”浴相比,這樣的好處式清洗效果好,溫度也低(60℃~90℃)。有時(shí)浸浴液不用泵打而用壓縮空氣。這時(shí),需要清洗劑不容易起泡。
(3) 超聲波清洗
另一種浸浴式清洗辦法是超聲波清洗。在有些工業(yè),例如飾品和銀制品工業(yè),光學(xué)玻璃及設備工業(yè)以及高精度合金鋼、接頭及其他結構組件的制造業(yè)中,對多數拋過(guò)光的表面區域的清潔度要求極高。所用材料殘渣和金屬碎屑必須要費大力氣才能清除掉,因為顏料和金屬、玻璃表面接合很牢。
因此,僅用水溶液清洗而不用其他機械方法是不夠的,這時(shí)用超聲波會(huì )有更好效果;超聲波清洗是用通過(guò)特殊振動(dòng)系統產(chǎn)生的高頻聲波來(lái)進(jìn)行清洗的。
超聲波的作用是在清洗劑溶液中,以縱波的形式沿縱向傳播的,由于壓力變化大,會(huì )在溶液中形成許多小的低壓泡,它們很快崩潰并放出能量。表面的微小粗糙度和所積累的粒子形成空腔。這對角落、鉆孔、裝飾性浮雕及其他普通方法難以奏效的地方來(lái)說(shuō)特別有用。在干凈溶液中,我們能觀(guān)察到臟顆粒是如何從表面被去除掉的。該方法主要是基于氣泡破裂時(shí)產(chǎn)生的壓力,局部壓力超過(guò)了100MPa。
聲頻在20~40kHz,溫度為50℃~70℃時(shí)會(huì )有最佳效果。一般最少的清洗時(shí)間不超過(guò)2min。
超聲波發(fā)聲器應設定為每升浸浴液的聲波能量為5~20W。
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