水基金属清洗剂的研究与应用

水基金属清洗剂的研究与应用

1.水基金属洗涤剂金属清洁是机械生产中不可或缺的过程之一。在不同的金属加工过程中，金属零件和设备表面可能会附着各种污垢。污垢的存在会影响工艺的顺利进行和产品的加工质量。针对不同的污垢类型常选用化学酸洗(主要除去金属氧化物)、化学碱洗(除去动植物油脂)、有机溶剂清洗(靠溶剂溶解污垢)和水基清洗(以表面活性剂为主要活性组分)。前几种清洗剂都存在不同的缺陷,而且使用范围较窄,以表面活性剂为主体的水基清洗则克服了其他几种清洗剂的不足,成为金属清洗工业的主要发展方向。水基金属清洗剂主要有以下优点:①清洗效率高,去污力强。原一工厂用汽油清洗轴承上的油污,5个人一年仅清洗一万套,改用表面活性剂清洗,效率提高近千倍。②安全性能好,不污染环境。溶剂清洗会因有机溶剂的挥发,污染空气.易燃、易爆,不安全。化学清洗也有污染,对设备有腐蚀,对工人不安全。而水基清洗剂属于安全无污染的清洗过程,在微观和宏观方面都是安全的。③节约能源,洗涤成本低。④洗涤过程对被洗机件无损伤,洗后对机件不腐蚀。2.去污和除污过程水基清洗剂的去污作用是借助于表面活性剂的润湿、渗透、乳化、分散、增溶等性质来实现的。其去污过程可以大致分为以下几步:①洗涤剂溶液对被洗基质和污垢的润湿及对二者界面之间的渗透;②清洗剂中的表面活性剂使油性污垢乳化、增溶、分散.使污垢与固体表面分离,并分散或乳化于洗涤介质中(通常是水);③防止已被乳化的油性污垢和已被分散的固体污垢重新再沉积于基质表面。洗涤过程是一个可逆过程,分散和悬浮于介质中的污垢也有可能重新沉积于固体表面,这-过程称为污垢再沉积作用。在上述过程中施加-定的机械力,将大大提高清洗效果。去污过程如图一所示:整个洗涤过程是在清洗介质中进行的,在洗涤结束之后应安排漂洗和干燥过程。因此整个去污过程可用下述三个方程式表示:基质·污垢+洗涤剂·溶剂=基质+洗涤剂·溶剂+污垢·洗涤剂·溶剂基质·洗涤剂·溶剂+水=基质·水+洗涤剂·溶剂·水基质·水加热←→基质+水3.金属水处理水基金属清洗剂属于硬表面洗涤剂系列,主要由表面活性剂和无机助剂组成。其基本组成见下表:4.复合金属罪犯配方目前水基金属清洗剂的分类呈现出多样化,在这里我们根据水基金属清洗剂的配方组成,大致将其分为以下几种:①单一清洗剂由于工业污垢的多样性,一般的金属没有用单一表面活性剂配制的清洗剂清洗的。②复合清洗剂复合清洗剂是指由几种表面活性剂复合而成的金属清洗剂。其复合的指导思想是表面活性剂复配产生的协同效应能改善它的性能,并充分发挥其在清洗过程中的润湿、渗透、乳化、增溶等作用,满足除油污、防腐蚀、稳定性和抗硬水等要求。根据表面活性剂的类别,通常有两种复配方式:一种是阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配。阴离子单体能有效地消除或提高非离子单体溶液的浊点。以适应加热清洗和高温存放的需要,这一类清洗剂无浊点或浊点高,可用于加温清洗;另一种是非离子表面活性剂复配,非离子单体之间复配可适当改变复合物的浊点,清洗能力也有所增强.当清洗能力差的单体和清洗能力好的单体复配时,复配物的清洗能力通常接近清洗能力好的单体,一般不会降低清洗能力,这一类清洗剂常用于常温清洗。以下介绍几种复合清洗剂的配方:配方1:这是多种非离子表面活性剂的复合物。具有扩散、乳化、渗透、耐酸、耐碱、抗硬水等性能。还具有良好的发泡力,对轻垢、重垢都有较佳的携污力。配方2:该配方具有润湿、乳化、防锈等功能,使用时配成2%溶液适用于黑色金属及铝合金的清洗。③含有助洗剂的复合清洗剂由于复合金属清洗剂在除污垢性能上还不够理想,为了适应更多金属材料和多种污垢的清洗,往往在复配的金属清洗剂中,添加多种助洗剂或其他添加剂,以期改善清洗剂的去污性,尤其是去除硬质污垢的能力。应用配方举例如下:配方1:本产品为工序间洗涤剂和除去金属零件防护油的洗净剂。配方2:该配方适用于精密金属零件的清洗④含有两亲溶剂的金属清洗剂这类金属清洗剂中除含表面活性剂外,还添加具有两亲性质的有机溶剂。因为这类溶剂在水和油中都有一定的溶解作用,故称为两亲溶剂。常用的有:醇类,如乙醇、正丁醇、环己醇;醚类,如乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇苯醚等。加入此类分子偶极较大的溶剂,主要是为了提高除油的能力,增大某种添加剂或清洗剂活性物在水中的溶解度。常用配方举例如下:配方1:该配方为多用途金属清洗剂.使用时可稀释成5%的溶液,用以清洗钢板。在55℃、相对湿度100%条件下,经24h钢板无腐蚀。配方2:用于除去银器表面的积垢和斑点。去污迅速,对银器腐蚀小,银器洗后表面产生银白光泽。⑤乳化清洗剂有机溶剂可以除去它能溶解的油脂.在洗涤剂中它是一种活性组分,有时为了进-步提高清洗效率,在清洗剂组成中加入有机溶剂和表面活件剂两种活性组分。这不仅可以大大地改善溶液的除油能力,而且可以弥补它们单一使用时的若干不足。有机溶剂和表面活性剂溶液并用的清洗过程,称为乳化清洗或两相清洗。配方1:该配方为有色金属清洗剂。配方2:该配方为不锈钢清洁剂。适用于银行、机场等点钞机、打印机不锈钢键盘及其他不锈钢器件的清洗。⑥低泡清洗剂工业采用的水剂清洗,一部分是以压力冲洗工艺实现的,清洗剂的发泡性往往造成溢流。在强力搅拌下,清洗液所占体积将增大,造成了金属零件清洗上的困难。低泡型清洗剂即可解决这一问题。要达到低泡沫的要求,可有两种解决方法,一种是在原清洗剂中添加消泡剂,另一种是采用低泡表面活性剂,如采用聚醚型表面活性剂。常用的消泡剂有7010丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、GPE丙三醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚等多羟基聚醚型表面活性剂。值得注意的是单纯聚醚型清洗剂的清洗能力不如一般的清洗剂。而加有消泡剂的清洗剂往往又存在着消泡能力随时间降低的问题。低泡清洗剂配方举例如下:配方1:5.表面活性剂用于其他金属清洗方法在其他金属清洗方法中,表面活性剂也发挥着重要的作用。缓蚀剂的复配为提高酸洗效果,即加速氧化层的溶解,延缓酸对基体的腐蚀,抑制氢原子向基体的扩散,金属酸洗液中常常加入少量表面活性剂,这是因为加入的表面活性剂会在金属表面形成一层薄膜,起到一定的缓蚀作用。另外,在酸洗过程中会产生大量酸雾,为消除或减轻这种危害,可加入抑酸雾剂。抑酸雾剂通常由非离子表面活性剂、羧酸盐等多种表面活性剂复配而成。其抑雾的机理是表面活性剂分子在溶液表面定向排列,形成单分子表面膜,降低了界面上的蒸气分压,抑制了酸雾的产生。常用的抑制剂有十二烷基硫酸钠、OP乳化剂和尿素等。目前国内外研制生产的酸洗缓蚀剂品种较多,有适用于盐酸的、硫酸的,也有通用的。这些产品通常由硫脲及衍生物、烷基酚聚氧乙烯醚、咪唑啉等多种表面活性剂复配而成.如某型号的复配型缓蚀剂为土黄色液体,可溶于酸,溶于水,具有芳香味苦,毒性小。可适用于钢铁、铜、铝等多种材料以及盐酸、硫酸、氢氟酸及各种有机酸的酸洗,其缓蚀、抑雾效果明显,能防氢脆,提高材料酸洗后的机械强度.而且使金属表面光滑平整。金属离子检测一方面表面活性剂的主要作用就是降低表面张力、乳化、分散污垢,从而显著提高清洗效率。另一方面,大量的无机盐组分能降低表面活性剂的临界胶束浓度(cmc),从而提高其表面活性。非离子表面活性剂(如烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚等)具有良好的润湿和渗透能力,加入少量非离子表面活性剂可提高碱性成分对油性污垢、水垢和锈垢的润湿和渗透能力。表面活性剂的选择主要使用的表面活性剂有酯、醚和胺的环氧乙烷加成物或它们的混合物,也可采用非离子和阴离子表面活性剂的复配物。表面活性剂的选择由溶剂的类型和拟配制的清洗剂乳化液的类型来决定。另外,在溶剂基清洗剂中还应加入某些助溶剂,以提高溶剂的溶解量(如高级醇、乙