水基化学清洗 | 组合添加多种助剂,增强零件清洁能力

发布时间: 2022年02月28日 浏览次数:303

 

 

水性化学清洗剂是去除零件污垢的有效方法,与水结合,利用酸、碱、有机螯合剂,分散剂等化学药剂,溶解、清除附在金属零件表面的污垢,适用于金属表面处理要求高的设备清洗。对于包括机油和油脂在内的有机污垢,以及水垢和铁锈在内的无机污垢,可以通过正确的清洗方式和化学溶剂一扫而过光。 

 

每种水性清洗剂都离不开水,化学溶剂也会需要水的参与。与石油溶剂不同,基于水基化学清洗剂对零件无实质影响。当金属部件浸入溶剂中,通过过滤和蒸馏连续调节。机械师可以进一步提高清洁力。然后对部件进行蒸汽清洗,纯溶剂蒸汽到达包括小孔在内的整个表面,冷凝在较冷的部件上,从而去除几乎所有残留的油膜。然后在(真空)干燥过程之后将清洗过的部件干燥去除。

 

添加润湿剂、助洗剂、螯合剂、抑制剂和其它助剂一起溶解到水基化学清洗剂中,有利于增强零件的清洁能力。如何合理添加这些成分取决于被清洗部件的材料和表面污垢。 

 

△ 图源:Jenfab

 

 

▸ 润湿剂

 

水具有很高的表面张力,它不能很好地润湿表面。这就是为什么将水与润湿剂或表面活性剂结合使用,使其成为有效的清洗剂。润湿剂降低了水的表面张力,使其可以扩散到整个表面并滑到污垢下面。水和表面活性剂共同作用,将污垢从零件表面拉出。  

 

▸ 表面活性剂清洗剂

 

表面活性剂清洗剂是乳化剂。它们乳化污垢,确保颗粒不会再次粘附在零件上。所有的表面活性剂都有一个亲水端(喜欢水)和一个疏水端(憎水)。 

 

在水中,表面活性剂聚集在一起,形成称为胶束的球形结构。表面活性剂的亲水末端被水吸引,因此它们位于胶束的外部。疏水端不喜欢水,更喜欢留在胶束结构内。 

 

在清洁过程中,亲水端将污垢从零件表面清除。污垢被胶束内的疏水末端吸引。一旦土壤被提起,胶束就会将它们困在里面,使它们无法再次粘在零件表面上。然后,清洗系统的流动将它们冲走。

 

△  图源:华纳化工

 

▸ 表面活性剂清洗剂的种类 

 

阴离子表面活性剂:阴离子表面活性剂带负电荷,在提升颗粒污垢方面最有效。阴离子表面活性剂的例子是硫酸盐和葡糖酸盐。

 

非离子表面活性剂:带中性电荷的非离子表面活性剂在乳化油和清洗金属方面非常出色。非离子表面活性剂易于分离,具体取决于化学温度。发生这种情况时,清洁溶液会变得混浊。

 

阳离子表面活性剂:阳离子表面活性剂带有正电荷,可用于抗菌目的。 

 

 

▸ 助洗剂

 

助洗剂是提高清洗液碱度的无机盐。氢氧化物、硼酸盐和硅酸盐是常见的助洗剂。这些物质用于帮助维持或提高清洗化学品的 pH 值。更高的碱度有助于更有效地分解油脂和其他污垢。  

 

△  模具清洗对比 图源:Tierratech

 

▸ 清洗溶液按 pH 值分类 

 

助洗剂和其他添加剂必须与零件材料兼容。不相容的材料会腐蚀或损坏零件的表面。需要清洗的材料、发生的过程和污染物是创建定制化学品时要考虑的三件事。 

 

酸性水溶液(pH 1-5)面处理,例如磷化和增亮,使用酸性清洁溶液。可使用适量的硝酸、硫酸和磷酸进行清洁。较高的酸性水平可用于除垢或除锈。

 

中性水溶液(pH 7-9):金属加工后经常使用中性水溶液清洗零件。这些清洁溶液需要润湿剂才能发挥作用。它们对较软的金属和合金温和,不会留下残留物。 

 

△ 图源:zhcn.eferrit

 

碱性水溶液(pH 9-12):通常选择碱性水溶液来清洗工业部件。这些清洁解决方案适用于去除各种金属上的油脂。清洁后,碱性溶液冲洗干净,几乎没有残留物。 喷雾清洗时,碱性溶液在零件清洗机内产生的泡沫很少,从而避免您在生产过程中的挫败感。 

 

高碱性水溶液(pH 12-13)繁重的工作需要积极的清洗。高碱性水溶液可去除碳化污垢、重油脂、铁锈和油漆。在软金属上,这些清洗溶液会损坏涂层和表面。用高碱性溶液清洗后,零件需要冲洗干净,防止腐蚀,去除残留物。

 

▸ 螯合剂

 

硬水是由钙、镁和铁离子的存在引起的。当单独放置时,这些离子会与表面活性剂或洗涤剂相互作用,从而在清洗化学物质能够到达污垢之前耗尽。螯合剂和多价螯合剂与金属离子结合以防止它们与表面活性剂相互作用。 

 

金属离子就像污垢一样。它们用尽了可用的表面活性剂,没有留下我们想要去除的污垢。螯合剂通过使硬水矿物质失活来软化水,使表面活性剂尽可能有效地发挥作用。通过与多种金属离子结合,多价螯合剂提高了清洗溶液的有效性。 

 

螯合剂一次只能与一种离子结合。它们在爪状结构中捕获离子并改变其电子电荷。一旦改变,离子就会停留在溶液中,无法与表面活性剂相互作用。 

 

△ 图源:乐尔环境

 

▸ 抑制剂 

 

其他添加剂可以包含在水性清洁剂中,以保护零件免受腐蚀、改变粘度或影响起泡。例如,许多黑色金属受潮后会生锈。防锈剂会在零件上留下一层保护涂层以防止氧化。一些抑制剂可以保护软金属,如黄铜和铜,在清洁过程中免受高温和 pH 值的影响。

 

▸ 三类污染物

 

“同类溶解”的科学原理解释了溶剂和溶质之间更大的关系。具有相似化学组成的物质是可溶的。在零件清洗中,清洗液的化学性质通常与污染物相似。      

   

  • 极性和无机污垢可溶于水。加工过程会产生极性盐、肥皂和抗磨添加剂,这些添加剂可以在溶液中乳化和冲走。其他极端污垢包括铁锈、暗泽和水垢。 

     

  • 非极性或有机污垢包括冲压油、重油脂、蜡、树脂和其他碳氢化合物或含氧污染物。由拉丝和抛光产生的垃圾属于这一类。 

     

  • 颗粒是不能溶解在清洗溶液中的污垢。金属屑、灰尘、纤维和碎屑必须从零件中取出并冲走。 

 

有时,零件清洁不会按你的预期进行。如果零件清洗后不彻底,您可能需要更高浓度的水性清洗剂、更高的 pH 值或更高的温度。机械、时间、热量和化学作用协同工作以最完美的呈现零件表面清洁和光泽。

 

△ 图源:cactusmaterials

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