在金屬表面前處理中,脫脂是非常重要的步驟。
脫脂,別稱除油。金屬表面的油污是從材料的加工過程,零件加工完成的各個環節中帶來的,在貯存運輸過程中為了防銹會使用防銹油等產品。一般而言,金屬材料和零件在進一步做表面處理(如電鍍、塗裝、陽極氧化、鈍化等)前必須把表面的油污清洗乾淨,否則會影響除銹、氧化皮去除的成效,進而影響表面電鍍、塗裝層的品質。
由於油污的來源廣、種類多,污染的程度相差很大,所以除油問題就很複雜。另外需要除油的對象也很多,各種金屬材質,製造大小、形狀複雜程度不同的工件,也有整體機器及設備(如機器清洗維修,食品設備的清潔消毒)等,這足以說明脫脂除油的工作複雜,影響面廣。因此,許多製程必須要求清洗品質嚴格,甚至要達到國家或國際規定的標準。
脫脂影響因素
脫脂效果的好壞主要取決於脫脂溫度、脫脂時間、機械作用和脫脂劑四個因素。
- 脫脂溫度
一般而言,溫度越高,脫脂越徹底。原因有三,
- 溫度使油污的物理性能發生變化,例如滴落點高的防銹油,凡士林,固態石蠟等,在較低溫度下即使採用高濃度的鹼液也難洗淨。但是,當提高油污的溫度,他們的黏度就降低,甚至形成液滴而利於除去。
- 促進化學反應的進行,普遍來說,溫度每上升10度,化學反應速度提高一倍。
- 加速表面活性劑分子的運動,從而促進浸潤、乳化、分散等作用。隨著溫度的升高,溶液對污物的溶解能力也提高。但是,並不是所有場合都是溫度越高越好,各種脫脂劑有其適合的溫度範圍,在採用某些種類表面活性劑的脫脂液中,過高的溫度會使表面活性劑析出聚集如同油珠附著在表面上,造成皮膜化成不均勻。
- 脫脂時間
在脫脂操作中,必須保證有足夠的脫脂時間,高壓噴淋脫脂時間一般為1.5~3分鐘,浸漬脫脂為3~5分鐘(視油污的種類和多少而定)。增加脫脂時間,即延長脫脂藥劑與油污的接觸時間,從而提高脫脂效果。油污越多,脫脂時間就需越長。在自動生產線作業中,往往不允許採用太長的時間,因此一般先用噴射(淋)脫脂1分鐘,再用浸漬脫脂3分鐘。
- 機械作用
在脫脂中,借助於壓力噴射或攪拌等機械作用是非常有效的,因為,噴射時迫使新鮮的脫脂藥劑與工件表面有良好的接觸,而且整個脫脂藥劑含量均勻,有利於提高脫脂效果;噴射時依靠機械作用力促使脫脂劑滲透和破壞油膜,從而有效的迫使油污脫離零件表面;噴射時促使脫離零件的油污乳化和分散於脫脂溶液中,防止油污再吸附到洗淨的零件表面上。在中低溫脫脂中,機械作用尤為重要。一般的說,壓力噴射比浸漬脫脂速度快1倍以上。噴射壓力通常為(0.1~0.2)Mpa(用於壓力噴射的脫脂劑必須是低泡的,以免泡沫過多影響正常操作和脫脂液流失),浸漬脫脂也不能認為是靜止浸漬,必須裝備循環馬達或是超音波設備,使溶液不停的攪動,每小時的循環量約為槽液體積的5倍。
- 脫脂劑對脫脂效果的影響
脫脂劑的組成和使用方法對脫脂效果有很大的影響。
例如,含有表面活性劑的鹼液脫脂比單獨的鹼性物溶液脫脂效果好。
對於滴落點高的固態或半固態油脂,用溶劑清洗比用其他脫脂效果有效。
為了提高油污的乳化和分散能力,適當提高脫脂劑中表面活性劑的含量是有效的,不同的表面活性劑品種及不同的鹼性物都使脫脂效果產生一定差異,良好的脫脂劑都是經過大量試驗,對其成分相互搭配比例進行反覆篩選而確定的。
對於含有表面活性劑的鹼液脫脂劑,最有效的發揮洗淨作用是在表面活性劑的臨界膠束濃度的上限。使用過程中,脫脂劑會不斷的被消耗,使濃度降低,因此,必須定期的補加脫脂劑,以保持必要的濃度。脫脂劑的脫脂效果與濃度並不是直線上升的關係,因此對於脫脂質量要求很高的情況,不應當採取大幅度提高濃度的方法,而應該採用二次脫脂的辦法,倆個脫脂藥劑可以是相同的,而且不必額外的提高濃度。
在實際使用中,必須考慮各方面因素,使各個因素都控制在最佳狀態下,使脫脂達到滿意的效果。
選用脫脂劑應注意的事項
在進行脫脂前,應考慮脫脂劑的選擇及以下幾個方面:
- 被處理零件的材質
不同的金屬在鹼液中有不同的腐蝕界限,因此,必須根據零件的材質選擇合適的PH值的脫脂劑。見下表:
各種金屬發生腐蝕的臨界PH值為:
金屬 |
鋅 |
鋁 |
錫 |
黃銅 |
不銹鋼 |
鋼鐵 |
PH |
10 |
11 |
11 |
5 |
13 |
14 |
- 油污的種類及數量
要考慮零件上油污的化學性質(儲存時能否與周圍介質發生反應而影響脫脂,與脫脂液能否發生皂化反應),油污的物態(固體或液體,油污中固態塵粒含量),油污對底材的吸附性(分子極性)等情況,再選用合適的脫脂劑。
例如:
動植物油是可皂化的,因而在較高溫度下用氫氧化鈉脫脂是有效的。
礦物油不發生皂化反應,用氫氧化鈉脫脂就不合適了,應用乳化性能好的脫脂劑才能奏效。用一般的水性脫脂劑在低溫或中溫是很難洗淨半固態的防銹油脂,這時用溶劑脫脂是很有效的。
洗吸附性較強的防銹油比洗機械油困難,因此,應該選用更好的脫脂劑來清洗防銹油。
- 脫脂劑的正確選擇
脫脂方法不同,對脫脂劑要求也不同。壓力噴射脫脂因機械作用力大,脫脂效果好,但由於是處在極易起泡的狀態下,因而選用低泡脫脂劑是必要的,浸漬脫脂的機械作用較弱,因此要選用脫脂性能更好的脫脂劑,適當的增加脫脂劑含量和延長脫脂時間。
- 注意與下道工序的配合
下道工序是酸洗還是皮膜化成,皮膜化成前有沒有表面調整工序,都與脫脂劑的選用有關。因為不同的前處理與磷化配套,所得磷化膜的品質不同。
酸洗和強鹼脫脂的磷化結晶大且疏鬆。因此,對於脫脂,如果下道工序是薄型磷化處理(例如磷酸鐵、磷酸鋅鐵、非磷皮膜),要選用低鹼度的帶表調處理的脫脂劑;
如果有單獨的表調工序,則只考慮脫脂效果,鹼度影響不大,不必多慮;
如果下道工序是酸洗除銹,則不必選用帶表調的脫脂劑,而在磷化前單獨進行表調處理;如工序間隔較長,則選用水洗後生銹傾向較小的脫脂劑(如磷酸鹽類型的脫脂劑)或增加噴濕處理(不讓工件乾燥產生水銹)。
對於油污較重或不易起清洗到位的表面,要採用手工預先清洗,此不僅能有效幫助脫脂,也能明顯的改善磷化品質,經預先擦洗的磷化膜結晶細小、緻密,而未經預擦洗的成膜結晶則粗大許多。
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