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1、碱性脱脂剂的最新进步陈杰,庄季熙(沈阳帕卡濑精有限总公司,辽宁沈阳110044)摘要:介绍了脱脂剂的组成及其脱脂原理,并对脱脂的影响因素作了分析。最后介绍了脱脂剂的最新发展。关键词:碱性—脱脂剂;进步中图分类号:TQ63911文献标识码:A碱性脱脂剂是磷化处理、涂装及电镀等工艺中的清洗剂,在众多领域里被广泛使用。近年来,伴随着金属材料成型加工及表面处理技术的显著发展,实现了脱脂剂的多品种化和脱脂方法的多样化,对于表面处理皮膜高品质化的要求,越来越多的人充分认识到碱性脱脂的重要性。另外在节省资源、能源及环境污染方面,从碱性脱脂药剂及工
2、艺设备方面的改善,都取得了很大的进步。本文就磷化处理、涂装及电镀工艺中的碱性脱脂为中心进行论述,把最新技术的进展情况,简要予以叙述。1碱性脱脂的基本设计在磷化处理、涂装及电镀的前处理工艺中,选择碱性脱脂剂时,必须充分考虑以下因素。a.被脱脂物的材质和表面状态。b.处理设备及脱脂条件。c.目的及用途。d.脱脂剂里的主要成分。e.脱脂处理的环境。f.公害对策等。从脱脂性能及其他因素(如图1)来看,脱脂剂图1脱脂效果及其主要原因收稿日期:1999-09-26作者简介:陈杰(1957-),男(汉族),大学毕业,工程师。从1989年起在沈阳帕
3、卡濑精有限总公司工作,曾两次赴日研修,现任公司董事兼经营部部长。—33—2000年第2期陈杰等:碱性脱脂剂的最新进步和处理设备、处理条件等因素的最佳组合才能发挥出优良的脱脂效果。在磷化处理上,对皮膜质量要求如下。a.在正常处理条件下,生成适宜的皮膜。b.皮膜具有致密的耐蚀性。c.皮膜要均匀、丰满、美观。d.对基材金属要有优良的结合性等。如果在金属表面有不均一的氧化膜、油、灰尘及金属粉等附着的话,就会妨碍磷化处理、涂装及电镀的皮膜生成,也得不到均一的皮膜和涂膜,另外也妨碍与基材金属的结合性,因此脱脂是十分重要的。碱性脱脂不仅是简单的除
4、油,还有使金属表面活性化,为进行后工序皮膜处理提供最佳表面的作用。2脱脂机理和脱脂剂的组成被碱性脱脂的金属表面有的经过冲压加工、切削加工等,还有的板面被涂覆了润滑油及防锈油,另外还附着金属粉、灰尘、指纹等被污染物,金属表面的状态如图2。图3脱脂机理透、溶化、乳化分散而脱离出来。一般被使用的碱成分的种类及其作用效果如表1所示,各种成分的选定要依据图1的主要因素来决定。碱成分的pH值和被脱脂物的材质腐蚀性的关系如表2所示。在碱性范围里,铁几乎不腐蚀,铜、锌及铝pH高时,增加腐蚀。因此选择碱成分是应该注意的,也是非常必要的。由于表面活性剂
5、的作用,水的表面张力从图2金属表面的断面图清洗金属表面的碱性脱脂剂的基本成分由碱成分螯合剂和表面活性剂构成。图3说明了各自的除油原理。a.根据碱成分的浸透、乳化及皂化作用例如碱成分中的氢氧化钠与油脂、脂肪酸依次进行皂化反应,变为皂类和乳化分散油,使附着油从金属表面上脱离。RCCOH+NaOH→RCOONa+H2O--4712×104N/cm降低到约3×10N/cm时,在金属表面上的润湿性不断改善,被浸透及乳化分散的油能充分除去。表面活性剂是由溶解于油的亲油基和溶解于水的亲水基所构成,根据亲水基的极性基分为非离子型、阴离子型、阳离子型
6、、两性型,如图4所示。在表面处理工序中,作为碱性脱脂剂,主要使用非离子表面活性剂。非离子型是由烷基苯酚、高级酒精、合成酒精系的亲油基和乙烯氧化物的亲水基所构成。非离子型表面活性剂的特性示于图5。一般EO聚合度在6moL以上脱脂作用最好。HLB值与EO附加摩尔数的关系如下。RCCOH
7、CH2OH
8、RCCOCH+3NaOH→3RCOONa+CHOH
9、R-COOCH2
10、CH2OHb.根据螯合剂的硬水软化,使金属皂溶化作用螯合剂,例如聚磷酸钠、葡萄糖酸钠。金属离子和螯合剂形成化合物,硬水软化有利于金属皂的溶化,这样有助于碱成分和表面活性剂的
11、乳化分散作用,还会防止不溶物质的再附着。c.表面活性剂的浸透、可溶化、乳化分散作用表面活性剂,例如脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚。金属表面的油脂,通过表面活性剂的浸亲水基质量×100HLB=5亲水基质量度+亲油基质量—34—汽车工艺与材料陈杰等:碱性脱脂剂的最新进步表1表2图4界面活性剂的构造喷淋方式所用的碱式脱脂剂,因为经常有脱脂液发泡问题,从槽里往外溢流泡沫,污染操作环境,所以选定发泡性小的表面活性剂及相适应的消泡剂是非常必要的。泡沫生成过程如图6所示。3脱脂效果的判定方法对于脱脂后金属表面清洁度的判定方法,有目图6泡沫生成
12、过程及发泡和消泡机理—35—2000年第2期陈杰等:碱性脱脂剂的最新进步视试验法、擦洗试验法、沥水试验法、喷淋流痕试验法、雾化试验法、荧光染料试验法、镀铜试验法、赤血盐纸试验法、残存油称量试验法、椭圆对称试验法、放射性同位素试验法等,
