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鋼鐵件除油除蠟除灰劑的研究
鋼鐵件除蠟或除油后表面掛灰去除劑的研究
蔣國新*，陳澤宗，姜貽成
（廣東華普科技股份有限公司，廣東 廣州 511442）
摘要：介紹了一種用于鋼鐵件電鍍過程中，在除蠟、化學除油或電解除油工序后的掛灰去除劑。通過實驗確定了該掛灰去除劑中
主要成分的質(zhì)量分數(shù)如下：氫氧化鈉 4.0% ~ 6.0%，葡庚糖酸鈉(螯合劑)3.5% ~ 4.5%，丙烯酸聚合物(M70000)0.45% ~ 0.55%、
聚萘磺酸鹽 0.45% ~ 0.55%，添加劑(包括潤濕劑、滲透劑和凈洗剝離劑)0.3% ~ 0.4%。該掛灰去除劑中不含強酸和強氧化劑，
在(55 ± 5) °C 和超聲波輔助的條件下清洗 2 min，除灰效果很好。
關(guān)鍵詞：鋼鐵；除蠟；除油；除掛灰；氫氧化鈉；添加劑
中圖分類號：TG178
文獻標志碼：A
文章編號：1004 – 227X (2018) 16 – 0722 – 03
Study of desmutting agent for iron and steels after dewaxing or degreasing // JIANG Guo-xin*, CHEN Ze-zong,
JIANG Yi-cheng
Abstract: A desmutting agent for iron and steel parts after dewaxing, chemical degreasing, and electrolytic degreasing
was introduced. Its main components were determined experimentally as follows: sodium hydroxide 4-6wt.%, sodium
glucoheptonate as chelating agent 3.5-4.5wt.%, M70000 acrylic polymer 0.45-0.55wt.%, polynaphthalenesulfonate 0.45-
0.55wt.%, and additives (i.e. wetting agent, penetrating agent, and removing agent) 0.3-0.4wt.%. The desmutting agent contains
none of strong acids or oxidants, and shows good performance with the assistance of ultrasound at 55±5 °C within 2 min.
Keywords: iron and steel; dewaxing; degreasing; desmutting; sodium hydroxide; additive
First-author’s address: Guangdong Huapu Technology Corp., Ltd., Guangzhou 511442, China
鋼鐵件經(jīng)過除蠟、化學除油和電解除油工序之后，其表面會殘留一層由直徑極小(一般小于 0.01 μm)
的粉垢所構(gòu)成的不完整薄膜，即“掛灰”，通常不能用水清洗掉，但用手或者布輕輕一抹就能除掉[1]。
這些粉垢主要源自于材料中的惰性元素、碳粒、硅粒、金屬化合物等質(zhì)點與難溶物。產(chǎn)生掛灰的原因主要
有以下幾種[2]：
(1) 材質(zhì)本身含碳量較高，一部分鐵被溶解了，剩下的碳組分便形成掛灰。
(2) 在零件機加工過程中使用的潤滑油、防銹油含有碳微粒，當吸附在工件表面的油污被除掉后，
碳微粒由于自身的表面能比較大，仍然吸附在零件表面而形成掛灰。
(3) 零件加工完后在較長的存放過程中吸附了空氣中的塵埃，塵埃被零件表面的油膜吸附住，當油膜
被除掉時，塵埃緊緊吸附在零件表面而形成掛灰。
目前去除掛灰的方法主要有化學法[1]、電解法[1]和人工擦洗。人工擦洗效率低，而且很難將形狀復(fù)雜
的零件擦洗干凈。電解法容易造成工件過腐蝕，槽液使用周期短。傳統(tǒng)的化學法使用強酸、強氧化劑等
化學試劑，對環(huán)境造成很大的污染，也嚴重影響操作人員的健康。
本文以氫氧化鈉為主，配以聚萘磺酸鹽、丙烯酸聚合物、葡庚糖酸鈉及少量添加劑，制備了一種
環(huán)保型鋼鐵掛灰去除劑，考察了各組分的含量對除灰效果的影響。
1 實驗
1. 1
工件
45 鋼門鎖面板，長 230 mm、寬 67 mm、厚 0.5 mm。經(jīng)五金工廠沖壓成型后或者經(jīng)打磨、拋光蠟
拋光的工件在電鍍廠進行除蠟或除油后，其表面殘留了一層肉眼不易觀察到的掛灰。
收稿日期：2018–07–31
作者簡介：蔣國新（1963–），男，湖南常德人，工程師，1984 年于中南礦冶學院(現(xiàn)中南大學)獲冶金物理化學專業(yè)學士學位，2003 年于香港國際
商學院獲在職工商管理碩士學位，現(xiàn)任公司技術(shù)總監(jiān)，從事表面處理研究。
作者聯(lián)系方式：(E-mail) jianggx66@sina.com。鋼鐵件除蠟或除油后表面掛灰去除劑的研究
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723
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1. 2
主要試劑
氫氧化鈉，山東濱化；葡庚糖酸鈉，阿克蘇諾貝爾化學品有限公司；聚萘磺酸鹽、
丙烯酸聚合物(M70000)，巴斯夫；添加劑，由潤濕劑、滲透劑和凈洗剝離劑復(fù)配而成。
掛灰去除劑的基礎(chǔ)配方為：氫氧化鈉 5%，葡庚糖酸鈉 4%，丙烯酸聚合物 0.5%，聚萘磺酸鹽 05%，
添加劑 0.4%。
1. 3
主要儀器
CH-01AM 超聲波清洗機，蘇州創(chuàng)惠電子有限公司；JJ500 電子天平，常熟市雙杰測試儀器廠；
WSZ0745TB 顯微放大鏡，廣州市微域光學儀器有限公司。
1. 4
實驗方法
在(55 ± 5) °C 的條件下，將工件放在掛灰去除劑工作液中進行超聲波清洗 2 min 后取出，垂直上下
過水后用白色餐巾紙擦拭工件表面，將擦拭工件后的紙巾攤開，放在顯微鏡下看是否有黑色掛灰。
2 結(jié)果與討論
2. 1
氫氧化鈉含量的確定
由表 1 可知：氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)在 3.0%以下時，掛灰除不干凈；當達到或超過 3.5%時，掛灰能
被徹底去除。所以，確定氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)為 4.0% ~ 6.0%。
表 1 氫氧化鈉對除灰的影響
Table 1 Effect of sodium hydroxide on desmutting
w(氫氧化鈉)/ %
清洗效果
w(氫氧化鈉)/ %
清洗效果
1.0
不干凈 4.5
很干凈
1.5
不干凈 5.0
很干凈
2.5
不干凈 6.0
很干凈
3.0
較干凈 6.5
很干凈
3.5
很干凈 7.0
很干凈
2. 2
螯合劑含量的確定
螯合劑是掛灰去除劑中的主要成分。葡庚糖酸鈉是一種易于生物降解的螯合劑，其質(zhì)量分數(shù)對掛灰
潔凈程度的影響見表 2。當葡庚糖酸鈉的質(zhì)量分數(shù)在 3.0%以下時，掛灰去除效果不理想，3.0%以上則效果
很好。所以，確定葡庚糖酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為 3.5% ~ 4.5%。
表 2 葡庚糖酸鈉對除灰的影響
Table 2 Effect of sodium glucoheptonate on desmutting
w(葡庚糖酸鈉)/ %
清洗效果
w(葡庚糖酸鈉)/ %
清洗效果
0.5
不干凈 3.0
很干凈
1.0
不干凈 3.5
很干凈
1.5
較干凈 4.0
很干凈
2.0
較干凈 4.5
很干凈
2.5
較干凈 5.0
很干凈
2. 3
丙烯酸聚合物含量的確定
由表 3 可知，只有當丙烯酸聚合物的質(zhì)量分數(shù)大于等于 0.4%時，才能將掛灰去除干凈。所以，確定
丙烯酸聚合物的質(zhì)量分數(shù)為 0.45% ~ 0.55%。
表 3 丙烯酸聚合物(M70000)對除灰的影響
Table 3 Effect of acrylic polymer M70000 on desmutting
w(丙烯酸聚合物)/ %
清洗效果
w(丙烯酸聚合物)/ %
清洗效果
0.1
不干凈 0.6
很干凈
0.2
不干凈 0.7
很干凈
0.3
較干凈 0.8
很干凈
0.4
很干凈 0.9
很干凈
0.5
很干凈 1.0
很干凈鋼鐵件除蠟或除油后表面掛灰去除劑的研究
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724
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2. 4
聚萘磺酸鹽含量的確定
由表 4 可知：當聚萘磺酸鹽的質(zhì)量分數(shù)不足 0.4%時，掛灰去除不徹底；當大于等于 0.4%時，掛灰
能被徹底去除。所以，確定聚萘磺酸鹽的質(zhì)量分數(shù)為 0.45% ~ 0.55%。
表 4 聚萘磺酸鹽對除灰的影響
Table 4 Effect of polynaphthalenesulfonate on desmutting
w(聚萘磺酸鹽)/ %
清洗效果
w(聚萘磺酸鹽)/ %
清洗效果
0.1
不干凈 0.6
很干凈
0.2
較干凈 0.7
很干凈
0.3
較干凈 0.8
很干凈
0.4
很干凈 0.9
很干凈
0.5
很干凈 1.0
很干凈
2. 5
添加劑含量的確定
由表 5 可知：添加劑質(zhì)量分數(shù)在 0.25%以下時，掛灰除不干凈；當達到或超過 0.25%時，掛灰去除
徹底。所以，確定添加劑的質(zhì)量分數(shù)為 0.30% ~ 0.40%。
表 5 添加劑對除灰的影響
Table 5 Effect of additive on desmutting
w(添加劑)/ %
清洗效果
w(添加劑)/ %
清洗效果
0.05
不干凈 0.30
很干凈
0.10
不干凈 0.35
很干凈
0.15
不干凈 0.40
很干凈
0.20
較干凈 0.45
很干凈
0.25
很干凈 0.50
很干凈
3 結(jié)論
采用氫氧化鈉、葡庚糖酸鈉、丙烯酸聚合物(M70000)、聚萘磺酸鹽和添加劑的質(zhì)量分數(shù)分別為
4.0% ~ 6.0%、3.5% ~ 4.5%、0.45% ~ 0.55%、0.45% ~ 0.55%和 0.3% ~ 0.4%的溶液，在(55 ± 5) °C 的溫度
下借助超聲波，能徹底去除鋼鐵件除蠟或除油后表面的掛灰。該工藝完全摒棄了強酸的使用，避免了
酸霧的產(chǎn)生，減低了對人體和環(huán)境的影響，令鋼鐵件表面掛灰清洗過程變得快速、高效與環(huán)保，適用于
自動電鍍生產(chǎn)線，能極大地提高生產(chǎn)效率。
參考文獻：
[1]
魏竹波, 周繼維, 姚瑤. 金屬清洗技術(shù)[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2003: 91.
[2]
宋乖魚, 馬忠信. 金屬零件掛灰的去除[J]. 電鍍與精飾, 2008, 30 (1): 20-22.
[ 編輯：溫靖邦
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