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鋁材清洗劑配方技術(shù)


.背景

鋁合金是指以鋁為基的合金總稱,主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳,次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料,在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶等鋁合金中已大量應(yīng)用。鋁合金經(jīng)過拉伸、軋制、沖壓等加工后,鋁材表面常常會(huì)留下一些潤滑油污,如不對潤滑油污徹底清除,在后續(xù)退火處理過程中,可能出現(xiàn)嚴(yán)重的褐色油班,影響產(chǎn)品外觀。

鋁合金清洗劑是指用于鋁合金材料表面清洗各種油脂、油脂、污漬作用的工業(yè)清洗劑。脫脂除油一般都是用堿性物質(zhì)來清洗。鋁及鋁合金設(shè)備或配件在清洗過程中,無論是酸洗還是脫脂除油清洗都會(huì)遇到腐蝕的問題。在脫脂除油清洗時(shí),其他材質(zhì)的設(shè)備則不存在這個(gè)問題。其主要原因就是鋁屬于兩性物質(zhì),既可以與酸反應(yīng),也可以與堿反應(yīng),在熱水中甚至可與水發(fā)生緩慢的反應(yīng)。因此不論是酸洗還是堿洗,降低腐蝕,成為鋁合金清洗劑研究的重點(diǎn)。

.鋁合金清洗劑

鋁合金清洗劑是由表面活性劑、特效助劑、絡(luò)合劑及腐蝕抑制劑等按特有配方制成的水基環(huán)保清洗劑,適合添加于自來水或純水中作為鋁合金金屬材料清洗,對沖壓油、拉伸油、切削液等污垢有很好的清洗作用,具有清洗速度快、無磷、無毒環(huán)保等特點(diǎn)。單純的酸性清洗劑溶垢能力比較強(qiáng)且快,但去油污力不好,易留下點(diǎn)腐蝕的隱患;堿性清洗劑一般沒有點(diǎn)腐蝕的隱患,但清洗速度慢,存在產(chǎn)品穩(wěn)定性的問題;中性清洗劑一般主要是表面活性劑的溶液,雖有較好的去油污能力,但除垢能力不強(qiáng),清洗速度慢。脫脂除油一般都是用堿性物質(zhì)來清洗。在清洗過程中,用堿性清洗劑作為脫脂除油清洗的主劑,無論是從清洗效果還是清洗成本上來說都是比較實(shí)用的。

2.1酸性鋁合金清洗劑

2.1.1酸性鋁合金清洗劑常見配方組成:

1)酸:

在常溫下清洗劑與污垢反應(yīng)速度快,清洗時(shí)間短。采用溶垢和溶銹能力較強(qiáng)、價(jià)格比較便宜的鹽酸和磷酸作為主要的酸洗介質(zhì),同時(shí)加入少量檸檬酸來強(qiáng)化清洗效果。

2)表面活性劑:

由清洗機(jī)理可以看出,表面活性劑的合理選擇非常重要。利用表面活性劑的復(fù)配技術(shù),把非離子型表面活性劑(如AEO、OP - 10 及6501)和陰離子型表面活性劑(AES和十二烷基苯磺酸鈉)復(fù)配,能夠達(dá)到很好的清洗效果

3)助劑:

選用對酸有較好緩蝕作用的烏洛托品(六亞甲基四胺)、若丁和苯胺組成的復(fù)合緩蝕劑。同時(shí)加入多種增溶劑、助洗劑等與水相溶的有機(jī)助劑,以保證各組分復(fù)配后的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到清洗劑的預(yù)期要求。

2.2堿性鋁合金清洗劑

堿性水基金屬清洗劑主要是借助堿和表面活性劑,助劑復(fù)配對蠟脂、油污進(jìn)行皂化、潤濕、滲透、乳化、溶解等來實(shí)現(xiàn)去污的。助劑起輔助清洗作用,量雖少,但可使清洗劑的清洗效果更佳。

2.2.1堿性鋁合金清洗劑常見配方組成

1)氫氧化鈉/鉀:

氫氧化鈉(鉀)是強(qiáng)堿,具有強(qiáng)的皂化反應(yīng)。油脂(如硬脂酸酯)不溶于水,但經(jīng)過皂化,它們以肥皂和甘油的形式溶入水中。這就是動(dòng)、植物性油污脫脂的原理:

C3H5(C17H35COO)3+3NaOH=3C17H35COONa+C3H5(OH)3

2)碳酸鈉(Na2CO3·nH2O)

可選用無水的或10水的鹽。兩者對皂化的影響都弱,但能起到緩慢潤濕和分散油脂的作用。碳酸鈉與酸氫鈉(Na2CO3·NaHCO3·2H2O)復(fù)鹽具有與碳酸鈉相同的效果,而且它不損害基體金屬,對于非鐵金屬的清洗是安全的。

3)硅酸鈉

硅酸鈉水解成游離堿和硅酸,游離堿潤濕并滲入油脂及其他污物層中,通過滲透和膨脹作用而將污物皂化除到溶液中。SiO2/Na2O的比例越小,由水解產(chǎn)生的堿度就越高。產(chǎn)生的膠態(tài)硅酸起到吸附作用并包括使油、脂和其他污物懸浮,在任何其他的堿性物質(zhì)中找不到這種作用,硅酸鹽是脫脂中一種必不可少的成分。原硅酸鈉對強(qiáng)堿有緩沖作用,并能軟化水。

4)磷酸鈉:

十二水磷酸鈉、偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉等常用在清洗中。磷酸鈉在滲透、潤濕等作用方面次子硅酸鈉,但與金屬的反應(yīng)不強(qiáng)烈,它對鋁、鋅等的腐蝕不太嚴(yán)重,同時(shí)它也能對基體金屬起到緩蝕作用,并有使硬水軟化的作用。常用堿和堿性鹽在堿性化學(xué)脫脂中的性能。

5)表面活性劑:

因?yàn)楸砻婊钚詣┦撬饘偾逑磩┲凶钪饕某煞荩虼怂x擇的表面活性劑要有良好的洗滌和去污作用。為了達(dá)到更好的清洗效果,可以選出幾種去污效果較佳的表面活性劑進(jìn)行復(fù)配,利用不同表面活性劑各自的特性,復(fù)配后的表面活性劑可以增強(qiáng)對金屬污垢的潤濕,滲透,乳化,增溶等作用。常用到的幾種表面活性劑烷基酚聚氧乙烯醚(別名OP-10):對金屬硬表面的污垢具有很好的潤濕,乳化,分散和去污能力,抗靜電和抗硬水性能較好,在較寬的溫度范圍內(nèi)很穩(wěn)定,可與各類表面活性劑混用。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(別名AES):為陰離子表面活性劑,具有優(yōu)良的去污,乳化和發(fā)泡性能,生物降解度大于90%,有利于環(huán)境保護(hù)。它與非離子表面活性劑復(fù)配去污效果非常好,同時(shí)它對于OP-10 等非離子型表面活性劑在水中有增溶作用。十二烷基苯磺酸鈉(別名LAS):陰離子表面活性劑,具有去污,潤濕,發(fā)泡,乳化和分散性能,大量用作生產(chǎn)各種洗滌劑的原料。LAS屬中性物質(zhì),它對水硬度較敏感,起泡力高,去污力強(qiáng),易與各種助劑復(fù)配,生物降解性大于90%,對環(huán)境污染程度小。烷基醇酰胺(別名704):非離子表面活性劑,704可以以任何比例溶于水,同其它陰離子或非離子表面活性劑混用,可制得透明液體;同時(shí)它具有起泡和穩(wěn)泡作用以及去污。脂肪醇聚氧乙烯醚:非離子表面活性劑,溶于水具有良好的潤濕力,發(fā)泡力,分散力,去污力和乳化力,有較高的去脂性能和降低水的表面張力及耐硬水的性能。

6)緩蝕劑

常見的水溶性緩蝕劑,有苯甲酸鈉、硼酸鹽、鋁酸鹽、二乙醇胺、三乙醇胺與無機(jī)酸或有機(jī)酸的生成物胺類、咪唑啉類、苯并三氨唑等。無機(jī)型防銹劑可使金屬氧化并在金屬表面形成鈍化保護(hù)膜:胺類防銹劑等含極性基團(tuán)有機(jī)物能在金屬表面吸附成膜,有色金屬緩蝕劑有硅酸鹽,苯并三氮唑,氟硅酸,鉻酸鹽等。

2.3中性(弱堿性)鋁合金清洗劑

由于中性水基鋁合金清洗劑主要是借助多種表面活性劑復(fù)配對蠟脂、油污進(jìn)行潤濕、滲透、乳化、溶解等來實(shí)現(xiàn)去污的,因此表面活性劑的篩選和復(fù)配至關(guān)重要。由于鋁合金型材,其化學(xué)活性較大,既能被酸腐蝕又能被堿腐蝕,因此選擇非離子和陰離子進(jìn)行復(fù)配如十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等陰離子表面活性劑為主,與脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9非離子型表面活性劑進(jìn)行復(fù)配。利用各種無機(jī)助洗劑的協(xié)同作用,一方面嚴(yán)格控制各種金屬發(fā)生腐蝕的最低pH值(鋁及鋁合金發(fā)生腐蝕的pH≥10);另一方面使溶液呈弱堿性以中和油污中部分脂肪酸。

.鋁合金清洗劑參考配方:(僅供參考,該數(shù)據(jù)經(jīng)修改)

3.1酸性鋁合金清洗劑

成分

質(zhì)量百分比

成分說明

鹽酸(35%)

6~8%

磷酸(98%)

6~8%

檸檬酸(98%)

0.5~1%

酸,助洗

AEO-7

3~5%

非離子表面活性劑

LAS

2~5%

陰離子表面活性劑

烏洛托品

0.5~1%

緩蝕劑

氯化鈉

2~3%

增稠劑

緩蝕劑

0~1%

/

助溶劑

1~5%

/

CMC-Na

0.3~0.5%

增稠劑

余量

/

3.2堿性鋁合金清洗劑

成分

質(zhì)量百分比

成分說明

LAS

5~8%

陰離子表面活性劑

AEO-7

3~5%

非離子表面活性機(jī)構(gòu)

三聚磷酸鈉

2~3%

絡(luò)合劑

硅酸鈉

5~8%

緩蝕絡(luò)合劑

硼砂

2~3%

緩蝕劑

苯甲酸鈉

0.5~1%

防腐劑

硬脂酸

2~3%

緩蝕劑

氫氧化鉀

5~8%

余量

/

3.3中性鋁合金清洗劑

成分

質(zhì)量百分比

成分說明

AEO-9

0.3~1%

表面活性劑

TX-10

0.5~1%

表面活性劑

滲透劑JFC

0.2~1%

滲透劑

緩蝕劑

0.001~1%

緩蝕劑

余量

/


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