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内容:金属除油脱脂的概述
金属除油脱脂的概述
发布时间:2009-08-14 07:45:56   点击率:1915

  钢材及其零件在储运过程中要用防锈油脂保护,一般合金在压力加工时要用到拉延油,林件在切削加工时要接触乳化液,热处理时可能接触冷却油,零件上还经常有操作者手上的油迹和汗迹,零件上的油脂还总是和灰尘等杂质掺和在一起的。零件上的油脂不仅阻碍了磷化膜的形成,而且在磷化后进行涂装时会影响涂层的结合力、干燥性能、装饰性能和耐蚀性。要脱去金属表面的油脂,首先就要了解油脂的有关性质:
油污的性质和组成
在选择脱脂方法和脱脂剂时,首先要了解金属表面所带的油污的性质和组成,只有这样,才能进行正确的选择,达到满意去油效果。
1、油污的组成
 (1)、矿物油、凡士林   他们是防锈油、防锈脂、润滑油、润滑脂及乳化液的主要成分。
(2)皂类动植物油脂、脂肪酸等   他们是拉延油的主要成分。
(3)防锈添加剂    他们是防锈油和防锈脂的主要成分。
 此外,金属屑、灰尘及汗渍等污物也会混杂在上述的油污中。
2、油污的性质
(1)化学性质   根据油污能否与脱脂剂发生化学反应而分为可皂化油污和不可皂化油污。
植物油脂和动物油脂是可皂化的,他们可以依靠皂化、乳化和溶解的作用脱除。矿物油和凡士林是不可皂化的,他们只能依靠乳化或溶解的作用来脱除。
(2)物理性质   根据油污黏度或滴落点的不同,其形态有液体和半固体。黏度越大或滴落点越高,清洗越困难。根据油污对基体金属的吸附作用,可分为极性油污和非极性油污。极性油污,如含有脂肪酸和极性添加剂的油污,有强烈的吸附在基体金属上的倾向,清洗较困难,要靠化学作用或较强的机械作用力来脱除。
    此外,某些油污,如含有不饱和脂肪酸的拉延油,长期存放后,氧化聚集形成薄膜,含有固体粉料的拉延油,细微的粉料吸附在基体金属表面上,还有当油污和金属腐蚀物等混合在一起,都会极大的增加清洗的难度。
脱脂方法及材料
      脱脂是依靠脱脂剂对污物的溶解作用,皂化作用,依靠表面活性剂对污物的润湿、渗透、分散等物理作用等等,使污物成为可溶解的或可分散的。但还必须使污物离开金属表面,而让新的清洗剂占据表面,这样金属表面才能达到清洁。因固体表面有相对稳定的液膜,溶解后的污物自动离开金属表面以及表面上清洗剂的更新等都不是很容易的。这就要求加以搅拌、擦拭等方式,以完成清洗过程或提高清洗效果等。
1、清洗的方式有:
1)机械搅拌。在液体中加以机械搅拌,使固体表面之液膜减薄。搅拌越强,液膜越薄,但其作用有一定限度。
2) 擦洗。
3) 加温清洗,增加热运动。
4) 喷洗。用高压喷洗。
5)蒸气清洗。用溶剂蒸气清洗,溶剂在金属表面上冷凝成液体,液体流淌时带下 污物。
6)超声波辅助清洗。利用超声波振荡作用,使固体表面被冲击震动,促使污物离开金属表面。
7)电解清洗。利用金属表面电化学反应生成气体。气体自表面诣出时,使污物析出,自表面剥离。
2、清洗用材料
    清洗用材料有几类:石油系溶剂,卤代烃溶剂,碱性化学水溶液,乳化液等。简单的说就是溶剂清洗和碱液清洗俩种。
    1)有机溶剂清洗:
    有机溶剂的特点是脱脂效率高,特别是清除那些高黏度、高滴落点的油脂具有特殊的效果,而且可以在常温下用简单的器具和石油系溶剂进行手工清洗,对于各种金属、各种尺寸和形状的零件都适用,一在产量不大、机械化水平不高及有特殊要求的工厂中仍然采用。
为了使油污除净,至少要用有机溶剂西俩次以上,使用一段时间后,当溶剂中的油污含量增加到一定程度时,要及时更换,最后一道清洗要用比较干净的溶剂。  
2)水基清洗
      以碱性清洗剂为主的含有表面活性剂的脱脂剂使用最广泛,其脱脂效率也很高。碱性化学水溶液能清洗各种污物,在下一工序要求亲水表面时特别适用。他有较溶剂经济、清洗液能用水洗净,有不燃性,无毒性。
一般的碱性水溶液不如有机溶剂清洗快,而且需要加温,还要有机械搅拌,并需注意铜、铝、锌等金属的腐蚀作用。

影响脱脂工艺的因素
     脱脂质量的好坏主要取决于脱脂温度、脱脂时间、机械作用和脱脂剂四个因素。
1)脱脂温度
        一般说来,温度越高,脱脂越彻底。这是因为三方面的原因,第一,温度使油污的物理性能发生变化,例如滴落点高的防锈脂,凡士林,固态石蜡等,在较低温度下即使采用高浓度的碱液也难洗净。但是,当提高油污的温度,他们的黏度就降低,甚至形成液滴而利于除去。第二,促进化学反应的进行,一般的说,温度每上升10度,化学反应速度提高一倍。第三,加速表面活性剂分子的运动,从而促进浸润、乳化、分散等作用。随着温度的升高,溶液对污物的溶解能力也提高。但是,并不是所有场合都是温度越高越好,各种脱脂剂有其适合的温度范围,在采用某些种类表面活性剂的脱脂液中,过高的温度会使表面活性剂析出聚集如同油珠附着在表面上,造成磷化膜发花不均匀。
2)脱脂时间
      在脱脂操作中,必须保证有足够的脱脂时间,压力喷射脱脂时间一般为1.5~3分钟,浸渍脱脂为3~5分钟(视油污的种类和多少而定)。增加脱脂时间,即延长脱脂液与油污的接触时间,从而提高脱脂效果。油污越多,脱脂时间就需越长。在流水线作业中,往往不允许采用太长的时间,因此一般先用喷射予脱脂1分钟,再用浸渍脱脂3分钟。
3)机械作用
  在脱脂中,借助于压力喷射或搅拌等机械作用是非常有效的,因为,喷射时迫使新鲜的脱脂溶液与零件表面有良好的接触,而且整个脱脂液含量均匀,有利于提高脱脂效果;喷射时依靠机械作用力促使脱脂剂渗透和破坏油膜,从而有效的迫使油污脱离零件表面;喷射时促使脱离零件的油污乳化和分散于脱脂溶液中,防止油污再吸附到洗净的零件表面上。在中低温脱脂中,机械作用尤为重要。一般的说,压力喷射比浸渍脱脂速度快1倍以上。喷射压力通常为(0.1~0.2)Mpa(用于压力喷射的脱脂剂必须是低泡的,以免泡沫过多影响正常操作和脱脂液流失),浸渍脱脂也不能认为是静止浸渍,必须装备循环泵,使溶液不停的搅动,每小时的循环量约为槽液体积的5倍。
4)脱脂剂对脱脂效果的影响 
      脱脂剂的组成和使用方法对脱脂效果有很大的影响。例如,含有表面活性剂的碱液脱脂比单独的碱性物溶液脱脂效果好。对于滴落点高的固态或半固态油脂,用溶剂清洗比用其他脱脂效果有效。为了提高油污的乳化和分散能力,适当提高脱脂剂中表面活性剂的含量是有效的,不同的表面活性剂品种及不同的碱性物都使脱脂效果产生一定差异,良好的脱脂剂都是经过大量试验,对其组分相互搭配比例进行反复筛选而确定的。对于含有表面活性剂的碱液脱脂剂,最有效的发挥洗净作用是在表面活性剂的临界胶束浓度的上限。使用过程中,脱脂剂会不断的被消耗,使浓度降低,因此,必须定期的补加脱脂剂,以保持必要的浓度。脱脂剂的脱脂效果与浓度并不是直线上升的关系,因此对于脱脂质量要求很高的情况,不应当采取大幅度提高浓度的方法,而应该采用二次脱脂的办法,俩个脱脂液可以是相同的,而且不必额外的提高浓度。
    在实际使用中,必须考虑各方面因素,使各个因素都控制在最佳状态下,使脱脂达到满意的效果。
选用脱脂剂应注意的事项
    在进行脱脂前,应考虑脱脂剂的选择及以下几个方面:
1.被处理零件的材质   
    不同的金属在碱液中有不同的腐蚀界限,因此,必须根据零件的材质选择合适的脱脂剂。
2.油污的种类及数量
要考虑零件上油污的化学性质(储存时能否与周围介质发生反应而影响脱脂,与脱脂液能否发生皂化反应),油污的物态(固体或液体,油污中固态尘粒含量),油污对底材的吸附性(分子极性)等情况,再选用合适的脱脂剂。
3.脱脂剂的正确选择
    脱脂方法不同,对脱脂剂要求也不同。压力喷射脱脂因机械作用力大,脱脂效果好,但由于是处在极易起泡的状态下,因而选用低泡脱脂剂是必要的,浸渍脱脂的机械作用较弱,因此要选用脱脂性能更好的脱脂剂,适当的增加脱脂剂含量和延长脱脂时间。
5. 注意与下道工序的配合    
    下道工序是酸洗还是磷化,磷化前有没有表面调整工序,都与脱脂剂的选用有关。因为不同的前处理与磷化配套,所得磷化膜的质量不同,品质也不同。酸洗和强碱脱脂的磷化结晶大且疏松。对于脱脂,如果下道工序是薄型磷化处理,要选用低碱度的带表调处理的脱脂剂;如果有单独的表调工序,则只考虑脱脂效果,碱度影响不大,不必多虑;如果下道工序是酸洗除锈,则不必选用带表调的脱脂剂,而在磷化前单独进行表调处理;如工序间隔较长,则选用水洗后生锈倾向较小的脱脂剂(如磷酸盐类型的脱脂剂)或增加喷湿处理。对于油污较重或不易起清洗到位的表面,要采用手工预擦洗,他不仅是脱脂的要求,也能明显的改善磷化质量,经预擦洗的磷化膜结晶细小、致密,而未经预擦洗的结晶则粗大的多。
6.脱脂效果的检查
    检查脱脂效果的方法有很多,例如;目视法、擦拭法、水浸润法、接触角法、硫酸铜法、残留油份质量法、比色法、荧光法、红外分光法等。最常用的是水浸润法,即观察脱脂水洗后的表面水膜连续完整情况。充分脱脂的表面,其水膜应连续完整,无水珠悬挂。在磷化条件正常的情况下,观察磷化膜也可检查脱脂效果,只有在无油污的金属表面才能形成外观完整的均匀磷化膜,任何清洗方面的不足都会立即显示出来。
    在脱脂的实际应用中,常遇到以下的问题:

问题

原因

解决方法

脱脂效果不佳

1)   脱脂剂选择不当
2)   脱脂时间太短
3)   脱脂温度偏低
4)   脱脂剂浓度偏低
5)   喷射压力低
6)   喷嘴堵塞,流量不足
7)   浸渍脱脂的机械作用力小
8)   工作液中含油量太高
9)   脱脂后水洗不彻底

更换脱脂剂
延长脱脂时间
提高温度
提高浓度至工艺范围
提高喷射压力
定期清理喷嘴
用泵循环工作液或摇动零件
更换槽液,并控制槽液中油的质量分数小于0.4%,并加强水洗,水洗水用连续溢流

工作液泡沫多

1)   温度太低
2)   循环泵密封处磨损而进空气
3)   脱脂剂选择不当

提高温度至规定范围
更换泵的密封材料
更换脱脂剂

水洗槽液泡沫多

1)   水洗槽溢流量太小
2)   循环泵密封处磨损而进空气

加大溢流水量
更换泵的密封材料

水洗槽碱度过高

1)   碱槽向水洗槽窜溶液
2)   零件带太多的碱液入水洗槽
3)   水洗槽的溢流量太小

改造设备,避免窜液
改变装挂方式,或延长滴液时间
加大溢流水量

零件水洗后生锈

1)   工序间隔时间太长
2)   零件停在水洗段时间过长

工序间增加喷湿
零件不允许在此长时间停留