工业箱体五金配件生产过程中对除油的详细介绍

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为了保证在被镀梭金属产品的表面获得高质量的镀层, 必须在镀菠过程之前,预先除去零件表面的油污。

油脂可分为皂化性油脂和非皂化性油脂两大类。动植物 油属于皂化性油,能与碱发生皂化反应生成可溶于水的肥皂 和甘油;不能与碱发生皂化反应的矿物油属非皂化性油脂。

除油的方法包括有机溶剂除油、化学除油和电化学除油 等。这些方法如果同时使用.可以大大提高除油的速度和 效果。
1.常用的除油材料
常用的除油材料包括有机溶剂和无机材料以及一些合成
2.有机溶剂除油
有机溶剂对皂化性和非皂化性油脂都有物理溶解作用. 有机溶剂除油优点是除油速度快,一般对金属不产生腐蚀。 缺点是除油不彻底。需用化学或电化学的方法补充除油。大 多数有机溶剂易燃,而且有毒,使用过程中需特别注意安全。 进行有机溶剂除油时可选用下列方法。

(l)浸洗法将零件置于有机溶剂中,并加以适当的机 械搅拌,或者擦拭。从而使零件表面的油脂被溶解于溶剂中, 以达到除油的目的。

(2)喷淋法将有机溶剂均匀地喷淋在工件表面上,油脂被不断溶解。如此反复喷淋,直至油污被除尽为止。除了 二氯甲烷和一些易挥发溶剂如丙酮、汽油等不能使用外.其余 均可选用。但在使用时必须是在特制的密封容器中进行,而 且要遵守相关的技术安全规范。

(3)蒸汽除油法在一个特制的密闭容器内,底部装人 有机溶剂三氯乙烯,工件悬挂在有机溶剂上面,将溶剂加热, 蒸发出的溶剂蒸汽在工件表面冷凝成液体并溶解油脂,连同 油污一起滴人溶剂槽中,将工件表面的油污除去。但三氯乙 烯在光、热(>120℃)、氧和水的作用下,特别是在铝镁的催化 作用下。会分解出剧毒的光气和腐蚀性的氯化氢。因此在操 作时应当避免将水带人除油槽内,而且要注意避免日光直射。 有机溶剂多为易燃、易爆或有毒物质,在生产使用过程中需有 良好的安全设施。除油设备应有完善的通风装置。

 
3.化学除油
(l)化学除油原理  化学除油原理是利用碱溶液对皂化 性油脂的皂化作用和表面活性对非皂化性油脂的乳化作用, 以除去工件表面的油污。

①皂化作用。皂化油(动植物油)在碱的作用下皂化,生 成易溶于水的肥皂和甘油。

②乳化作用。乳化作用可以除去各种油类,如矿物质油 类。主要靠乳化作用去除。除油液依靠加人的乳化剂起乳化 作用。乳化除油是通过将厚的油层减薄。以及将薄的油膜变成分散在碱液中的小油滴,形成乳浊液的两个过程进行的。

矿物油或其他非皂化油是不能用碱皂化的。但它们在一 定条件下能乳化而形成乳浊液,从而较容易从制件表面除去。 所谓乳浊液,就是两种彼此不溶解的液体混合,其中的一种液 体呈极细小的水滴散布于另一种液体中。两种彼此不溶解的 液体混合物形成乳浊液的过程叫乳化。能促进乳化的物质叫 乳化剂。

乳化剂的作用机理如下:乳化剂是一种表面活性剂.它的结构中具有两种性质不同的 基团:一种是亲水性的;一种是憎水性的。在除油过程中,首先是乳化剂吸附于两相的分界面上。憎水基团与金属界面上的油产生亲和作用,而 亲水基团指向除油溶液。在加热除油溶液的条件 下,乳化剂分子的憎水基团减弱了油污对制件表面的吸附而 脱离,分散成细微的球状,形成乳浊液状态,这样就起到了除 油的作用。

③碱液除油剂的组分及作用。

A.氢氧化钠。碱性最强,有很强的皂化能力。对金属有 一定的氧化和腐蚀作用。碱含量高时,皂化作用强,但过高时 表面活性剂和皂化反应生成的肥皂溶解度降低,水洗性变差, 肥皂易粘在零件上,很难溶解掉,对除油不利。当氢氧化钠的 浓度降低时,生成的肥皂又会发生水解,除油效果降低。钢铁 零件除油液中氢氧化钠的含量可适当高些。氢氧化钠的用量 一般不超过1009/L。

B.碳酸钠。呈弱碱性,水解能生成碳酸氢钠,有一定的皂化能力,对溶液的pH有良好的缓冲作用,对油脂层也有缓 慢的润湿和分散作用,对金属无明显的腐蚀作用。碳酸钠的 皂化作用和对油脂的分散作用都较弱,水洗性也不好。

C.磷酸钠。除油液中常用的是十二水磷酸钠(Na3P();· 12HZ())、偏磷酸钠(NaP():)和三聚磷酸钠(Na:P3()l。)。它们 除具有碳酸钠的优点外,还有一定的乳化能力,具有一定的表 面活性作用,可以去除非皂化油脂。它们的溶解度高,水洗性 极好,使水玻璃容易从零件的表面洗掉,对硬水有软化作用。 但磷酸盐能促进水中的氧消耗,影响水生物的生存,破坏生态 平衡,因此,排放受到限制。

D.硅酸钠。呈弱碱性,俗称水玻璃或泡花碱,它是由 Na:0和Si()2结合而成。除油液中常用的是正硅酸钠和偏硅酸 钠。有较好的活性作用,有较强的乳化作用和一定的皂化能力。 当与其他表面活性作用时,它是碱液中最好的润湿剂、乳化剂和 分散剂。此外,正硅酸钠对碱液具有缓冲作用,对硬水有软化作 用。其缺点是它的私度大,有很强的吸附性,游离的硅酸会残留 在金属的表面上较难洗净,故除油液中的含量不宜太多,且应与 磷酸钠配合使用。最好用热水清洗水玻璃,否则在后面的处理 工序中容易生成难溶的硅酸,影响镀层的结合力。

E.表面活性剂。它可促进乳化、分散作用,加快除油过 程。这种物质分子中的亲油端被金属表面油污所吸附.同时 分子中的亲水端与碱液中的水分子结合,从而提高了金属表 面在溶液中的润湿性.使之充分地与碱液接触。另外,表面活 性剂还可以降低油水的界面张力和油滴对金属表面的亲和 力,从而促使油滴进人溶液。同时表面活性剂又被吸附在油 滴表面形成乳胶体,使溶液中的油滴不会重新聚集,起到对油 月旨乳化、分散的作用。

除油液中常用的表面活性剂有水玻璃、肥皂、()P乳化剂、 十二烷基二乙醇酞胺(6501)等。

(2)高温碱液除油
配方1:
氢氧化钠(Na()H)40~609/IJ
碳酸钠(Na3C()3·10H2())20~309/IJ
磷酸三钠(Na3P();·12HZ())50~709/IJ
硅酸钠(NaZSi()3)5~109/I矛
温度80~90oC
时间除净为止
注:此配方适用于钢制品除油。
配方2:
氢氧化钠(Na()H)10~159/I,
碳酸钠(Na3C()3·10HZ())20~309/IJ
磷酸只钠(Na3P()。·12HZ())50~709/IJ
硅酸钠(NaZSi()3)5~109/I矛
温度70~80℃
时间除净为止
注:此配方适用于铜及铜合金零件除油。
配方3:
氢氧化钠(Na()H)15~209/IJ
磷酸三钠(Na3I〕();·12HZ())20~309/IJ
硅酸钠(NaZ 51()3)5~109/IJ
温度60~80℃
时间除净为止
注:此配方适用于铝、锌、锡及其合金的化学除油。

(3)低温高效碱液除油
一些用于金属零件除油的表面 活性剂,按分子结构可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和 两性离子型四类。各种除油清洗剂,如市售的一些洗净剂、洗 涤灵或液体皂等,都是由这些化合物组成的。使用时一般配 制成3%一5%的水溶液,在室温下操作(如加温效果更好)。 表面活性剂除油主要是靠乳化作用。因此.必须搅拌溶液或 翻动零件,才能达到除油的目的。这种除油方法可以适用于 各种金属零件,特别是一些精密零件的除油,但使用成本相对 较高,表2一6列出常用的除油用表面活性剂。

(4)乳化液除油

一些市售洗净剂,如三乙醇胺油酸皂等,都是由一种或几种表面活性物质混合组成的。这些材料 的分子结构中都有极性的亲水基团和憎水(亲油)基团—碳 氢链。它们吸附于油污与溶液之间的界面上,其憎水基团指 向油污,而亲水基团指向溶液,定向排列,使得油与溶液界面 的张力大大降低。在溶液的热运动和搅拌下,油膜被分散成 极细小的油珠而脱离工件表面,进人溶液中成为乳浊液,这时 吸附在小油珠表面的表面活性剂又能防止小油珠之间的相互 结合和重新私附在工件表面上。因此,除油效果较为显著。 但有些表面活性剂不易从工件表面洗净,从而影响后面的镀 层质量,使用后必须加强清洗。

(5)酸性除油

对于一些几何形状比较简单的大型或 较大型零件,可以采用酸性除油的方法,作为电镀前的预 处理。一些合成的市售金属洗净剂,水溶后的pH呈酸性. 但这种物质对于金属表面的去污能力较强.故又可称为酸 性除油。
常用酸性金属除油液的配方如下。
配方1:
磷酸(H3P()。,85%)7.0%
丁基溶纤剂4.0%
C12一15烷基(E())4,5一醚3.0%
水余量
配方2:
磷酸(H3P()通)7.0%
N一(1,2一二轻基乙基)一N一十八烷基
磺基唬拍酞胺二钠(35%)0.3%
丁基溶纤剂6.0%
水余量

4.电化学除油

(l)原理及特点

在碱性电解液中金属工件受直流电的 作用而发生极化作用,使金属一溶液界面张力降低.溶液易于 润湿并渗人油膜下的工件表面。同时,析出大量氢气或氧气 对油膜猛烈地撞击和撕裂,造成溶液强烈搅拌,加强油膜表面 溶液的更新,油膜被分散成细小油珠脱离工件表面而进人溶 液中形成乳浊液。

这种将零件挂在碱性电解液的阴极或阳极 上,利用电解时电极的极化作用和产生的大量气体将油污除 去的方法,就称为电化学除油。当金属制品作为阴极时,其表面进行的是还原过程,析出 的是氢,当金属制品作为阳极时,其表面进行的氧化过程,析出的 是氧,电化学除油分为阴极除油和阳极除油。在相同的电流密度下,阴极除油产生的氢比阳极除油产生的氧多一倍,气泡小而密,乳化能力大,除油效果更好。但容易造成工件的渗氢,引起氢脆和一些杂质在阴极析出的现象。阳极除油虽没有这些缺点,但也可能造成工作表面氧化和溶解。

鉴于以上优缺点,目前常用“联合电化学除油法”,即根据材料的性质,先阴极除油,然后转为短时间阳极除油,或者先阳极除油,然后进行短时间的阴极除油的方法。钢铁、铜及铜合金、铝镁锌及其合金的电化学除油配方及工艺条件。

(2)设备与夹具

碱性化学除油槽和电化学除油槽内的 碱溶液对钢槽无浸蚀作用,故一般不需衬里也可满足使用要求。
但按现代生产线的设备设计规范要求,也需要内衬耐高 温的软塑料层,以防漏电,除油的夹具可以视零件的大小及几 何形状选择筐装或者绑扎和挂装。
①化学除油槽结构。化学除油槽的工作温度一般为
70~80℃以上,需加热装置。
如果产生有害气体,需有抽风罩;如有悬浮泡沫,应设溢流室。也可用循环泵去除油污。
②电化学除油机的结构
电化学除油槽的工作温度为70~80℃以上,它的结 构装置与化学除油槽相同,再加上导电极棒装置即可。
(3)注意事项及劳动保护与环境治理

无论是化学除油或者电化学除油,都必须在有着良好通风的条件下进行工作。 工作者需经专业培训,并且考试合格,才能上岗操作。在岗人 员必须按照规定配备必要的防护用品,如防酸碱手套、工作服 和防护眼镜等。

除油后的清洗必然产生许多含碱废水,不允许直接排放。 可以采用将酸碱废水汇人同一条管道,经过自然中和处理,再 汇人废水处理池做统一处理。这样既可以避免管道结垢,又 减少了后处理的工作量,而且节约了材料费用。对于碱雾的 处理必须在槽旁设有吸风罩.也可以通过在排风管道口增加 水幕的办法来减少排放量,或者在排风管道一端设置活性炭 吸附装置进行处理。

5.其他除油方法

(l)滚筒除油滚筒除油是一种机械化的擦拭除油方 法。除油零件可以和木屑、皂角以及弱碱性溶液等一同放人 筒内,加盖密封,在60~10Or/min的转速下,进行除油。对于 形状简单的零件,也可以不加木屑,直接加人除油溶液进行滚 动除油。这种除油方法效果好,成本低,操作方便,但不适用 于易变形的薄片零件。

(2)擦拭除油擦拭除油是用毛刷或布蘸上一些除油物 质,如石灰浆、氧化镁、洗净剂、碳酸钠、草木灰以及有机溶剂, 在零件表面擦拭,除去表面上的油污。这种方法效率低一般 只用于大型零件或批量小、形状特别复杂、用其他方法不易处 理的零件。在碱液中易变暗的零件也可采用擦拭除油。但擦 拭除油后,往往需要采用化学和电化学的方法补充除油处理. 以使被处理零件能够达到电镀前的处理标准。

(3)超声波除油在碱液除油、电化学除油以及酸性除 油过程中引人超声波场.可以强化除油过程、缩短除油时间、

提高工艺质量,还可以使细孔、育孔中的油污彻底清除。在较 短的时间内达到零件镀夜前的质量标准。超声波振荡的机械能可使溶液内产生许多真空的空穴。 这些空穴在形成和闭合时产生强烈的振荡,对工件表面的油 污产生强大的冲击作用,有助于油污脱离工件表面,加强皂化 和乳化作用,从而加速除油过程,并使除油更为彻底。

超声波除油溶液的浓度和温度比相应的化学除油和电化 学除油要低。可减少工件表面金属的腐蚀。在阴极电化学除 油时,超声波虽然可使金属表面活化而促进渗氢,但所产生的 真空空穴对吸附氢的排除极为有利,可防止渗氢。因此,合理 地选择超声波场参数(频率、强度等)还可以抑制渗氢,防止 氢脆。

超声波除油对处理形状复杂,有细孔、盲孔和除油要求高 的制品更为有效。一般形状较复杂的小制品可用高频低振幅 的超声波,表面较大的制品则使用频率较低(15~30 kHz)的超声波。

超声波的振子可安装在除油液的内部或外部。频率极高 的超声波是直线传播的,为使工件的凹陷及背面部位也能得 到良好的除油效果,最好不断地变换工件在除油槽内的位置, 在使用超声波设备除油时,零件在槽内应当是悬挂的,应当禁 止将零件直接置人槽底进行操作的方法,以免造成设备的 损坏。

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