談高效增光防銹金屬清洗劑的研制范文

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摘要：本文針對性地合理選用酸性增光劑，緩蝕劑，表面活性劑并調配制得高效增光防銹金屬清洗劑，其清洗效果好，對金屬工件清洗有顯著的增光防銹效果。

關鍵詞：清洗劑；酸性增光劑；緩蝕劑；防銹；表面活性劑

1問題的提出

在某廠家現場觀察，其金屬工件在清洗之后內壁表面出現灰暗或發黃氧化膜，不能滿足客戶使用的光度要求。金屬工件的材質為SUS201、SUS202不銹鋼板材。其工件分為內壁和外壁，外壁經過加拋光蠟的拋光，內壁不做任何處理，廠家為了節約成本提高效率，因此，金屬清洗劑的要求是能夠清除表面的拋光蠟油和內壁油污、氧化物等，同時能保證工件的光亮度。所以，迫切需要研制一款高效增光防銹的清洗劑。

2問題分析

工件表面出現灰暗或發黃氧化膜的主要原因是在清洗劑中的除油除蠟成份將工件表面的拋光蠟、油污、氧化膜洗去的同時，強氧化性的酸根離子等又將不銹鋼工件表面的鐵元素氧化成鐵的氧化物呈灰暗色或微黃色，其次是清洗劑的清洗能力不足，不能將工件表面原有的油污或氧化物清除徹底，再次是不銹鋼材質的防銹性能不強，在清洗池內同時發生了清洗和氧化腐蝕，因此實驗圍繞著這三個方面展開。

3實驗研究

實驗設備與材料：超聲波清洗機，燒杯，電子稱，不銹鋼工件，原材料為工業級市場常用材料。實驗設計：采用同等條件下的單因素實驗設計的方式進行篩選，最后結合組成配方工藝。

3.1酸性增光劑的選擇我們常用的酸性增光劑有無機酸和有機酸，工作液的組成：酸性增光劑0.3%~9%，清洗工藝為工作液溫度約65℃，超聲波浸泡5min，自來水充分過清，烘箱完全干燥，實驗結果如表1。 從各種酸的各種濃度的清洗效果看，有機酸如檸檬酸、草酸、酒石酸，氨基乙酸等對增光效果不明顯，可能因為酸的強度不夠，不能把工件表面原有的氧化膜等雜物清洗下來；鹽酸和硝酸，酸霧較大而且腐蝕性較強工件表面不能增光；氫氟酸酸霧較大，對員工操作危險系數較高，同時清洗的光亮度也不夠；低濃度的硫酸，冰醋酸，磷酸等對增光效果較好，混合酸也有很好的增光效果，但放置一段時間后會有變黃現象，因此考慮緩蝕劑的使用。通過實驗過程觀察工件表面的變化，我們還得出一個事實：工件表面灰暗，發黃不是在清洗中發生，而是過完清水后在放置的時間里與空氣接觸生成的，即在清洗后工件表面有增光效果，但是經過干燥與空氣接觸后很快變灰暗變黃。

3.2緩蝕劑的選擇在第一步的實驗中，工件表面的灰暗變黃主要在清洗之后靜置逐漸發生，原因是酸性增光劑中沒有緩蝕防銹的效果，因此，以硫酸+冰醋酸+磷酸混合物為酸性增光劑，清洗工藝同上，用于篩選常用緩蝕劑，實驗結果如表2。從表2中的實驗結果可以看出，硅酸鈉，尿素，磷酸氫鈉，咪唑啉等在2%的濃度左右有一定的增光效果，但是效果不顯著。同時這4種緩蝕劑兩兩對

半混合測試，雖然增光效果也不顯著，但是有一個明顯的事實是添加緩蝕劑后，工件表面放置4h后不會變黃，即表面光亮度保持的時間更長了。

3.3清洗力活性成分的選擇非離子與陰離子復配可以形成混合膠團，有效地降低表面張力和提高清洗能力，因此，本實驗選用陰離子型和非離子型復配物作為清洗的活性物。陰離子型表面活性劑含有羰基、磺酸基、磷酸酯基或硫酸酯基具有起泡清洗的效果，也含有對不銹鋼金屬的防銹緩蝕效果。非離子型主要根據相似相溶原理選擇合適的碳鏈結構及長度和合適的HLB值選擇最佳的潤濕、清洗力[1-2]。以10%的混合酸，硅酸鈉和咪唑啉為緩蝕劑，清洗工藝同上，篩選合適的活性物，實驗結果見表3。從表3中可看出，清洗力較強且光亮度較好的有AEC，MOA，OP10，WY901。3%LAS以上直接在水里難溶，AOS泡沫較為豐富，清理力一般，MOA7和MOA9主要區別是聚氧乙烯醚個數不同，也就是HLB值不同，MOA7更加親油一些，相容性和清洗力更強一些。OP10和WY901清洗的效果相當接近，因此，本實驗選用上述四種活性劑復配，并通過正交實驗得出了最佳配比是陰離子與非離子比例是5∶4。

3.4產品配方組成及主要工藝指標考慮綠色環保，在實驗方案中不選擇含磷的物質。本產品以混合酸和緩蝕劑為增光劑，添加活性物做成高效增光防銹的金屬清洗劑，以產品外觀，酸值，緩蝕防銹，增光效果及清洗力為考察指標，實驗結果如表4。從表4的實驗結果可以看出，以檸檬酸為主混合酸性增光劑需要增加低濃度硫酸才能有顯著的增光效果，但是濃度偏高則會使工件表面變黃，這是需要硫酸的強氧化性，才能使得工件表面的氧化保護層或者油污去除，從而達到增光效果。冰醋酸是有一定的增光效果，經過反應后形成一定的羰基鹽還有一定的防銹效果，但是用量超過2%會出現一定的酸味。對于含硫酸的工作液選擇尿素有一定的效果，而硅酸鈉在酸性環境下容易形成硅酸，使得溶液變渾濁，咪唑啉具有較好防銹緩蝕效果。活性劑使用陰離子和非離子按5∶4復配的清洗效果最好，以MOA7為主復配OP10和WY901的效果較為理想，不添加MOA7清洗力相對變差一些，因此，即表格中的方案4和5為最優的選擇。

4產品使用的客戶驗證

在廣東某廠家，通過生產初試，小批量周期試產和連續生產的3階段驗證，解決了工件內壁清洗后出現的灰暗或黃斑，減少了工件內壁的拋光工序，達到了解決成本和提高效率的效果，同時，工件靜置存儲8個月光亮度能保持一致，內壁表面沒有出現變黃變暗的現象。

5結論

本實驗是一次生產的實驗驗證，是為了解決實際生產過程中具體問題，實驗證明工件表面的灰暗變黃主要是工件表面的防銹功能不充分，導致在工件離開工作液后與空氣接觸逐漸形成氧化膜。同時實驗驗證單一酸性增光劑的增光效果差，需要用混合酸性增光劑和緩蝕劑的復配使用才能達到增光效果，并且能滿足實際的連續化生產，節約能源，提高效率。

參考文獻：

[1]盤茂東，等.除蠟水的應用與發展[J].清洗世界，2017,33(1):37~40.

[2]陳旭俊.工業清洗劑及清洗技術[M].北京：化學工業出版社，2002.

作者：盤茂東 陳喜良 范宏亮 單位：陽江市偉藝拋磨材料有限公司