防锈工艺教案.2.doc

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1、第1章 防锈技术概论1.1引言1.1.1防锈的目的及范围防锈技术是防止金属制品裸露面在储存、运输期间锈蚀的技术。金属制品常有以裸露面作为工作面的，如果此裸露面暴露在大气中而不进行保护，会受到空气中潮湿或污染物的作用而腐蚀生锈，轻则影响制品的外观质量，重则影响制件的使用功能，甚至使制件降级或者报废。很多金属制件需要储存和运输，有时储存或运输的时间比较长，在此期间，金属制件必须要进行保护，而所用到的防护材料称为防锈材料。在金属制件投入使用时，必须去除这类防护材料以恢复原来裸露状态以便于工作，因此这种防护技术也称为暂时性保护。所使用的材料称为暂时性防护材料。金属制件的非工作表面，常采用涂覆油漆、涂料

2、或进行金属覆盖层保护，这类技术称为永久性保护。金属制件在使用防锈技术进行防锈前，必须保证金属制件的表面是无锈、清洁、干燥。否则防锈效果降低甚至完全失效。在对金属制件进行防锈处理后，有时需要进行包装，金属制品处于包装状态下封存不用的技术称为封存防锈或包装防锈。包装是为了保护制件，使其不受储运中机械力损害，可保护制品上的防锈材料以保证防锈效果。因此在防锈技术中包括包装技术。1.1.2防锈技术的发展人类开始使用钢铁，就遇到了钢铁的锈蚀问题。公元250年，中国（后汉）出现了使用石油作车辆的润滑与铁的防锈。这是人类使用石油作防锈油的开始。1450-1458年欧洲人用一种白苏子油涂纸后包针，是防锈纸使用的

3、开始。随着机械制品以及商品的流通发展，航海事业的兴起，世界性战争中武器的远洋运输和储备，大大地促进了金属制品防锈技术的发展。在1943年英国发布了包装标准(BS1133)，在1944年将其中金属防腐蚀部分作为单行本出版，由军用推广到民用。美国在第二次世界大战中，因要解决武器运输到东南亚高温高湿地区的腐蚀问题，在防锈技术上发展很快，美军对防锈材料订立了P系列标准，包括系列材料的质量标准和检验方法。在20世纪40-50年有关的报道和专利最多，在此期间，防锈油脂品种达到系列化。气相缓蚀剂也得到了迅速发展，二次世界大战出现的亚硝酸二环己胺被誉为“划时代的气相防锈剂”。可剥性塑料和茧式包装技术也在同时问

4、世。缓蚀剂的合成、理论探讨、防锈材料的评价方法和包装技术也有很大进步，至此，防锈材料与使用技术基本形成了体系。随着技术进步，防锈材料与技术不断发展更新，如防锈油脂中的热涂厚油脂已经被淘汰，改用冷涂薄油。同时，随着科技的突飞猛进，各种制品精度不断提高，产品规格更加多样化，以及人们日益增长的对环境的要求，对金属制品的防锈技术提出了更高的要求出现。1.2 金属在大气中的腐蚀根据金属腐蚀学可知，绝大多数金属发生腐蚀是一个自发的过程，腐蚀是金属的自然趋势。金属在大气中的腐蚀过程是电化学腐蚀，金属与大气中的潮湿水汽、氧共存而发生电化学腐蚀。其反应为： 该反应是氧去极化的电化学腐蚀过程，是由阳极反应阴极反应

5、 以及二次反应 所组成，该反应生成的沉淀物在金属表面的附着不牢固，而且膜层疏松，不具有保护作用。（1）大气腐蚀的影响因素：湿度：空气中水汽的含量。绝对湿度（g/m3）：单位体积空气中含水蒸汽质量。相对湿度（%）：空气中水蒸气含量对同一温度时空气饱和水蒸汽含量的比值。临界相对湿度：温度：金属在大气中，只有相对湿度处于临界状态以上时，温度的升高会使金属的腐蚀速度加快。氧：中性介质中金属的腐蚀主要为氧去极化过程，没有氧，金属在大气中不会腐蚀。污染物：各种有腐蚀活性的污染物、无化学活性但有吸附活性的物质、非化学活性也非吸附活性物质对金属均有腐蚀作用。金属的种类不同，合金等均对金属在大气中的腐蚀产生影响

6、。（2）大气腐蚀的防护方法提高材料的耐蚀性：通过合金化在普通碳钢的基础上加入适量的合金元素，可以改变锈层的结构，生成一层具有保护性的锈层。如加入铜、磷、铬、镍等。采用有机、无机涂层和金属镀层：“暂时性”防护层和缓蚀剂：“暂时性”防护层包括各种防锈油、防锈纸、可剥性塑料控制环境：充氮封存、采用吸氧剂、干燥空气封存。（3）常用的防锈方法防锈水、防锈切削液、防锈油脂、气相缓蚀剂封存、可剥性塑料封存、环境封存1.3 金属制品加工过程中各因素对锈蚀的影响金属制品从原材料开始、经过各种加工成为产品。其中有各种冷热加工、装配以及管理的各个过程如检查、搬运等，接触各种人员、各种加工用工艺材料、各种搬运器具，这

7、些都与金属制品的锈蚀有关。原材料：加工前已经锈蚀严重，加工中部分不能完全去除，甚至在成品中表现出来。各种工艺材料：如切削液、润滑液、热处理熔盐，或者酸洗或酸洗后清洗不彻底，也会引起严重的锈蚀。金属制品在运输、搬运中与人手接触，手上的汗液会引起锈蚀。管理上：搬运器具不清洁，成品库管理不规范等。1.4 防锈技术的内容防止金属的腐蚀应该从以下几个方面入手：（1） 选择耐大气腐蚀的金属材料，选择适宜的热处理技术。（2） 在设计上，避免与其他金属接触，避免缝隙、凹槽等。（3） 使用保护层。（4） 保持金属表面的清洁。（5） 环境要保持干燥、无氧或加缓蚀剂。（6） 合理包装。（7） 储存时保持干燥清洁。第

8、2 章 缓蚀剂定义：在美国材料与实验协会关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义中，缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。技术特性：直接投加到腐蚀系统，具有操作简单、见效快、能保护整个系统。实际应用的缓蚀剂通常由两种或以上物质组成，它们之间具有协同作用。缓蚀剂主要应用腐蚀程度中等或较轻系统的中长期保护，以及对某些强腐蚀介质的短期保护。2.1 缓蚀剂的分类缓蚀剂种类繁多，缓蚀机理复杂，为了研究方便，常从多种角度对缓蚀剂进行分类。2.1.1 按照化学组成分类（1）无机缓蚀剂：亚硝酸盐、硝酸盐；铬酸盐、重铬酸盐；磷酸盐、多磷酸盐；硅酸盐

9、；钼酸盐；含砷化和物。 （2）有机缓蚀剂：胺类；醛类；炔醇类；有机磷化合物；有机硫化合物；羧酸及其盐类；磺酸及其盐类；杂环化合物。无机缓蚀剂多半使金属生成不溶性钝化膜层或反应膜层；有机缓蚀剂大部分主要因为吸附在金属表面，改变金属表面的状态而起缓释作用（苯甲酸钠与无机缓蚀剂作用相似）。2.1.2按电化学机理分类（1）阳极型缓蚀剂：称阳极抑制型缓蚀剂，主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等，它们能增加阳极极化，从而使腐蚀电位正移。通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂，用量不足会加快腐蚀。作用过程：a具有强

10、氧化作用的缓蚀剂，使金属钝化（亚硝酸钠，高铬酸等）；b具有阴极去极化性的钝化剂，在阴极被还原，加大阴极电流，使体系的氧化还原电位向正方移动，超过钝化电位，而使腐蚀电流达到很低的值。（亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类；铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。）（2）阴极型缓蚀剂：酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等，能使阴极过程减慢，增大酸性溶液中氢析出的过电位，使腐蚀电位向负移动。此类缓蚀剂是“安全型缓蚀剂”作用过程：a成膜型阴极缓蚀剂，腐蚀过程在研究生成的OH-与缓蚀剂反应生成的不溶性物质使金属表面形成膜层，阻碍阴极反应。（硫酸锌，碳酸氢钙及镁，锰等钢铁缓蚀剂）

11、；b增加氢离子放电过电位的缓蚀剂，在酸性溶液中砷离子、锑离子等在金属表面析出时，提高了氢离子放电的过电位而抑制氢离子的还原反应。（3）混合型缓蚀剂：同时抑制阳极反应及阴极反应，例如含氮、含硫以及既含氮有含硫的有机化合物、琼脂、生物碱，硅酸钠，铝酸钠等。2.1.3按物理化学机理分类（1）氧化模型缓蚀剂：该缓蚀剂能直接或间接氧化金属，一般对可钝化的金属具有良好的保护作用，而对铜、锌等金属没有多大的效果。（2）沉淀膜型缓蚀剂：常见硫酸锌、碳酸氢钙、聚磷酸钠等，它们能与介质中的离子反应并在表面形成防腐蚀的沉淀膜。（3）吸附膜型缓蚀剂：此类多数是有机物，该缓蚀剂能吸附在金属表面，根据吸附机理不同，可分为

12、物理吸附（如胺类、硫醇和硫脲等）和化学吸附型（如吡啶衍生物，苯胺衍生物，环状亚胺等）两类。该类缓蚀剂的分子往往是由极性基团和非极性基团组成，分子结构对吸附的影响首先取决于极性基团和非极性基团的性质，极性基团中含有电负性高的氧、氮、磷、硫等元素，非极性基团主要是碳、氢元素。其中极性基团是亲水性的，可吸附于金属表面活性点或整个表面。而非极性基团是疏水或亲油的，将金属表面和腐蚀介质隔开。（）物理吸附：缓蚀剂在金属表面的吸附源于缓蚀剂离子和金属表面的静电引力和范德华力，其中静电引力起到重要作用，这种吸附迅速、可逆，其吸附热小，受温度影响小。金属与缓蚀剂的作用：金属表面无电荷时的电位为零电荷电位。金属在

13、某腐蚀介质中的腐蚀电位零电荷电位时，金属表面带正电荷，易吸附阴离子型缓蚀剂；金属在某腐蚀介质中的腐蚀电位零电荷电位时，金属表面带负电荷，易吸附阳离子型缓蚀剂；金属在某腐蚀介质中的腐蚀电位接近零电荷电位时，金属表面几乎没有电荷，易吸附中性分子缓蚀剂；对于物理吸附膜多数属于阴极抑制型，可用软硬酸碱理论来解释。软硬酸碱理论：路易斯认为，可以接受外来电子对的称为酸，可以给出电子对的称为碱。培尔生又以酸中正电荷高、极化性低的为硬酸，酸中正电荷低、极化性高的为软酸；同样，碱中电负性强的为硬碱，电负性较弱、易极化的为软碱。硬酸与硬碱，软酸与软碱有稳定的结合，硬与软则相反。一般金属为弱的电子接受体，称为软酸；

14、而高价的金属阳离子如Fe3+，AL3+成为硬酸，电负性较强的F、O、N化合物中的阴离子为强的电子给予体，为硬碱，电负性较小的S、P、Br、I等化合物的阴离子则为软碱。硬酸与硬碱形成物理吸附，软酸与软碱形成化学吸附。（）化学吸附：大部分有机缓蚀剂分子中，含有以氧、氮、硫、磷为中心原子的极性基团，具有一定的供电子能力。两者可以形成配位反应而发生化学吸附。该吸附具有明显的吸附选择性。过程为不可逆，受温度影响小。化学吸附多为抑制阳极反应。2.1.4 按应用介质分类（1）中性介质中的缓蚀剂是指在pH值为6-8的水溶液中使用的缓蚀剂。该类缓蚀剂是水溶性的。常见的缓蚀剂：聚磷酸盐、铬酸盐、硅酸盐、碳酸盐、亚

15、硝酸盐、苯并二氮唑、2-硫醇苯并噻唑、亚硫酸钠、氨水、肼、环己胺、烷基胺、苯甲酸钠。亚硝酸钠：白色结晶，吸潮后变淡黄色，但仍能使用。易溶于水，防锈型好，对个别人皮肤有刺激。使用浓度2-20%，用碳酸钠（0.3-0.6%）调整pH值至9-10。适用于黑金属，但不能用于铜。三乙醇胺：无色或淡黄色粘稠液体，常与亚硝酸钠配合使用，用量05.-2%。与油酸作用后可作为乳化剂，用于配制乳化切削液，也用于气相防锈剂。六次甲基四胺（乌洛托品）：白色结晶，用量1-2%，与其他水溶性防锈剂配合使用。苯甲酸钠：白色结晶，可溶于水和醇类。用量几-十几%，可与其他缓蚀剂配合使用，或涂敷在纸上。（2）酸性介质中的缓蚀剂该

16、类缓蚀剂一般用于金属除锈及除氧化皮的酸洗过程中，故称酸洗缓蚀剂。该类缓蚀剂的作用是在酸溶解金属上的氧化皮、锈蚀产物的同时，抑制酸对金属基体的溶解。酸洗缓蚀剂的缓蚀效率按照下式计算： 常用的酸性介质缓蚀剂：五四牌缓蚀剂：学名二邻甲苯基硫脲，主要用于黑色金属酸洗。在硫酸除锈液中，加入量0.2-0.4%，缓蚀效率可达88-85%；在盐酸中缓蚀效率为60%。硫脲有促进渗氢的危险。乌洛托品：适用于硫酸、盐酸除锈液，对降低渗氢有效，缓蚀效率较高。若丁：邻二甲苯基硫脲、糊精、氯化钠、皂角粉的混合物，用于黑色金属，用量0.2-0.4g/L。KC缓蚀剂：是动物蛋白及其水解产物，由肉类加工的工业废料经磺化后制得。

17、对钢铁在硫酸中有缓蚀效果，用量3-5g/L。（3）油溶性缓蚀剂结构：油溶性缓蚀剂分子结构的特点是不对称性，一般由极性和非极性的两个基团构成。常见的极性基团有 它们与金属、水具有很强的亲和力；非极性基团主要是烃基，具有亲油憎水性。因此，当油溶性缓蚀剂与金属接触时，会发生缓蚀剂分子在油金属界面的定向吸附。作用机理：有两种理论a：成膜理论：该理论认为，缓蚀剂分子吸附在金属表面后，会与金属发生化学反应，生成难溶于水的钝化膜（相膜），从而阻滞了腐蚀电池的电极过程。如BTA即属于该类。b：吸附理论：金属表面的原子或离子与金属内部的质点受力不同，在金属表面上有剩余力，当与其他物质接触时，就会因相互作用而被吸

18、附在金属表面上。其过程又可以分为物理吸附和化学吸附。物理吸附是范德华力作用，吸附不牢固，易脱附，对金属没有选择性，但吸附速度快。化学吸附是金属和被吸附分子间靠化学键力结合，实际发生了表面反应，吸附要牢固，且该吸附具有选择性。金属缓蚀剂分子定向紧密吸附层有序排列的油分子层空气油层气-油界面缓蚀剂分子吸附层吸附理论示意图综上所述，当在金属表面涂敷防锈油之后，由于缓蚀剂分子运动，便迅速形成了三层吸附膜防护层：即在油金属界面上的缓蚀剂分子定向排列的吸附层，与缓蚀剂分子非极性尾相互交溶而垂直向外的有序排列的油分子层，以及缓蚀剂分子在气油界面上的一层单分子吸附膜。分类：羧酸及其皂类：作为缓蚀剂的羧酸有来自

19、动植物油脂的硬脂酸、油酸、蓖麻油、棕榈酸等；有来自石油的环烷酸；有由矿物油制取的氧化石油及氧化地腊，还有合成的烯基丁二酸、壬基苯氧基醋酸、羟基脂肪酸等。羧酸皂的防锈效果比相应的酸性强，但在油中的溶解度较小，大部分多价皂遇水易水解而析出，皂又能增加有的乳化性，故皂类常用于封存油品，发挥其防锈性强的优点。酯类：化学式。天然的酯类有蜂蜡、羊毛脂，酯类缓蚀剂在高温下易氧化变质。胺类及其它含氮化合物：常见的有三乙醇胺、单乙醇胺、尿素等，含氮化合物常见的有苯并三唑、哌啶等。磺酸盐及其它含硫化合物：石油磺酸盐、石油磺酸的钠皂、钡皂和钙皂都可以用作油溶性缓蚀剂。硫基苯并噻唑、烷基磺酸钠等。磷酸酯及其它含磷化合

20、物：常见有酸性磷酸酯、酸性亚磷酸酯及硫代磷酸酯等。2.2 表面活性剂2.2.1概述定义：表面活性剂是这样一种物质，它在加入量很少时即能大大降低溶剂（一般为水）表面张力（或液液界面张力），改变体系界面状态，从而产生润湿或反润湿，乳化活破乳，起泡或消泡，以及增溶等一系列作用，以达到实际应用要求。分子结构特点：任何一种表面活性剂都是由非极性的、亲油（疏水）的碳氢链部分和极性的、亲水（疏油）的基团共同构成。两部分形成不对称结构。表面活性剂具有亲油亲水两亲性质，因此，该分子在水溶液中相对于水介质而采取独特的定向排列，并形成一定的组织结构，表现为两种重要性质：溶液表面的吸附与溶液内部的胶团形成。 分类：

21、离子型表面活性剂：阴离子型： 脂肪酸钠盐、硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸酯盐。阳离子型：胺盐类及季胺盐型。两性离子型：十二烷氨基丙酸钠，甜菜碱型的烷基二甲基甜菜碱。非离子型表面活性剂非离子型：聚乙二醇，烷基酚聚氧乙烯醚。混合型表面活性剂：2.2.2 表面活性剂在溶液中的状态下图说明了表面活性剂水溶液的不同浓度和各种表面活性剂的关系。表面活性随着浓度对数变化关系上有一个突变点，这说明表面活性的变化与溶液内部性质的变化有密切关系，该点CMC称为临界胶束浓度。CMC表面活性剂界面张力表面活性剂溶液浓度表面张力去污力可溶性CMC临界胶束浓度定义为：表面活性剂形成胶束的最低浓度。实际上临界胶束浓度是一个浓度带，

22、有一个范围。胶束：是表面活性剂分子顺向排列的单分子膜。可见CMC数值越低，说明表面活性剂的表面活性越强。只需要较低浓度就可以形成胶束，在CMC以上，表面活性（去污力、表面张力、界面张力等）就不再随浓度的升高而变化。与表面活性剂的碳氢链长度有关，即随着其憎水性增加而下降；与碳氢链分支、极性位置、取代基位置等有关。2.2.3 表面活性剂的基本性质和派生性质表面张力：即垂直通过液体表面上任一单位长度，与液面相切的，收缩表面的力。是液体自动收缩表面的一种力。（）润湿性（渗透性）广义上讲，表面上的一种流体被另一种流体所取代的过程为润湿。实际过程：沾湿、浸湿、铺展。使用液滴的接触角来描述润湿过程。沾湿：指

23、液体与固体接触，变液气界面和固气界面为固液界面的过程。浸湿指固体浸入液体中的过程。铺展是在以固/液界面代替固/气界面的同时，液体表面也同时扩展。角越小，溶液的润湿性越好。（2）乳化性、分散性、增溶性在CMC以前，溶液没有加溶作用，而达到CMC后，增溶作用则随浓度的增加而增溶作用而加强。（3）消泡性和发泡性（4）清洗性（5）派生性质：平滑性，柔软性，均染性，抗静电性，杀菌性。2.2.4亲水亲油平衡值（HLB值）基团，HLB值即亲水亲油平衡值，即HLB值越大，表面活性剂的亲水性越强。一般来说影响表面活性剂表面活性的有以下：亲水性（HLB值），亲水基种类，亲油基种类，分子结构，分子量HLB值的计算方

24、法如下：第3章清洗及干燥3.1概述金属表面上因为大气污染而沉积了各种污物。在制造加工过程中也会留下各种液体或固体物的残留物，这些污物，不论是否为腐蚀活性物质，都会促进盒属的锈蚀。清洗金属表面，使之清洁，是防止大气腐蚀的要素之一。无论在金属表面进行何种表面保护处理，如转化膜、涂装、金属覆层或无机覆层，都要先使表面清洁干燥，才能获得完整的覆层和理想的保护效果。在作暂时性防锈材科涂覆或防锈处理前也是一样，需要预先做好清洁处理，否则，涂覆不能均匀完整。污物本身又常成为腐蚀隐患，即使防锈材抖优异，技术水平很高，也不能得到好效果。故清洁干燥处理是防锈技术中不可忽规的一环。清冼技术包括清洗用材料及工艺选择。

25、选用清洗方法要根据制品，污物的情况以及其它有关条件而定。清洗后物品应进行干燥处理，使用挥发性溶剂进行清洗后，要待其干燥。关于清洗方法的规定及技术条件。一般都在包装技术中作规定，美军包装规格MILP116E中规定的清洗及干燥方法分类为：C1任何方法清洗，未包括到下述诸方法之内的，使物品不致受到损失的任何清冼方法或任意组合的清洗方法；C3石油系溶剂清冼；C5石油系溶剂清洗，加以指纹除去剂；C7蒸汽脱脂，使用卤代烃系溶剂；C8指纹除去剂清洗；C9碱液清洗；C12乳剂清洗；C14水蒸气清洗；C15喷砂；C16喷研磨剂清洗；C17软质喷砂；C18蒸汽脱脂与指纹除去剂清洗；干爆方法：D1压缩空气吹干。压缩

26、空气应为干燥清洁的；D2干燥箱干燥。干燥箱要有换气设备并能调节温度；D3红外灯干燥；D4揩擦干燥。用不掉纤维的清洁干燥的布或纸揩干；D5沥干。待石油溶剂滴干为止。在英国际准BS1133第六部分暂时性防护中列有清冼及干燥各一章，其内容与上述美军规格大致相似。日本国防部的规定和美军的相同。我国1985年制订的GB一48791防锈包装标准中亦列有清冼方法共8种，干燥方法6种。3.2 清洗方法分类3.2.1清洗用材料清洗用材料有几类：石油系溶剂，卤代烃溶剂，碱性化学水液，乳化液等。各类材料的特点叙述如下。油系溶剂及卤代烃溶剂。石油系溶剂及卤代烃溶剂对有机垢物（主要是油脂）有较强的溶解能力。这类溶剂具有

27、低粘度，低表面张力，有较好的润湿与渗透能力，有利于清洗，具有低沸点，易挥发，易于回收循环使用。但不能溶解无机物，不能通过溶解作用而洗掉这类污物。这些有机溶刺对一些有机材料如塑料、橡胶、纤维品等可能有溶解或侵蚀作用。碱性化学水液即碱性化合物水溶液，常加有表面活性剂。依靠对动植物油类的皂化作用而使之溶解去除，形成的皂液可将不易皂化的油脂“增溶”于水中而离开金属表面，加有表面活性剂的碱性水溶液，依靠其在金属表面上强的润湿、铺展能力将油脂（包括矿油）排除而使之自金属表面剥离，然后被表面活性剂分子在溶液中形成的胶束包围而不致再沉积到金属表面上。碱性水溶液能溶解无机盐污物。对钢铁有钝化作用、不致使钢铁腐蚀

28、。但对非铁金属，在pH值甚高时会有侵蚀。如Z n、Al在强碱液中生成Na3A LO3，Na2ZnO2。碱性水液对有机物损害较小。乳剂。乳剂是以有机溶剂、乳化剂、水配成。作为清洗用的乳剂在乳化后是水包油型乳化液，乳剂因含有机溶剂，可溶解油脂，在以水冲洗时成为乳化液。含大量的水，故亦可溶解无机盐污物，乳剂清洗干燥后，水分蒸发，仍留下极薄的油膜。故乳剂清洗只用于清洗要求不高时。3.2.2 清洗方式清洗是依靠清洗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。

29、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。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。搅拌愈强，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）蒸汽清洗。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，使固体表面被冲击振动，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。气体自表面逸出时，使污物析出，自表面剥离。3.2.

30、3清洗方法的选择选择清洗方法，要从如下因素考虑。（1）污物的性质、种类与污染的程度；（2）被清洗物品的情况，包括其材料、形状、表面情况及清洁度的要求等；（3）清洗用材料及设备的可用性；（4）被清洗物品的数量多少；（5）清洗前后工序的配合。只有充分考虑这些因素，依此选定适当的方法，才能获得好的清洗效果，才不会对制品有损害，并保障生产上的安全。3.2.3.1污物的性质（1）水溶性污物，包括热处理残盐、焊药、手汗等，宜选用水剂清洗。（2）油溶性污物，如机械油、润滑脂、皂类及各种工艺用油脂，可选用溶剂，乳剂以及加有表面活性剂的碱性化学水液或卤代烃溶剂清洗。（3）切屑、磨料、灰尘等附着物需要在清洗中加强

31、冲刷、抖动等机械力作辅助清洗。清洗质量要求特别高时用超声波辅助清洗。（4）铁锈、氧化皮等以及其它牢固附着在金属表面的难溶物质，据情况采取酸洗除锈或喷砂、喷丸、滚桶、抛光等。在实际中，污物常常井非单一种类，而是几种共存的。如灰尘常与油脂粘在一起，盐浴热处理后用油淬火，残盐与油共存。另外有些研磨膏、老化了的油脂、沥肯、硫化油等，牢固地粘附在金属表面上，仅用溶剂或碱性化学液清洗，难于去除，故常常使用几种方法复合，或作多次清洗。3.2.3.2被清洗物品的情况（1）物品的主要材料。钢铁制品一般可采用碱性化学水溶液清洗。但很多非铁金属如铜，锌，铝等在碱性溶液中会被侵蚀。（2）制品为组合件时。钢铁制品与非铁

32、金属组合时，不可顾此失披，清洗了一种金属而损害了另一种金属。要选用对各组合金属均无损害的清洗方法。复杂的装配件，如马达、发电机、量具、仪表等，除常有多种金属外，还有非金属材料如橡胶、碳、塑料、纤维、纸张等。不能采用浸洗的方法。这些制品上的金属件最好先分别作好清洗，然后装配。（3）形状复杂的制品或装配件，有缝隙、沟槽、孔洞者，易积聚清洗液体而不易排尽，如果不能拆除清洗，可考虑用二氯乙烯去油。（4）表面精度，尺寸精度要求高或清洁度要求高的制品，不允许在表面残留清洗液，不适合使用碱性化学清洗液，可选用卤代烃溶剂作蒸气清洗。（5）对铸件。轻微的汗迹污染是允许的，粗糙的机械加工品，如冲、压、拉、拔的物品

33、，可用任何易行的方法作清洁处理。3.2.3.3被清洗物品的数量批量小的物品，可以使用溶剂，手工刷洗或擦洗，但数量大的产品则宜采用机械化、自动化的清洗方法。3.2.3.4清洗材料及设备的可用性在考虑上述因素后，就要考虑清洗材料及设备使用的可能性。例如清洗材科在使用中有毒性、易燃性等安全问题，石油系溶剂是易燃的，而且对于长期操作者，因溶剂与皮肤接触，会引起皮肤病，碱液及任何热溶液对皮肤也有灼伤作用。三氯乙烯对人体有麻醉作用，不可大量吸入，故使用这些清洗材料都应具有一定的知识与适当的安全措施。有的清洗方法需要相应的装备。如溶剂蒸气清洗应在密闭设备中进行，喷洗需要机械设备，大量成批产品的清洗，一般也需

34、爱相应的机械设备。3.2.3.5清洗处理前后的工艺清洗要与前后工艺配合。例如清洗前后的工序若都是以油类作润滑加工液的，则清洗不宜采用水溶液。如果采用水液清洗，需要先除油。清洗后还需干燥才能进行下一道工序。如果上下工序都以水液或乳液作切削加工，则清洗不宜采用溶剂，而以水液清洗为便。3.2.4石油系溶剂清洗使用低沸点的石油系溶剂如汽油、煤油、轻柴油等清洗油脂，是极为普遍的方法。这些溶剂能溶解油脂，使油脂进入溶液。疏松附着的固体污物、碎屑等因溶剂的润湿与分散作用，亦可洗掉。当清洗液中溶解的油脂浓度逐渐增加时，在被清洗物表面的溶剂挥发后留下的污物也增加。故简单的石油溶剂清洗是较粗糙的清洗方法。石油系溶

35、剂不能溶解水溶性污物，不能清洗盐类、汗液等。石油系溶剂清洗一般用于大量的清洗，作清洗的预洗，快速清洗。因对污物浸透快，故可在常温清洗，清洗后物品上的溶剂可挥发而不需作干燥处理。这些部是其优点。但石油系溶剂清洗费用较高，清洗后获得的是疏水性表面，且石油溶剂多为可燃、有毒性，需要有安全措施。清洗物品中如有有机材科而易被溶剂侵蚀或溶解时要注意使这些材料在清洗中不与溶剂接触。否则不宜采用此法。3.2.4.1 石油系溶剂清洗的方式（1）浸洗。对轻污染易溶解的油脂，浸入足够时间待油脂溶解即可。一般浸洗时间不少于一分钟。如用搅拌或辅以擦洗或刷洗，则可提高清洗效率。可以使用两槽清洗。先浸入第一槽洗去大量污物后

36、，再浸入第二槽较清洁的溶剂中浸洗，这就叫做二步清洗。可节约溶剂，并提高清洗质量。（2）刷洗或擦洗。对大件不便于浸洗或因有易被溶剂侵蚀部分而不能浸洗时，用浸有溶剂的布擦洗去除油脂，污物粘附牢固时，用刷子沾溶剂刷洗。（3）喷洗。用压力将溶剂向要清洗的表面喷冼。可提高劳动生产率、避免人工操作。对油脂及表面粘附的固体污物都可去除。适用于中量及大量物品清洗。喷洗一般要求在专门的设备内进行，减少对环境的污染，便于回收溶剂。（4）二溶液清洗。由于石油系溶剂不能清洗汗迹等无机的污物，可在第一阶段用石油溶剂清洗去除油脂类有机污物后，加一次可以去除汗液的液体清洗。这类液体如甲醇、乙醇或在石油系溶剂中加入表面活性剂

37、及少量水。醇类可溶解汗迹。石油溶剂中加有表面活性剂及少量水，可作成油包水乳液以溶解汗迹。3.2.4.2 材料要求及注意事项（1）所用的溶剂要求对金属表面无腐蚀性。汽油常使用200号工业汽油。120号汽油及160号汽油亦有使用的。不可使用燃料汽油。其中|所含四乙基铅有毒，易通过呼吸道进入人体或在接触中渗入肌肤，不易排泄，且有积累效应。（2）汽油易燃，不可加热使用。所用汽油的闭杯闪点要高于34。用汽油清洗的场所，不可设置电器闸刀。因火花极易引起燃或爆炸。即使是鞋底有铁钉在水泥地上行走时，也易起火花而发生危险。（3）裸手常与石油系溶剂接触，易引起因脱脂而致的皮肤过敏炎症。宜避免用手接触溶剂，或采取保

38、护措施。可使用液体手套。（4）汽油清洗后残留于金属表面的汽油迅速挥发，制品表面会骤冷而导致空气中水分凝结于金属表面引起锈蚀。故常在清洗汽油中添加少量防锈油料或缓蚀剂以避免这种现象发生。（5）石油系溶剂对纤维、橡胶有损害，因此，清洗有这类材料的组合件时，一定要慎重。3.2.5 卤代烃溶剂清洗用卤代烃溶剂清洗，主要是利用其蒸气脱脂，卤代烃溶剂的优点有：（1）对油脂的溶解性好，去污快而全；（2）不燃烧，防火性好；（3）蒸发热小，比热容小，加热和气化时都可节能，适合蒸气法清洗；（4）蒸气密度大，在空气中，不易扩散，损失小；（5）有适当的沸点，易用蒸馏方法与所溶解的油脂分离；（6）表面张力小，浸透力强；

39、（7）对水溶解度小，易与水分离；（8）清洗后的物品，取出即干，不需要干燥处理。3.2.5.1卤代烃溶剂清洗方式使用方式以蒸气清洗为主，也有用沸腾热液浸洗及热液喷洗的，但更多的是使之配合蒸气清洗以强化清洗效果，清洗方式见图：图卤代烃溶剂清洗示意图A型 一槽式，蒸气清洗；AS型 一槽式，蒸气清洗，加喷洗；B型 二槽式，冷液加超声清洗，然后用蒸气清洗；B型二槽式，热液清洗，然后用蒸气清洗；BBS型二槽式，热液清洗，然后用蒸气清洗加喷洗；C型 三槽式，热液清洗，冷液清洗（或加超声清洗），然后蒸气清洗；BT型三槽式，冷液清洗（或加超声清洗），蒸气清洗，然后热液清洗；（1）一槽式，只用蒸汽清洗。制品悬挂于

40、蒸气槽中，或用传送带使制品在蒸气槽中通过，当溶剂的蒸气接触制品时冷凝成液体，将制品上黏附的油脂溶解，一起流回槽中，固体污粒也被冲洗掉。待制品的温度达到蒸气温度时，蒸气不继续凝结，清洗即告结束。冷凝的液体流回槽中后，又重新被加热成蒸气，此蒸气仍是清洁的，故清洗效果好。制品离开蒸气槽后，瞬时即自行干燥，如果一次处理不尽，可待制品冷却后，做第二次处理。（2）二槽式，油脂过厚获黏附牢固不易用蒸气处理洁净时，可以先在冷液中浸泡或在强烈沸腾的热液中浸洗，直至油脂和尘屑全部去除，再作蒸气处理。还可在液槽中增加超声波处理，可在蒸气槽中再加喷洗。（3）三槽式，污染严重的制品亦可使用热液、冷液、蒸气三个槽子。甚至

41、再增加多个液体槽，成为多槽式。亦可在槽液中增加超声波清洗，在蒸气槽中增加喷洗。3.2.5.2 卤代烃溶剂材料用于清洗的卤代烃溶剂有三氯乙烯、全氯乙烯、甲基氯仿、四氯化碳、四氯乙烷及氟系溶剂等，前三种使用较广，而三氯乙烯使用最多。几种卤代烃溶剂性能见表。几种常用的蒸气清洗用溶剂名称、结构式三氯乙烯全氯乙烯二氯甲烷三氟三氯乙烷甲基氯仿沸点871214047.774蒸发潜热（沸点时）cal/g57.750.178.735.153.2比热（20）calg0.2270.2050.2800.220.255蒸气相对密度4.535.712.966.974.50不致中毒的极限数ppm10010050010003

42、50热源低压蒸气1.05高压蒸气3.5-4.2低压蒸气低压蒸气低压蒸气三氯乙烯在空气中为不燃性，但在与赤热或高温物体接触时则燃烧。有明火、过热、或与光、空气及水分共存时分解，产生盐酸，有腐蚀性。为了防止三氯乙烯的分解，常添加适量的胺类作稳定刺。三氯乙烯与强碱共热时，产生爆炸性气体，故为除去三氯乙烯中的酸时，不能使用强碱中和。甲基氯仿（1，1，1三氯乙烷）的特点是毒性小，从劳动保护方面来说是很有希望的溶剂。但安全性不如三氯乙烯，与金属，特别是Al，Mg接触时易于分解。氟系溶剂清洗效果好，无毒，不侵害高分子材料及金属，但价格较高，还只能用于小型特殊部件如印刷线路饭，光学仪器等的清洗。3.2.5.3

43、 卤代烃溶剂清洗设备三氯乙烯有麻醉性，在与空气、光、水分共存时会分解，故使用时，特别是进行蒸气清洗，需要在密闭的专门容器内进行。蒸气清洗槽的下部是三氯乙烯液体，用盘管作间接加热，液面要高出加热盘管。槽上方为蒸气区，在槽外用冷水盘管或冷水套冷却。另外还要配置水分分离装置，使混入溶剂的水分分离，溶剂比重大，分离水分后，流问槽中。对三氯乙烯液槽需要经常检查pHI值，避免变酸后腐蚀金属。3.2.6碱性化学水溶液清洗 以碱性清洗剂为主的水溶液，对动物油脂通过皂化作用使之成为可溶于水的皂类。此皂为表面活性剂，对非极性的矿物油有乳化作用。使之“增溶”与水相中。碱性清洗剂的水溶液也可溶解汗迹等无机质污物，故也

44、能将其洗去。加有合成洗涤剂的清洗液，对油脂的清洗作用更有效。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。它又较溶剂经济、清洗液能用水洗净，有不燃性，无毒性。但碱性化学水溶液不如有机溶剂清洗快，一般需要加温，常需要使用机械，并需要注意pH值高时对铜、铝，锌等金属的腐蚀作用。各种金属发生腐蚀的临界pH值列如下： 锌 铝 锡 黄铜 钢铁 pH 10 10 11 11.5 133.2.6.1碱性化学水溶液清洗的方式（1）浸洗法。将要清洗的物品放入到碱性清洗液中。一般用热溶液，浸110分钟。可以加搅拌。清洗时间长短根据污染轻重而定。（2）喷洗法。物品放入适当的设备中或传送带上，以高压

45、将热碱液向金属表面喷洗。喷嘴应适当设置，以使每一需要清洗的面上都受到喷洗。传送带的速度要调节到能将物品喷洗干净。（3）电解清洗法。这是一种最快最完全的清洗油污的方法。金属品置于阴极或阳极。当低压电流通过金属品时，在阴极表面析出氢气泡。在阳极表面则析出氧气泡。当气泡形成及自金属表面离开而逸出时，其机械作用可将污物自金属表面剥离，并使新液与金属接触，有利于清洗。固体粒子一方面因气体逸出时的机械作用而脱离金属表面。一方面因表面能效应，固体粒子富集于气泡与液体的界面，并与气体一同浮到液面。电解清洗可以用热液，亦可用冷液。对氢脆敏感的材料构件。用阴极处理时，若因渗氢作用引起金属氢脆，可再继续以阳极处理，

46、一般处理I 530秒钟。就可以使氢气扩散出来。但高强度钢，对氢脆异常敏感，做阴极处理后，其影响不能用短暂阳极处理排除。故高强度的钢只能做阳极处理电解清洗，而不能做阴极清洗。做阳极电解清洗时，阳极上产生的氧常会使金属表面形成氧化膜或转变为钝态，此敦化膜在某些情况下，还要用酸洗去除以活化金属表面。有些非铁金属如铝、镁、锌不宜使用碱性电解清洗，不论放在阴极或阳极都会有较大的侵蚀。3.2.6.2碱性化学清洗液材料（1）强碱清洗液典型强碱清洗液可能含有NaOH，Na2SiO3，磷酸三钠，碳酸钠等。主要用于钢铁的清洗。水液中有合成洗涤剂（如亲水性表面活性剂）时，可以加强对油脂的浸润性而提高去油效果。但在喷洗或电解清洗中不可用合成洗涤剂，因起泡不便操作。可以少量加入低泡性合成洗涤剂。 配方举例如下。Na3PO4 2535gL pH 12.0一13.6Na2CO3 2535gL 温度 80一100合成洗涤剂0.75gL（2）弱碱清洗液弱碱性清洗液含有磷酸三钠、碳酸钠，硅酸钠等，亦加入少量合成洗涤剂。硅酸钠水解后形成带电胶体，吸附在阳极区，有缓蚀作用。主要用于非铁金属。配方举例如下；Na2CO3 5060gL Na3PO4 20-30gL皂粉12