0  前言

鋼鐵表面除油工藝鋼鐵在加工、運輸、儲藏的過程中,表面往往會帶有一些油污,例如由于防銹需要所涂的防銹油,機械加工所涂的潤滑油、切屑油、拋光膏,搬運過程中污染上的汗水、瀝青等。這些油污的存在會影響除銹及磷化的質量,降低涂層與基體間的結合力。漆前除油的方法有很多種,需要根據所除油污的種類及其物理化學性質來決定采取哪種方法。最常用的除油方法有堿液清洗、有機溶劑清洗、表面活性劑清洗及電化學除油等。

1  堿液清洗除油

 堿液清洗除油是以堿的化學作用為主的一種清洗方法。由于使用簡便,價格低廉,原材料易得,目前受到廣泛運用。

1)堿液清洗除油對于堿液清洗法來說,在清洗動植物油脂和礦物油污時,其機理是不一樣的。對于動植物油脂的堿洗來說,由于是多個高級脂肪酸的混合甘油脂,可以在堿液中發生皂化反應。因此,它的機理主要是皂化反應和溶解、乳化、分散作用。而反應生成的脂肪酸鈉能溶解于水,故能達到除油的目的,并且脂肪酸鈉由于帶有親水性的羥基和憎水性的烴基,又可以作為具有表面活性作用的乳化劑,通過乳化作用使未起皂化反應的殘留油乳化、分散而懸浮于水中。而礦物油脂是高級烷屬烴的混合物,由于其不能與堿起化學作用,因而不能單純用堿液除去,因此在清洗時強堿應于硅酸鹽、多聚磷酸鹽等膠體性堿清洗劑并用,增加濕潤與分散能力,靠強堿促使油污離開工作表面,靠膠體使其安定地分散在溶液中。

2)堿液清洗時,常用的堿包括苛性鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、磷酸鹽類等多種。通常根據需除油的金屬及周圍的環境與欲達到的目的決定采用哪種堿。對于強堿來說,可以提供更高的堿度(OH-),因而皂化反應可進行的很完全。但是它可能會腐蝕某些活潑金屬,并由于其潤濕性較差,用水不易清洗。對于弱堿來說,一般具有良好的潤濕作用和乳化分散作用,但其提供的堿度較低,皂化反應不能進行得完全清洗

3)堿清洗工藝:預除油(當工作表面附著的油污很厚時,通常采用這一步)→堿清洗→一次水洗(除去工件表層殘留的清洗劑)→二次清洗→干燥(或轉入下道工序)。

4)影響因素組成由于堿洗過程是依靠皂化、乳化等多種作用,不能用某一單獨的堿來達到上述性能。通常使用多種組分,有時還需添加表面活性劑等助劑。在匹配適當的情況下,方能達到最佳的綜合性能。因此,堿液的組成是影響除油質量的主要因素。溫度較高的溫度有利于皂化反應的進行,并且由于溫度較高,可以使熔點高的油污軟化,有利于浸潤乳化的作用。一般清洗的溫度為70~100℃。堿度堿度的高低決定了皂化反應進行的程度,并且堿度高能使油污與溶液之間的表面張力降低,使油污易于乳化。機械作用在清洗過程中加入攪拌,有助于油污的去除,可以使乳化液均勻的分布,從而提高乳化的效果。其他此外,在堿液中加入適當的表面活性劑,可以降低界面張力,改善潤濕性和乳化性。而在堿洗后通過水洗,可以去除殘留工件表面的清洗劑,這些因素對堿洗也是十分重要的。

2  有機溶劑清洗

除油溶劑清洗主要是利用有機溶劑溶解皂化與不皂化油來去除油污。去油常用的有機溶劑為乙醇、清洗用汽油、甲苯、四氯化碳、三氯乙烯等,其中比較有效的溶劑為四氯化碳和三氯乙烯,它們不會燃燒,可在較高溫度下進行除油。一般情況下,較高的溫度可以增加油污在有機溶劑中的溶解。而在溶解過程中,加入機械攪拌可以使溶解更均勻、完全。在有機溶劑除油后,還必須進行補充除油。因為當溶劑在制品表面揮發后,通常還留有薄的膜,可以在后面的工序中用堿清洗除油、電化學除油等工序將其除去。

3  表面活性劑清洗

除油以表面活性劑為主所配成的清洗劑具有良好的去油污能力。主要是利用了表面活性劑表面張力低、浸透濕潤性好、乳化能力強等特性。目前,表面活性劑清洗是一種廣泛運用的除油方法。表面活性劑除油的過程為:利用表面活性劑易于吸附于工件一水溶液界面上并降低界面的張力的特點,表面活性劑優先潤濕工件的表面,將油污與制品相隔離,從而使油膜卷離成油珠而離開制品表面。通過表面活性劑的乳化作用,在油一水界面上形成具有一定強度的界面膜,改變界面的狀態,從而使油污質點分散在水溶液中,形成乳狀液。或者通過表面活性劑的溶解作用,使不溶于水的油污溶于表面活性劑的膠團中,達到將油污轉移到水溶液中的目的。當油一水界面膜達到一定的機械強度時,質點的碰撞不會使膜破裂,油污就不會再重新聚集起來,當油污質點被截留在溶液中時,即實現了去除油污的目的。

4  電化學清洗除油

電化學除油較常采用的是陰極除油,或者陰陽極交替使用除油。電化學反應的電解液一般使用NaOH、Na2CO3Na3PO4Na2SiO3等的水溶液。電化學除油的機理為:利用電化學反應在陰極上析出的氫氣或陽極上析出的氧氣,通過對金屬制品表面的溶液進行機械攪拌,促進油污脫離金屬表面。同時,金屬表面的溶液不斷地得到交換,有利于油污的皂化反應及乳化作用,剩余的油污在不斷析出的氣泡的影響下,脫離金屬表面。在電化學除油的過程中,溫度的影響與對化學除油的影響大致相同,并且除油時的電流密度可以保證足夠的氣體從制品表面析出,既能脫除油污、又能攪拌溶液,因此較大的電流密度能夠提高脫油速度,但在陰極除油過程中往往伴有氫氣滲入金屬,以至引起氫脆的現象。通常采用陰、陽極交替除油以達到防止氫脆的目的。