谈高效增光防锈金属清洗剂的研制范文

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摘要：本文针对性地合理选用酸性增光剂，缓蚀剂，表面活性剂并调配制得高效增光防锈金属清洗剂，其清洗效果好，对金属工件清洗有显著的增光防锈效果。

关键词：清洗剂；酸性增光剂；缓蚀剂；防锈；表面活性剂

1问题的提出

在某厂家现场观察，其金属工件在清洗之后内壁表面出现灰暗或发黄氧化膜，不能满足客户使用的光度要求。金属工件的材质为SUS201、SUS202不锈钢板材。其工件分为内壁和外壁，外壁经过加抛光蜡的抛光，内壁不做任何处理，厂家为了节约成本提高效率，因此，金属清洗剂的要求是能够清除表面的抛光蜡油和内壁油污、氧化物等，同时能保证工件的光亮度。所以，迫切需要研制一款高效增光防锈的清洗剂。

2问题分析

工件表面出现灰暗或发黄氧化膜的主要原因是在清洗剂中的除油除蜡成份将工件表面的抛光蜡、油污、氧化膜洗去的同时，强氧化性的酸根离子等又将不锈钢工件表面的铁元素氧化成铁的氧化物呈灰暗色或微黄色，其次是清洗剂的清洗能力不足，不能将工件表面原有的油污或氧化物清除彻底，再次是不锈钢材质的防锈性能不强，在清洗池内同时发生了清洗和氧化腐蚀，因此实验围绕着这三个方面展开。

3实验研究

实验设备与材料：超声波清洗机，烧杯，电子称，不锈钢工件，原材料为工业级市场常用材料。实验设计：采用同等条件下的单因素实验设计的方式进行筛选，最后结合组成配方工艺。

3.1酸性增光剂的选择我们常用的酸性增光剂有无机酸和有机酸，工作液的组成：酸性增光剂0.3%~9%，清洗工艺为工作液温度约65℃，超声波浸泡5min，自来水充分过清，烘箱完全干燥，实验结果如表1。 从各种酸的各种浓度的清洗效果看，有机酸如柠檬酸、草酸、酒石酸，氨基乙酸等对增光效果不明显，可能因为酸的强度不够，不能把工件表面原有的氧化膜等杂物清洗下来；盐酸和硝酸，酸雾较大而且腐蚀性较强工件表面不能增光；氢氟酸酸雾较大，对员工操作危险系数较高，同时清洗的光亮度也不够；低浓度的硫酸，冰醋酸，磷酸等对增光效果较好，混合酸也有很好的增光效果，但放置一段时间后会有变黄现象，因此考虑缓蚀剂的使用。通过实验过程观察工件表面的变化，我们还得出一个事实：工件表面灰暗，发黄不是在清洗中发生，而是过完清水后在放置的时间里与空气接触生成的，即在清洗后工件表面有增光效果，但是经过干燥与空气接触后很快变灰暗变黄。

3.2缓蚀剂的选择在第一步的实验中，工件表面的灰暗变黄主要在清洗之后静置逐渐发生，原因是酸性增光剂中没有缓蚀防锈的效果，因此，以硫酸+冰醋酸+磷酸混合物为酸性增光剂，清洗工艺同上，用于筛选常用缓蚀剂，实验结果如表2。从表2中的实验结果可以看出，硅酸钠，尿素，磷酸氢钠，咪唑啉等在2%的浓度左右有一定的增光效果，但是效果不显著。同时这4种缓蚀剂两两对

半混合测试，虽然增光效果也不显著，但是有一个明显的事实是添加缓蚀剂后，工件表面放置4h后不会变黄，即表面光亮度保持的时间更长了。

3.3清洗力活性成分的选择非离子与阴离子复配可以形成混合胶团，有效地降低表面张力和提高清洗能力，因此，本实验选用阴离子型和非离子型复配物作为清洗的活性物。阴离子型表面活性剂含有羰基、磺酸基、磷酸酯基或硫酸酯基具有起泡清洗的效果，也含有对不锈钢金属的防锈缓蚀效果。非离子型主要根据相似相溶原理选择合适的碳链结构及长度和合适的HLB值选择最佳的润湿、清洗力[1-2]。以10%的混合酸，硅酸钠和咪唑啉为缓蚀剂，清洗工艺同上，筛选合适的活性物，实验结果见表3。从表3中可看出，清洗力较强且光亮度较好的有AEC，MOA，OP10，WY901。3%LAS以上直接在水里难溶，AOS泡沫较为丰富，清理力一般，MOA7和MOA9主要区别是聚氧乙烯醚个数不同，也就是HLB值不同，MOA7更加亲油一些，相容性和清洗力更强一些。OP10和WY901清洗的效果相当接近，因此，本实验选用上述四种活性剂复配，并通过正交实验得出了最佳配比是阴离子与非离子比例是5∶4。

3.4产品配方组成及主要工艺指标考虑绿色环保，在实验方案中不选择含磷的物质。本产品以混合酸和缓蚀剂为增光剂，添加活性物做成高效增光防锈的金属清洗剂，以产品外观，酸值，缓蚀防锈，增光效果及清洗力为考察指标，实验结果如表4。从表4的实验结果可以看出，以柠檬酸为主混合酸性增光剂需要增加低浓度硫酸才能有显著的增光效果，但是浓度偏高则会使工件表面变黄，这是需要硫酸的强氧化性，才能使得工件表面的氧化保护层或者油污去除，从而达到增光效果。冰醋酸是有一定的增光效果，经过反应后形成一定的羰基盐还有一定的防锈效果，但是用量超过2%会出现一定的酸味。对于含硫酸的工作液选择尿素有一定的效果，而硅酸钠在酸性环境下容易形成硅酸，使得溶液变浑浊，咪唑啉具有较好防锈缓蚀效果。活性剂使用阴离子和非离子按5∶4复配的清洗效果最好，以MOA7为主复配OP10和WY901的效果较为理想，不添加MOA7清洗力相对变差一些，因此，即表格中的方案4和5为最优的选择。

4产品使用的客户验证

在广东某厂家，通过生产初试，小批量周期试产和连续生产的3阶段验证，解决了工件内壁清洗后出现的灰暗或黄斑，减少了工件内壁的抛光工序，达到了解决成本和提高效率的效果，同时，工件静置存储8个月光亮度能保持一致，内壁表面没有出现变黄变暗的现象。

5结论

本实验是一次生产的实验验证，是为了解决实际生产过程中具体问题，实验证明工件表面的灰暗变黄主要是工件表面的防锈功能不充分，导致在工件离开工作液后与空气接触逐渐形成氧化膜。同时实验验证单一酸性增光剂的增光效果差，需要用混合酸性增光剂和缓蚀剂的复配使用才能达到增光效果，并且能满足实际的连续化生产，节约能源，提高效率。

参考文献：

[1]盘茂东，等.除蜡水的应用与发展[J].清洗世界，2017,33(1):37~40.

[2]陈旭俊.工业清洗剂及清洗技术[M].北京：化学工业出版社，2002.

作者：盘茂东 陈喜良 范宏亮 单位：阳江市伟艺抛磨材料有限公司