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钢铁表面除油工艺  

2008-03-09 21:02:59|  分类: 化工工艺与设备 |  标签: |举报 |字号 订阅

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   钢铁在加工、运输、储藏的过程中,表面往往会带有一些油污,例如由于防锈需要所涂的防锈油,机械加工所涂的润滑油、切屑油、抛光膏,搬运过程中污染上的汗水、沥青等。这些油污的存在会影响除锈及磷化的质量,降低涂层与基体间的结合力。

    漆前除油的方法有很多种,需要根据所除油污的种类及其物理化学性质来决定采取哪种方法。最常用的除油方法有碱液清洗、有机溶剂清洗、表面活性剂清洗及电化学除油等。

    1、碱液清洗除油

    是以碱的化学作用为主的一种清洗方法。由于使用简便,价格低廉,原材料易得,目前受到广泛运用。

   (1)碱液清洗除油

    对于碱液清洗法来说,在清洗动植物油脂和矿物油污时,其机理是不一样的。

    对于动植物油脂的碱洗来说,由于是多个高级脂肪酸的混合甘油脂,可以在碱液中发生皂化反应。

    因此,它的机理主要是皂化反应和溶解、乳化、分散作用。而反应生成的脂肪酸钠能溶解于水,故能达到除油的目的,并且脂肪酸钠由于带有亲水性的羟基和憎水性的烃基,又可以作为具有表面活性作用的乳化剂,通过乳化作用使未起皂化反应的残留油乳化、分散而悬浮于水中。

    而矿物油脂是高级烷属烃的混合物,由于其不能与碱起化学作用,因而不能单纯用碱液除去,因此在清洗时强碱应于硅酸盐、多聚磷酸盐等胶体性碱清洗剂并用,增加湿润与分散   能力,靠强碱促使油污离开工作表面,靠胶体使其安定地分散在溶液中。

    碱液清洗时,常用的碱包括苛性钠、碳酸钠、硅酸钠、磷酸盐类等多种。通常根据需除油的金属及周围的环境与欲达到的目的决定采用哪种碱。对于强碱来说,可以提供更高的碱度(OH-),因而皂化反应可进行的很完全。但是它可能会腐蚀某些活泼金属,并由于其润湿性较差,用水不易清洗。对于弱碱来说,一般具有良好的润湿作用和乳化分散作用,但其提供的碱度较低,皂化反应不能进行得完全。

   (2)碱清洗工艺

    基本工艺是:预除油(当工作表面附着的油污很厚时,通常采用这一步)→碱清洗→一次水洗(除去工件表层残留的清洗剂)→二次清洗→干燥(或转入下道工序)。

  (3)影响因素

   组成    由于碱洗过程是依靠皂化、乳化等多种作用,不能用某一单独的碱来达到上述性能。通常使用多种组分,有时还需添加表面活性剂等助剂。在匹配适当的情况下,方能达到最佳的综合性能。因此,碱液的组成是影响除油质量的主要因素。

   温度    较高的温度有利于皂化反应的进行,并且由于温度较高,可以使熔点高的油污软化,有利于浸润乳化的作用。一般清洗的温度为70~100℃。

   碱度    碱度的高低决定了皂化反应进行的程度,并且碱度高能使油污与溶液之间的表面张力降低,使油污易于乳化。

   机械作用   在清洗过程中加入搅拌,有助于油污的去除,可以使乳化液均匀的分布,从而提高乳化的效果。

   其他    此外,在碱液中加入适当的表面活性剂,可以降低界面张力,改善润湿性和乳化性。而在碱洗后通过水洗,可以去除残留工件表面的清洗剂,这些因素对碱洗也是十分重要的。

   2、有机溶剂清洗除油

    溶剂清洗主要是利用有机溶剂溶解皂化与不皂化油来去除油污。去油常用的有机溶剂为乙醇、清洗用汽油、甲苯、四氯化碳、三氯乙烯等,其中比较有效的溶剂为四氯化碳和三氯乙烯,它们不会燃烧,可在较高温度下进行除油。

    一般情况下,较高的温度可以增加油污在有机溶剂中的溶解。而在溶解过程中,加入机械搅拌可以使溶解更均匀、完全。在有机溶剂除油后,还必须进行补充除油。因为当溶剂在制品表面挥发后,通常还留有薄的膜,可以在后面的工序中用碱清洗除油、电化学除油等工序将其除去。

   3、表面活性剂清洗除油

   以表面活性剂为主所配成的清洗剂具有良好的去油污能力。主要是利用了表面活性剂表面张力低、浸透湿润性好、乳化能力强等特性。目前,表面活性剂清洗是一种广泛运用的除油方法。

   表面活性剂除油的过程为:利用表面活性剂易于吸附于工件一水溶液界面上并降低界面的张力的特点,表面活性剂优先润湿工件的表面,将油污与制品相隔离,从而使油膜卷离成油珠而离开制品表面。通过表面活性剂的乳化作用,在油一水界面上形成具有一定强度的界面膜,改变界面的状态,从而使油污质点分散在水溶液中,形成乳状液。或者通过表面活性剂的溶解作用,使不溶于水的油污溶于表面活性剂的胶团中,达到将油污转移到水溶液中的目的。当油一水界面膜达到一定的机械强度时,质点的碰撞不会使膜破裂,油污就不会再重新聚集起来,当油污质点被截留在溶液中时,即实现了去除油污的目的。

   4、电化学清洗除油

   电化学除油较常采用的是阴极除油,或者阴阳极交替使用除油。电化学反应的电解液一般使用NaOH、Na2CO3、Na3PO4及Na2SiO3等的水溶液。

   电化学除油的机理为:利用电化学反应在阴极上析出的氢气或阳极上析出的氧气,通过对金属制品表面的溶液进行机械搅拌,促进油污脱离金属表面。同时,金属表面的溶液不断地得到交换,有利于油污的皂化反应及乳化作用,剩余的油污在不断析出的气泡的影响下,脱离金属表面。

   在电化学除油的过程中,温度的影响与对化学除油的影响大致相同,并且除油时的电流密度可以保证足够的气体从制品表面析出,既能脱除油污、又能搅拌溶液,因此较大的电流密度能够提高脱油速度,但在阴极除油过程中往往伴有氢气渗入金属,以至引起氢脆的现象。通常采用阴、阳极交替除油以达到防止氢脆的目的。

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