金属的表面清洗技术

表面水垢清洗技术
发动机的冷却水中还有许多矿物盐，它们在发动机工 作过程中逐渐沉积在冷却系统的孔道及管壁上形成水垢。 水垢的导热系数为钢铁的1/500-1/20，致使发动机工作过 热。沉积在水套隔层和管道内表面上的水垢难于用机械方 法清除，一般采用化学方法清除，即利用酸或碱类物质与 水垢的化学反应，生成新的可溶于水的物质，将水垢清除。
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激光清洗方法
干 洗 法
采用脉冲直接辐射去污， 激光被基体或离子吸收后产 生振动，从而使基体和污染 物分离。
激光+惰性气体法：
激光辐射的同时，用惰性 气体吹向工件表面，当污染物 从表面剥离后，就被气体吹离 表面，避免清洁表面再次污染 和氧化。
总结
本报告主要论述了金属表面清洗的相关内容，简要说 明了污染物的类型、属性及物理和化学的清理方法等。最 后又特别介绍了较为新型的激光清洗技术，其具有安全、 高效、可靠的优点。该技术在飞机、船舶金属表面的除锈、 除漆，以及文物污垢清除等方面有很好的应用。显示着极 佳优越性，未来它的应用会有更加广泛。
表面清洗不干净的零件，在进行表面处理时，很难使涂 层与基体结合牢固；在进行装配时，很容易把灰尘、油污杂质 带进摩擦副造成“咬合”、“划伤”等突发事故或造成机械的 早期过度磨损，影响生产力的发挥。因此，零件表面清洗质量、 效率已成为提高产品质量，提高劳动生产率和降低生产成本的 关键之一。
例如在金属表面施加涂渡层：
阴极除油时，阴极表面上进行还原反应，析出氢气：
4H2O 4e 2H2 4OH -
特点：由于氢气气泡小，数量多，乳化作用大，除油速 度快，并且不腐蚀零件。但易对工件产生渗氢，造成氢脆。 故阴极除油适宜于对强度没有高要求的钢铁工件，或不易 产生渗氢的铜、铝等工件的除油。
阳极除油时，阳极表面上进行氧化反应，析出氧气：
滚光除锈
滚光除锈是将零件、磨料、除锈液一起放在滚筒中，随着 滚筒的旋转而进行磨削，从而使金属表面锈层除掉的方法。滚 光除锈的生产效率较高，除锈质量好，常用于大批量的小型两 件除锈。
电化学除锈
阳极除锈：利用阳极的电化学溶解和化学溶解以及氧气泡 析出时对氧化皮的机械剥离作用进行除锈。 阴极除锈：利用氢气的还原作用和氢气泡析出的机械剥离 作用而除去的氧化皮。
手工器具和机械化工具除锈
以手持或机动工具（如砂轮、钢丝刷、砂布等）对金属 表面进行机械切削作用使锈层除掉。这种方法生产效率低、 劳动强度高，但具有工具简单、操作方法容易的优点。
喷丸除锈
它是以高压流体为动力将石英砂、矿砂、钢砂及钢丸等 磨料直接喷射到零件表面，利用喷射磨料的冲击冲刷用来 清除零件表面的氧化皮及污垢等。
常用除油的方法有：
1、有机溶剂除油；2、电化学除油；3、紫外线-臭氧清洗
有机溶剂除油
基本原理是利用有机溶剂能溶解皂化性油和非皂性油的 特点，将油污除去。
常用的有机溶剂有煤油、汽油、苯类、酮类等。
优点 方法简单
缺点 价格昂贵
除油速度快
挥发性、毒性
适应性强
油污清理不彻底
电化学除油
原理：把工件放入电解溶液中，溶液与工件表面油污 发生作用，使其表面张力减小，油膜产生裂纹。在通电的 情况下，工件表面由于电解析出的氧气或氢气气泡对油膜 起着强烈的机械撕裂和搅拌作用，使金属表面的溶液不断 地得到更换，从而加速了电解溶液对油污的皂化作用和乳 化作用，使金属上的油污得到清除。
金属的表面清洗技术
主要内容
前言 污染物类型及清洗方式
总结
表面清洗是零件制造或维修过程中的重要工序，是零件表 面尺寸精度、几何形状精度，表面理化性能、力学性能检测， 表面腐蚀、磨损、疲劳、划伤情况检测的前提，也是零件表面 处理的前提。
零件表面清洗的质量，直接影响零件表面分析、表面检测、 表面加工、表面处理及整机或部件的装配质量进而影响零件与 整机的可靠性和寿命。
激光清洗技术
机械清洗法、化学清洗法等传统的清洗技术都存在着 一些缺点：
①无法满足高清洁度清洗要求 ②容易产生环境污染 ③对亚微米级的污粒清洗无能为力
基于此可以使用较为先进的激光清洗技术！
激光清洗原理
激光束作用： 1）在固体表面产生力学共振 现象，使表面污垢层或凝结物 碎裂脱落； 2）使表面污垢层受热膨胀， 从而克服基体物质对污垢粒子 的吸附力而脱离物体表面； 3）瞬间使污垢分子蒸发、气 化或分解。
3 腐蚀产物：受氧化作用产生的各种氧化物，如钢、铁件表面的 锈蚀等；
4 水垢：在贮水容器、输水管道和散热器中，由于水中含钙、镁 等矿物盐和其他杂质，使水接触表面逐步产生了一种坚硬的沉积物。 它也是属于较难清除的污染物。
表面油垢清洗技术
油脂分为皂化性油脂和非皂化性油脂。前者能与碱发 生皂化反应生成可溶于水的肥皂，如 动植物油；后者则不 能发生皂化反应，如 矿物油。
用可行钠溶液或盐酸溶液可清除碳酸盐水垢：
CaCO 3 2HCl CaCl 2 H2O CO 2
CaCO 3 2NaOH Ca OH 2 Na 2CO 3
对于盐酸不能溶解硅酸盐水垢，可以先加入适量的 氟化钠或氟化铵，使硅酸盐先转化为能溶于盐酸的硅胶， 然后循环酸洗除去全部水垢。值得注意的是，盐酸对金 属有很强的腐蚀性，必须在酸溶液中加入一定量的缓蚀 剂，以减轻对金属的腐蚀作用。
对象：有机硅油和油脂，助焊剂等。
表面锈蚀清洗方法
常用的除锈方法有机械除锈、化学除锈、电化学除锈等。 机械除锈包括手工器具和机械化工具除锈、喷丸除锈、 滚光除锈； 化学除锈是利用化学反应从工件表面溶解掉一般锈迹、 氧化皮及各种腐蚀产物而不影响基体金属的方法。常用无机 酸和有机酸作为除锈材料，因而通常又称为酸洗。 电化学除锈具有侵蚀能力强，能有效去除金属表面厚而 致密的氧化皮及不良的表层组织，侵蚀速度快等优点。
表面缺陷会严重影响涂镀 层的致密性以及与基体的结合 强度，以至于会造成表面处理 的失败。因此进行表面处理之 前一定要清洁表面。
污染物的类型和属性
1 尘土：属于附着强度不大，用压力水便可冲洗掉的一种普遍 的污染物；
2 油垢：属于粘稠性的老化润滑油、油渣与其他杂物(如泥沙、 铁屑等)混杂在一块的一种常见的污染物；
4OH - - 4e 2H2O O2
特点：由于氧气泡大而稀，其乳化能力差，除油速度低， 掌握不好还容易造成零件腐蚀。但它能除去某些金属杂质、 无氢脆。故阳极除油多用于对表面粗糙度要求不高而强度要 求较高的金属工件。
紫外线-臭氧清洗
清洗设备的核心是低压石英汞灯，产生254和185nm范围 的紫外线。臭氧和等离子氧气产生，有机污染物分子在吸收 254nm波长紫外线后被激发或分解。激发的有机污染物可以 和氧原子反应形成气体，比如CO2、H2O等。整个过程在室温 发生，并且很少的时间就能完成。