<![CDATA[beifangjingke'职业博客]]> 2010-03-21T09-55-34 CST bokee.net Copyright (c) 2005, beifangjingke 工业清洗技术 2010-03-21T09-52-24 CST 2010-03-21T09-52-24 CST 2010-03-21T09-52-23Z tag:beifangjingke.blogchina.com,2005://4761050 beifangjingke http://www.bokee.net/blogmodule/weblogcomment_index/beifangjingke.html Default Cloumn     我国超声波清洗技术的应用已经取得了较好的成效。一是机械零部件在电镀前后的清洗或喷涂前的清洗，拆修零部件的清洗，要求高清洗度，如油泵油嘴偶件、轴承、制动器、燃油过滤器、阀门的清洗。二是印制电路板、硅片、晶片、元器件壳、座、铁路系统用的信号控制继电器、元器件、连接件、显像管以及电真空器件等的清洗。三是眼镜、显微镜、望远镜、瞄准具等光学系统及取样玻璃片的清洗。四是医用器具、食品、制药、生化等试验中所用各种瓶罐的清洗。五是喷丝头、精密模具、精密橡胶件、珠宝工艺品等的清洗。
    我国现有各类超声波清洗设备制造企业近40家，但其分布主要集中在东南沿海地区。据统计资料，沿海地区的厂家占全国总数的85％，可见经济发达地区对超声波清洗技术的应用不但在先，而且广泛，普及程度高，同时，这又证明超声波清洗技术在中西部地区推广普及的前景十分广阔。就产品水平而言，当代产品与20世纪70—80年代的产品相比，技术进步也十分明显。
    近年来，由于对汽车制动器生产线、冰箱压缩机生产线的传统清洗工艺实行技术改造，拟采用超声波清洗工艺。在国外汽车底盘架、轿车外壳喷涂前的超声波清洗，配合专用清洗液，将除锈、去氧化膜及磷化一次清洗处理完成，烘干后即可喷漆等都有了新的应用和发展。
    美国Advanced Sonic Proctssing Svstems公司，推出一系列大量清洗煤或贵金属矿物的设备，例如清洗金属颗粒矿物质表面的泥土、胶体类物质，使化学剂发挥更好的作用；洗煤粉除灰去硫等，处理率为每小时十几吨。
    美国Dvpont公司在新泽西州制药厂的应用报告称：超声波清洗能除去反应罐或化学处理桶壳表面的污物，比用普通方法节约能源，费用低且减少环境污染，清洗过程简单，只要在溶器中灌满水，加热到65℃，并加入2％的表面活性剂，进行处理2—4h，即可清洗干净。
    欧洲的一些厂家曾清洗过9．1m3的罐，以前用甲醇加热到沸点一次处理4—8h，总共要进行5次清洗才能达到要求，而且超声波清洗只需要一次处理即能达到要求，既节省溶剂，提高效率，又减少环境污染。
    随着超声波清洗设备的应用范围越来越广泛，各种经过不断完善和改进的新颖超声波清洗设备正在取代已面市的老式设备。
    兆赫超声波清洗技术是指采用频率700KHz—2MHz的超声波进行清洗。清洗系统一般由压电换能器陈列、清洗容器和清洗液、高频电功率发生器及控制电路等组成，对于某些特定的清洗对象，有时还配有热空气烘干、专用清洗架(篮)及清洗液的过滤循环系统。
    兆赫超声波清洗技术的主要特点，一是避免了高光洁度物体的表面损伤；二是可除去附着在表面的亚微米大小的颗粒；三是浸入液体中，面向换能器的一面能被洗净，所以要进行两面清洗。
    目前，国外市场上已有商用的兆赫超声波清洗设备。美国Verteq、Imtec、ProSys公司已开发出这类设备用于半导体生产线上，在对100—300mm硅片的清洗中，可除去硅片表面上小到0．15μm的微小颗粒，而且可加快漂洗过程并有效地阻止粒子在硅片表面上重新附着。兆赫超声波清洗是国外许多大规模集成电路制造厂家生产过程中不可缺少的标准设备。
超声波的作用原理
    超声波清洗的原理，在理论要加以阐述是比较复杂的，里面牵涉许多因素和作用，可以体现超声波清洗作用的主要有以下三点。
    (1)空穴作用
    当强力的超声波辐射到液体中，清洗液以静压(一个标准气压)为中心进行变化，在压力到零气压以下时，溶解在液体中的氧会形成微小气泡核，进而产生无数近似真空的微小空洞(空穴)。超声波的正压力时的微小空洞，在绝热压缩状态被挤碎，这个发生在挤碎瞬间的强力冲击波，可直接破坏污染物并使之分散在液中，形成清洗机理。试验中这种强力的清洗作用，能在数十秒内对铝箔侵蚀成无数的小孔。
    利用空穴作用的清洗，对去油污的效果比较好，通常在28KHZ~50KHZ的频率内进行机械另部件的清洗，清洗机的超声波强度大多设定在0．5~1w／cm2。
    (2)加速度
    清洗液体经超声波辐射，液体分子发生振动，这种振动加速度在28KHZ时是重力加速度的103倍，在950KHZ时将达到105倍，由这个强力加速度可以对受污物的表面实行剥离清洗。然而，950KHZ的超声波不产生空穴，不适应去油污的清洗，只能在电子工业的半导体制造中，对亚微米粒子的污染进行清洗。
    (3)物理化学反应的促进作用
    由空穴作用使液体局部发生高温高压(1000气压，5500℃)，再经振动产生的搅拌，促使化学或物理作用的相乘，液体不断地乳化分散，进一步促进化学反应的速率。
清洗液深度的确定
    液体中的超声波会因行波、回波的相互干扰及强合结果，将形成“驻波”现象，(见图1)。确定产生驻波的液体深度，能得到最好的超声波辐射效果。产生驻波的液体深度，可用下面公式计算。




    液深(λ/2)＝声速/频率÷2
    这个液体深度的正倍数数值，也是最适合的深度，例在20℃水温，28K1c时液深为27mm、54mm、81mm等等，38KHZ时液深为21mm、42mm、63mm等，但是，不同的液体、液温及超声振荡器，其驻波发生情况是不同的。参见表1。

表 1 驻波的产生情况比较

清洗液 声 速 λ/2 
水 20℃ 1483mm  27mm
氟里昂 20℃ 717mm 13mm 
IPA 20℃ 1168mm 21mm
酸碱清洗剂 20℃ 1483mm 27mm


超声波产生方式和清洗条件的设定
    超声波的产生方式由表2表示，可按不同的清洗目的加以选择，目前常用的是能进行强力清洗的连续振荡方式。频率调制和多频率的方式，清洗时清洗不均现象较多，对污染严重物体的清洗不太适应。

表 2 超声波的产生方式

方  式 内  容 特  征
连续振荡 振幅及频率是固定的 可强力清洗。由驻波作用使清洗不均，应增加摇动，达到清洗均匀性。
加宽调制 振幅变化 有良好的脱气效果，对不同物体清洗性好，噪声大。
频率调制（FM振荡） 振荡频率实行数千赫的变化 能均匀地清洗。清洗效率差，平均输出功率低。
同时多频率 多种频率同时发生 形成均衡的声场，清洗均匀，不易得到强力的超声波。
多频率交替 每一种频率发生复数个频率 清洗均衡，不易得到强力清洗。
圆锥形辐射清洗 用不锈钢制成的共振体进行超声波辐射。一般在清洗不充分场合使用 可获得常规超声波10倍或20倍的强度，性能高。 但清洗面小，噪声大

    
    清洗条件的选择设定主要有以下数点。
    ·清洗位置：将清洗物置于驻波压力最大的位置，可获得最佳的清洗效果。但是比驻波大的物体清洗时，易产生清洗不均，这时应将物体在上下数十毫米内加以摇动，这是减少清洗不良的常用方法。
    ·由网孔引起的衰减：在清洗小型另件时，多使用网篮方式，网篮网孔的大小不当，会造成超声波衰减，使清洗力降低，例在28KHZ场合，网篮的网孔直径需在5mm以上，才可正常清洗。如小的螺钉清洗时，网孔最小要做到1mm，如果衰减大，使用0．1-0．5mm的薄板网蓝，也可得到正常清洗效果。
    ·频率：对于频率因素涉及的清洗效果，大体可这样认为，采用频率低的针对较难清洗的污垢，频率高的，适合于精密清洗场合。
    ·液体温度：随着液温的上升，液中生存的气泡会遮断声波，使超声波减弱，但是在常规做法上都以提高液温来增加清洗能力。适合的液温要针对不同的清洗液和清洗物来确定，一般场合液温在5060℃比较适当。
清洗工序和清洗装置
    清洗工序的设定要根据污染的类型，污染程度，处理批量来决定，譬如，眼镜片的清洗一般要10个工序。在使用水系清洗剂时，最基本的工序制定如下：
超声波清洗(水系清洗剂)→超声波清洗(纯水、自来水)→脱水 (干燥)
    干燥处理对清洗物的清洗性优劣非常重要，常见的干燥方法有热风干燥、通风干燥、真空干燥、离心脱水干燥、IPA提升干燥等，可按照生产批量、成本、产品精度、被洗物形状等加以选择。
    工业用超声波清洗机多为单槽或双槽式、自动清洗形式的清洗机也有多槽形式。近年来，半导体行业用的清洗方式大多采用带950KHZ超声槽的单枚式“US喷淋”高频清洗，可得到高性能的清洗结果，“US喷淋”的方式是将载有950KHZ超声波所形成的水帷幕，用于液晶玻璃、电路芯片的超精密清洗，尘粒子可接近“零”的程度。
    今后不同产品的湿式清洗，如需100％地发挥清洗剂的性能作用，对超声清洗装置将会提出更高的要求]]> 不锈钢抛光技术 2009-07-06T13-43-12 CST 2009-07-06T13-43-12 CST 2009-07-06T13-43-09Z tag:beifangjingke.blogchina.com,2005://3466503 beifangjingke http://www.bokee.net/blogmodule/weblogcomment_index/beifangjingke.html Default Cloumn 不锈钢抛光新工艺

开放分类： 工艺、不锈钢、抛光

为了提高不锈钢制品的耐蚀性及装饰性，需要对不锈钢表面进行抛光。目前，使用的有手工、机械、化学三种抛光和电化学抛光。
  由于现有的不锈钢电抛光液都采用磷酸和铬酐，在抛光和清洗过程中有不少铬（Ⅵ ）及磷酸根在废水中排出，造成环境污染，通过试验，推荐下列配方和工艺条件。
  1 2 3
  H3PO4(%) 40-50 20-30
  H2SO4(%) 15-20 20-30
  HNO3(%) 10-15
  高氯酸（%） 8-10
  冰醋酸（%） 余量
  H2O 余量 余量
  添加剂 适量糊精 适量甘油 A添加剂少量
  t(℃) 60-70 65-70 常温
  Da(A/dm2) 20-30 15-30 10-30
  T(min) 3-5 3-8 3-5
  环保型电抛光液配方1、2不用铬酐，磷酸用量少，这种配方减少了污染排放。配方3完全不用磷酸和铬酐，解决了废水排放的环境问题，是一种全新型的无污染的环保型电化学抛光剂，其工艺流程如工艺如工艺条件与原有的基本相同，抛光效果也基本相同，保证了抛光质量。
  在生产过程中不锈钢表面容易出现一些黑色氧化皮或是微观不平等，影响其使用价值。只有对其再加工如机械抛光、化学抛光和电化抛光处理来提高其自身价值，因此推荐以下的工艺或许可获得较好的效果。
  化学去油→水洗→酸洗→水洗→化学抛光→水洗→电抛光→水洗→钝化→水洗→烘干→检验。
  化学抛光：30％H2O2 150-220ml / L；H2SO4 约5 ml / L；稳定剂 10g / L；T 50-70℃；t 5-10min;
  电化学抛光：85% H3PO4 600ml / L；94％H2SO4 300ml / :L；丙三醇 30ml / L；糖精2-4g / L；DA30-60A/ dm2；T 50-70℃；t 5-8 min；
  钝化：CrO3 100-150g / L；H2SO4 1-5ml / L；室温10-20℃。

一、特点
1、抛光效率高，数分钟内可抛光至镜面光亮，且抛光深度强，抛光后光泽保持长久不变。
2、抛光液磷酸含量低，成本低，较一般使用的传统抛光液低30%以上。
3、抛光电流密度小，电压低，电能消耗较传统工艺低1倍左右。
4、抛光液稳定容易维护管理。
5、适用18-8类型奥氏体不锈钢抛光，也适用镍基合金抛光。
二、抛光液组成和操作条件
        浓磷酸（比重 1.74）                      510ml/L             887.4g/L
        浓硫酸（比重1.84）                        395ml/L             726.8g/L
        WB-260添加剂                                 50ml/L               52.5g/L
        水                                                       50ml/L               50g/L
        温度                                                   50–75℃     最佳60–65℃
        阳极电流密度，DA                          6–15A/dm2      最佳10–12A/dm2
        电压                                                   5–8 伏
    抛光时间                                           3–5分钟
        阴极材料                                           铅或铅合金
        阴极面积∶阳极面积                       2–3∶1
三、开槽步骤
    WB-260添加剂是一种表面活性剂，在其使用初期电解抛光时会产生大量泡沫，因此抛光液液面与抛光槽顶部之间的距离不应≤15cm。准确计算将欲配制的电解抛光液的体积，再根据抛光液组成将所要加入的抛光液各组分按下列顺序加入抛光槽内。
1、注入所需水量。
2、加入所需磷酸量。
3、切记硫酸用水稀释时会释放出大量热量，溶液温度急剧升高，边搅拌边添加，当温度升至80℃时应停止添加，待溶液冷却后再进一步添加直至全部加完。
4、加入所需数量WB-260添加剂，边搅拌边添加，添加完毕后彻底搅拌以确保均匀混合。
四、工艺流程
    化学除油 → 热水清洗 → 浸酸（1–2% 硫酸溶液） → 电解抛光 → 三道逆流清洗 → 浸碱（5% 碳酸钠溶液） → 热水清洗 → 擦干或烘干
五、槽液维护及补加
1、不锈钢工件在进入抛光槽之前应尽可能将残留在工件表面的水分除去，因工件夹带过多水分有可能造成抛光面出现严重麻点，局部浸蚀而导致工件报废。
2、在电解抛光过程中，作为阳极的不锈钢工件，其所含的铁、铬、镍元素不断转变为金属离子溶入抛光液内而不在阴极表面沉积。随着抛光过程的进行，金属离子浓度不断增加，当达到一定数值后，这些金属离子以磷酸盐和硫酸盐形式不断从抛光液内沉淀析出，沉降于抛光槽底部。为此，抛光液必须定期过滤，去除这些固体沉淀物。
3、在抛光槽运行过程中，除磷酸、硫酸不断消耗外水分因蒸发和电解而损失，此外，高粘度抛光液不断被工件夹带损失，抛光液液面不断下降，需经常往抛光槽补加新鲜抛光液和水。
4、该抛光液在未经抛光前的原始比重为1.68，在抛光槽运行过程中，抛光液的比重应控制在1.68±0.03的范围内。抛光液比重和粘度过高，说明抛光液含水量不足或硫酸含量偏高磷酸含量偏低；反之，抛光液比重过低，表明抛光液含水量过高。经常用比重计测定抛光液的比重是一种简单有效的控制手段。
5、在有条件的情况下，最好定期分析抛光液的酸度、磷酸及硫酸的含量。
六、设备要求
    电解抛光液通常为矿物酸并在较高的温度下操作，因此抛光槽、清洗槽、阴极、加热盘管及排风装置必须由可耐抛光液腐蚀的材料制造。
1、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、环氧玻璃钢以及内衬上述材料的钢槽均可用作电解抛光槽。
2、电加热或蒸汽加热盘管可选用以下材料：
⑴、聚四氟乙烯盘管：管束式聚四氟乙烯换热器用于蒸汽加热。聚四氟乙烯电加热管用于电加热。聚四氟乙烯盘管价格虽高但使用寿命长且电中性。
⑵、纯铅或铅锑合金盘管：纯铅或铅锑合金可用作电解抛光蒸汽加热盘管。为增加盘管使用寿命，在抛光液液面与空气交界处应另用铅加厚。
⑶、石英电加热管。
3、挂具：带有钛制挂钩的外涂塑溶胶的铜挂具的使用寿命最长。因本抛光液不含铬酸，也可用磷青铜作挂钩。

2222文摘：采用电化学方法对不锈钢电抛光工艺进行了研究。抛光溶液采用无铬酸盐的磷酸-硫酸体系，添加高分子聚乙二醇。抛光溶液组成为H┏3┓PO┏4┓(85％)500g，硫酸(98％)130g，聚乙二醇(18.5％水溶液)130g，甘油30g。工艺条件为：75～95℃，阳极电流密度8～15A·dm┗-2┛。研究结果表明，聚乙二醇能有效地形成粘膜，明显提高不锈钢电抛光的效果。该工艺减少了环境污染，降低了溶液成本，可以使不锈钢表面达到镜面光亮的效果。本文还分析了抛光后钝化膜对不锈钢耐蚀性能的影响。3333333333
电解抛光原理示意图

　　上图中 阳极 金属表面上凸出部分在电解过程中的溶解速率大于凹陷部分的溶解速率，经一段时间的 电解 可使表面达到平滑而有光泽的要求。此过程如下图所示：

　　以钢铁制件为例。电抛光时，工件作为阳极，铅板作为阴极，故在含有磷酸、硫酸和铬酐 (CrO3) 的电解液中进行电解，阳极 ( 工件 ) 铁溶解：
Fe-2e- → Fe2+
然后 Fe2+ 与溶液中的的 Cr2O7 离子 (CrO3 在酸性介质中形成 Cr2O7) 发生下述 氧化还原反应 ：
6Fe2+ 十 Cr2O72- 十 14H+ → 6Fe3+ 十 2Cr3+ 十 7H20
Fe3+ 进一步与溶液中的磷酸氢根和硫酸根离子形成 Fe2(HPO4)3 和 Fe2(SO4)3. 随着阳极附近盐的浓度不断增加 , 在金属表面形成一黏性薄膜 , 从而使电解液浓度增大 , 导电性降低 . 由于在金属不平表面上的液膜厚度分布不均匀，凹入的部分膜较厚，因而电流密度小， Fe 不易溶解而呈钝化状态；凸起的部分膜较薄，电流密度较大， Fe 易于溶解而呈活化状态。这样凸起部分比凹入部分溶解要快，于是粗糙表面逐渐得以平整。
　　 在阴极，主要是 H+ 和 Cr2O72- 还原反应：
2H+ 十 2e-→H2(g)
Cr2O72- 十 14H+ 十 6e-→2Cr3+ 十 7H2O
　　 在抛光的电解液中 , 磷酸是应用最广的一种成分。因为磷酸能跟金属或其氧化物反应生成各种磷酸盐，使抛光溶液成为导电性较低的黏性胶状液体，这种胶状液体附着于制件的表面，形成液膜，这对于制件的电化学整平抛光起着很大作用。
　　 硫酸主要用于提高溶液的导电性和降低槽电压，以节省电能。硫酸的含量一般控制在 15 ％以下，否则会使金属溶解过快，得不到光滑平整的表面。
　　 铬酐在酸性抛光液中的作用是作强氧化剂，产物 Cr3+ 可生成磷酸二氢铬，增加抛光液的溶度，有利于钢铁制件的整平抛光。当抛光过程发生断电时，铬酐能钝化制件表面，使制件免受腐蚀。

电解抛光应用场合

1 、医疗器械 2 、石油及化工行业 3 、食品器械 4 、五金加工行业

电解抛光适用的金属

1 、不锈钢（包括马氏体及奥氏体） 2 、铝及其合金 3 、铜及合金
4 、镍及其合金 5 、钛合金等 44444444444

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[ 摘要 ] ：本文介绍了不锈钢品种及各种不锈钢表面处理方法，并分析各种处理方法优缺点。从而向人们揭示了使用不锈钢加工的产品应选用何种方法，才能达到不锈钢表面精饰之目的，才能开拓不锈钢使用前景及使用价值走向市场

（一）    前言：

大家都知道不锈钢具有它的独特的强度及耐磨性高和优越的确防腐性能不易生锈等优良的特性。故广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，家用电器行业。目前大量进入家庭装璜精饰行业，给予人们以华丽高贵的感觉。

不锈钢的应用发展前景会越来越广，但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理技术发展程度。下面来谈谈不锈钢表面处理技术状况。

（二）    不锈钢品种简介：

不锈钢一般含有鉻（ CR ），镍（ NI ），钼（ MO ），钛（ TI ）等优质金属元素。常见不锈钢有鉻不锈钢，即含 CR>=12% 以上。镍鉻不锈钢含 CR>=18% ，含 NI>=12% 。从不锈钢金相组织结材分类：有奥氏体不锈钢，例如： 1CR 18 NI9TI ， 1CR18NI11NB ， CR18MN8NI5 。马氏体不锈钢，例如： CR17 ， CR28 等。一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不锈钢。

（三） 不锈钢表面处理品种：

目前对不锈钢表面进行处理品种（ 1 ）表面本色白化处理。（ 2 ）表面镜面光亮处理。（ 3 ）表面着色处理。

1 、   不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者经办人方温面火处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是 NICR2O4 和 NIF 二钟 EO4 成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。但这种方法成本大，污染环境，对人体有害。腐蚀较大，逐渐被淘汰。

目前对这种氧化皮处理方法有二种：（ 1 ）采用喷（丸）砂方法。（ 2 ）采用化学法。

即使用一钟无污染酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。从而达到不锈钢本色的白化处理之目的。基本上看上去是一目光的色泽。这种方法对大型、复杂产品较适用，值得推广应用。

2 、   不锈钢表面镜面光亮处理方法：

根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法来达到镜面光泽。下面分别介绍这三种方法优缺点供大家参考选用：

表 1

项目

方法

优点

缺点

适用产品

备注

机械抛光

整平性好，光亮

劳动强度大，污染严重，复杂件难加工，光泽下降，投资及成本较高

简单工件，中，小产品，复杂件无法加工。

整个产品光泽达不到一致，光泽保持时间不长

化学抛光

投资少，复杂件能抛，效率高，速度快

光亮度不足，抛光液要加湿，有气体溢出，需要适风设备。

复杂产品，光亮度要求不高的产品可选用

小批量加工较合算 。

电化学抛光

达镜面光泽，长期保持，工艺稳定，污染少，成本低，防污染性好。

一次性投资大，复杂件要装工装，辅助电极，大量生产要降温

污挡产品，要求长时间保持镜面光，亮产品。

工艺稳定，易操作，可广泛推广使用

3. 不锈钢着色不仅赋于不锈钢制品各种颜色，增加产品的花色品种，而且提高产品 耐磨性和耐磨能性 。

不锈钢着色方法有如下几种：（ 1 ）离子沉积氧化物或氧化物。（ 2 ）高温氧化法。

（ 3 ）化学氧化法。电化学氧化法。（ 4 ）气相裂解法。

简述各种方法概况如下：

•  离子沉积氧化物或氧化物法，就是将不锈钢工件放在真空镀膜机中进行真空蒸发镀：例如：镀钛金的手表壳和手表带。一般是金黄色。这种方法适用于大批量产品加工。因为投资大，成本高，小批量产品不合算。

（ 2 ）高温氧化法是在特定的熔盐中，浸入工件保持在一定的工艺范围，使工件形成一定厚度氧化膜，而呈现出各种不同色泽。

（ 3 ）化学法就是在特定溶液中，通过化学氧化形成膜的颜色，一般有“因可法”使用较多，不过要能保证一批产品色泽一致的话，必须用参比电报来控制。

（ 4 ）电化学法，是在特定溶液中，通过电化学氧化形成膜的颜色，这个商业中得到应用。

（ 5 ）气相裂解法，较为复杂，在工业中应用较少。

（四） 说明：

本文简单介绍不锈钢表面处理方法，具体对产品要求和适用于选用哪一种方法处理。要根据产品结材，材质，及对表面要求不同。选用制定出可行的工作方案实施。由于有些工艺方法的配方是商业机密，在这里不便于详写，请读者谅解

 

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