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(洛陽立微電子公司，河南洛陽471003)
中圖分類號：TG 174. 48+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1000-4742(2012)06-0051-02
O前言
金屬脫脂清洗的目的是清除金屬表面的油脂，為電鍍、涂裝及其他金屬防護(hù)處理提供潔凈的金屬表面。
1 金屬表面油脂的特性
油脂是油與脂的統(tǒng)稱，常溫下呈液態(tài)的稱為油，呈固態(tài)或半固態(tài)的稱為脂。油脂可分為皂化性油脂和非皂化性油脂兩大類。皂化性油脂能與堿發(fā)生皂化反應(yīng)生成溶于水的肥皂和甘油，動植物油脂屬于皂化性油脂。非皂化性油脂不與堿發(fā)生皂化反應(yīng)，礦物油脂(如機(jī)油、柴油、煤油、凡士林、石臘等)屬于非皂化性油脂。在機(jī)械加工過程中附著在工件表面的油脂分子既含有極性基團(tuán)，也含有非極性基團(tuán)。
2 常用的脫脂方法
常用的脫脂方法包括：有機(jī)溶脫之法、化學(xué)脫脂法、表面活性劑脫脂法、電解脫脂法以及超聲波脫脂法等。這幾種脫脂方法往往組合使用以達(dá)到最佳的脫脂效果。
2.1有機(jī)溶劑脫脂法
有機(jī)溶劑脫脂是利用相似相溶的原理。常用的有機(jī)溶劑有煤油、汽油、甲苯、三氯乙烯和四氯化碳等。有機(jī)溶劑脫脂具有速率快、不腐蝕工件等優(yōu)點(diǎn);但其同時具有脫脂不徹底、易燃、毒性大、成本高等缺點(diǎn)。該方法多用于工件化學(xué)或電化學(xué)脫脂的前處理。
2.2化學(xué)脫脂法
化學(xué)脫脂法是最傳統(tǒng)的脫脂方法，其原理主要是利用堿性物質(zhì)使動植物油脂皂化，生成溶于水的肥皂和甘油而脫去油脂。化學(xué)脫脂劑中常常加入起乳化作用的表面活性物質(zhì)以除去礦物油脂。化學(xué)脫脂成本低，脫脂較徹底，應(yīng)用十分廣泛。化學(xué)脫脂包括強(qiáng)堿脫脂和弱堿脫脂。強(qiáng)堿脫脂常在高溫下使用，適用于耐堿性強(qiáng)的鋼鐵件;弱堿脫脂常在低溫或常溫下使用，適用于有色金屬(如銅及銅合金、鋅及鋅合金、鋁及鋁合金等)。
堿性化學(xué)脫脂劑的主要成分及作用：
(1)氫氧化鈉
氫氧化鈉是參與皂化反應(yīng)的主要成分，其質(zhì)量濃度過低時，皂化反應(yīng)不徹底，除油效率低;過高時，肥皂溶解困難，難以清洗。銅及銅合金除油液中氫氧化鈉的質(zhì)量濃度應(yīng)低一些;鋅及鋅合金、鋁及鋁合金除油液中最好不含氫氧化鈉。
(2)碳酸鈉
碳酸鈉是堿性增效劑，水解時產(chǎn)生OH-，參與皂化反應(yīng)。兩性金屬除油液中碳酸鈉不可或缺。
(3)磷酸鈉
磷酸鈉除了起堿性增效作用外，還對油脂起乳化作用，清洗效果比較好。
(4)硅酸鈉
硅酸鈉對油脂起乳化作用。另外，對于銅、鋁、鋅及其合金有一定的緩蝕作用。
(5)焦磷酸鈉
焦磷酸鈉是無機(jī)乳化劑，可較好地乳化附著在工件表面的礦物油脂。焦磷酸鹽有較強(qiáng)的螯合能力，阻止鈣鎂皂的生成，使水軟化。也可使用其他金屬螫合劑(如乙二胺四乙酸二鈉、檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉等)。
(6)表面活性劑
表面活性劑主要起潤濕、滲透、乳化、分散、增溶等作用。
2.3表面活性劑脫脂法表面活性劑脫脂也稱為乳化劑脫脂，是利用表面活性劑的親水性的極性基團(tuán)(如-COOH，-OH，-S03H等)向水和親油性的非極性基團(tuán)(一般為烴基)向油的特性，使油脂在金屬表面的附著力下降，在攪拌及加熱作用下，油脂從金屬表面離開從而達(dá)到脫脂效果。
用于乳化劑脫脂的表面活性劑主要有非離子型表面活性劑和陰離子型表面活性劑。非離子型表面活性劑在水中不電離，化學(xué)穩(wěn)定性高，與金屬表面不發(fā)生強(qiáng)烈吸附，水洗性及與其他表面活性劑的相容性好。常用的非離子型表面活性劑主要有：TX-10，平平加0-20，OP-7，OS-15等。陰離子型表面活性劑在酸堿中比較穩(wěn)定，分子中帶負(fù)電的極性基團(tuán)與金屬表面發(fā)生強(qiáng)烈吸附，水洗性差，泡沫多。常用的陰離子型表面活性劑主要有：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)、十二烷基苯磺酸鈉(AAS)、丁基萘磺酸鈉(拉開粉)等。陰離子型表面活性劑的帶電基團(tuán)不僅易吸附于金屬表面，而且易吸附于固體塵埃污垢(如拋光膏、油污、石臘等)表面，使之帶有相同電荷，互相排斥，降低黏附。因此在較高溫度(70℃以上)下，陰離子型表面活性劑有脫脂、脫臘的功效。
2.4電解脫脂法
電解脫脂與化學(xué)脫脂類似，除含有堿性物質(zhì)外，還含有螯合劑及表面活性劑等。電解脫脂是通過皂化、乳化、分散及電極上析出氧氣或氫氣的機(jī)械剝離等共同作用來完成脫脂的。表面活性劑多采用低泡非離子型表面活性劑，配位劑可采用檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉等。
2.5超聲波脫脂法
超聲波脫脂是借助于超聲波振蕩，使脫脂劑中產(chǎn)生小氣泡，由于小氣泡不斷生長破裂產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械力沖擊金屬表面，使油脂脫除浮于液面。超聲波脫脂適用于形狀復(fù)雜、多孔工件脫脂。
3 金屬脫脂清洗實(shí)用配方
3.1堿性脫脂清洗
3.1.1 強(qiáng)堿性脫脂清洗
氫氧化鈉30～50 g/L，磷酸鈉50～70 g/L，碳酸鈉20～30 g/L，OP-10 3～5 g/L，80～95℃。適用于鋼鐵件脫脂清洗。
3.1.2 中溫弱堿性脫脂清洗
磷酸鈉30～50 g/L，碳酸鈉20～30 g/L，硅酸鈉3～5 g/L，OP-10 3～10 g/L，60～70℃。適用于銅、鋅、鋁及其合金浸漬脫脂清洗。
3.1.3 常溫弱堿性脫脂清洗
磷酸鈉5～10 g/L，三聚磷酸鈉10～15 g/L，檸檬酸鈉3～5 g/L，十二烷基苯磺酸鈉3～5 g/L，十二烷基硫酸鈉0.5 g/L，TX-10 5～8 g/I。，JFC滲透劑2～3 g/L，常溫。適用于鋼鐵件及金屬件常溫脫脂清洗。
3.2表面活性劑脫脂清洗
3.2.1 表面活性劑與無機(jī)物助劑復(fù)配
664清洗劑6～8 g/L，6503清洗劑6～8 g/L，苯甲酸鈉4～6 g/L，三聚磷酸鈉5～8 g/L，焦磷酸鈉4～7 g/L，用NaOH調(diào)節(jié)pH值至(11±0.5)，常溫至中溫。
3.2.2全非離子型組成105清洗劑
聚氧乙烯脂肪醇醚24%，TX-10 12%，十二烷基二乙醇酰胺24%，水40%，20～40℃。
使用時一般配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的水溶液，適用于鋼鐵及有色金屬脫脂清洗。
3.3有機(jī)溶劑與表面活性劑復(fù)配
此類清洗劑是在有機(jī)溶劑(煤油或汽油)中加入少量表面活性劑及水，促進(jìn)油垢溶解，有較高的脫脂效率。
配方：煤油65%，聚氧乙烯系非離子型表面活性劑25%，水10%。
3.4 常溫酸性脫脂清洗
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸250～300 mL/L，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31%的鹽酸250～300 mL/L，TX-10 15～25 g/L，十二烷基苯磺酸鈉10～15 g/L，硫脲0.5～1.O g/L，30～50℃。適用于有輕度油污工件脫脂、除銹一步清洗。
