鋼鐵件除蠟或除油后表面掛灰去除劑的研究

蔣國新*，陳澤宗，姜貽成

（廣東華普科技股份有限公司，廣東 廣州 511442）

鋼鐵件經(jīng)過除蠟、化學(xué)除油和電解除油工序之后，其表面會殘留一層由直徑極小(一般小于0.01 μm)的粉垢所構(gòu)成的不完整薄膜，即“掛灰”，通常不能用水清洗掉，但用手或者布輕輕一抹就能除掉[1]。這些粉垢主要源自于材料中的惰性元素、碳粒、硅粒、金屬化合物等質(zhì)點(diǎn)與難溶物。產(chǎn)生掛灰的原因主要有以下幾種[2]：

(1) 材質(zhì)本身含碳量較高，一部分鐵被溶解了，剩下的碳組分便形成掛灰。

(2) 在零件機(jī)加工過程中使用的潤滑油、防銹油含有碳微粒，當(dāng)吸附在工件表面的油污被除掉后，碳微粒由于自身的表面能比較大，仍然吸附在零件表面而形成掛灰。

(3) 零件加工完后在較長的存放過程中吸附了空氣中的塵埃，塵埃被零件表面的油膜吸附住，當(dāng)油膜被除掉時(shí)，塵埃緊緊吸附在零件表面而形成掛灰。

目前去除掛灰的方法主要有化學(xué)法[1]、電解法[1]和人工擦洗。人工擦洗效率低，而且很難將形狀復(fù)雜的零件擦洗干凈。電解法容易造成工件過腐蝕，槽液使用周期短。傳統(tǒng)的化學(xué)法使用強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑等化學(xué)試劑，對環(huán)境造成很大的污染，也嚴(yán)重影響操作人員的健康。

本文以氫氧化鈉為主，配以聚萘磺酸鹽、丙烯酸聚合物、葡庚糖酸鈉及少量添加劑，制備了一種環(huán)保型鋼鐵掛灰去除劑，考察了各組分的含量對除灰效果的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 工件

45鋼門鎖面板，長230 mm、寬67 mm、厚0.5 mm。經(jīng)五金工廠沖壓成型后或者經(jīng)打磨、拋光蠟拋光的工件在電鍍廠進(jìn)行除蠟或除油后，其表面殘留了一層肉眼不易觀察到的掛灰。

1.2 主要試劑

氫氧化鈉，山東濱化；葡庚糖酸鈉，阿克蘇諾貝爾化學(xué)品有限公司；聚萘磺酸鹽、

丙烯酸聚合物(M70000)，巴斯夫；添加劑，由潤濕劑、滲透劑和凈洗剝離劑復(fù)配而成。

掛灰去除劑的基礎(chǔ)配方為：氫氧化鈉5%，葡庚糖酸鈉4%，丙烯酸聚合物0.5%，聚萘磺酸鹽05%，添加劑0.4%。

1.3 主要儀器

CH-01AM 超聲波清洗機(jī)，蘇州創(chuàng)惠電子有限公司；JJ500電子天平，常熟市雙杰測試儀器廠；WSZ0745TB顯微放大鏡，廣州市微域光學(xué)儀器有限公司。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

在(55 ± 5) °C的條件下，將工件放在掛灰去除劑工作液中進(jìn)行超聲波清洗2 min后取出，垂直上下過水后用白色餐巾紙擦拭工件表面，將擦拭工件后的紙巾攤開，放在顯微鏡下看是否有黑色掛灰。

2 結(jié)果與討論

2.1 氫氧化鈉含量的確定

由表1可知：氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3.0%以下時(shí)，掛灰除不干凈；當(dāng)達(dá)到或超過3.5%時(shí)，掛灰能被徹底去除。所以，確定氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0% ～ 6.0%。

表1 氫氧化鈉對除灰的影響Table 1 Effect of sodium hydroxide on desmutting

2.2 螯合劑含量的確定

螯合劑是掛灰去除劑中的主要成分。葡庚糖酸鈉是一種易于生物降解的螯合劑，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)對掛灰潔凈程度的影響見表2。當(dāng)葡庚糖酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3.0%以下時(shí)，掛灰去除效果不理想，3.0%以上則效果很好。所以，確定葡庚糖酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5% ～ 4.5%。

表2 葡庚糖酸鈉對除灰的影響Table 2 Effect of sodium glucoheptonate on desmutting

2.3 丙烯酸聚合物含量的確定

由表3可知，只有當(dāng)丙烯酸聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于0.4%時(shí)，才能將掛灰去除干凈。所以，確定丙烯酸聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45% ～ 0.55%。

表3 丙烯酸聚合物(M70000)對除灰的影響Table 3 Effect of acrylic polymer M70000 on desmutting

2.4 聚萘磺酸鹽含量的確定

由表4可知：當(dāng)聚萘磺酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不足0.4%時(shí)，掛灰去除不徹底；當(dāng)大于等于0.4%時(shí)，掛灰能被徹底去除。所以，確定聚萘磺酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45% ～ 0.55%。

表4 聚萘磺酸鹽對除灰的影響Table 4 Effect of polynaphthalenesulfonate on desmutting

2.5 添加劑含量的確定

由表5可知：添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.25%以下時(shí)，掛灰除不干凈；當(dāng)達(dá)到或超過0.25%時(shí)，掛灰去除徹底。所以，確定添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.30% ～ 0.40%。

表5 添加劑對除灰的影響Table 5 Effect of additive on desmutting

3 結(jié)論

采用氫氧化鈉、葡庚糖酸鈉、丙烯酸聚合物(M70000)、聚萘磺酸鹽和添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.0% ～ 6.0%、3.5% ～ 4.5%、0.45% ～ 0.55%、0.45% ～ 0.55%和 0.3% ～ 0.4%的溶液，在(55 ± 5) °C 的溫度下借助超聲波，能徹底去除鋼鐵件除蠟或除油后表面的掛灰。該工藝完全摒棄了強(qiáng)酸的使用，避免了酸霧的產(chǎn)生，減低了對人體和環(huán)境的影響，令鋼鐵件表面掛灰清洗過程變得快速、高效與環(huán)保，適用于自動(dòng)電鍍生產(chǎn)線，能極大地提高生產(chǎn)效率。