粉體鋁材清洗劑的制備及性能研究

金佳惠，朱曉萍，金 茜，蘇巨龍

（沈陽(yáng)瑞馳表面技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110122）

0 引言

金屬作為與人們生活息息相關(guān)的物質(zhì)，在機(jī)械加工行業(yè)中扮演著重要的角色。在機(jī)械加工領(lǐng)域涉及的工件主要以碳鋼、鑄鐵、鋁及銅材質(zhì)為主，而目前該領(lǐng)域應(yīng)用的工業(yè)清洗劑主要以清洗碳鋼、鑄鐵材質(zhì)為主，對(duì)于鋁、銅等有色金屬的清洗劑則相對(duì)較少。

目前工業(yè)清洗劑主要分為溶劑型清洗劑、水基型清洗劑兩大類，其中溶劑型清洗劑對(duì)油污的洗凈率高，清洗簡(jiǎn)便但是呈現(xiàn)氣味大、不環(huán)保等缺點(diǎn)[1]。水基清洗劑主要分為水基類、粉體類兩大類，二者相比水基類加藥更加方便，無(wú)需溶解但相較于粉體類清洗劑而言，水基類壽命短，清洗效率低。現(xiàn)如今在機(jī)械加工、機(jī)械制造等制造業(yè)領(lǐng)域，清洗工藝和清洗效果已經(jīng)涉及至能源等諸多領(lǐng)域[2]，而現(xiàn)在鋁材的清洗主要以水基類清洗劑為主，但因?yàn)殇X本身具有特殊性質(zhì)，會(huì)與酸、堿甚至熱水會(huì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕變色失光現(xiàn)象[3]，因此對(duì)于鋁材清洗劑的配方以及搭配的清洗方式都需要更加謹(jǐn)慎細(xì)致地控制。面對(duì)市場(chǎng)上對(duì)鋁材清洗劑的使用頻率、清洗效率、清洗方式、節(jié)約成本的關(guān)鍵問(wèn)題，研發(fā)一款清洗效率高、使用周期長(zhǎng)的工業(yè)鋁材清洗劑是當(dāng)務(wù)之急。

目前鋁材清洗劑多以液體為主，以復(fù)配表面活性劑增加除油去污特點(diǎn)，復(fù)配無(wú)機(jī)鹽助洗劑提升產(chǎn)品的抗硬水性能、鋁材表面的去灰去污能力，復(fù)配緩蝕添加劑提升產(chǎn)品對(duì)鋁基材的腐蝕作用[4]，其中對(duì)于配方的選擇與制作并不是組分越多越能體現(xiàn)產(chǎn)品特點(diǎn)，若表面活性劑添加量過(guò)高極易引起較高泡沫，不利于進(jìn)一步清洗，因此在配方中選擇對(duì)鋁材無(wú)腐蝕，合適的組分搭配對(duì)于產(chǎn)品的性能提升具有重要的意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器（見(jiàn)表1、表2）

表1 試劑匯總表

表2 儀器及設(shè)備列表

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

將工業(yè)級(jí)碳酸氫鈉、偏硅酸鈉、三聚磷酸鈉、碳酸鈉等粉體原料放入250 mL 玻璃燒杯中，使用玻璃棒將其攪拌均勻，再將乙氧基化異十三烷基醇、壬基酚聚氧乙烯醚、非離子改性異構(gòu)醇等表面活性劑依次加入到攪拌均勻的粉體原料中，攪拌均勻后加入粉體消泡劑即可。

1.3 理化參數(shù)（見(jiàn)表3）

表3 粉體鋁材清洗劑理化性能參數(shù)

2 性能表征

2.1 高低溫穩(wěn)定性

配制兩杯5%濃度的粉體清洗劑工作液，分別在兩支燒杯中加入80 g 自來(lái)水，再分別取5%粉體清洗劑加入燒杯中，磁力攪拌均勻后補(bǔ)足剩余水量至100 g。將兩杯工作液分別裝瓶，分別放置于-3～-7 ℃的恒溫環(huán)境中24 h 和38～42 ℃的恒溫環(huán)境中24 h，待時(shí)間到達(dá)后取出恢復(fù)室溫后觀察稀釋液狀態(tài)。

2.2 鋁材腐蝕性

配制粉體清洗劑5%濃度的稀釋液，將鋁標(biāo)準(zhǔn)試片放置于稀釋液中，再將裝有稀釋液的容器放于38～42 ℃的恒溫水浴鍋中4 h，待時(shí)間到達(dá)后取出板材觀察板材前后質(zhì)量變化、顏色狀態(tài)變化。

金屬試片的腐蝕等級(jí)主要分為4 個(gè)級(jí)別，為0～3 級(jí)，主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)為GB/T 21241—2007 和JB/T 4323.2—1999，其中0 級(jí)為試驗(yàn)后表面光亮未出現(xiàn)變色及失光且質(zhì)量變化小于2 mg，1 級(jí)為整體出現(xiàn)輕微變色，變色較為均勻且質(zhì)量變化小于2 mg，2 級(jí)為出現(xiàn)明顯的失光、變色現(xiàn)象且質(zhì)量變化大于等于2 mg，3 級(jí)則為出現(xiàn)嚴(yán)重變色并且出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象、質(zhì)量變化大于等于2 mg。

2.3 清洗效率

清洗效率的判定主要依據(jù)失重法測(cè)除油率及紅外測(cè)油儀數(shù)據(jù)表征方式進(jìn)行，方法如下：

1）失重法：將處理好的鋁試片在分析天平上進(jìn)行稱重質(zhì)量為m1，取適量防銹油均勻涂抹在鋁試片表面，瀝干后稱取質(zhì)量為m2，稱重后將其浸泡在40～50 ℃工作液中超聲波清洗10 s 后，并在70 ℃±2 ℃的烘箱中烘干后稱其質(zhì)量為m3，除油率計(jì)算公式如下：

2）紅外測(cè)油儀法：紅外測(cè)油儀主要利用紅外分光光度法測(cè)定水中油含量，主要執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為HJ 637—2018 水質(zhì)石油類和動(dòng)植物油的測(cè)定紅外光度法、GB 3838—2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)果與討論

3.1 高低溫穩(wěn)定性（見(jiàn)表4）

表4 稀釋液高低溫穩(wěn)定性數(shù)據(jù)表

綜上可以看出，該稀釋液在低溫、高溫環(huán)境中均未發(fā)生分層、析出、變色等現(xiàn)象，穩(wěn)定性良好。

3.2 鋁材腐蝕性（見(jiàn)表5）

表5 腐蝕變化數(shù)據(jù)表

綜上可以看出：在40 ℃的環(huán)境下，鋁標(biāo)準(zhǔn)試片在5%的工作液中浸泡4 h 后均未發(fā)生腐蝕點(diǎn)和變色現(xiàn)象并且板材的質(zhì)量變化均小于2 mg，根據(jù)GB/T 21241—2007 和JB/T 4323.2—1999 兩種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，此款清洗劑對(duì)于鋁材的腐蝕等級(jí)為0 級(jí)，滿足相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 清洗效率評(píng)價(jià)

3.3.1 失重法（見(jiàn)表6）

表6 鋁試片質(zhì)量變化統(tǒng)計(jì)表

3.3.2 紅外測(cè)油儀法（見(jiàn)表7）

表7 紅外測(cè)油儀數(shù)據(jù)匯總表

以上采用5%的鋁材清洗劑工作液超聲波清洗鋁試片10 s 后根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)分析可知，利用失重法及紅外測(cè)油儀法兩種方式檢測(cè)鋁材清洗劑的除油能力，失重法檢測(cè)除油效率高達(dá)95%以上，紅外分光光度法測(cè)試清洗后板材表面含油量為0.78 mg/m2，二者均可有效證明此款清洗劑具有良好的去污能力。

4 結(jié)論

綜上可以看出，本文研發(fā)的此款粉體鋁材清洗劑性能穩(wěn)定，其工作液在高低溫環(huán)境下無(wú)析出無(wú)分層和析出，產(chǎn)品均一穩(wěn)定，產(chǎn)品堿度雖高但是對(duì)鋁基材無(wú)腐蝕，油污清洗效率高達(dá)95%以上，清洗后基材表面含油量低于10 mg/m2，能夠滿足相關(guān)行業(yè)需求和鋁材清洗工藝。