碱性脱脂液除油的主要成分是氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠、十三酸钠等碱或显碱性的盐。通常的碱性脱脂液是含有上述两种或多种组分的混合物。化学脱脂溶液中各成分含量的允许变化范围较宽。
(1)氢氧化钠氢氧化钠是价格较低的强碱性物质,在脱脂液中起着重要作用,其消耗量较大,具有很强的皂化能力。但对金属有一定的氧化和腐蚀作用,尤其是一些溶于碱的有色金属,其脱脂液中要少加或不加氢氧化钠,以免造成腐蚀。铝、镁、锌、锡、铅及其合金不宜使用氢氧化钠脱脂;铜及铜合金的脱脂液中氢氧化钠的含量也不宜过多,一般控制在20g/L以下,甚至不加;钢铁制品脱脂液的氢氧化钠含量范围较宽,可高一些,但不能超过100g/L。
氢氧化钠含量提高虽可加强皂化作用,但过高的氢氧化钠含量会使皂化反应形成的肥皂溶解困难,反而对脱脂不利;含量太低时,脱脂效率较低,也会降低脱脂的效果。为了稳定脱脂液,控制氢氧化钠用量,一般在脱脂液中都会同时加入磷酸钠和碳酸钠等盐类,它们水解生成的碱可以补充氢氧化钠的消耗。
(2)碳酸钠碳酸钠可与水发生水解反应生成氢氧化钠和碳酸氢钠,具有一定的碱性。因此,它有一定的皂化能力。同时,它对溶液pH值起缓冲作用(pH值<8.5,皂化反应不能进行;pH值>10.2,则肥皂发生水解),使脱脂液保持足够的碱性。碳酸钠的脱脂作用较弱,水洗性不够好,但由于碱性低,可作为铝、镁、锌、锡、铅等两性金属及其合金脱脂液的主要成分。
(3)磷酸三钠磷酸三钠呈弱碱性,有一定的皂化能力和缓冲pH值的作用,同时,它又是一种乳化剂。磷酸三钠的溶解度大,脱脂效果和乳化作用都比碳酸钠好。磷酸三钠的水洗性好,是脱脂液中的助洗剂,能使水玻璃很容易地从基体材料表面洗去。但磷酸盐废水由于其过营养效应,使水生微生物大量繁殖而过量消耗水中的氧,危及水生动物的生存,造成严重的污染,其排放将会受到限制。
(4)水玻璃水玻璃即硅酸钠,水解后呈弱碱性。硅酸盐不仅使溶液显碱性,并能使污垢粒子悬浮分散。硅酸盐形成的胶体膜有保护镁、铝、锌等金属不受腐蚀的作用。硅酸钠具有较好的表面活性作用,乳化能力强,同时也具有一定的皂化作用。缺点是残留在工件表面的硅酸钠较难洗净,影响脱脂效果。因此,在脱脂液中水玻璃含量不宜过多,特别是复杂工件的脱脂液中,水玻璃的含量更不宜过高。为提高水洗能力,脱脂液中必须同时加磷酸钠或表面活性剂来改善清洗效果。水玻璃的清洗应用热水洗则容易在后线的酸性介质处理工序中生成难溶的硅胶膜,影响镀层的结合力。水玻璃现已逐渐被表面活性剂代替。
(5)乳化剂
乳化剂在脱脂液中起促进乳化、加速脱脂的作用。它们的分子结构中有极性的亲水基团(如一OH、一CO一、一SO,H、一SH、一NH,等)和非极性的憎水基团(C―H链)。它们吸附在油污及溶液之间的界面上,其憎水基团指向油污而亲水基团指向溶液做定向排列、使油-溶液界面张力大大降低。在溶液的热运动和搅拌作用下,油膜便容易地被分散成极细小的油珠而脱离材料表面进人溶液中形成乳浊液,这时吸附在小油珠表面的表面活性剂又能防止小油珠之间的相互合并和重新黏附在材料表面上,因此脱脂效果显著。但有些表面活性剂不易从材料表面洗净,必须加强清洗。
生产上常用的乳化剂有OP-10(辛基酚聚氧乙烯醚),它对溶液的润湿作用和乳化作用都很好,但含量不能太高,否则容易在液面形成大量泡沫。在取出工件时,大量的泡沫易附着在其表面而影响清洗效果。OP-10用量可控制在1~5g/L范围内。乳化剂6501、6503的效果也较好,且性能稳定,但用量比OP-10多一些,一般在5~20mL/L。此外,常用的乳化剂有肥皂、水玻璃、三乙醇胺油酸皂等。
(6)配合物脱脂剂一种由无机盐与高分子化合物反应而形成的高分子配合物,它具有一定的油溶性,可溶解于材料表面的油膜中而使材料表面溶解,并能与金属离子形成配合离子,材料表面金属的溶解能够促进油膜脱离工件表面而进入到溶液中,以达到脱脂的目的。
(7)其他成分焦磷酸钠和三聚磷酸钠等磷酸盐在碱性脱脂液中可发挥多种作用,既是碱性的来源,也起着螯合钙镁离子、软化硬水的作用,还能作为油污的分散剂,也是溶液pH值的缓冲剂,使溶液的碱性在清洗过程中不会发生大幅度的突变。
硼酸盐与硅酸盐具有相同的作用,既是碱性来源又是缓冲剂,并能对金属提供保护,使它们免遭强碱的腐蚀。
通常在碱性脱脂液中还含有金属螯合剂及乙二醚、乙二醇单乙醚等有机添加剂,它们都可帮助碱性脱脂液提高清洗效果。
(文章来源:洁氏化学)
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