有机溶剂除油脱脂

(一)有机溶剂除油的基本原理

    有机溶剂除油清洗的原理是以其能溶解金属表面的油污为基础的，由于溶剂的表面张力小(20～35mN/m),所以能很好地润湿金属工件表面的油膜，并渗透到油膜的微孔和缝隙中将油脂溶解并除去。它的特点是能除去各类油脂，并且除油速度快，效率高，对金属表面不腐蚀。但是在大多数情况下，有机溶剂除油是不够彻底的。因为溶入溶剂中的油污会在溶剂挥发后，部分留在被清洗的表面。因此对除油要求严格的表面，在溶剂除油后，还需要用其他方法作进一步的除油处理，才能将油污彻底清除。为了得到更好的除油效果，可以采用不同的方法进行，如加热、用蒸汽除油及超声波强化等措施。此外大多数溶剂易燃，有毒，所以对成批零件的除油应在密闭的溶剂除油设备中进行，以免溶剂的挥发流失并污染环境，危害操作人员的健康。

(二)有机溶剂除油的方法及设备

    有机溶剂除油适用于各种清洗方法：浸泡法、喷淋清洗法、蒸汽法以及联合法(即上述各种方法的组合)。

    1.浸泡法

    浸泡法是在溶剂除油时将工件放在有有机溶剂的容器中，如图3-1(a)所示，容器可以是敞开式的，也可用密闭式的，使工件表面与溶剂充分接触一段时间。溶剂清洗可在常温下或加热，甚至沸腾的情况下进行，在沸腾溶剂中，清洗效果明显高于室温，必要时可用人工或机械搅拌以便加速油污溶解的速度。此外，也可以利用超声波振动或把被清洗零件放在有机械振动作用的小平台上，强化浸泡清洗的作用。油污不断地溶解进入溶剂后，溶剂中油污的浓度不断增加，当油污混入量达到25%以上后，应更换新的溶剂以避免重新污染。更换下来的含油污的有机溶剂可用蒸馏设备回收，如图3-2所示。连续处理批量的零件，最好是使溶剂在浸泡容器外循环，并不断除去油污，保持溶剂的清洁。各种有机溶剂均适用于浸泡法。除油清洗的场合应备有消防防火设施。

    2.喷淋清洗法

    喷淋清洗是用不同压力的喷枪将溶剂直接喷射到工件的油污表面，如图3-1(b)所示。由于溶剂的活性和喷射压力的联合作用，使油污从工件表面溶解脱落并不断地被溶剂带走。经过不断地喷射直到油污完全被除干净为止。溶剂的喷射压力，可以根据工件表面的油污情况而定，一般在0.05～0.2MPa较低压力下进行，喷射的压力愈大，除油作用中机械去污能力所占的比重就愈大。喷射除了能去除工件表面的油污外，对附着在表面上的一些不被溶解的固体颗粒也有作用，例如黏附在工件表面的铁屑、石英砂、炭粒等，也能有效去除。对沸点低、易挥发、毒性大的溶剂，例如汽油、丙酮、苯类和二氯甲烷等不适宜使用喷射法。当使用其他溶剂进行喷射时，也必须在密闭的容器或专用的设备内操作。同时要注意安全。这种方法的缺点是对形状复杂的镀件表面，除油效果不好，特别是有盲孔、深孔和弯曲度大的部位，清洗较困难。

    3.有机溶剂蒸气除油

    有机溶剂蒸气除油实质是浸泡法的另一种形式，含有油污的工件不是浸泡在液态的溶剂内，而是泡在有机溶剂的蒸气里。同样在类似浸泡法清洗的容器设备内[见图3-3(a)],把带有油污的零件挂在溶剂的上方，而不是浸入溶剂内，当溶剂加热沸腾后，大量的溶剂蒸发并附着在零件的表面，带有热量的有机溶剂蒸气与零件表面油污作用并渗透到油污与金属的界面，使油污溶解并且剥离，由于溶剂的化学活性和蒸气热能的共同作用不断地溶解油污并掉进零件下方的溶剂里，新的溶剂蒸气不停地蒸发，并在油污表面凝结，又不断地把油污带走。如此不断地溶解，最终把零件表面的油污清除干净。由于蒸气都是干净而不带油污的，所以用蒸气法清洗的零件表面要比用溶剂浸泡法清洗所得的表面干净。另外，清洗后零件的表面受溶剂的放热作用温度上升，附着的蒸气很快蒸发，所以很容易干燥，不会受湿气影响而立刻生锈。被溶剂蒸气不断溶解清除下来的油污都集中到溶剂的底部也便于分离和处理。

    4.有机溶剂的组合除油

    组合除油法就是将单独的除油法，根据需要组合成二元法甚至三元法，如浸泡-蒸气法、喷射-蒸气法、浸泡-喷射-燕气法等。组合处理的方法可以克服单一除油法的不足和缺点，使溶剂除油的效果更明显，清洗质量更高。

    (1)溶剂浸泡-蒸气除油法 浸泡-蒸气除油法是把工件先放在沸腾的热溶剂中浸泡一段时间，等工件表面的油污基本被溶解去除后，再放在溶剂蒸气中作进一步除油[见图3-3(d)],实际上是起漂洗的作用。这种方法的优点是利用溶剂在沸腾状态下油污溶解速度快，除油效率高的特点，先把工件上的油污大部分溶解去除，然后利用溶剂蒸气除油可以清洗工件表面的特点，把工件表面在溶剂中夹带及未彻底清除的油污清除，而表面不再含油污并利用蒸气中的热量使工件表面的溶剂蒸发而得到干燥。这种方法的除油效果比单纯溶剂浸泡或蒸气除油好得多。

    (2)溶剂浸泡-喷淋除油法  为了提高除油效果，也可以先把工件放在沸腾的溶剂中浸泡一段时间，待工件的油污基本被溶解后，再把它取出，用溶剂喷射工件的表面[见图3-3(c)]。使用的压力为0.1～0.2MPa范围内，经过这种处理的工件，比单一用溶剂浸泡除油效果好。实际上是先用溶剂浸泡使工件大部分油污除掉(重油污的情况)或者工件表面被溶剂中的油污重新污染后，用热溶剂喷射冲刷这些残留的油污，使工件得到较彻底的溶剂清洗。

    (3)蒸气-喷淋联合除油法  这种组合法是将形状较为复杂而且黏附有较陈旧油脂的工件先用热溶剂进行喷射，把大部分油污冲刷清除掉，然后再在溶剂的蒸气中进一步把残留的油脂溶解清除干净[见图3-3(b)]。这种方法的除油效果不错，但是设备及操作比较复杂，操作管理和日常维护的费用比较高，尤其高于浸泡法。因此，一般来说，最好先用浸泡法除油，然后再根据除油后的情况考虑用再浸泡、喷射或蒸气作进一步的除油，、以达到要求为准，使设备尽量简单，操作方便，效果好又经济。

此外，三元组合除油方法，如浸泡-喷射-蒸气、热浸-冷浸-蒸气(见图3-4)、蒸气-浸泡-喷射、蒸气-浸泡-蒸气、蒸气-喷射-蒸气及喷射-浸泡-蒸气等，其目的就是为了取得溶剂清洗除油的最佳效果。但对于要求除油质量特别严格的行业，如电镀、化学镀、氧化、钝化等表面处理行业来说，溶剂除油的各种方法尚不能满足要求，还必须进一步进行化学除油或电解除油等才能符合要求。但溶剂除油效果的好坏也影响到以后各种工序的操作及质量，所以必须有足够重视。

(三)常用的有机溶剂种类及特性

    1.镀件前处理常用的有机溶剂

    能用于除油清洗的有机溶剂的种类很多，从化学结构上分，主要有烃类、卤代烃类、醇类及其他类型等。使用时要根据清洗的油污种类及污染程度以及除油对象的具体情况而定。常用有机溶剂及其特性见表3-1。
    2.混合溶剂

    在使用有机溶剂除油时，除了用单一溶剂外，还可以用多种溶剂组成的混合溶剂。混合溶剂的除油效果更好、更彻底。如648溶剂是由50%(质量分数)的丁基醋酸酯、10%的乙醇、2%的丁醇和20%的甲苯混合而成的。这种溶剂不仅能清除油污，甚至可以溶解环氧树脂、聚丙烯酸酯等涂层，清洗能力很强。

    还可用有机溶剂和表面活性剂的混合液。若有机溶剂在有表面活性剂的水溶液中以乳化或增溶状态存在时，两者的协同作用能使清洗能力得到更好的发挥。在这种情况下，有机溶剂能在比较安全和卫生的条件下使用。特别是在表面活性剂水溶液中加入少量亲油性溶剂所得到的透明增溶性清洗剂，将使溶液中表面活性剂的除油能力大大增强。它兼备了溶剂和水溶洗涤剂的优点，并可用于清洗仅使用某一种溶剂难以清除的油污物，如20%～30%(质量分数)的三氯乙烯，20%～30%的二氯甲烷，0.5%～2%的羟基磺酸盐糊剂，0.5%～2.5%的烷芳基磺酸钠盐混合物和水混成的混合液。

    (四)选择有机溶剂除油的原则及考虑因素

    ①具有较强的溶解油污的能力，也就是要溶油性能好。
    ②较低的汽化热和比热容。

    ③有较高的沸点，以保证溶剂蒸气清洗的效果最好，且零件易于干燥，但沸点又不能太高，以便通过简单的蒸馏就能把溶剂与油脂分离，回收溶剂再用。

    ④溶剂的化学稳定性好，不易挥发或分解，蒸气的相对密度比空气大，蒸气向空气中扩散的损失最小。

    ⑤溶剂在工作状况下无毒无害，不易燃易爆，对设备无腐蚀或损坏作用，或虽有一定的易燃性或毒性，但只要采取适当措施就能克服。

    ⑥价格便宜，来源方便。

    (五)有机溶剂除油在电镀工业中的应用

    镀件在电镀前必须进行彻底的除油、除蜡，而且为了保证电镀的质量，对除油的质量要求很高，用溶剂除油的方法很难达到彻底干净除油的目的。通常是在零件表面黏附有较厚较稠的油污时，为了避免对化学或电解除油槽液的污染，减轻电解除油的负担，保证除油质量，多数是在电解除油前，先进行有机溶剂除油。经验证明这是很有效的办法，特别是用溶剂蒸气法或热溶剂喷淋法都可以得到很好的效果。常用的溶剂有汽油、煤油等烃类化合物和三氯乙烯、四氯化碳等氯化烷烃类，也可以采用氟化烃类，使用1,1,1-三氯乙烷的也不少。卤代烃类易回收，除油(特别是厚油)的效果很好。

本文转载自《电镀前处理与后处理》编著    李异
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