影响超声波清洗效果的主要因素

    超声波的频率、声波功率密度、除油清洗液的组成和温度，以及被清洗工件放置的位置等，都对除油清洗的效果有很大的影响。

    超声波频率决定空化泡破裂产生冲击波的强度，超声波清洗所用的频率一般在20～100kHz之间。而对于表面粗糙度要求高，具有小直径孔或狭缝的工件，宜用波长较短、能量集中的高频超声波清洗(一般频率在40kHz以上)较好。但由于高频超声振动在除油液中衰减比较大，作用的距离较短，空化的强度也较弱，故清洗效率较低。在使用水或水洗液时由于空化作用引起的物理清洗力对低频有利，一般用15～30kHz的超声波。

    超声波发生器的功率对除油污的效果影响很大，如果用很小功率的超声波清洗机，用很长的时间也不会有特别明显的效果。若功率能达到一定值，则很快就可以将油污除掉。据有关的资料介绍，当超声波场强度达到0.3W/cm²时，溶液在1s内将产生数万次强烈的碰撞，碰撞压力达到5×10³～2×105MPa,产生非常大的能量，形成很高的液体加速度，使油污很快被清除。功率大，空化强度增加，清洗效果可提高，但会使较精密的零件产生蚀点，得不偿失，而且清洗槽底部振动处空化严重，很易受到水点腐蚀，将影响超声波清洗机的使用寿命。

    工件表面的油污种类及污染程度也是影响超声波除油效果的因素之一。例如，与被洗工件表面黏结不牢的污物(油、尘埃、酸洗后的沉渣等)是在脉动流、不会闭合的空穴气泡流和声流作用下清除的。相反，与被清洗工件表面黏结很牢固的污物，如研磨膏、抛光膏、积炭、沥青、树脂沉积物等，则是利用可闭合气泡的轻微撞击作用所致的空穴气蚀效应来清除的。

    超声波清洗的过程中，对某具体的油污来说，当超声波的频率、超声场强度、清洗溶液的静压力以及除油清洗液的化学活性、蒸气压力、溶液的气体含量、黏度和表面活性的相互关系最佳时，超声波的除油清洗效果最高。超声波清洗的重要工况参数之一是除油清洗剂的组成成分和溶液的温度，除油清洗介质几乎全部的物理-化学参数都是与之有关的。清洗液的这些参数改变、声学效应也随之改变，虽然超声场参数可能不变。

    油污或脂污彼此之间和与底层之间的附着性取决于油污的碳氢组分，使用超声波清洗这类油污时，大多采用碱性除油液或碱性合成洗涤剂水溶液，也可以采用含有各种定向作用添加剂的有机溶剂。在合成洗涤剂水溶液中，超声波清洗速度随着超声波的振幅(2～30μm范围内)、超声波的声场强度和溶液温度(10～70℃范围内)的提高而提高。而对于具体的油污来说，应合理选择溶液成分及浓度。例如除油清洗液中，表面活性剂浓度从百万分之几增加到百万分之几十时，在相同的超声场参数的条件下，浓度的提高可以加快除油的速度，提高除油的效果。

    一般来说，除油清洗液的温度升高对超声除油有利，因为温度升高可以增加超声的空化作用。其空化作用在30～40℃时最强。但是温度升高也使空化泡的冲击力下降，清洗液中产生的气泡会折断声波，使超声波减弱。故此，清洗液必须保持在一定的温度范围内。对于易挥发和易燃的溶剂清洗液，温度不宜太高，一般在40～50℃,三氯乙烯可到70℃,使用水基清洗剂时，对于油脂类的污物，在温度较高的情况下效果更好，可控制在50～70℃范围内。

本文转载自《电镀前处理与后处理》编著    李异
（想查询更多表面处理文章，您可以扫描下方二维码点击关注公众号：易镀，公众号内有更多详细的表面处理文章，欢迎您的订阅）
易镀，十分专业的表面处理信息平台，金属表面处理/镁合金蚀刻剂/镁合金除油剂/镁合金漂白剂/镁合金转化膜/环保铝除灰剂/铝三价铬钝化剂/低磷化学镍/铝中磷化学镍/高磷化学镍/银光剂/银保护等。
表面处理难题可咨询：13600421922（程生）