金属表面处理剂是对金属表面进行各种处理的化学物质的总称。它主要包括清洁剂和防锈剂。金属表面处理技术分为机械处理(如喷砂、抛光、高压水冲洗等)和化学处理。至于涂层、电镀等技术已独立发展为金属防腐技术,其化学物质通常不包括在金属表面处理剂的范围内。
金属及其产品在加工过程中经常被各种污垢和杂质污染。清洁是金属表面处理中一个极其重要的缺陷。常用的去油脱脂清洗剂包括石油清洗剂、氯代清洗剂、碱性清洗剂和含有表面活性剂的清洗剂。
(1)石油清洗剂主要包括溶剂汽油、煤油或轻柴油。其作用原理主要是利用其对金属表面油脂的溶解作用。由于该溶剂渗透性强,脱脂性好,一般用于粗清洗,以去除大量的油污。但在实际使用中,经常添加一些合成的表面活性剂,使其具有清洁水溶性污垢的能力,有时也添加少量的防锈剂,使清洁表面具有短时间的防锈能力。这种石油清洗剂,特别是汽油,由于易燃,必须有足够的防火安全措施。
(2)三氯乙烯和四氯化碳通常用于氯清洗剂。这种溶剂具有溶解油脂的能力强,但沸点低,一般不易燃。而且比热容小,蒸发潜热小,所以温升快,凝结快。它的蒸汽密度一般比空气大,所以存在于空气的下部。因为这些特点,可以用来蒸汽脱脂。这种溶剂价格昂贵,通常需要回收利用或回收利用。有些溶剂,如三氯乙烯,有一定的毒性,在光、空气和水分共存时分解产生氯化氢,容易引起金属腐蚀;与强碱共热时容易爆炸;使用时应注意。
(3)碱性清洗剂主要包括氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠等溶于水,成为碱性清洗剂。它们的作用原理是皂化油中的脂肪酸甘油酯,形成初生皂,使油变成水溶性,溶解去除。氢氧化钠和碳酸钠也能中和酸性污垢。磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠具有清洗和抑制腐蚀的作用。硅酸钠具有胶溶、分散等功能,清洗效果好。碱性清洗剂因价格低、无毒、不易燃等原因被广泛使用。但在使用碱性清洗剂时,应注意金属材料的清洗,选择合适的材料pH值的碱液。此外,在使用碱性清洗剂时,通常会添加表面活性剂,形成复合配方,以增强清洗效果。
(4)表面活性剂清洗剂的作用原理与表面活性剂的溶解、润湿、吸附、乳化、分散有关。它们首先润湿金属表面,进入金属与污垢连接的界面,拆卸污垢;或者将油脂污垢以球形形形式聚集在金属表面,然后逐渐从金属表面脱落、分散或悬浮成小颗粒。这种小颗粒溶解在清洗剂的胶囊中,或吸附在胶囊表面,与水形成乳化液或分散液,而不凝结或吸附在金属表面,从而完成油或固体颗粒离开金属表面并进入清洗液的清洗过程。这种含有表面活性剂(特别是非离子表面活性剂)的清洁剂具有广阔的应用前景,因为它不会在水溶液中分离,受酸碱、硬水和海水的影响较小,去脂能力强,清洗效果好,无毒不易燃。