除蜡剂原理.doc

_钢铁件高效除蜡剂的研究内容：1前言 除蜡作为五金电镀件前处理的第一道工序，其速度的快慢、除蜡的彻底性对于电镀线生产具有重要意义。因此，选择良好的除蜡剂可以提高除蜡性能，从而带来良好的经济效益。 抛光蜡主要分为白蜡、红蜡和绿蜡。不同蜡种由于其金属磨料不同而应用于不同基材的抛光中。白蜡膏的主要磨料是氧化钙细微粉末，适用于镍、铝、铜及其合金等软质金属的抛光；红蜡膏的主要磨料是具有中等硬度的氧化铁和长石粉细微粉末，适用于钢制品的抛光：而绿蜡膏的主要磨料为氧化铬绿色细微粉末，适用于铬不锈钢等硬质金属等的抛光。这些不同种类的磨料与石蜡、地蜡、硬脂酸、脂肪、油酸及粘合剂配制而成抛光膏。因此，抛光时应根据被抛光材料的性质及抛光面的质量要求选择不同的抛光膏1；工件经过抛光蜡抛光后，蜡垢就以机械吸附、分子间吸附和静电力吸附等粘附方式残留在工件上2。针对抛光蜡的成分配制具有良好润湿、渗透、乳化、分散等性能的高效除蜡剂，配以机械搅拌和超声波除蜡，将加快除蜡速度，达到快速、彻底的除蜡效果。 本文针对钢铁件的抛光膏红蜡的除蜡方法进行研究，以较简单的方法设计除蜡剂的配方，通过逐步筛选不同成分对除蜡效果的影响，再就组分进行复配研究，得到较理想的除蜡剂配方。2实验方法 原定采用机械抛光方法将蜡垢粘附在工件上，但由于损耗基体材料，上蜡不均匀，对除蜡剂的除蜡性能进行定量研究比较困难。本文通过以下方法模拟上蜡，以定量研究除蜡性能，计算得到的除蜡能力具有较好的可比性。21实验材料 钢铁片5cm10cm。22除蜡剂的原料和配制方法 实验用的原料均为市售的日化级和工业级材料，根据设计的配方按309L质量浓度加热溶解于水中，搅拌均匀即可。23除蜡性能的研究 (1)将红蜡用小刀切割后，溶解于乙酸乙酯溶剂中，得到质量分数为20的溶液； (2)将清洗干净的钢铁片吹干，称重，记录其质量为m0； (3)将钢铁片浸入搅拌均匀的红蜡溶液中，提取后静置，晾干； (4)将涂上红蜡的试片置于烘箱中，150烘干45 min，冷却后称重，记录其质量为ml； (5)将试片静置于70的除蜡剂水溶液中除蜡，8 min后取出试片，吹干，称重，记录其质量为m2；(6)计算除蜡能力：3各组分对除蜡剂性能的影晌31醇胺的影响 除蜡剂的一个重要的组分为油酸和醇胺。根据相似相溶原理，抛光蜡中有较多的硬脂酸和油酯。油酸的醇胺化合物的油酸基可以吸附、溶解这些基团，而醇胺基为亲水基团，可将蜡垢从基体中剥离出来。为简单起见，对单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺分别与油酸按一定比例反应后的产物进行除蜡研究，结果见表1。 表1油酸与不同醇胺在不同摩尔比时所得产物的除蜡能力Table l Wax removing ability of the products prepared fromoleic acid with different alcohol amines at different molar ratiosn（油酸）：n（醇胺）除蜡能力/单乙醇胺二乙醇胺三乙醇胺124158883551：35868393521：4503637306 表1表明，油酸与二乙醇胺的摩尔比为1：2的化合物除蜡性能最好，其除蜡能力接近90。故以该比例的化合物为基础，根据除蜡能力筛选其它成分。32表面活性剂的选择 除油除蜡的一个通用原理是以阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配，通过协同效应达到最好的除油除蜡效果。油酸的醇胺盐作为阴离子表面活性剂，需要复配非离子表面活性剂。研究表明2，作为非离子表面活性剂的高级脂肪基醇酰胺如6501、6502，具有除蜡垢、防蜡垢再沉淀能力的同时，兼有防锈性，能够抑制钢铁生锈。故按同样用量的6501、6502及其复配加入到上述比例的油酸与二乙醇胺溶液中进行对比，其除蜡能力见表2。表2不同非离子表面活性剂及其复配的除蜡能力比较Table 2 Comparison between the wax removing ability of different nonionic surfactants and its mixture表面活性剂类型650165026501+6502(质量比1：1)除蜡能力/605907734 由此可见，单独使用6502的除蜡效果最好。33有机溶剂的选择 有机溶剂具有对蜡垢油污的溶解性能，同时可以调节除蜡剂的黏度，增加除蜡剂在水中的溶解能力。通过对下列溶剂的筛选，发现溶剂A的除蜡性能较好，同时使得除蜡剂的黏度有所下降(见表3)。表3不同有机溶剂的除蜡能力比较Table 3 Comparison between the wax removing ability of different oreanic solvents有机溶剂除蜡能力黏度变化状况单乙醇胺 60不变乙二醇单丁醚752明显下降二乙烯三胺89略为下降溶剂A923略为下降基础成分为：油酸+二乙醇胺+表面活性剂+洛剂。34渗透剂的选择 渗透剂为小分子的表面活性剂，容易接近基体，吸附在基体和污垢间，协同非离子和阴离子表面活性剂，达到润湿、渗透、乳化、卷离污垢的效果。市售的渗透剂有多种，经常以代号表示，笔者也选择了多种渗透剂进行复配，结果见表4。表4不同渗透剂的除蜡能力比较Table 4 Comparison between the wax removing ability of different permeating agents渗透剂JFCOTT-75渗透剂B除蜡能力/951884946978基础成分为：油酸+二乙醇胺+表面活性剂+溶剂A+渗透剂。 需要指出的是，并非同类型的渗透剂就具有相同的渗透力。在研究过程中发现，不同商家的JFC，其除蜡效果相差甚远。故根据表4的实验结果，选择渗透剂8。 35其它成分的选择 通过对主要成分进行筛选，获得了较好的除蜡剂配方。但要做到更好，还需对不同厂家的油酸、表面活性剂、有机物、无机物进行筛选，尤其是对无机助剂。实验发现，除油液常用的磷酸盐类化合物无助于除蜡能力的提高，在配方中加入3的三聚磷酸钠，除蜡能力下降约l5。考虑到无机盐难以溶解到以表面活性剂为主的除蜡剂中，或者溶解后不稳定而易析出，因此本配方中不加入无机盐助剂。4除蜡剂的配方组成及性能测试41除蜡剂的配方组成 通过对各组分的选择和优化匹配，最后确定了除蜡剂的配方如下：油酸2530二乙醇胺2025650212l8溶剂A38渗透剂B38其它助剂38水l02042产品的性能比较 对本实验研制的除蜡剂和市场上品牌产品进行性能比较，结果见表5。表5自制除蜡剂与市售除蜡剂的性能比较Table 5 Comparison between the performance of home-madewax removing agent and removing agents sold in market性能某超力除蜡剂AL610自配除蜡剂外观浅黄色液体橙色液体浅黄色液体30g/L水溶液(70)混浊澄清微混pH9l08989除蜡能力926753982表5表明，自配的除蜡剂除蜡能力良好，而且pH偏中性，对基体伤害较少，腐蚀性也小。采用该除蜡剂对铜及铜合金件、铝合金件进行高温浸泡试验后发现，其对基体的腐蚀性也很小。因此，该除蜡剂还适该除蜡剂还适合于铜合金、铝合金的除蜡。5结语 根据实践经验，采用了简易直观的方法对除蜡剂的主要成分进行了筛选和复配，得到了优化的产品配方。将该除蜡剂和目前市场品牌除蜡剂的性能进行了比较，结果表明该除蜡剂易溶于水、对基体的腐蚀性小、除蜡能力强，性能优良。该除蜡剂已经投入生产并在广东省内、外的五金电镀厂家应用了一段时间。例如，在广东开平某大型摩托车零配件电镀生产线上使用，其前处理流程为：超声波除蜡(7585，35 min)一高温除蜡(7890，30 min)一化学除油3次(7085，14 min)一逆流水洗2次一酸洗