粉體鋁材清洗劑的制備及性能研究

金佳惠，朱曉萍，金 茜，蘇巨龍

（沈陽瑞馳表面技術有限公司，遼寧 沈陽 110122）

0 引言

金屬作為與人們生活息息相關的物質，在機械加工行業中扮演著重要的角色。在機械加工領域涉及的工件主要以碳鋼、鑄鐵、鋁及銅材質為主，而目前該領域應用的工業清洗劑主要以清洗碳鋼、鑄鐵材質為主，對于鋁、銅等有色金屬的清洗劑則相對較少。

目前工業清洗劑主要分為溶劑型清洗劑、水基型清洗劑兩大類，其中溶劑型清洗劑對油污的洗凈率高，清洗簡便但是呈現氣味大、不環保等缺點[1]。水基清洗劑主要分為水基類、粉體類兩大類，二者相比水基類加藥更加方便，無需溶解但相較于粉體類清洗劑而言，水基類壽命短，清洗效率低。現如今在機械加工、機械制造等制造業領域，清洗工藝和清洗效果已經涉及至能源等諸多領域[2]，而現在鋁材的清洗主要以水基類清洗劑為主，但因為鋁本身具有特殊性質，會與酸、堿甚至熱水會發生反應產生腐蝕變色失光現象[3]，因此對于鋁材清洗劑的配方以及搭配的清洗方式都需要更加謹慎細致地控制。面對市場上對鋁材清洗劑的使用頻率、清洗效率、清洗方式、節約成本的關鍵問題，研發一款清洗效率高、使用周期長的工業鋁材清洗劑是當務之急。

目前鋁材清洗劑多以液體為主，以復配表面活性劑增加除油去污特點，復配無機鹽助洗劑提升產品的抗硬水性能、鋁材表面的去灰去污能力，復配緩蝕添加劑提升產品對鋁基材的腐蝕作用[4]，其中對于配方的選擇與制作并不是組分越多越能體現產品特點，若表面活性劑添加量過高極易引起較高泡沫，不利于進一步清洗，因此在配方中選擇對鋁材無腐蝕，合適的組分搭配對于產品的性能提升具有重要的意義。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器（見表1、表2）

表1 試劑匯總表

表2 儀器及設備列表

1.2 實驗步驟

將工業級碳酸氫鈉、偏硅酸鈉、三聚磷酸鈉、碳酸鈉等粉體原料放入250 mL 玻璃燒杯中，使用玻璃棒將其攪拌均勻，再將乙氧基化異十三烷基醇、壬基酚聚氧乙烯醚、非離子改性異構醇等表面活性劑依次加入到攪拌均勻的粉體原料中，攪拌均勻后加入粉體消泡劑即可。

1.3 理化參數（見表3）

表3 粉體鋁材清洗劑理化性能參數

2 性能表征

2.1 高低溫穩定性

配制兩杯5%濃度的粉體清洗劑工作液，分別在兩支燒杯中加入80 g 自來水，再分別取5%粉體清洗劑加入燒杯中，磁力攪拌均勻后補足剩余水量至100 g。將兩杯工作液分別裝瓶，分別放置于-3～-7 ℃的恒溫環境中24 h 和38～42 ℃的恒溫環境中24 h，待時間到達后取出恢復室溫后觀察稀釋液狀態。

2.2 鋁材腐蝕性

配制粉體清洗劑5%濃度的稀釋液，將鋁標準試片放置于稀釋液中，再將裝有稀釋液的容器放于38～42 ℃的恒溫水浴鍋中4 h，待時間到達后取出板材觀察板材前后質量變化、顏色狀態變化。

金屬試片的腐蝕等級主要分為4 個級別，為0～3 級，主要評價標準依據為GB/T 21241—2007 和JB/T 4323.2—1999，其中0 級為試驗后表面光亮未出現變色及失光且質量變化小于2 mg，1 級為整體出現輕微變色，變色較為均勻且質量變化小于2 mg，2 級為出現明顯的失光、變色現象且質量變化大于等于2 mg，3 級則為出現嚴重變色并且出現腐蝕現象、質量變化大于等于2 mg。

2.3 清洗效率

清洗效率的判定主要依據失重法測除油率及紅外測油儀數據表征方式進行，方法如下：

1）失重法：將處理好的鋁試片在分析天平上進行稱重質量為m1，取適量防銹油均勻涂抹在鋁試片表面，瀝干后稱取質量為m2，稱重后將其浸泡在40～50 ℃工作液中超聲波清洗10 s 后，并在70 ℃±2 ℃的烘箱中烘干后稱其質量為m3，除油率計算公式如下：

2）紅外測油儀法：紅外測油儀主要利用紅外分光光度法測定水中油含量，主要執行標準為HJ 637—2018 水質石油類和動植物油的測定紅外光度法、GB 3838—2002 地表水環境質量標準、GB 18918—2002城鎮污水處理廠污染排放標準。

3 結果與討論

3.1 高低溫穩定性（見表4）

表4 稀釋液高低溫穩定性數據表

綜上可以看出，該稀釋液在低溫、高溫環境中均未發生分層、析出、變色等現象，穩定性良好。

3.2 鋁材腐蝕性（見表5）

表5 腐蝕變化數據表

綜上可以看出：在40 ℃的環境下，鋁標準試片在5%的工作液中浸泡4 h 后均未發生腐蝕點和變色現象并且板材的質量變化均小于2 mg，根據GB/T 21241—2007 和JB/T 4323.2—1999 兩種標準對照，此款清洗劑對于鋁材的腐蝕等級為0 級，滿足相關行業標準。

3.3 清洗效率評價

3.3.1 失重法（見表6）

表6 鋁試片質量變化統計表

3.3.2 紅外測油儀法（見表7）

表7 紅外測油儀數據匯總表

以上采用5%的鋁材清洗劑工作液超聲波清洗鋁試片10 s 后根據不同的實驗方法進行檢測分析可知，利用失重法及紅外測油儀法兩種方式檢測鋁材清洗劑的除油能力，失重法檢測除油效率高達95%以上，紅外分光光度法測試清洗后板材表面含油量為0.78 mg/m2，二者均可有效證明此款清洗劑具有良好的去污能力。

4 結論

綜上可以看出，本文研發的此款粉體鋁材清洗劑性能穩定，其工作液在高低溫環境下無析出無分層和析出，產品均一穩定，產品堿度雖高但是對鋁基材無腐蝕，油污清洗效率高達95%以上，清洗后基材表面含油量低于10 mg/m2，能夠滿足相關行業需求和鋁材清洗工藝。