1.3　除油

1.3.1　有機(jī)溶劑除油

有機(jī)溶劑除油就是利用有機(jī)溶劑能溶解油脂的性質(zhì)，把油污除去。只有表面沾污了用一般化學(xué)除油難以除去的，如黃油、凡士林、拋光膏結(jié)垢等才采用有機(jī)溶劑除油。有機(jī)溶劑除油的最大缺點(diǎn)是：溶劑揮發(fā)后在表面上會(huì)留下一層極薄的油膜。所以有機(jī)溶劑除油只能作為預(yù)除油，隨后再用化學(xué)除油。

常用有機(jī)溶劑的部分物理化學(xué)常數(shù)見(jiàn)表1-3。

最常用的還有汽油，因其價(jià)廉易得，毒性小，溶解力強(qiáng)而受到歡迎，但其缺點(diǎn)是易燃易爆、不可加溫。當(dāng)油污含量達(dá)到30％時(shí)，應(yīng)予以更換。

有機(jī)溶劑除油常用浸洗法，適用于小零件；對(duì)大型設(shè)備表面可采用擦拭法。不燃性有機(jī)溶劑可使用專用除油設(shè)備，可進(jìn)行蒸氣除油或噴射除油。設(shè)備基本上是密封的，溶劑可蒸餾循環(huán)再生使用，增加了安全可靠性，降低了成本。如三槽式三氯乙烯除油設(shè)備，見(jiàn)圖1-1，第1槽加溫浸泡，溶解除油，第2槽以比較干凈的冷液除去第1槽浸泡后殘留的油漬，第3槽進(jìn)行蒸氣除油。

三氯乙烯受紫外線照射會(huì)分解出劇毒的光氣和氯化氫。因此，應(yīng)避免日光直射和防止水分帶入槽內(nèi)，最好采用密閉裝置操作。

1.3.2　化學(xué)除油

化學(xué)除油就是利用堿性化學(xué)物質(zhì)溶液除去不銹鋼表面上的油污，以達(dá)到清潔表面的作用。

（1）化學(xué)除油原理。

①皂化作用。動(dòng)物和植物油脂由于其分子結(jié)構(gòu)的原因可被堿所皂化，稱為可皂化油，生成可溶性的肥皂（化學(xué)結(jié)構(gòu)為脂肪酸鈉）和甘油（化學(xué)結(jié)構(gòu)為丙三醇）。皂化的化學(xué)方程通式可表示為：

②乳化作用。非皂化油，如礦物油能與乳化劑乳化形成乳濁液（其體系屬于水包油），使其從金屬表面上脫落。

乳化作用機(jī)理：乳化劑分子的一端含憎水基團(tuán)而另一端含親水基團(tuán)，見(jiàn)圖1-2，在除油過(guò)程中，乳化劑以其憎水基團(tuán)吸附于油表面產(chǎn)生親和作用，而其親水基團(tuán)與水分子相結(jié)合，在乳化劑分子定向排列的作用下，油-溶液界面的表面張力大為降低，在溶液的對(duì)流和攪拌等作用下，油污就能脫離表面，以微小油珠狀態(tài)分散在除油液中，這時(shí)乳化劑的分子包圍在小油珠表面，防止小油珠重新黏附在表面上，見(jiàn)圖1-3，變成乳濁液。乳濁液是液相油分散在液相水中，這種乳化作用便起到了除油的作用。

（2）化學(xué)除油溶液中的堿性化學(xué)品。

①氫氧化鈉（NaOH）。俗稱片堿或苛性鈉，有很強(qiáng)的皂化能力。對(duì)不拋光鋼表面也具有一定的氧化作用，吸附力很強(qiáng)，不易用水洗凈。

②碳酸鈉（Na2CO3）。屬堿式鹽，水解能釋放出少量的堿，故水溶液呈堿性，0.5％水溶液的pH為11.83。是表面活性劑的極好載體，其本身具有一定的去污能力，俗名純堿，但水洗性不是很好。

③磷酸三鈉（Na3PO4·12H2O）。水溶液呈堿性，0.5％水溶液的pH為11.8。對(duì)污物有分散和潤(rùn)濕作用，具有較好的表面活性作用，對(duì)皮膚刺激小，是手工擦拭時(shí)的首選清潔劑，且水洗性極好。

④硅酸鈉（Na2SiO3）。俗稱水玻璃和泡花堿。其濕潤(rùn)、乳化、抗絮凝作用均佳，價(jià)格低廉。除油后要將硅酸鈉徹底洗凈，否則在酸洗時(shí)形成硅膠，影響后續(xù)加工。

⑤焦磷酸鈉（Na4P2O7·2H2O）。水溶液呈堿性，0.5％水溶液的pH為10.1，表面活性好，水洗性好，有螯合作用，防止金屬溶入后生成不溶性硬水皂膜。

（3）表面活性劑。表面活性劑是強(qiáng)的乳化劑，能加速除油過(guò)程。常用的有下列幾種。

①十二烷基硫酸鈉。有良好的濕潤(rùn)作用，但有很強(qiáng)的起泡作用，因此，使用濃度不可過(guò)高，一般為0.5～1g/L，屬于陰離子型表面活性劑，水洗性良好。

②OP-10乳化劑。具有良好的潤(rùn)濕作用和乳化作用，除油效果很好，但水洗性不好，必須在除油后加強(qiáng)清洗。因此，使用濃度不宜過(guò)高，一般采取3～5g/L。

③TX-10（聚氧乙烯辛烷基酚醚）。有良好的潤(rùn)濕作用和乳化作用，能耐熱濃硫酸的氧化作用，可與濃硫酸配合作酸性除油用。使用前先用熱水稀釋成30％（體積比）使用，常用量為稀釋液3～5mL/L。屬非離子型表面活性劑。

④6501（十二烷基二乙醇酰胺）、6503（十二烷基二乙醇酰胺磷酸酯）和三乙醇胺油酸皂。都是較新型的乳化劑，對(duì)礦物油有極佳的除去效果，水洗性良好，不會(huì)被硬水中的鈣、鎂離子沉淀，其使用量可以大些。

（4）不銹鋼化學(xué)除油溶液的配方和工作條件見(jiàn)表1-4，可根據(jù)不銹鋼表面油污的性質(zhì)和嚴(yán)重程度適當(dāng)選用。

（5）影響除油效果的因素。

①溫度。一般除油溫度控制在70～90℃，溫度對(duì)除油質(zhì)量和速率有密切的關(guān)系。溫度愈高，油脂易軟化，流動(dòng)性增大，皂化作用增強(qiáng)，溶液對(duì)流增強(qiáng)，乳化作用加強(qiáng)，因而除油速率愈快。

②油脂的性質(zhì)。對(duì)沾有較多非皂化油的表面，采用表1-4中配方1～3的除油效果不如采用配方4～7含有乳化劑的除油效果好。

③熱水清洗。化學(xué)除油后，表面宜用60℃熱水清洗，將皂化生成的肥皂洗去，以及附著表面的多余乳化劑和硅酸鈉洗去，以免黏附于表面上，不利于后續(xù)處理。

④攪動(dòng)溶液或翻動(dòng)零件，經(jīng)常更新不銹鋼表面的乳化液層，可加速乳化后油滴分散到溶液中的速度，能顯著提高除油效果。

⑤超聲波強(qiáng)化除油，使用頻率在16kHz以上的高頻聲波，即超聲波向除油溶液發(fā)射時(shí)，反復(fù)產(chǎn)生減壓與增壓的作用，在減壓時(shí)溶液界面瞬時(shí)出現(xiàn)真空空穴，在增壓時(shí)溶液中出現(xiàn)沖擊波，使表面油污膜的完整性被破壞，并出現(xiàn)空洞現(xiàn)象，形成劇烈的攪拌作用。超聲波是直線傳播的，但反射減弱。超聲波通過(guò)超聲發(fā)生裝置中的振子發(fā)射到表面上的效果最佳。超聲波還可用于有機(jī)溶劑除油、電化學(xué)除油及酸洗，以提高效率。

⑥更新溶液。除油溶液在使用過(guò)程中由于油污的進(jìn)入越來(lái)越臟，除了開(kāi)始可補(bǔ)充1～2次原料外，根據(jù)除油速率變慢和除油質(zhì)量變壞，應(yīng)把除油溶液更新重配。

1.3.3　電化學(xué)除油

電化學(xué)除油又稱電解除油，是在直流電的作用下，在堿性除油溶液中將不銹鋼表面作為陰極或陽(yáng)極進(jìn)行電解，從而除去油污。

1.3.3.1　電化學(xué)除油機(jī)理

電化學(xué)除油時(shí)，除了有化學(xué)除油的皂化作用和乳化作用外，還在電流的作用下，使水分子分解，在表面上析出氣泡，隨著氣泡的增大，將油膜撕裂，脫離表面，呈小油滴狀進(jìn)入溶液中。產(chǎn)生的氣體對(duì)溶液起攪拌作用，加速了除油的速率。因此，電化學(xué)除油所需的電流較大，一般在5～10A/dm2。

不銹鋼表面處于陰極時(shí)，由于水的電解析出氫氣，反應(yīng)式如下：

析出的氫氣泡體積小、數(shù)量多，擦刷作用大。

不銹鋼表面處于陽(yáng)極時(shí)，析出的是氧氣，反應(yīng)式如下：

析出的氧氣只有氫氣體積的一半，由于數(shù)量少，陽(yáng)極除油效率不如陰極除油大。

1.3.3.2　陰極除油和陽(yáng)極除油的比較

陰、陽(yáng)極電解除油的比較見(jiàn)表1-5。

1.3.3.3　電化學(xué)除油溶液配方及工作條件

電化學(xué)除油溶液配方及工作條件見(jiàn)表1-6，也可參照表1-4化學(xué)除油配方。

1.3.3.4　影響電化學(xué)除油的因素

（1）溫度。溫度愈高，電解液的導(dǎo)電性愈強(qiáng)，除油效率愈高，但一般宜在70～80℃即可。

（2）電流密度。電流密度愈大，產(chǎn)生的氣體愈多，除油效率愈高。但一般宜在5～15A/dm2之間即可。

（3）時(shí)間。分陰極時(shí)間和陽(yáng)極時(shí)間，陰極時(shí)間長(zhǎng)易除去油，但易滲氫，且易有金屬雜質(zhì)析出，故一般宜在1～2min內(nèi)。陽(yáng)極時(shí)間長(zhǎng)，雖有除去表面在陰極時(shí)析出沉渣的作用，但同時(shí)有氧化作用，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，特別是有氯離子存在下易使表面發(fā)生點(diǎn)腐蝕，故一般陽(yáng)極時(shí)間以0.5min為宜。溶液中沒(méi)有氯離子存在時(shí)，也可在專用陽(yáng)極除油溶液中進(jìn)行5～10min。為了取得最佳效果，可采用陰極和陽(yáng)極的聯(lián)合除油，要采用反向雙擲電閘，即先在陰極除油1～2min，后在陽(yáng)極除油0.5～1min。可以減輕滲氫和氧化作用。

（4）乳化劑。在電解除油中，有機(jī)表面活性劑的乳化作用已降至次要地位。乳化劑往往有很強(qiáng)的發(fā)泡作用，為了避免在液面上電解時(shí)覆蓋大量含有氫氣和氧氣的泡沫（這些泡沫在電極上產(chǎn)生火花時(shí)會(huì)引起爆鳴），必須控制有機(jī)表面活性劑的用量在1～2g/L之內(nèi)。

（5）對(duì)極。與不銹鋼零件在除油時(shí)相對(duì)應(yīng)的電極可采用不銹鋼板或低碳鋼板。對(duì)極面積要比不銹鋼零件面積大些，主要起導(dǎo)電作用。