4.金屬熱處理前后如何進行清洗？

清洗是指清除工件表面的液體和固體污染物，使工件表面達到一定的潔凈度的工序。清洗也是熱處理生產過程中不可忽視的中間輔助工序。所有經機加、熱處理前的工件都應進行清洗。否則，熱處理前、后工件表面上的油污進入爐內加熱揮發和燃燒，容易造成車間空氣污染，影響工件表面狀態，甚至影響工件的熱處理質量。對化學熱處理以及真空熱處理而言，工件的清洗可以提高熱處理生產效率及熱處理質量。

清洗過程是清洗介質、污染物及工件表面三者之間的相互作用，是一種復雜的物理與化學作用的過程。清洗不僅與污染物的性質、種類、形態以及粘附的程度有關，與清洗介質的理化性質、清洗性能、工件表面狀態有關，而且還與清洗時的條件有關。如，溫度、壓力以及附加的超聲振動、機械外力等因素都會影響清洗效果。

清洗熱處理前后工件表面污染物的方式很多，有浸漬清洗、噴氣清洗、噴流清洗、噴淋清洗、減壓清洗、噴霧清洗等。使用時可以根據污染物類型和要求的清潔度來選擇合適的清洗方式方法和設備。

為了保證零件的清洗質量，清洗者還要嚴格控制清洗工藝要素。例如，要了解熱處理前道工序和前道工序在工件表面形成的污跡；根據污物類型選擇清洗劑，確認其清洗能力和污物被完全清除的可能性；預測水的質量，如水的硬度過高，還要考慮采取軟化水的措施；掌握清洗劑的生物穩定性，以防生長細菌和真菌；應盡量避免使用殺菌劑和防霉劑；清洗劑工件表面殘留物不應在回火時形成煙霧，不應使工件表面生銹，不應使工件變色；清洗工件應合理碼放，噴嘴相對于工件的位置要合適。因此，清洗前了解工件表面臟物的類型、清洗劑的使用范圍、清洗方式很重要。

（1）工件表面臟物的類型

工件表面臟物種類是選擇清洗劑的重要依據，也是確定清洗條件的重要出發點。工件表面臟物大致可分為六類。

1）帶顏色的拔絲化學物質。金屬拉延、拔絲會發熱，促使顏料進入金屬表面孔隙，給清洗造成困難。采用超聲、電解和高壓噴射清洗有助于除去這些化合物。

2）不帶顏料的拉延化學物質。通常用熱堿液可除掉這些物質。如遇到高黏度臟物，則需在溶劑或乳化劑中進行預清洗，以溶解部分臟物和減少其黏度，以使隨后的堿液清洗更好發揮作用。

3）機加工切削液。用合成清洗劑和堿性清洗劑能輕易除去可溶性油、合成切削液和乳化切削液。用堿性清洗劑難于除去含硫和含氯化合物，有時必須用溶劑或乳化溶劑。含脂肪酸的切削液容易和堿性清洗劑反應，獲得好的清洗效果。

4）拋磨膏。拋磨時會發熱，零件表面附著的拋磨膏難以去除。要避免拋磨膏老化和過度拋磨。老化引起聚合反應，而過度拋磨會在工件上留下大量膏劑。通常要使用高清洗力和溶解力清洗劑。

5）碳質臟物。干燥細碳粒是比較難去除的臟物，須采取高壓噴射等措施。用乳化清洗劑加超聲波經常有好的效果。

6）銹蝕、氧化皮和油漆。除這些臟物需采取特殊措施。輕度銹蝕和硝基漆可用苛性堿清洗劑。重度氧化皮必須用酸。除鋁和鋅金屬上的漆必須添加洗漆劑。

除以上污物外，還有一些特殊的因素和污物性質需要考慮。如，污物的物理性質，包括污物的液態黏度和熔點。對于污物中的一些極細微粒，應提前采取特殊措施去除。對于污物中的腐蝕氧化產物，應采取適當中和方式，以避免傷害工件。

（2）清洗劑

清洗劑依其化學性質可分為堿性清洗劑、酸性清洗劑、合成清洗劑、可溶性乳化清洗劑和去污劑等。

堿性清洗劑。堿性清洗劑是一種使用最廣的清洗劑，由增潔劑和表面活性劑的堿土金屬鹽混合配制而成。添加每一種鹽和表面活性劑的出發點一是保證清洗效果，二是經濟性。要求清洗劑的pH值保持在7左右。此類清洗劑的增潔成分是氫氧化物、硅酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽以及有機螯和物。

氫氧化物可提供較高的堿性，相對低廉，少量添加即可提供溶液所需的堿性和導電性，這對于電解清洗和皂化非常重要。其缺點是較難漂洗，臟物的非皂化清洗效果不良。1％濃度溶液的pH值即可達13。堿性清洗液可用鈉鹽，也可用鉀鹽，主要用于鐵基合金的清洗。

硅酸鹽是可以配制在苛刻條件下使用的堿性清洗劑。原硅酸鈉、硅酸鈉都是優異的促進乳化劑。在pH值>9時是很好的緩沖劑，能使污物存留在懸浮液中獲得高的堿性度。硅酸鈉是金屬清洗劑中常用的硅酸鹽。在堿性清洗劑中加入這種物質可緩和清洗劑對鋁和鋅的侵蝕。在電解清洗過程中，硅酸鹽會在鋼件表面留下黑色銹斑。為提高清洗劑的多用性，各種堿性清洗劑都含有硅酸鹽。在對基體金屬無侵蝕或少量侵蝕前提下可提供高的堿性度（PH值較高）。濃度為1％的硅酸鹽溶液的pH值可達到12.3。

磷酸鹽在金屬清洗劑中具有軟化水的功能，可提供堿性度和使污物膠溶，使大的粒子粉碎成小粒子。因為有些國家和地區禁用磷酸鹽。因此，有人采用有機螯合物對鎂和鈣離子以及多種重金屬離子實行多價螯和，用來作低、中等堿度范圍復合磷酸鹽的代用品。

碳酸鹽是堿性度的低成本來源，也可在一定程度上軟化水，屬弱清洗劑，可提供中等堿性度，在金屬清洗劑中的主要作用是有助于獲得高流動性、無黏性的混合液。在碳酸鹽中使用最廣的是碳酸鈉或蘇打粉。因為價格低廉，幾乎在所有配方中都或多或少含的有碳酸鈉。濃度1％的碳酸鈉溶液的pH值可達11.3。

硼酸鹽用于低pH范圍可防銹的清洗劑。在1％溶液中加入10mL硼砂，其pH值為9.2。硫酸鹽可用作填充劑，但也有人愿意采用碳酸鈉。

堿性清洗劑含增潔劑和表面活性劑。只用增潔劑不能獲得理想去污效果，必須結合使用表面活性劑。由于表面活性劑含有兩種分離組分，一組溶于油，另一組溶于水，它具有在表面聚集的性能，有滲入表面能力，可防止污物再沉積，并降低溶劑的表面張力。堿性清洗劑用的表面活性劑有非離子型、陰離子型和陽離子型三種。

非離子型表面活性劑由于其多功能被廣泛應用。在不同非離子表面活性劑中施行優選可獲得最強的凈化能力、最大的油溶性和最大的消泡能力。

陰離子型表面活性劑、帶負電的分子微粒是最大和最重要因素，除去油脂特別有效。通常在配方中把非離子型和陰離子型結合起來使用。

陽離子型表面活性劑帶正電的組分是最多和最重要的。陽離子性清洗劑是弱清洗劑，通常用作殺菌劑和纖維軟化劑。

酸性清洗劑。酸性清洗劑對于清除金屬制件上的氧化皮等特殊附著物十分有效，最有名的工藝是酸浸。除軋制、焊接和熱處理氧化層，影響電鍍、油潦質量的表面氧化物、生銹和腐蝕產物以及硬水沉積物都可用酸去除；通常使用的有硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸和檸檬酸、醋酸等有機酸。當前使用的主要是前三種。酸性劑含有基礎酸和防止侵蝕金屬表面的緩蝕劑以及提高清除能力的表面活性劑。

合成清洗劑也是一種按pH值區分的堿性清洗劑，但和標準堿性清洗劑有所不同，區別在于化學成分。標準堿性清洗劑實質上是無機的，而合成劑則是含胺基物質的有機用劑。這類產品被設計用來清除單段清洗中的堿性殘留物，而且還是好的防銹劑。合成清洗劑被用來進行中等難度的清洗，如清除工件表面的淬火油和聚合物溶液。

可溶性乳化清洗劑。可溶性乳化劑通常含有泥土、溶劑、乳化劑、增潔劑、緩蝕劑和少量水。水的作用是使乳化劑溶解。該清洗劑除可溶解工件表面污物，還可在表面留下防銹膜。其中的乳化劑和洗滌劑能抓牢油脂微粒，并將其溶入含有溶劑和油的清洗劑中。乳化清洗劑是一種濃縮態的純油產品，將其在水中稀釋后便成為白色乳狀液體。

去污劑。去污清潔劑主要含有溶劑、表面活性劑和水，不同于乳化清洗劑，是純溶液，不是乳化液。他們主要用作地板、機器、墻壁等的維護性清理。

對于清洗劑的選擇，使用者可根據污物種類和采用的清洗工藝（噴射、浸洗、超聲等）選取合適的清洗劑。堿性清洗劑用來清除帶腐蝕性臟物。中性清洗劑用在有緩蝕要求和清除緩和性能的污物。淬火油通常被認為是緩和污物，除非其性能被嚴重惡化。

乳化清洗劑的選用通常取決于下道工序，含防銹劑的油膜隨后能保留在工件上。要求特別清潔的零件可選用溶劑清洗劑。出于對環境影響，氟氯烴等溶劑的使用越來越少，但特別清潔要求的零件又在不斷增多，人們正在努力尋求既不影響環境，又能滿足高清洗質量要求的無公害溶劑。

（3）清洗方式與方法

熱處理行業的清洗環節主要有兩個：一是熱處理前的清洗，主要是清洗前道工序殘留的切削油、切削液及防銹油等附著物；二是熱處理后清洗，主要是清洗淬火后的殘留淬火油。按照清洗方法和原理可分為：物理清洗、化學清洗等。

物理清洗。物理清洗是指借助各種機械外力和能量使污垢粉碎、分解并剝離物體表面，從而達到清洗效果。常用的方法有噴淋、高壓水射流、攪動、超聲波清洗等。

化學清洗。化學清洗是指采用一種或幾種化學藥劑（或其水溶液），借助清洗劑對物體表面污染物進行化學轉化、溶解、剝離并達到清洗效果。

清洗方式分為浸漬清洗、噴氣清洗、噴流清洗、噴淋清洗、減壓清洗、噴霧清洗。

浸漬清洗是將工件放在清洗槽中進行清洗。槽中加入清洗液，將被洗物浸漬其中的清洗方式。由于僅靠清洗液的化學作用清洗，所以洗滌能力弱，需要長時間。

噴氣清洗，在清洗槽內安裝噴氣噴管，用氣體將清洗液噴射到被清洗工件上的清洗方式，壓力>2MPa。

噴流清洗，從槽的側面將清洗液在液相中噴出，靠清洗液的攪拌力（物理作用）促進洗滌。洗滌能力比浸漬清洗強。

噴淋清洗，在清洗槽內安裝噴淋裝置，將清洗液噴射到被清洗工件表面，清洗壓力<0.2MPa。

減壓清洗，在清洗槽內產生負壓，由于減壓，洗滌劑能較好地滲透到被洗物的縫隙之間。若和超聲波配合，清洗效果會大大增加。

噴霧清洗，在清洗槽內安裝噴霧管，在氣相中將洗滌劑噴附到被清洗零件上的清洗方式。壓力一般為0.2～2MPa。

零件的清洗要達到一定的清潔度，要達到何種清潔度取決于客戶要求和隨后的加工工藝。