羅 綱，姚永麗，鮑 亮，高志恒

（贏創(chuàng)德固賽特種化學(xué)（上海）有限公司-家居護(hù)理部，上海，201108）

防銹型無(wú)磷水基金屬清洗劑

羅 綱，姚永麗，鮑 亮，高志恒

（贏創(chuàng)德固賽特種化學(xué)（上海）有限公司-家居護(hù)理部，上海，201108）

REWOQUART?EZ Clean 01是一種由非離子、陽(yáng)離子、兩性離子表面活性劑以及有機(jī)和無(wú)機(jī)緩蝕劑、助洗劑等復(fù)配而成的新型水基金屬清洗劑，它兼具清潔能力強(qiáng)，堿性低，不含溶劑，不損傷金屬表面，對(duì)多種金屬及其合金（鑄鐵、鋼、鋁及其合金、銅及其合金等）均具有防銹緩蝕能力，清洗后表面更光亮，易漂洗、無(wú)殘留等特點(diǎn)，并且不含重金屬和磷等有害元素，易生物降解，安全環(huán)保，符合當(dāng)今清潔行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。在機(jī)械化自動(dòng)清洗和金屬加工行業(yè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

REWOQUART?EZ Clean 01；水基金屬清洗劑；防銹；防腐蝕

一、前言

在設(shè)備維修、機(jī)械加工、電鍍、金屬表面涂裝等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，常常要對(duì)各種金屬部件進(jìn)行清洗，以提高產(chǎn)品的加工性能和保證產(chǎn)品的使用性能。這些金屬通常包括鋼、鑄鐵、銅、鋁及其合金。附著在金屬表面的污垢有各種酸、堿、鹽、灰塵、切削、手汗、油污等，這些污垢的存在，不僅影響金屬的電鍍、涂裝等各種加工工序的順利進(jìn)行，而且還會(huì)引起和加速金屬腐蝕，降低產(chǎn)品質(zhì)量，縮短使用壽命[1]。

常用的金屬清洗劑有溶劑型和水基型，氯氟烴是最常用的溶劑型金屬清洗劑，但由于其對(duì)大氣臭氧層的破壞，根據(jù)《蒙特利爾協(xié)議書(shū)》已逐漸被禁用。而非鹵代烴類(lèi)溶劑如：甲苯、酮、醇等通常都具有高揮發(fā)性、易燃、不易回收利用等特點(diǎn)[2]，因此從使用安全性、環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性方面考慮，溶劑型清洗劑也必將被水基型清洗劑所取代。

水基清洗就是用水基金屬清洗劑兌水后進(jìn)行清洗，清洗劑的使用量一般為2%～5%。所用水根據(jù)需要，可用自來(lái)水或去離子水。在要求較高的金屬表面處理時(shí)，宜用去離子水。清洗工藝包括手洗、超聲波清洗和其他機(jī)械清洗[3]。早期的水基清洗劑主要是一些堿性較強(qiáng)的無(wú)機(jī)堿或無(wú)機(jī)鹽，如氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、磷酸鹽等。清洗能力較差，清洗后零件易生銹[1]。各種金屬發(fā)生耐堿腐蝕的pH極限值如表1所示[4]。而且一些清洗劑中含磷成分的加入，將會(huì)造成江、河、湖中水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)污染問(wèn)題，為此很多國(guó)家和地區(qū)相繼頒布法律、法規(guī)，在清洗劑中限磷、禁磷。強(qiáng)堿性的金屬清洗劑在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過(guò)程中的安全問(wèn)題也是值得關(guān)注的，操作人員都必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的培訓(xùn)以避免造成人身傷害[5]。目前使用最多也是發(fā)展最快的是以表面活性劑為主，結(jié)合一些助劑的水基金屬清洗劑。表面活性劑主要是陰離子、非離子、陽(yáng)離子和兩性表面活性劑。通過(guò)吸附、潤(rùn)濕、滲透、乳化、分散、起泡和增溶等作用達(dá)到清洗的目的。

REWOQUAT?EZ Clean 01是本公司全新開(kāi)發(fā)的通用型水基金屬清洗劑，它由環(huán)保、易生物降解的多種表面活性劑（非離子、陽(yáng)離子和兩性離子表面活性劑）、助洗劑、有機(jī)和無(wú)機(jī)緩蝕劑等組成。不含重金屬和磷酸鹽成分，因此不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破環(huán)。清洗效果好，污垢去除率高。對(duì)鋼、鑄鐵、鋁、銅及其合金均有優(yōu)異的防銹防腐蝕的作用。堿性低，不含溶劑，易于儲(chǔ)藏和運(yùn)輸，使用更安全。而且由于清洗劑中添加了特殊的陽(yáng)離子表面活性劑，賦予清洗后的金屬表面抗靜電、防塵、光亮的效果。

二、實(shí)驗(yàn)部分

儀器、試劑和材料

主要儀器：RHBX-II型硬表面擺洗機(jī)，擺動(dòng)頻率40±2次/min，擺動(dòng)距離50±2mm；恒溫水浴鍋，恒溫干燥箱，干燥器，分析天平。

材料：a.45號(hào)鋼（GB710），50mm×25mm×3～6mm；b.Z30 一級(jí)鑄鐵（GB718），50mm×25mm× 3～6mm；c.H62黃銅（GB2041）50mm ×25mm×3～6mm；d.LY12-BC2硬鋁（GB3880），50mm×25mm× 3～6mm；e.1Cr18Ni9Ti不銹鋼，50mm ×25mm×3～6mm。

試劑：石油醚，無(wú)水乙醇，石油磺酸鋇（SY 1780），羊毛脂鎂皂（Q/ Y×105）；羊毛脂（滬Q/HG 22—1269），工業(yè)凡士林（GB 6731），20號(hào)機(jī)械油（GB 443之HJ—20），30號(hào)機(jī)械油（GB 443之HJ—30），鈣基潤(rùn)滑脂（GB 491之ZG 3），氧化鋁。

三、性能測(cè)試

按照《通用水基金屬清洗劑 QB/ T 2117-95》的標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)驗(yàn)方法將REWOQUAT?EZ Clean 01配成3%濃度的溶液分別以45#鋼、鑄鐵、黃銅和硬鋁對(duì)溶液的pH值、凈洗力、腐蝕性、防銹性、漂洗性能進(jìn)行測(cè)試；對(duì)REWOQUAT?EZ Clean 01原液的高低溫穩(wěn)定性、水分及揮發(fā)物含量進(jìn)行測(cè)試；并且測(cè)試了REWOQUAT?EZ Clean 01原液和3%濃度溶液的外觀。最后，針對(duì)清洗過(guò)程中的一些實(shí)際情況，亦對(duì)漂洗后的防銹性能進(jìn)行了測(cè)試。

表1 各種金屬發(fā)生耐堿腐蝕的pH極限值

四、結(jié)果與討論

（一）外觀、pH 值、穩(wěn)定性、凈洗能力、水分及揮發(fā)物含量

凈洗力測(cè)試：在500mL燒杯中，倒入400mL濃度為3%的REWOQUAT?EZ Clean 01溶液，然后將燒杯放置于60±2℃水浴鍋孔中，使清洗劑溶液溫度保持在60±2℃。將涂好油污的試片夾持在擺洗機(jī)的擺架上，浸泡3min，然后擺洗3min。擺洗結(jié)束后，將試片在60±2℃，400mL蒸餾水中擺洗30s，然后放入40±2℃的恒溫干燥箱中干燥2h，冷卻后稱(chēng)量并計(jì)算凈洗力。

凈洗劑的外觀、pH、高低溫穩(wěn)定性、凈洗能力、水分及揮發(fā)物如表2所示。

表2 凈洗劑的各項(xiàng)指標(biāo)

（二）防銹性

防銹性測(cè)試：將盛有400mL濃度為3%的試液放入恒溫水浴鍋中，當(dāng)試液恒溫至80±2℃時(shí)，將試片放入試液中浸30s取出，用濾紙吸去試片下端及孔眼的液體，放入35±2℃烘箱中，干燥15min。然后，將試片放入35± 2℃，相對(duì)濕度為（90±2）%的濕熱器里，放置24h。試驗(yàn)期滿(mǎn)后，對(duì)45#鋼片，鑄鐵片取出后即檢查外觀，對(duì)黃銅片和鋁片先用蒸餾水漂洗，再用脫脂棉擦干后檢查外觀。試片測(cè)試前后的外觀如圖1所示。

從圖片上可以看出，45#鋼片、鑄鐵試片在測(cè)試前后表面無(wú)銹，無(wú)明顯變化，符合0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，銅片和鋁片測(cè)試前后表面亦無(wú)明顯變化，符合0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)明REWOQUAT?EZ Clean 01對(duì)銅、鋁、鑄鐵和鋼4種金屬均有優(yōu)異的防銹效果。

（三）腐蝕性

腐蝕性測(cè)試：將盛有400mL濃度為3%的試液的燒杯放入恒溫水浴鍋中，使試液恒溫至80±2℃。將試片于40±2℃烘箱中干燥30min，冷卻，稱(chēng)量。然后將試片吊掛于試液上方，并完全浸入試液中，每個(gè)燒杯中只放2片相同材質(zhì)的試片。經(jīng)2h后，取出試片，用新煮沸的蒸餾水漂洗，在無(wú)水乙醇中脫水，然后熱風(fēng)吹干檢查外觀。再將試片置于40±2℃烘箱中干燥30min，于干燥器中冷卻，稱(chēng)量。計(jì)算試片測(cè)試前后的重量變化即腐蝕量。試片測(cè)試前后的外觀如圖2所示，腐蝕量如表3所示。

圖1 防銹性測(cè)試

圖2 腐蝕性測(cè)試

圖3 漂洗性測(cè)試

表3 試片的腐蝕量

由圖2可以看出：腐蝕試驗(yàn)后，鋼和鑄鐵表面無(wú)銹，無(wú)明顯變化，達(dá)到0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；銅和鋁表面亦無(wú)明顯變化，達(dá)到0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。由表3可以看出各種金屬試片的腐蝕量非常低，也符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。因此，REWOQUAT?EZ Clean 01具有優(yōu)異的防腐蝕性能。

（四）漂洗性能

漂洗性測(cè)試：將400mL濃度為3%的試液放入恒溫水浴鍋中，使試液溫度恒溫至60±2℃。將試片浸入試液中5min后取出，立即用濾紙吸去試片下端及孔眼中的液體，放入40±2℃烘箱中干燥30min。取出試片在400mL溫度為60±2℃的蒸餾水中來(lái)回?cái)[動(dòng)10次，然后用熱風(fēng)吹干，檢查試片外觀。并用同樣的試片做空白試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

對(duì)比空白試片，漂洗性測(cè)試后的不銹鋼試片上無(wú)可見(jiàn)凈洗劑殘留物，符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

（五）漂洗后金屬的防銹性能

測(cè)試方法：將400mL濃度為3%的試樣溶液放入恒溫水浴鍋中，恒溫至80±2℃。準(zhǔn)備兩組試片（分別包含鋁片、銅片、鑄鐵片、45#鋼片），分別將其浸入試樣溶液中，1min后取出，在去離子水中漂洗干凈（擺洗10次）。將兩組試片放在室溫中晾干，然后將一組試片繼續(xù)懸掛晾于室內(nèi)，另外一組試片放入溫度為35±2℃，濕度為90%的濕熱箱中，觀察兩周（通常金屬表面清洗的最長(zhǎng)周期為兩周左右）后試片的銹蝕情況。這幾組試片的防銹時(shí)間如表4、5所示。

表4 試片在室溫防銹時(shí)間

表5 試片在濕熱箱內(nèi)防銹時(shí)間

由表4、5可以看出，在使用REWOQUAT?EZ Clean 01 清洗金屬試片并漂洗干凈后，金屬表面在一定的時(shí)間內(nèi)也具有防銹效果。這是由于REWOQUAT?EZ Clean 01清洗劑中添加了防銹緩蝕劑，因此清洗金屬表面后，會(huì)在金屬表面形成一層保護(hù)膜，從而減緩金屬表面銹蝕的生成。

五、應(yīng)用

環(huán)保型無(wú)磷水基金屬清洗劑REWOQUAT?EZ Clean 01可采用浸泡、噴淋或涂刷的方式對(duì)金屬工件進(jìn)行清洗。如與超聲波設(shè)備相結(jié)合，利用超聲波的空化效應(yīng)和清洗劑的潤(rùn)濕、乳化、增溶、分散等作用，同步實(shí)現(xiàn)工件的清洗，達(dá)到更佳的清洗效果，同時(shí)還可以縮短清洗時(shí)間，減少清洗劑用量，降低清洗成本。該清洗劑可以常溫使用，也可以加溫使用（使用溫度可達(dá)80℃）?？筛鶕?jù)油污的輕重，調(diào)節(jié)稀釋比例。

此外，該清洗劑還可和其他的助洗劑配合使用，如添加消泡劑，以消除清洗過(guò)程中產(chǎn)生的泡沫；復(fù)合某些溶劑，以提高去污力，加速干燥。

六、結(jié)論

REWOQUAT?EZ Clean01主要采用非離子、陽(yáng)離子和兩性離子表面活性劑并復(fù)合助洗劑、有機(jī)、無(wú)機(jī)緩蝕劑等制成。該清洗劑具有如下特點(diǎn)：

（1）不含烷基酚類(lèi)表面活性劑，所有的表面活性劑均易生物降解，而且不含重金屬和磷等有害元素，因此，清洗廢液容易處理。

（2）該清洗劑具有良好的潤(rùn)濕、滲透、乳化、分散、增溶等作用，去污能力強(qiáng)，易漂洗，無(wú)殘留。

（3）含特殊陽(yáng)離子表面活性劑，清洗后的表面抗靜電、防塵、更光亮。

（4）對(duì)金屬無(wú)腐蝕、無(wú)損傷，清洗后的金屬表面具有一定的防銹緩蝕能力。

（5）堿性低，不含溶劑，易于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，使用更安全。

（6）使用方便，容易配制，可以低溫使用，也可以高溫使用，還可以配合其他的清洗設(shè)備一起使用。

（7）耐硬水能力強(qiáng)

因此，REWOQUAT?EZ Clean01是一種環(huán)保型的水基金屬清洗劑，符合新清潔行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要，具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 孟令東，楊軍偉，喬玉林，等.環(huán)保型水基金屬清洗劑的研制[J].新技術(shù)新工藝，2011，6.

[2] Vinci, Alfredo, Bolkan, et al. Aqueous composition for low-temperature metal-cleaning and method of use: US, 6124253[P].2000-9-26.

[3] 李茂生.金屬清洗技術(shù)進(jìn)展[J].清洗世界，2009，2（25）：34-39.

[4] 魏竹波，周繼雄. 金屬清洗技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：238.

[5] Suresh（Sam）Mehta, Thomas Besore. Alternatices to organic solvents in metal-cleaning operations: HWRIC,July 1989.