金属表面处理技术

近年来，金属表面处理技术获得了迅速发展，已广泛应用于众多领域。在表面处理技术及工程中，前处理占有极为重要的地位，他不仅作为表面处理前的一种"预处理工序"不可或缺，而且与后续表面处理的成败密切相关。
   除油、除锈、磷化、防锈等基体前处理是为金属涂层技术、金属防护技术做准备的，基体前处理质量对此后涂层制备和金属的使用有很大的影响。例如，对有磷化和无磷化处理的同一涂层进行盐雾试验，其结果是防腐蚀能力相差大约一倍。可见除油、除锈、防锈、磷化等前处理对涂层的防锈能力和金属的防护能力起着至关重要的作用。
   除油、除锈提到的油、锈是指待处理工件表面的有机污染物和无机污染物。在国外化学除油中表面活性剂被广泛应用。为了达到好的除油效果，在不同的场合下应用不同的表面活性剂,相应地，除油机理也有发展。除油废水被重新循环利用。

    基体前处理的目的
   一是增加涂层与基体的结合强度既加大附着力，二是增加涂层的功能如防腐蚀、防磨损及润滑等特殊功能。
   随着金属加工业、铁路制造业、汽车行业的飞速发展，对生产各种金属制品及铁路、汽车零部件产品的质量有了更高要求，通过长期的实践证明，一些简单、简易的前处理方式，已经不能满足金属加工及涂装的基本要求。只有采用标准的前处理生产工艺，才能使钢铁表面形成一层标准的磷酸盐膜和防护膜，以满足金属加工和涂装处理的质量要求。因此，选用低成本、低能耗、高品质的金属前处理产品，是企业保证涂装质量和防护质量稳定与否的重要因素。

    钢铁表面前处理工艺的必然
   钢铁表面在轧制或应用过程中，其表面有不同程度的油脂、氧化皮或铁锈等杂质的存在，在进行加工和涂装处理前，需对其进行清除处理，然后才能作为商品进行销售。如果不这样做就会严重地影响产品的外观质量和使用寿命，失去产品的竞争能力。如果钢铁表面未经处理就进行涂装，其涂层内的氧化皮、铁锈或油脂被涂层所掩盖，不久就会出现涂层脱落等现象，使所销售的产品呈现出锈迹斑斑的外观，失去了产品在市场上的竞争能力，因此钢铁表面进行前处理的必然性已引起广大企业的极大重视。

    除油处理方法
   常用的除油方法有：溶剂除油、电化学除油、化学除油及表面活性剂除油和手工除油及机械除油等。不同的除油方法具有不同的除油特点。溶剂除油是利用 与油污结构上的相似性，使油污溶解于 中，达到除油的目的；电化学除油一般是以稀碱液为电解液，以工件为电极，进行电解处理，利用电解时在电极表面析出的气体，将油污强行从工件表面脱离；化学除油是利用碱与油污发生皂化反应进行除油；表面活性剂除油是利用其乳化、增溶、润湿、分散等作用达到除油的目的。机械和手工除油是不言而喻的。
在现代除油技术中，往往是采用几种物质的协同作用，来达到 的除油效果。

    除油处理原理
1、 除油:是利用 能溶解皂化油及非皂化油的特点除去工件表面的油脂。
2、化学除油原理:是利用热碱溶液对油脂的皂化和乳化作用，除去皂化性油。利用表面活性剂和乳化剂的作用，除去非皂化性油。利用酸的渗透和与基材反应撕裂油膜。从而提高除油速度。
3、电化学除油原理:是将零件挂在碱性电解液的阳极或阴极上，利用电解时电极的极化作用和产生大量气体将油污去除的方法。
4、乳化除油原理:就是两种不相溶的液体形成乳浊液的过程。提高温度可以提高皂化反应速度和皂化产物的溶解度，并能加快溶液的循环和降低油脂的粘度。

    表面活性剂的应用及机理
   表面活性剂品种众多，应用广泛。在除油过程中选择表面活性剂除了考虑ＨＬＢ值(亲油亲水平衡值)外，还应考虑以下因素：(1)温度。因为每一种表面活性剂使用的温度范围各不相同，即：一种表面活性剂在一个温度范围内有表面活性，在另一个温度范围则可能完全消失。高温、中温、低温的化学除油液分别采用不同的表面活性剂组成，以求达到 的清洗效果。我国涂装行业应采用低温或室温除油，以节约能源。(2)操作。喷洗用除油液和用回收水配制的除油液中要用低泡表面活性剂。用于浸泡的除油液以及清洗喷砂件的除油液中要采用高泡表面活性剂。采用喷淋或喷雾清洗技术，可以大幅度减少用水量。(3)一般选用非离子型表面活性剂,因为它们清洗效率高而且低发泡。如果选择得当，几种表面活性剂配合使用效果更好。表面活性剂还应具有分散作用，又称抗絮凝作用。从工件上清洗下来的污染物要求处于分散状态，表面活性剂应该阻止它们聚集，即应该具有抗絮凝作用。
   使用表面活性剂需要考虑水的硬度。因为清洗水中常含有Ｃａ2+、Ｍｇ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+而具有一定的硬度，这些离子在清洗过程中和表面活性剂作用产生沉淀附着在工件表面上，影响表面活性剂的清洗效果。只有加入螯合剂把这些离子螯合,才能使表面活性剂充分发挥作用，获得好的清洗效果。
   在喷洗过程中，油污附着在工件表面上，传统的乳化、皂化很难快速除油。只有表面活性剂迅速把油污置换掉，才能快速除油。检索我国有关文献，无论在喷洗用表面活性剂的研究或喷洗机理的研究中都未见置换方面的报道。采用喷洗、浸洗相结合的除油方式，能够提高除油的效果。
   在清洗过程中，除油液和工件之间的相互作用能够很有效地提高除油效率。我国许多工厂采用的电化学除油就是靠工件表面产生的氢气或氧气来剥离油污分子提高除油效率的。超声波辅助除油也同样有效，它能增强除油液和工件之间的相互作用。同样，在除油槽中用压缩空气或搅拌设备进行搅拌，能够提高除油效率。
   因此，化学除油机理包括以下8种作用：润湿、乳化、皂化、溶解、置换、螯合、分散和机械冲刷作用。