清洗技术集锦清洗技术基本知识.docx

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清洗技术集锦清洗技术基本知识

清洗技术集锦　清洗技术基本知识

　　1.替代清洗技术介绍

　　目前国内外已经采用的替代清洗技术主要有以下四类:

　　①水系清洗技术

　　②半水系清洗技术

　　③非水系清洗技术

　　④免清洗技术

（1）水系清洗技术

　　水系清洗是替代清洗中应用最广泛的一种清洗技术，可清洗的对象包括电子元件、电路基板、机械零件、精密零件、汽车　零件、仪表元件、冲压零件等多种行业。

水系清洗的一般流程如图3.1。

　　按照不同产品的清洗度要求，清洗工序可设为一次清洗或多次清洗。

水系清洗时各个工序要注意配置废水处理及排水装置，也可以应用清洗/排水一体化处理系统，使清洗、漂洗循环重复利用。

　　水系清洗所使用的清洗剂主要有碱性清洗剂、中性清洗剂。

从清洗剂的适用性看，碱性清洗剂应用广泛，中性清洗剂的应用相对少一些，目前已有改良型的中性清洗剂推向市场。

　　清洗设备/方式可选用超声波方式、喷雾方式、液中喷流方式等数种。

（2）半水系清洗技术

　　半水系清洗是使用有机溶剂和水再加上一定量的活性剂、添加剂所组成的清洗剂，是同水系清洗方式相似的一种清洗技术，一般将清洗原液稀释后使用，再用水加以漂洗。

　　半水系清洗的方式基本上与水系清洗相同，适合超声洗、滚动洗、喷射洗、发泡洗等，超声清洗方式应用最普遍。

　　半水系清洗选择用的清洗剂多为不燃性清洗剂，在设备的选用、配置上与水系清洗相同。

如选择可燃性半水洗方式的，在生产现场需设置消防、报警装置。

　　（3）非水系清洗技术

　　非水系清洗的应用适合于各种机械零件、手表零件、电子元件、电路基板、模块组件、液晶元件等品种，清洗工艺流程基本上与水系、半水系相同。

根据被清洗对象的要求可增加精洗工序。

　　非水系清洗用的清洗剂有碳氢化合物系、乙醇系、硅系、酯系、氟系等数种，按照可燃性和不燃性来区分，碳氢化合系、乙醇系、硅系为可燃性清洗剂，其余为不燃性清洗剂。

可燃性清洗剂使用时，要注意到生产场所的环境要求，清洗现场应配置消防装置和电子报警系统，如有条件，可选用防爆型清洗设备。

　　氟系清洗剂在使用过程中对大气臭氧层有微量影响，目前作为一种过渡性替代清洗剂使用，按《蒙特利尔议定书》的有关规定，有的至2040年禁止使用。

　　非水系清洗剂的清洗方式，按产品的清洗要求，可分为浸洗、超声波、喷淋洗、蒸气洗等数种，也可以采用不同方式的组合清洗。

　　（4）免清洗技术

　　免清洗技术分为两大类。

一类用于印刷线路板，另一类用于金属零件加工。

　　用于印刷电路板的免清洗技术归纳为以下三种:

　　①松香型焊剂——　回流焊用惰性松香焊膏（免洗焊膏）一一免清洗

　　②水溶性焊剂——焊接后用水清洗

　　③低固态含量助焊剂——波峰焊接——免清洗在组装精度、密度、可靠性要求不太严格的常规消费类电子产品中，第一种免清洗技术用得最多。

　　目前，一些冲压零件、压缩机零件、薄金属板零件，通过加工工艺的改进或使用特殊的挥发性加工油，也可使用某些固体性物质经喷射工艺，直接完成零件的成形，较典型的例子有下面两种:

　　①薄板成型加工免清洗工艺

　　②压缩机定子免清洗工艺（空气洗）

　　2.替代清洗剂介绍

（1）替代清洗剂的分类和选择

　　到目前为止，替代CFC—113、1，1，1—三氯乙烷和四氧化碳的清洗剂品种和组成成分是多种多样的。

按照化学物质分类，大致上有以下几种，见表3.1。

　　在替代清洗剂的选用上，应该从其具有的特征加以适当考虑，这里以碳氢化合型清洗剂为例，说明选择、使用上的注意点，（见表3.2）。

　　选择上的注意点:

　　①要考虑被清洗物的特征，形状是简单或复杂的、形状是大是小的、每次清洗数量的多少等以及被清洗物所污染的程度等。

清洗度的要求，是一般清洗还是精密清洗。

　　②清洗剂使用时要注意防火、贮存、使用量的要求。

对清洗异味的排除、防静电等要求等都需适当考虑。

（2）水系清洗剂

　　水系清洗剂是目前应用范围最广的一种替代清洗剂，在各类产业中的使用量逐年增加，已经以多品种商品化形式推向了市场。

　　水系清洗剂主要通过界面活性作用，由清洗剂的润湿、浸透去除污染物，再经碱性和界面活性剂的乳化、分散作用，将污染物从被洗物体表面剥离。

　　界面活性剂是作为提高漂洗工序中的清洗性而加入的。

在被洗物脱离清洗槽后，其表面还留有包含清洗剂在内的污染物质，经漂洗时界面活性别的作用和水的置换，将污染物析出，做到完全清洗。

界面活性剂的固有性质能将水和油加以混合，具有良好的亲水性和亲油性，如果使用中能使亲水性、亲油性达到平衡，这时水漂洗性最好，且具良好的发泡性。

如果选择亲油性强，浊点低的界面活性剂，可以提高漂洗液的油水分离性，但是同平衡性好的界面活性剂相比，可能会降低漂洗性能。

通常在清洗焊剂残渣用清洗剂中添加酸性物质，在清洗油污的清洗剂中添加碱性物质。

清洗对象见表3.3。

　　常见的水系清洗方式有:

超声波方式、喷雾方式、摇动方式、喷淋方式、电解方式等。

　　利用水系清洗剂的特点是在原来使用氟里昂、1，1，1一三氯乙烷的清洗工序上，对被清洗物表面所有的残留物进行清洗。

清洗

　　后，被洗物上清洗剂的残留量少，对零件/元件下一工序的操作沿有影响，适合于下一道工序的电镀、喷涂、热处理或进行防锈、润湿处理。

对一些清洁度要求高的产品，清洗后还必须增加一道漂洗工序，这样就要求实施符合规定的排水处理，或利用封闭型排水处理系统。

目前国内外较为流行的清洗/排水一体化处理系统（见图3.3）。

一体化处理系统的优点是可以增加清洗剂使用寿命，减少清洗废液的处理频度。

其工作原理:

经分离膜、过滤膜、渗透膜的处理，再经过活性炭、离子交换树脂的吸附处理，形成一个去除油分的净化系统。

　　一体化循环处理系统的特征有以下数点:

　　①利用油水分离膜，能迅速地分离除去清洗剂中的油分，增加清洗剂使用寿命；

　　②采用组合式处理方式，提高漂洗水处理效率和漂洗水的纯度；

　　②由高级的膜分离技术，使活性炭和离子树脂的损耗小；

　　④通过漂洗水可对清洗剂重复使用，降低清洗剂的损耗；

　　⑤清洗装置设计成紧凑形式，容易做到一体化。

　　见图3.3所示。

　　（3）半水系清洗剂

　　半水系清洗剂，是水和有机溶剂加上一定量的界面活性剂而组成的清洗剂，主要有以下四种:

　　·水十N甲基2吡喀烷酮十添加剂。

　　·水十乙二醇醚十界面活性剂。

　　·水十碳氢化合物十界面活性剂。

　　·水十萜烯十添加剂。

　　有机溶剂，通常选择高沸点溶剂使用，其易燃的危险性低，经与水调和后可作为不具着火点的非燃性清洗剂使用，已经推向市场的半水系清洗剂都属这种类型，所以在使用中不必担心发生火

灾或爆炸、不需配置防爆性能的设备等，可以同水系清洗剂一样使用。

　　以萜烯和硅为主要成分组成的清洗剂，虽然属于不含水的可燃性清洗剂，因在其漂洗工序中需使用水，故分在半水系类。

　　①半水系清洗剂清洗的主要特征使用高沸点溶剂的半水系清洗剂，最大的不足是清洗后的干燥性差。

作为解决方法，应该在清洗后增加漂洗工序，由水的作用将被清洗物粘有的溶剂去掉，然后再加以干燥，为提高漂洗性能，可在清洗剂中添加一定比例的界面活性剂。

半水系清洗剂的清洗过程，主要有以下三个工序:

　　a.清洗工序　b.漂洗工序　　c.干燥工序

　　清洗流程要素见表3.4所示。

各工序的要点分别由后面加以说明。

　　②漂洗工序

　　清洗后在被清洗物的内外面都粘有一定量的残液，在进入漂洗前，可利用鼓风或离心力作用加以脱液，这样做的目的是减少清洗剂的损耗量，同时也可保持漂洗液的清洁度。

漂洗工序的方法与清洗工序基本上相同，可采用超声波、滚动、液流、喷射等机械应力进行，其作用是对被清洗物实行完好的脱脂处理，漂洗工序的清洗质量，要根据被洗物的最后加工状态、形状来确定。

　　漂洗工序中的管理要点是对漂洗液的管理，在使用深井水和自来水漂洗时，水中所含的钙和无机离子物较多，这是被洗物产生污垢的原因，另外自来水中氯离子较多，易使被洗物生锈，对容易腐蚀的材质是不适应的。

可使用经混合床式脱氯装置处理成的离子置换水，并可在漂洗液中加入一定的防锈剂。

漂洗中不仅要防止漂洗液的污染，而且必须要使被洗物上所滞留的清洗剂少。

针对干燥工序的干燥效率，同样要注意脱液处理，减少由残液产生的污点。

对漂洗水清洁度的管理，最好使用二个槽以上的对流式供水方式，也可执行连续性的供水方式。

　　③干燥工序

　　进入干燥工序的被清洗物，干燥前必须经旋转脱液或鼓风脱液，这样可以缩短干燥时间和抑制锈斑的发生。

干燥方式通常使用热风或温风处理。

　　如干燥速度过快，对形状复杂、带有盲孔、细缝的被洗物，可能会有残液滞留，这时也可采用减压或真空干燥方式，但真空干燥的不足是传递效率低，由水形成的蒸发潜热使干燥时间拉长，最好采用红外加热器和辐射发热组合型干燥方式。

对脱水困难的被洗物，可以用低沸点且蒸发潜热小的亲水溶剂（异丙醇等），通过水溶解或置换方式，来缩短被洗物的干燥时间。

需说明的是，使用异丙醇类溶剂时，要注意到防火问题。

　　④半水洗的特征和注意点

　　·半水洗方式具有较强的清洗能力，特别适合采用表面贴装技术（SMT）电路基板的清洗；

　　·适用于流水作业，同时也适应于金属零件和非金属零件的清洗；

　　·使用乳化清洗工序时蒸气压力小、蒸发损失少；

　　·清洗剂配方组合时，可通过防锈剂防止零部件的生锈；

　　·由于清洗中的冲洗力问题，可能会有残余物留存，增加废水的排水处理部分，使设备成本增加；

　　·某些清洗剂使用时会产生有害气味，需增设通风装置；

　　·如选择的半水洗溶剂具可燃性，在生产现场要设置防火设备。

　　（4）碳氨化合物型清洗剂

　　碳氢化合物型清洗剂就是原来使用的煤油、轻油类清洗剂。

经过改良的碳氢化合物型清洗剂作为替代物的应用正逐步扩大，近年来已得到较大的发展。

　　①碳氢化合物型清洗剂的组成和物性

　　碳氢化合物型清洗剂主要分为直链烷经系、环烷系、芳香族系三类，除芳香族系清洗剂外，另二类清洗剂在使用时，产生的气味对人的皮肤有刺激性和毒性，现正在进一步改进之中，碳氢化合物型清洗剂的组成结构由图3.4表示。

　　②碳氢化合物型清洗剂的应用

　　a.使用上的注意点有以下几项:

　　·在清洗带有凹腔或盲孔等零件时，容易发生清洗不良的现象。

　　·在清洗粘有水溶性加工油的零件时，其性能较差，应该配置脱脂和脱水组合型的清洗装置；

　　·清洗中，随着清洗液的逐步污染会使清洗性能降低。

除对污染加以控制外，在制订工艺时要考虑到零件的清洗要求和允许残留污染物的关系。

对清洗液中的加工油添加剂成分，要注意由于添加剂的分解作用，可能对零件和清洗设备有一定腐蚀性；

　　·在清洗后的干燥工序中，要注意其干燥时间与工厂生产节拍相符；

　　·在清洗装置的选型或设计时，要重视生产的安全性，所采用的设备一定要有安全性的保证。

　　b.带凹腔和盲孔型零件的清洗对策

　　这类零件清洗后，经干燥蒸发，其内部可能还会留有残液，可适当调整被洗物的固定位置或使用喷射清洗方式，为提高被洗物的脱液效果，也可在局部位置设置风刀脱液。

　　c.清洗性能的维持

　　使用CFC—113和1，1，1—三氯乙烷的气相清洗，由于蒸发作用，零件能获得良好的清洗效果。

CFC—113的沸点为48℃，1，1，1—三氯乙烷的沸点为74C，而碳氢化合物型清洗剂的沸点为165～204C，在这样的高温区是不能采用气相清洗的，一般都用浸渍清洗方法。

如何对浸渍清洗的清洗液进行净化处理是急需解决的问题。

　　浸渍清洗方式在清洗时由于清洗液的污染，对被洗物亦伴有再污染因素。

利用蒸馏再生装置可对污染进行有效的控制，图3.5是利用再生装置