防锈型无磷水基金属清洗剂

2012-03-27姚永丽高志恒

中国洗涤用品工业 2012年9期

关键词：金属表面试片水基

罗纲，姚永丽，鲍亮，高志恒

（赢创德固赛特种化学（上海）有限公司-家居护理部，上海，201108）

防锈型无磷水基金属清洗剂

罗纲，姚永丽，鲍亮，高志恒

（赢创德固赛特种化学（上海）有限公司-家居护理部，上海，201108）

REWOQUART®EZ Clean 01是一种由非离子、阳离子、两性离子表面活性剂以及有机和无机缓蚀剂、助洗剂等复配而成的新型水基金属清洗剂，它兼具清洁能力强，碱性低，不含溶剂，不损伤金属表面，对多种金属及其合金（铸铁、钢、铝及其合金、铜及其合金等）均具有防锈缓蚀能力，清洗后表面更光亮，易漂洗、无残留等特点，并且不含重金属和磷等有害元素，易生物降解，安全环保，符合当今清洁行业可持续发展的需要。在机械化自动清洗和金属加工行业方面具有广阔的应用前景。

REWOQUART®EZ Clean 01；水基金属清洗剂；防锈；防腐蚀

一、前言

在设备维修、机械加工、电镀、金属表面涂装等工业生产过程中，常常要对各种金属部件进行清洗，以提高产品的加工性能和保证产品的使用性能。这些金属通常包括钢、铸铁、铜、铝及其合金。附着在金属表面的污垢有各种酸、碱、盐、灰尘、切削、手汗、油污等，这些污垢的存在，不仅影响金属的电镀、涂装等各种加工工序的顺利进行，而且还会引起和加速金属腐蚀，降低产品质量，缩短使用寿命[1]。

常用的金属清洗剂有溶剂型和水基型，氯氟烃是最常用的溶剂型金属清洗剂，但由于其对大气臭氧层的破坏，根据《蒙特利尔协议书》已逐渐被禁用。而非卤代烃类溶剂如：甲苯、酮、醇等通常都具有高挥发性、易燃、不易回收利用等特点[2]，因此从使用安全性、环保性和经济性方面考虑，溶剂型清洗剂也必将被水基型清洗剂所取代。

水基清洗就是用水基金属清洗剂兑水后进行清洗，清洗剂的使用量一般为2%～5%。所用水根据需要，可用自来水或去离子水。在要求较高的金属表面处理时，宜用去离子水。清洗工艺包括手洗、超声波清洗和其他机械清洗[3]。早期的水基清洗剂主要是一些碱性较强的无机碱或无机盐，如氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠、磷酸盐等。清洗能力较差，清洗后零件易生锈[1]。各种金属发生耐碱腐蚀的pH极限值如表1所示[4]。而且一些清洗剂中含磷成分的加入，将会造成江、河、湖中水质富营养污染问题，为此很多国家和地区相继颁布法律、法规，在清洗剂中限磷、禁磷。强碱性的金属清洗剂在运输、储存和使用过程中的安全问题也是值得关注的，操作人员都必须经过专门的培训以避免造成人身伤害[5]。目前使用最多也是发展最快的是以表面活性剂为主，结合一些助剂的水基金属清洗剂。表面活性剂主要是阴离子、非离子、阳离子和两性表面活性剂。通过吸附、润湿、渗透、乳化、分散、起泡和增溶等作用达到清洗的目的。

REWOQUAT®EZ Clean 01是本公司全新开发的通用型水基金属清洗剂，它由环保、易生物降解的多种表面活性剂（非离子、阳离子和两性离子表面活性剂）、助洗剂、有机和无机缓蚀剂等组成。不含重金属和磷酸盐成分，因此不会对环境造成破环。清洗效果好，污垢去除率高。对钢、铸铁、铝、铜及其合金均有优异的防锈防腐蚀的作用。碱性低，不含溶剂，易于储藏和运输，使用更安全。而且由于清洗剂中添加了特殊的阳离子表面活性剂，赋予清洗后的金属表面抗静电、防尘、光亮的效果。

二、实验部分

仪器、试剂和材料

主要仪器：RHBX-II型硬表面摆洗机，摆动频率40±2次/min，摆动距离50±2mm；恒温水浴锅，恒温干燥箱，干燥器，分析天平。

材料：a.45号钢（GB710），50mm×25mm×3～6mm；b.Z30 一级铸铁（GB718），50mm×25mm× 3～6mm；c.H62黄铜（GB2041）50mm ×25mm×3～6mm；d.LY12-BC2硬铝（GB3880），50mm×25mm× 3～6mm；e.1Cr18Ni9Ti不锈钢，50mm ×25mm×3～6mm。

试剂：石油醚，无水乙醇，石油磺酸钡（SY 1780），羊毛脂镁皂（Q/ Y×105）；羊毛脂（沪Q/HG 22—1269），工业凡士林（GB 6731），20号机械油（GB 443之HJ—20），30号机械油（GB 443之HJ—30），钙基润滑脂（GB 491之ZG 3），氧化铝。

三、性能测试

按照《通用水基金属清洗剂 QB/ T 2117-95》的标准及其实验方法将REWOQUAT®EZ Clean 01配成3%浓度的溶液分别以45#钢、铸铁、黄铜和硬铝对溶液的pH值、净洗力、腐蚀性、防锈性、漂洗性能进行测试；对REWOQUAT®EZ Clean 01原液的高低温稳定性、水分及挥发物含量进行测试；并且测试了REWOQUAT®EZ Clean 01原液和3%浓度溶液的外观。最后，针对清洗过程中的一些实际情况，亦对漂洗后的防锈性能进行了测试。

表1 各种金属发生耐碱腐蚀的pH极限值

四、结果与讨论

（一）外观、pH 值、稳定性、净洗能力、水分及挥发物含量

净洗力测试：在500mL烧杯中，倒入400mL浓度为3%的REWOQUAT®EZ Clean 01溶液，然后将烧杯放置于60±2℃水浴锅孔中，使清洗剂溶液温度保持在60±2℃。将涂好油污的试片夹持在摆洗机的摆架上，浸泡3min，然后摆洗3min。摆洗结束后，将试片在60±2℃，400mL蒸馏水中摆洗30s，然后放入40±2℃的恒温干燥箱中干燥2h，冷却后称量并计算净洗力。

净洗剂的外观、pH、高低温稳定性、净洗能力、水分及挥发物如表2所示。

表2 净洗剂的各项指标

（二）防锈性

防锈性测试：将盛有400mL浓度为3%的试液放入恒温水浴锅中，当试液恒温至80±2℃时，将试片放入试液中浸30s取出，用滤纸吸去试片下端及孔眼的液体，放入35±2℃烘箱中，干燥15min。然后，将试片放入35± 2℃，相对湿度为（90±2）%的湿热器里，放置24h。试验期满后，对45#钢片，铸铁片取出后即检查外观，对黄铜片和铝片先用蒸馏水漂洗，再用脱脂棉擦干后检查外观。试片测试前后的外观如图1所示。

从图片上可以看出，45#钢片、铸铁试片在测试前后表面无锈，无明显变化，符合0级标准，铜片和铝片测试前后表面亦无明显变化，符合0级标准。说明REWOQUAT®EZ Clean 01对铜、铝、铸铁和钢4种金属均有优异的防锈效果。

（三）腐蚀性

腐蚀性测试：将盛有400mL浓度为3%的试液的烧杯放入恒温水浴锅中，使试液恒温至80±2℃。将试片于40±2℃烘箱中干燥30min，冷却，称量。然后将试片吊挂于试液上方，并完全浸入试液中，每个烧杯中只放2片相同材质的试片。经2h后，取出试片，用新煮沸的蒸馏水漂洗，在无水乙醇中脱水，然后热风吹干检查外观。再将试片置于40±2℃烘箱中干燥30min，于干燥器中冷却，称量。计算试片测试前后的重量变化即腐蚀量。试片测试前后的外观如图2所示，腐蚀量如表3所示。

图1 防锈性测试

图2 腐蚀性测试

图3 漂洗性测试

表3 试片的腐蚀量

由图2可以看出：腐蚀试验后，钢和铸铁表面无锈，无明显变化，达到0级标准；铜和铝表面亦无明显变化，达到0级标准。由表3可以看出各种金属试片的腐蚀量非常低，也符合标准规定。因此，REWOQUAT®EZ Clean 01具有优异的防腐蚀性能。

（四）漂洗性能

漂洗性测试：将400mL浓度为3%的试液放入恒温水浴锅中，使试液温度恒温至60±2℃。将试片浸入试液中5min后取出，立即用滤纸吸去试片下端及孔眼中的液体，放入40±2℃烘箱中干燥30min。取出试片在400mL温度为60±2℃的蒸馏水中来回摆动10次，然后用热风吹干，检查试片外观。并用同样的试片做空白试验。试验结果如图3所示。

对比空白试片，漂洗性测试后的不锈钢试片上无可见净洗剂残留物，符合标准的规定。

（五）漂洗后金属的防锈性能

测试方法：将400mL浓度为3%的试样溶液放入恒温水浴锅中，恒温至80±2℃。准备两组试片（分别包含铝片、铜片、铸铁片、45#钢片），分别将其浸入试样溶液中，1min后取出，在去离子水中漂洗干净（摆洗10次）。将两组试片放在室温中晾干，然后将一组试片继续悬挂晾于室内，另外一组试片放入温度为35±2℃，湿度为90%的湿热箱中，观察两周（通常金属表面清洗的最长周期为两周左右）后试片的锈蚀情况。这几组试片的防锈时间如表4、5所示。

表4 试片在室温防锈时间

表5 试片在湿热箱内防锈时间

由表4、5可以看出，在使用REWOQUAT®EZ Clean 01 清洗金属试片并漂洗干净后，金属表面在一定的时间内也具有防锈效果。这是由于REWOQUAT®EZ Clean 01清洗剂中添加了防锈缓蚀剂，因此清洗金属表面后，会在金属表面形成一层保护膜，从而减缓金属表面锈蚀的生成。

五、应用

环保型无磷水基金属清洗剂REWOQUAT®EZ Clean 01可采用浸泡、喷淋或涂刷的方式对金属工件进行清洗。如与超声波设备相结合，利用超声波的空化效应和清洗剂的润湿、乳化、增溶、分散等作用，同步实现工件的清洗，达到更佳的清洗效果，同时还可以缩短清洗时间，减少清洗剂用量，降低清洗成本。该清洗剂可以常温使用，也可以加温使用（使用温度可达80℃）。可根据油污的轻重，调节稀释比例。

此外，该清洗剂还可和其他的助洗剂配合使用，如添加消泡剂，以消除清洗过程中产生的泡沫；复合某些溶剂，以提高去污力，加速干燥。