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是利用再生装置进行污染控制的示意图。再生流量以每小时1升为计算单位，漂洗槽污染的允许浓度为1%，按设定时间进行验算。24小时后:无再生装置——污染程度:清洗槽21%漂洗槽2.6%有再生装置——污染程度:清洗槽4%漂洗槽0.6%(恒定值)在执行批量清洗和精密清洗时，再生装置是必不可少的，就生产成本而言，不设再生装置，将使清洗剂频繁更换，费用更大。d.对再生装置的性能要求再生装置的性能要求有如下几点:·再生纯度高，对漂洗槽液体可实行再生纯度的管理；·再生回收率高，成本低；·清洗剂不产生热岐化，可得到稳定的清洗质量·可以连续循环再生，具有良好的工作效率；·再生的流量可变，工作时无空载；·再生装置的结构简便，维修性好。e.干燥性和安全性碳氢化合物型清洗剂的沸点高，在低气压下其干燥时间更长，要加快清洗效率，干燥性是个问题。一般情况下，要得到良好的干燥性，干燥中应该增加热风量，脱液必须充分。碳氢化合物型清洗剂的可燃性，是生产过程中必须注意的大问题。防止对策是:首先要做好生产场所的环境控制，进行气体置换(氮置换或真空)，去除生产现场的氧，防止气体泄漏；其次要控制火源，装备电