Application of alkaline metal cleaning agent QU Deqin1，ZHENG Anxin1，ZOU Bendong2
（ 1. Jiangsu Dymatic Technology Co.，Ltd.，Taizhou，Jiangsu 225505，China； 2. County Science and Technology of Ningyang，Taian，Shandong 271400，China） Abstract： For degreasing of metal parts before plating，powder spraying and painting，as well as degreasing agent for degreasing process appearing in cold rolling and hot rolling，the mechanism of degreasing and removing oil and the principle for selecting raw materials are described in detail from raw materials，processing equipment，production condition to environmental protection performance． And the paper especially elaborates on raw material，formula and preparing techniques of environmentally friendly metal degreasing powder with phosphate-free，nitrogen-free and biodegradable character． Key words： degreasing agent； phosphate-free； nitrogen-free； biodegradable； steel rolling
和能力，面向金属基体表面的油污发生吸附反应，亲 水基团面向溶液方向与水分子亲电结合，使金属与 溶液间界面张力大大降低，在液体流动、搅拌、喷射、 超声等外力辅助作用下，油膜破裂变成细小的珠状，
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清洗世界
第7 期
形成水包油的乳液小微粒，使得油污脱离金属表面， 达到油污溶解和除油的效果。 2. 1. 3 浸透作用（ 润湿作用）
环保型金属脱脂剂主要分为可回收反复再使用 的、对臭氧 层 无 破 坏 作 用 的、毒 性 小 的 溶 剂 型 脱 脂 剂，和无磷、无氮、易生物降解的水基型碱性脱脂剂 两大类［1］。其中溶剂型脱脂剂另有文章介绍，本文 只介绍环保性的碱性脱脂剂。
国外脱脂粉的研究、生产和技术比较先进，无论 是产品的质量、使用条件、脱脂效果和使用寿命等均 有优势，且环境友好型脱脂粉已成为国外技术发展 的主体，但国内供货价格较高。国外知名的公司有 德国的汉高、美国的安美特、日本的帕卡赖精等。国 内生产技术相对落后，普遍存在企业生产规模小、技 术落后、产品质量稳定性差等问题，在配方方面，以 中、高温含 磷 脱 脂 粉 为 主，在 剂 型 方 面 以 水 溶 液 为 主，存在运输量大、销售半径小的缺点。因此，国外 知名公司在国内高档脱脂粉市场占有较大份额。通
专论与综述
清洗世界
Cleaning World
第27 卷 第7 期 2 011 年7 月
文章编号：1671 － 8909（ 2011） 07 － 0038 － 05
环保型碱性金属脱脂剂的应用
瞿德勤1 ，郑安新1 ，邹本栋2
（ 1. 江苏德美科技有限公司，江苏泰州 225505； 2. 宁阳县科学技术局，山东泰安 271400） 摘 要：通过对国内常见各种金属脱脂剂对臭氧层破坏、对水体污染、对人体健康威胁、对生产 安全危害水平的浅析，阐述了金属脱脂剂的技术发展方向和变化趋势，说明了研究和开发环保 型金属脱脂剂的必要性和迫切性。通过对金属脱脂剂作用机理的分析，提出了无磷、无氮、以生 物降解的常温型金属脱脂剂的原材料选配原则。 关键词：脱脂剂； 无磷； 无氮； 易生物降解； 金属清洗 中图分类号：TQ423. 46 文献标识码：A
我国清洗剂生产企业生产规模小，生产技术落
收稿日期： 2011 － 04 － 28 作者简介： 瞿德勤（ 1964 － ） ，男，湖北人，工程师，主要从事金属表面清洗研究开发和生产经营活动。
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后。同时，目前国内清洗废水处理技术和装置还相 对比较落后，不少企业甚至缺少清洗废水的处理装 置。因此，研制开发具有自主知识产权、环保型金属 脱脂粉显得尤其重要和十分迫切。碱性水溶液脱脂 又分化学脱脂和电解脱脂，化学脱脂是目前主要的 脱脂方法。碱性脱脂剂主要由碱或碱金属盐、络合 剂、分散剂、渗透剂、乳化剂等复配而成。根据脱脂 剂组成和油垢污染程度不同，有高温（ 使用温度大于 70℃ ） 、中温（ 用温度 35℃ ～ 70℃ ） 和常温（ 使用温度 15℃ ～ 35℃ ） 脱脂液和脱脂粉。目前随环境问题日 益突出，传统的高污染型、不易生物降解型、中温型、 高温型脱 脂 剂 逐 步 被 限 用 或 禁 用，环 保 型、易 降 解 性、低温型脱脂剂已成为行业关注的焦点。
皂化、乳化、浸 透 作 用 是 相 辅 相 成 的，相 互 配 合 才能彻底清除金属表面油污。此外表面活性剂还具 有良好的分散作用，将从工件清除下来的油脂均匀 地分散到脱脂溶液之中，不发生二次沉积，具有延长 清洗剂使用寿命作用。 2. 2 电解脱脂除油机理
电解除油脱脂是将零件挂在碱性电解液的阴极 或阳极上，利用电解时电极的极化作用和产生的大 量气体将油污除去的方法。电极的极化作用，能降 低油与溶液界面的表面张力； 电极上所析出的氢气 或氧气泡，对油膜具有强烈地撕裂作用和对溶液的 机械搅拌作用，从而促使油膜更迅速地从零件表面 上脱落转变为细小的油珠，加速、加强了除油过程， 在脱脂剂本身的皂化、渗透、分散、乳化等化学或物 理的共同作用下，电化学除油，脱脂速度远远超过化 学除油，并能获得非常的良好除油效果。
4H2 O + 4e = 2H2 ↑ + 4OH － 。 当金属制品 作 为 阳 极 时，其 表 面 进 行 的 是 氧 化 过程，是析出氧气的阳极反应：
4OH － = O2 ↑ + 4e + 2H2 O。 产生的气体 从 金 属 表 面 逸 出，能 进 一 步 带 走 油 污，反应产生的碱又加速油污皂化和乳化作用，强化 脱脂过程，气体的逸出使得化学除油不易处理的毛 细微孔部位便于电荷的聚集，气体密集产生，局部碱 性更强，达到了纯化学清洗无法达到的除油效果，因 此电解除油应用十分广泛，实际应用时，为了达到除 油均匀度通常需要阴极与阳极交互转换进行。 2. 2. 1 电解除油脱脂剂与纯化学除油比较 阴极除油的 优 点 是 除 油 速 度 快、一 般 不 腐 蚀 零 件。缺点是容易渗氢，阴极上析出的氢容易渗到钢 铁基体里，对于高强度钢铁零件和高弹性零件则有 可能因渗氢引起氢脆而被毁坏。 阳极除油的优点是金属基体没有发生氢脆的危 险，能除去零件表面上的浸蚀残渣和某些金属薄膜， 如锌、锡、铅、铬等。阳极除油的缺点是除油速度比阴 极除油速度慢，作为阳极的铝、锌、锡、铅、铜及其合金 零件会遭受电解腐蚀，因此这些金属不宜采用阳极除 油。当溶液碱度低、温度低和电流密度高时，特别是 当电解脱脂液中含有氯离子时，钢铁件也可能遭受局 部腐蚀。鉴于以上特性，实际生产中很多工艺是采用 阳极除油和阴极除油两个过程组合的联合电解除油 工艺，一般要根据材料的性质选用先阴极除油，而后 转为短时间的阳极除油； 也可以先阳极除油，而后转 为短时间的阴极除油。高强度钢和弹簧件不宜采用 阴极除油，有色金属一般采用阴极除油。 2. 2. 2 电解除油的时碱性脱脂剂成分及影响因素 电解除油溶液的成分与碱性化学除油液相比， 一般不使用或少使用表面活性剂，即便使用也要选 择低泡表面活性剂，以免产生的大量泡沫浮在溶液 表面上，阻碍氢气和氧气的顺利溢出，当电接触不良 而打火花时，易引起小规 3 C3 H5 + NaOH = C17 H35 COONa + C3 H5 （ OH） 3 。
硬脂酸
碱
硬脂酸钠
甘油
2. 1. 2 乳化作用 金属脱脂剂中常含有大量乳化剂等表面活性物
质，易于吸附在工件表面的油污与溶液的两相界面 上，乳化剂分子中的憎水基团对油污具有较强的亲
2 碱性脱脂剂工作原理
碱性脱脂剂 一 般 由 碱 性 物 质、表 面 活 性 剂 和 添 加剂组成。冷轧不锈钢板带的清洗脱脂主要利用了 油脂的皂化反应及表面活性剂的作用，通过润湿、渗 透、卷离、分散和增溶的方式，将钢板表面的油脂去 除。以下将碱性脱脂剂按作用机理的分碱性纯花学 脱脂和电解脱脂分别论述。 2. 1 纯化学碱性脱脂剂的作用机理
体有损伤，要么易燃易爆对生产环境有威胁，只有碱 性水基脱脂剂无毒无味、不燃不爆，对清洗部件无损 伤，清洗废液可以生化处理，应用非常广泛，是国际 金属脱脂技术的发展总趋势，但是大部分碱性脱脂 剂高磷、高氮、不易生物降解，易对水系造成污染，是 传统的重污染行业之一。随着国家对环境污染控制 越来越重视，对金属脱脂粉的环保要求越来越高。
皂化与 乳 化 作 用 是 主 要 从 油 污 表 面 逐 步 进 行 的，要使碱性溶液浸透到油脂内部，达到润润工件表 面，达到增进脱脂除油的效果和表面高度清洁的效 果，这就是表面活性剂的浸透作用（ 润湿作用） 。通 过表面浸润作用，可以使皂化和乳化清除油污后金 属表面，进一步溶解，达到表面高度清洁，对精密部 件水基除油剂而言，清洗剂的质量优良性能主要体 现在表面活性剂的浸润作用方面。
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出，危 及 安 全。 水 玻 璃 是 低 泡 乳 化 剂，但 因 其 粘 度 大，能降低溶液的导电性，增加槽电压，使电能消耗 增加，使溶液的分散能力下降，不利于对凹坑低洼处 的油污去除。因此水玻璃在电化学除油液中，也尽 量少用或不用。其它成分和影响因素主要有：