粉体铝材清洗剂的制备及性能研究

金佳惠，朱晓萍，金 茜，苏巨龙

（沈阳瑞驰表面技术有限公司，辽宁 沈阳 110122）

0 引言

金属作为与人们生活息息相关的物质，在机械加工行业中扮演着重要的角色。在机械加工领域涉及的工件主要以碳钢、铸铁、铝及铜材质为主，而目前该领域应用的工业清洗剂主要以清洗碳钢、铸铁材质为主，对于铝、铜等有色金属的清洗剂则相对较少。

目前工业清洗剂主要分为溶剂型清洗剂、水基型清洗剂两大类，其中溶剂型清洗剂对油污的洗净率高，清洗简便但是呈现气味大、不环保等缺点[1]。水基清洗剂主要分为水基类、粉体类两大类，二者相比水基类加药更加方便，无需溶解但相较于粉体类清洗剂而言，水基类寿命短，清洗效率低。现如今在机械加工、机械制造等制造业领域，清洗工艺和清洗效果已经涉及至能源等诸多领域[2]，而现在铝材的清洗主要以水基类清洗剂为主，但因为铝本身具有特殊性质，会与酸、碱甚至热水会发生反应产生腐蚀变色失光现象[3]，因此对于铝材清洗剂的配方以及搭配的清洗方式都需要更加谨慎细致地控制。面对市场上对铝材清洗剂的使用频率、清洗效率、清洗方式、节约成本的关键问题，研发一款清洗效率高、使用周期长的工业铝材清洗剂是当务之急。

目前铝材清洗剂多以液体为主，以复配表面活性剂增加除油去污特点，复配无机盐助洗剂提升产品的抗硬水性能、铝材表面的去灰去污能力，复配缓蚀添加剂提升产品对铝基材的腐蚀作用[4]，其中对于配方的选择与制作并不是组分越多越能体现产品特点，若表面活性剂添加量过高极易引起较高泡沫，不利于进一步清洗，因此在配方中选择对铝材无腐蚀，合适的组分搭配对于产品的性能提升具有重要的意义。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器（见表1、表2）

表1 试剂汇总表

表2 仪器及设备列表

1.2 实验步骤

将工业级碳酸氢钠、偏硅酸钠、三聚磷酸钠、碳酸钠等粉体原料放入250 mL 玻璃烧杯中，使用玻璃棒将其搅拌均匀，再将乙氧基化异十三烷基醇、壬基酚聚氧乙烯醚、非离子改性异构醇等表面活性剂依次加入到搅拌均匀的粉体原料中，搅拌均匀后加入粉体消泡剂即可。

1.3 理化参数（见表3）

表3 粉体铝材清洗剂理化性能参数

2 性能表征

2.1 高低温稳定性

配制两杯5%浓度的粉体清洗剂工作液，分别在两支烧杯中加入80 g 自来水，再分别取5%粉体清洗剂加入烧杯中，磁力搅拌均匀后补足剩余水量至100 g。将两杯工作液分别装瓶，分别放置于-3～-7 ℃的恒温环境中24 h 和38～42 ℃的恒温环境中24 h，待时间到达后取出恢复室温后观察稀释液状态。

2.2 铝材腐蚀性

配制粉体清洗剂5%浓度的稀释液，将铝标准试片放置于稀释液中，再将装有稀释液的容器放于38～42 ℃的恒温水浴锅中4 h，待时间到达后取出板材观察板材前后质量变化、颜色状态变化。

金属试片的腐蚀等级主要分为4 个级别，为0～3 级，主要评价标准依据为GB/T 21241—2007 和JB/T 4323.2—1999，其中0 级为试验后表面光亮未出现变色及失光且质量变化小于2 mg，1 级为整体出现轻微变色，变色较为均匀且质量变化小于2 mg，2 级为出现明显的失光、变色现象且质量变化大于等于2 mg，3 级则为出现严重变色并且出现腐蚀现象、质量变化大于等于2 mg。

2.3 清洗效率

清洗效率的判定主要依据失重法测除油率及红外测油仪数据表征方式进行，方法如下：

1）失重法：将处理好的铝试片在分析天平上进行称重质量为m1，取适量防锈油均匀涂抹在铝试片表面，沥干后称取质量为m2，称重后将其浸泡在40～50 ℃工作液中超声波清洗10 s 后，并在70 ℃±2 ℃的烘箱中烘干后称其质量为m3，除油率计算公式如下：

2）红外测油仪法：红外测油仪主要利用红外分光光度法测定水中油含量，主要执行标准为HJ 637—2018 水质石油类和动植物油的测定红外光度法、GB 3838—2002 地表水环境质量标准、GB 18918—2002城镇污水处理厂污染排放标准。

3 结果与讨论

3.1 高低温稳定性（见表4）

表4 稀释液高低温稳定性数据表

综上可以看出，该稀释液在低温、高温环境中均未发生分层、析出、变色等现象，稳定性良好。

3.2 铝材腐蚀性（见表5）

表5 腐蚀变化数据表

综上可以看出：在40 ℃的环境下，铝标准试片在5%的工作液中浸泡4 h 后均未发生腐蚀点和变色现象并且板材的质量变化均小于2 mg，根据GB/T 21241—2007 和JB/T 4323.2—1999 两种标准对照，此款清洗剂对于铝材的腐蚀等级为0 级，满足相关行业标准。

3.3 清洗效率评价

3.3.1 失重法（见表6）

表6 铝试片质量变化统计表

3.3.2 红外测油仪法（见表7）

表7 红外测油仪数据汇总表

以上采用5%的铝材清洗剂工作液超声波清洗铝试片10 s 后根据不同的实验方法进行检测分析可知，利用失重法及红外测油仪法两种方式检测铝材清洗剂的除油能力，失重法检测除油效率高达95%以上，红外分光光度法测试清洗后板材表面含油量为0.78 mg/m2，二者均可有效证明此款清洗剂具有良好的去污能力。

4 结论

综上可以看出，本文研发的此款粉体铝材清洗剂性能稳定，其工作液在高低温环境下无析出无分层和析出，产品均一稳定，产品碱度虽高但是对铝基材无腐蚀，油污清洗效率高达95%以上，清洗后基材表面含油量低于10 mg/m2，能够满足相关行业需求和铝材清洗工艺。