中科院文献《超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点》
超声波碳氢真空清洗
[2005-9-7 15:59:00] 作者:林仲茂
--------------------------------------------------------------------------------
[简介]:
超声波清洗技术研究和应用在我国始于上世纪50年代，几乎与国外同步进行。当时超声波清洗设备的核心部件是采用磁致伸缩换能器，而超声频电源则用电子管器件。到70年代，换能器逐渐由高效率且制作方便的压电换能器取代，并出现晶体管和晶闸管超声频电源。设备的效率大大提高而体积却缩小许多。但是所生产的设备大多是台式、单槽式的超声波清洗机，使用的清洗剂大多是水基清洗液。80年代初，北京然斯康波达科技有限公司等采用了先进的超声波清洗技术及中科院的科研成果，生产出一批使用有机溶剂，具有冷凝、循环过滤、溶剂回收，并具有气相清洗的超声波成套设备，解决了广大用户的清洗难题。使零部件的洗净度大大提高，满足了当时工业生产蓬勃发展的需要。推动了超声波清洗设备制造业的蓬勃发展。
--------------------------------------------------------------------------------
超声波碳氢真空清洗
林仲茂
(中国科学院声学研究所)
摘要：
简要地介绍超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点。
关键词：
碳氢溶剂真空超声清洗
超声波清洗技术研究和应用在我国始于上世纪50年代，几乎与国外同步进行。当时超声波清洗设备的核心部件是采用磁致伸缩换能器，而超声频电源则用电子管器件。到70年代，换能器逐渐由高效率且制作方便的压电换能器取代，并出现晶体管和晶闸管超声频电源。设备的效率大大提高而体积却缩小许多。但是所生产的设备大多是台式、单槽式的超声波清洗机，使用的清洗剂大多是水基清洗液。80年代初，波达公司等采用了德国的超声波清洗技术及中科院的科研成果，生产出一批使用有机溶剂，具有冷凝、循环过滤、溶剂回收，并具有气相清洗的超声波成套设备，解决了众多用户的清洗难题。使零部件的洗净度大大提高，满足了当时工业生产蓬勃发展的需要。推动了超声波清洗设备制造业的蓬勃发展。
在世界经济高速发展的同时也带来了环境污染日益严重的问题，我国先后加入了两个保护臭氧层的国际环境公约：《关于保护臭氧层的维也纳公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，并签订了《清洗行业ODS整体淘汰计划》。以前所沿用的ODS有机溶剂即将被禁止使用。因此寻找高效价廉的非ODS清洗剂及相应的工艺和清洗设备迫在眉睫。此时，由波达公司学习国外技术，生产了中国自己的超声碳氢溶剂全自动真空清洗干燥机，应运而生，从而实现了我国超声清洗在环保方面的重大突破。
1 碳氢溶剂
1．1 碳氢溶剂的众多优点
(1)清洗性能好
碳氢溶剂清洗润滑油、防锈油和机加工油等矿物油的效果要比用卤代烃和水基清洗剂好。
(2)材料相容性好
碳氢溶剂中不含水分和氯、硫等腐蚀物，不会腐蚀和锈蚀各种金属材料，对大部分塑料和橡胶没有溶解、溶胀和脆化作用。
(3)蒸发损失小
因其沸点一般在150℃以上，所以在保管和使用过程中损失比较小。
(4)能够彻底挥发，没有残迹
它是一种很纯净的溶剂，在常温或加温状态下可完全挥发，不会有残留物。
(5)无毒
碳氢溶剂与人体接触均为低毒，不属于致癌物质，对清洗操作人员安全。
(6)不破坏环境
碳氢溶剂中不含氯，不破坏臭氧层，可以自然降解，其清洗废液可以放入炉中焚烧，焚烧的生成物主要是二氧化碳和水，对空气没有污染。
(7)价格低廉
普通碳氢溶剂的价格相当于CFC—113价格的一半，比某些ODS替代品的价格更低，同时由于碳氢溶剂的相对密度约为0.75，比卤代烃溶剂的密度低许多，所以在同一容积的清洗槽中其加入量仅为卤代烃清洗剂的一半左右。
1．2 碳氢溶剂的缺点
碳氢溶剂的缺点是沸点高(150～190℃)而闪点低(50～70℃)。沸点高会使清洗后工件的干燥速度大为降低，难于蒸馏再生；而较低的闪点需要在清洗、干燥和蒸馏再生中采取防火措施。
为克服这些缺点，更好地利用这种性能优越而价廉的碳氢溶剂，必须改进工艺设备，采用真空技术不失为一种好的方法。
2 超声波碳氢真空清洗原理
我们知道，波达超声波清洗的主要机制是超声空化作用。当超声在液体中传播时，存在于液体中的空化核(微气泡)在声波的作用下振动，当声压或声强达到一定值时，气泡会迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在气泡周围产生几千大气压的压力和局部高温，这种物理现象称为超声空化。空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使它们分散于溶液中，能使两种液体在界面迅速分散而乳化；当固体粒子被油污裹着而粘附在清洗表面时，油被乳化，固体粒子自行脱落。波达超声波在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，冲击清洗件，同时由于非线性效应会产生声流和微声流；而超声空化在固体和液体界面上会产生高速微射流。所有这些作用能够破坏污物，除去或削弱边界层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解，强化化学清洗剂的作用。
当清洗剂中含有残存气体时除会增加超声传播损失外，空化泡运动过程中扩散到泡中的气体增加时，在空化泡崩溃时会降低冲击波的强度，从而削弱清洗作用。在真空状态下，清洗剂中的气体会逸出，从而强化清洗作用。
真空状态下，被清洗部件表面的缝隙和盲孔内的空气会排出，使清洗剂能完全浸入工件的所有表面，提高清洗效果。
由于碳氢溶剂的沸点高，在常压状态下不可能对工件进行蒸汽清洗。通过对密封的清洗槽抽真空，使碳氢溶剂的沸点降低，只需将其加热到80℃左右，即可使其沸腾而实现气相清洗。气相清洗使得溶解在清洗剂中的油污不会残留在工件表面。碳氢溶剂的闪点较低，不能直接加热烘干，否则易发生火险。如果将蒸汽清洗和真空干燥在同一个槽中进行，则对工件进行蒸汽清洗的同时使工件温度升高，然后使干燥槽迅速进入更高的真空状态，工件表面的清洗剂会突然沸腾而迅速挥发掉。
采用真空技术，可使碳氢溶剂能够真空蒸馏再生重复使用。利用清洗剂与污垢间的沸点差，将溶有油污的清洗剂加热到清洗剂的沸点以上，而控制在油污的沸点以下，这样使清洗溶剂气化，然后通过冷却，使之重新凝结成纯净的清洗溶剂，而沸点较高的油污和机械杂质则留在蒸馏罐底部。由于碳氢溶剂的沸点高，必须在较高的真空度环境下使其沸点降低到80℃，然后在真空中加热蒸发，再经过冷凝回收。
3 结束语
在真空状态下进行清洗、干燥和蒸馏再生过程中，由于含氧量很低，虽然温度达到或超过碳氢溶剂的闪点也不会燃烧，保证了使用的安全。由此可见，采用了真空技术后能够克服碳氢溶剂存在的缺点。虽然设备的投资加大，但从长远看，碳氢溶剂便宜且消耗量少，是今后的发展方向，克广泛应用于电子电器工业、光学光电工业、钟表首饰工业、化纤橡胶工业、汽车摩托车工业、机械工业、金属制品工业和航空航天工业等。
中科院文献《超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点》中科院文献《超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点》中科院文献《超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点》中科院文献《超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点》中科院文献《超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点》中科院文献《超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点》中科院文献《超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点》中科院文献《超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点》中科院文献《超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点》中科院文献《超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点》中科院文献《超声波清洗在我国的发展过程及碳氢溶剂真空清洗的特点》
