《清洁表面技术》PPT课件.ppt

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1、清洁表面生活中，生活中，污渍无无处不在不在驶过泥泞的汽车久未清洗的水槽淘宝所谓的“表面真空镀膜，防水涂层，抗指纹抗油污拒酸碱”获得清得清洁表面的表面的技技术、发展、展、应用用CONTENTS目录基本概念基本概念获得清洁表面的技术介绍获得清洁表面的技术介绍清洁表面技术的发展简介清洁表面技术的发展简介清洁表面技术的应用清洁表面技术的应用 清洁表面是指在特殊环境中经过特殊处理后获得的表面，是不存在吸附、催化反应或杂质扩散处理等物理、化学效应的表面，例如，经过离子轰击、高温脱附、超高真空解离、蒸发薄膜、场效应蒸发、化学反应、分子束外延等特殊处理后，保持在超高真空下，外来沾污少到不能用一般表面分析方法探

2、测的表面。定定义不受任何污染的清洁表面何何为表面？表面？表面与界面通常称气体与固体的交界面为表面，称固体与固体、固体与液体的交界面为界面，如图所示：理想表面为分析问题方便而设定的一种理想的表面结构。假设在无限晶体中插入一平面将晶体一分为二。然后将z0的上半部分移去，这样裸露出来的表面即为理想表面。理想表面无吸附物覆盖在最表层，表面原子与体内完全一样，位移不同的是在垂直于表面的z方向周期性在z=0处遭到突然中断。研究表面，理想表面实际上在自然界中并不存在。理想表面实际表面在自然界中存在的表面成为实际表面，实际表面的性质、状态同加工方式、周围环境等有密切的关系。通常按照其清洁程度分为：未清洁表面，

3、清洁表面和真空清洁表面等三种类型未清洁表面是一些没有经过特别清洗过的表面，比较脏，有相当数量的污染物和吸附物。清洁表面是经过一番清洁处理以后的表面。实际上。实际上，即使是清洗得很”干净“，仍不会很彻底，往往这种表面上可能存在氧化层和各种吸附物。实际表面表面经过彻底清洗、烘干后，在一定的真空度下，经离子轰击出去表面的吸附层，然后进退火处理后，保存在高真空或者超真空下的表面，称为真空清洁表面。获得清洁表面获得清洁表面的技术表面油垢清洗表面积炭清洗表面锈蚀清洗表面水垢清洗污染物的类型与属性道路尘土：属于附着强度不大，用压力水便可冲洗掉的一种最普遍的污染物；油垢：属于粘稠性的老化润滑油、油渣与其它杂物

4、（如泥沙、铁屑）混杂在一块的一种常见的污染物；积碳：由焦油沉积或是燃油燃烧产生的一种含有大量 矿物质和碳粒及其化合物等聚合合成的粘性沉积物，是属于难清除的污染物之一；腐蚀产物：受氧化作用产生的各种氧化物，如钢、铁件表面的锈蚀等。水垢：在贮水容器、输水管道和散热器中，由于水中含有钙、镁等矿物盐和其他杂质，使与水接触的表面逐步产生了一种坚硬的沉积物。它也是属于较难清除的污染物。表面油垢清洗 油脂分为皂化性油脂和非皂化性油脂。动物油属于皂化性油脂，能与碱发生皂化反应生成可溶于水的肥皂；矿物油属于非皂化性油脂，不能与碱发生皂化反应常用的除油方法有机溶剂除油水基清洗剂除油化学除油电化学除油蒸汽除油高压喷

5、射除油超声波清洗除油水基清洗剂除油基本原理：表面活性剂分子中的亲油端容易吸附到油污的表面，而其亲水端不易吸附在工件的表面，活性分子剂渗入固相或者液相污垢与金属表面的连接界面，减弱它们的附着力。同时表面活性剂还有增溶作用和较强的乳化、分散作用，把矿物油等物质溶解在自己内部疏水基团之中，是污垢被分散到溶液中，不在沉积在金属表面，就完成了清洗去污的过程表面积炭清洗 在燃烧室中，由于燃烧不完全，未燃烧的燃料和窜入燃烧室的润滑油以及燃烧的残留物混合在一起，在氧和高温作用下形成粘稠的胶状液体羟基酸。羟基酸进一步氧化变成半流体树脂状的胶质粘附在发动机零件上。受高温作用，又使胶质聚合成更复杂的聚合物，形成一种

6、硬质胶结碳，俗称积碳。积碳的组成成分内有易挥发的物质（油、羟基酸）和不易挥发的物质（沥青质、油焦质和碳青质及灰粉等）。常用的除碳方式机械清除法1.手工刮除法劳动量大，清除不完全2.固体颗粒清除积碳成本高化学方法1.有机溶剂成本高、毒性大但效果好2.无机溶剂成本低、毒性小但可能对某些有色金属表面有腐蚀作用表面锈蚀清洗 锈是金属表面因大气腐蚀或高温氧化而产生的腐蚀产物，一般为金属的氧化物和氢氧化物。锈直接影响表面处理的效果，因此，在进行各项表面处理前，必须将锈除去。常用的除锈方法机械除锈 手工器具和机械工具除锈、喷丸除锈、滚光除锈化学除锈 浸蚀、酸洗电化学除锈 阳极除锈、阴极除锈表面水垢清洗 发动

7、机的冷却水中含有许多矿物盐，它们在发动机工作过程中逐渐沉积在冷却系统的孔道及管壁上形成水垢。水垢的导热系数为钢铁的1/500-1/20，致使发动机工作过热。沉积在水套隔层和管道内表面上的水垢难于用机械方法清除，一般采用化学方法清除，即利用酸或碱类物质与水垢的化学反应，生成新的可溶于水的物质，将水垢清除。水垢的清除方法碳酸盐水垢的清除 用氢氧化钠溶液或盐酸溶液清除硫酸盐水垢的清除 先用碳酸钠溶液处理，使其转化为碳酸盐后，再用含盐酸810%的水溶液清除硅酸盐水垢的清除 用含适量的氟化钠或氟化铵的盐酸溶液，使硅酸盐在盐酸及氟化铵的作用下先转变为硅胶，再用循化酸洗法除去全部水垢表面清洗发展生活中的清洁

8、方式的演变生活中的清洁方式的演变化学清洗技术的发展化学清洗技术的发展古代的清洁方式礼记内则说：“沐稷而鲎粱”，唐孔颖达疏称：“沐，沐发也；鲎，洗面也。取稷粱之潘汗用”古代的清洁方式古人简单地利用谷物的“潘汁”来洗面洗发，所谓“潘汁”其实并非什么特别的东西，乃是常见的淘米水。根据史记外戚世家记载，汉文帝的皇后窦氏年幼时，因家境贫困，弟弟窦安国给买卖人口的贩子买去，分别时，窦氏曾向人家乞讨米潘（淘米水）为弟弟洗头。直至今天，仍然有不少人相信淘米水对皮肤的清洁有效用古代的清洁方式皂荚：皂苷的化学结构中，由于苷元具有不同程度的亲脂性，糖链具有较强的亲水性，使皂苷成为一种表面活性剂，水溶液振摇后能产生持

9、久性的肥皂样泡沫。一些富含皂苷的植物提取物被用于制造乳化剂、洗洁剂和发泡剂等古代的清洁方式 草木灰：应用最广泛的一种清洗剂，稻草、秸秆烧成灰，即可用于洗发。一方面其中含有碳酸钾溶于水后呈碱性，可与油脂类反应；另一方面类似活性炭，也有吸附污物的功效。利用各类清洁用品：大致来讲，依照时间顺序,中国古代使用的清洁用品为:秦汉时期：淘米水、洗衣服用草木灰（含碱)魏晋时期：皂角和澡豆稍晚些：猪苓明清：胰子现代：化学肥皂、香皂、洗发水等等化学清洗技术的发展 化学清洗技术的发展与清洗剂的进步密切相关，清洗剂的进步经历了简单型、组合型、专用方便型三个发展阶段。第一阶段所用的清洗剂主要是盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸

10、、氢氧化钠等腐蚀性很强的强酸强碱。当时，酸洗缓蚀剂品种少、性能差，仅适用于某一种酸和对某种金属材料的腐蚀控制，对多种金属材料及组合件的缓蚀性能较差，限制了化学清洗的应用。清洗对象主要是石油化工、电力、供热等与传热有关的单元设备。除油剂主要以溶剂型和两相溶液型为主，易燃、易爆、毒性大，废液对环境污染严重。化学清洗技术的发展 第二阶段主要是组合型清洗剂。各种功能型清洗助剂如渗透剂、剥离剂、促进剂、催化剂、三价铁离子还原剂和铜离子抑制剂等也逐步进入清洗剂配方，使清洗剂的功能更强、协同性更好、除垢性能和缓蚀效果更佳。第三阶段的标志是简单的专用方便型清洗剂、特殊污垢专用清洗剂和低剂量不停车清洗剂的大量应

11、用。随着清洗剂助剂、缓蚀剂和清洗助剂的日益完善，各种更安全、使用方法更简单的专用型清洗剂大量涌现和系列化，使清洗剂更加专业化、精细化、高效化、安全化、系列化，形成了各种专用型清洗剂模块。化学清洗技术的现状 化学清洗技术的发展已取得很大进步，成功的解决了生产实践中的很多实际问题，但化学技术总体上呈衰减趋势。目前化学清洗约占工业清洗整体市场份额的70%以上。为保护自然环境，化学清洗技术将向环保型、功能型、精细化、集成化方向发展。随着精细有机合成技术、生物技术和检测技术等相关技术的进步，化学清洗剂将向分子设计方向发展，将合成具有生物降解能力和酶催化作用的绿色环保型化学清洗剂 清洗工艺逐步从分步法向一

12、步法过度，将来化学清洗的主要工作将集中在物料侧污垢的清洗和特殊行业的清洗，并更注重多领域的系统集成。化学清洗技术的绿色化 绿色化学要求对环境的影响尽可能小，根据绿色化学原则，选择采用无毒、无害的原料 物理清洗技术以污染小、操作灵活、无腐蚀等优点将逐渐取代化学清洗并成为工业清洗的主流 在物理清洗中，水射流清洗仍占主导地位，并呈加快发展态势 随着技术的进步，干冰清洗、超声波清洗等物理清洗技术将广泛应用于工业设备的清洗当中。化学清洗技术的绿色化 绿色化学要求对环境的影响尽可能小，根据绿色化学原则，选择采用无毒、无害的原料 物理清洗技术以污染小、操作灵活、无腐蚀等优点将逐渐取代化学清洗并成为工业清洗的

13、主流 在物理清洗中，水射流清洗仍占主导地位，并呈加快发展态势 随着技术的进步，干冰清洗、超声波清洗等物理清洗技术将广泛应用于工业设备的清洗当中。表面清洗技术表面清洗技术 1.干冰清洗技术：干冰清洗技术是利用干冰的冲击剥离、温差引起热膨胀剥离及干冰升华产生的气掀作用，达到去除污垢的效果。在国外该技术已广泛应用于橡胶、塑料模具去污、食品工业除焦、电子线路板带电清洗及其他特殊行业的去污清洗。该技术清洗效果好，无二次污染，不损伤材料，可实现不停车清洗。但国内因多种客观条件限制，应用范围非常有限。表面清洗技术2.PIG清洗：PIG清洗广泛应用到管道的清洗维护，尤其适用于长输管道的清洗。英国吉拉德公司、国

14、内沈阳、廊坊及日本在该领域均具有较高技术水平。廊坊管道局PIG专业技术水平较高，蓝星公司PIG技术综合应用水平较高3.激光清洗技术：激光清洗是利用高能单色光束聚焦于污垢表面，利用产生的高温来清洗的高新技术。离子束射线清洗则是利用高速离子束的很强冲击能力，集中在一个质点上，将污物去除的一种超精密清洗技术。表面清洗技术4.超声波清洗技术：利用超声波在液体介质中的空化效应，对液体介质所到之处把体内外表面进行清洗，具有优质、省力、高效和无污染等显著特点，在西方发达工业国家已得到了广泛应用，取得了很大的经济效益。我国也开始逐步推广使用这种技术5.水气脉冲清洗：水气脉冲清洗技术是针对我国自来水管网和供暖网

15、而开发的一项新技术，具备较高的应用推广前景。电磁脉冲清洗技术是针对特殊设备的特种清洗方法，也有一定的应用前景表面清洗技术6.等离子清洗技术：含有离子、电子、高活性自由基和电中性分子的可以导电的气体，这就叫等离子体。60年代集成电路的刻蚀发展，是推动等离子体发展的最大推动力。八十年代国外开始用于其他领域的清洗以及表面改性，国内在最近两三年开始用于电子元件清洗7.微生物清洗技术是利用微生物将设备表面附着油污吞食掉，再转化成为无毒无害的水溶性物质的过程。微生物清洗技术在国外已取得很大进展，已应用在某些领域，例如美国的JoeStix发明的The Ulimate Eaters对轻质油的除油效果很好。这方面国内仍处于研发阶段表面清洗技术 谢谢