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除蜡水配方分析 一、背景 除蜡水广泛应用于电镀、钟表、工艺品、饰品等五金行业工件的抛光后之除蜡工艺。除蜡水的研究主要是选择一些表面活性剂、助剂、缓蚀剂、助溶剂等复合、调配,从而使产品在常温、加温,超声波、浸洗等工艺中都能迅速、彻底去除各种蜡垢,对不锈钢、碳钢、锌合金、铝合金、镁合金、铜合金等各种基材不产生腐蚀、氧化等负作用,有较长的使用寿命和环保性能。此外,注意对产品的粘度、气味、颜色、透明度等外观性能进行合理的调配,满足客户心理需求,提升产品附加值。 除蜡作为五金电镀件前处理的第一道工序，其速度的快慢、除蜡的彻底性对于电镀线生产具有重要意义。因此，选择良好的除蜡剂可以提高除蜡性能，从而带来良好的经济效益。 抛光蜡主要分为白蜡、红蜡和绿蜡。不同蜡种由于其金属磨料不同而应用于不同基材的抛光中。白蜡膏的主要磨料是氧化钙细微粉末，适用于镍、铝、铜及其合金等软质金属的抛光；红蜡膏的主要磨料是具有中等硬度的氧化铁和长石粉细微粉末，适用于钢制品的抛光；而绿蜡膏的主要磨料为氧化铬绿色细微粉末，适用于铬、不锈钢等硬质金属等的抛光。这些不同种类的磨料与石蜡、地蜡、硬脂酸、脂肪、油酸及粘合剂配制而成抛光膏。因此，抛光时应根据被抛光材料的性质及抛光面的质量要求选择不同的抛光膏。 工件经过抛光蜡抛光后，蜡垢就以机械吸附、分子间吸附和静电力吸附等粘附方式残留在工件上。针对抛光蜡的成分配制具有良好润湿、渗透、乳化、分散等性能的高效除蜡剂，配以机械搅拌和超声波除蜡，将加快除蜡速度，达到快速、彻底的除蜡效果。 二、除蜡水 2.1概念 除蜡水是一种水基的以表面活性剂为主，辅以对金属有缓蚀效果的组分以及溶剂等的多功能清洗剂，具有对蜡质污垢的乳化能力以及对油污的清洗力。具有除蜡彻底，除油干净，对工件无腐蚀，清洗后不变色、不氧化生锈的功能。 2.2除蜡原理 抛光蜡的蜡垢主要由石蜡、脂肪酸、松香皂、金属氧化物和某些无机固体抛磨小颗粒如: 刚玉、碳化硅、高铝瓷等组成。固体颗粒主要以粉末状均匀分布于抛光蜡体系中, 以及一些打磨布辘残碎片、打磨出来的金属基体的粉末物及其氧化物。蜡垢与工件主要以机械粘附、分子间力粘附、静电力粘附等粘附方式, 当机械粘附的蜡垢颗粒小于011μm时就较难去除, 这是根据较长时间对各种蜡垢观察所得的结论。除蜡水制备的关键是对各种表面活性剂、助剂、缓蚀剂等的合理复配, 通过降低表面张力, 改善润湿渗透性能和乳化、溶解、增溶等性能,从而加强渗透能力和溶解能力。非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的复配早就广泛应用, 加离子型表面活性剂能使非离子表面活性剂的浊点有较宽的范围, 能形成混合胶团; 非离子表面活性剂分子“插入”胶团中, 使后来的离子表面活性剂离子头间斥力减弱, 再加上两种表面活性剂疏水链之间的相互作用, 更易生成胶团, 使混合液体的CMC下降, 且表面张力也下降, 表面活性增高。 一种优质的除蜡水必须具有良好的综合性能，其除蜡能力、防锈性、消泡性和稳定性，是评价除蜡水品质的四项重要技术指标。在防锈性、消泡性和稳定性达到使用要求后，除蜡能力这项指标就是评价该除蜡水品质好坏的决定性指标。而除蜡能力又是由除蜡水配方中的表面活性剂的种类、 数量及复 配等来决定的。 2.3体系组成和作用 除蜡水广泛应用于电镀、钟表、工艺品、饰品等五金行业工件的抛光后之除蜡工艺。除蜡水主要是由表面活性剂、助剂、缓蚀剂、助溶剂等复合调配, 从而使产品在常温、加温, 超声波、浸洗等工艺中都能迅速、彻底去除各种蜡垢, 对不锈钢、碳钢、锌合金、铝合金、镁合金、铜合金等各种基材不产生腐蚀、氧化等负作用, 有较长的使用寿命和环保性能。此外, 注意对产品的粘度、气味、颜色、透明度等外观性能进行合理的调配, 满足客户心理需求, 提升产品附加值。 1) 醇胺的影响和选择 一定的羰酸盐表面活性剂对黑色金属有良好的缓蚀效果, 而且价格低廉, 可选用一定碳链结构的饱和脂肪酸和较高活性的有机碱在较为简单的工艺下合成, 该表面活性剂综合性能十分理想。阴离子表面活性剂初步含量一般确定为25wt %左右。如表面活性剂含量过高, 则无机盐助剂难于加入, 选用脂肪酸醇胺盐作阴离子表面活性剂, 较单乙醇胺和三乙醇胺, 二乙醇胺更具有良好的缓蚀、渗透、碱储量等作用。对脂肪酸的选择是阴离子表面活性剂选择的关键,脂肪酸与醇胺反应产物的性能对比。 除蜡剂的一个重要的组分为油酸和醇胺。根据相似相溶原理，抛光蜡中有较多的硬脂酸和油酯。油酸的醇胺化合物的油酸基可以吸附、溶解这些基团，而醇胺基为亲水基团，可将蜡垢从基体中剥离出来。单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺分别与油酸按一定比例反应后的产物进行除蜡研究的结果：油酸与二乙醇胺的摩尔比为l：2的化合物除蜡性能最好，其除蜡能力接近90％。 2) 表面活性剂的选择 采用单一种类表面活性剂的清洗剂，其清洗能力和消泡性能往往并不理想， 而采用两种或两种以上表面活性剂进行复配，不仅可以提高去除油污的能力，而且复配后的消泡性能好，易于漂洗。非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的复配早就广泛应用， 加入离子型表面活性剂能使非离子表面活性剂的浊点有较宽的范围，能形成混合胶团；非离子表面活性剂分子“插入”胶团中，使后来的离子表面活性剂离子头间斥力减弱，再加上两种表面活性剂疏水链之间的相互作用，更易生成胶团，使得液体的CMC下降，且表面张力也下降，表面活性增高。 因此，钢铁件除蜡水制备的关键在于对各种表面活性剂、渗透剂、缓蚀剂等的合理选择与复配，通过降低表面张力，改善润湿渗透性能和乳化、溶解、增容等性能，从而加强渗透能力和溶解能力，使得被洗基体与液固污垢间的润湿角大大减小，铺展系数增大，从而使产品在加温和超声波的作用下，不但使得钢铁件光滑表面的蜡垢能够快速除去， 也使得钢铁件表面细小凹槽中残存的蜡垢得以快速除去。 抛光蜡中有较多的硬脂酸和油酸，根据相似相容原理，除蜡水的一个重要的组分为油酸和醇胺。 油酸的醇胺化合物的油酸基可以吸附、溶解在抛光油团中，而醇胺基团为亲水基团，在高温(65～75 ℃)及超声波的振荡下， 蜡垢中的油团被快速包裹、分散成小油团而从基材中剥离出来。相对于其它高级脂肪酸，油酸的水溶性、耐硬水性、高/低温除蜡能力皆较为突出；而较单乙醇胺和三乙醇胺而言，二乙醇胺更具有良好的缓蚀、渗透、络合、碱储量等作用，因此除蜡水选用油酸二乙醇胺作为配方的阴离子表面活性剂。 不同非离子表面活性剂对除蜡水的除蜡能力的影响，结果表明，6502和OP-10都具有良好的除蜡能力。因此，在非离子表面活性剂方面，一般选用椰子油二乙醇酰胺，使脂肪基醇酰胺含量尽可能高，这样在较低的浓度下，对蜡垢有良好的去除效果； 尽量少游离脂肪酸， 能减少对工件的腐蚀，且溶解性能良好。它具有优越的除蜡垢、防蜡垢再沉淀能力，与其它表面活性剂复配， 有良好的增效性能， 同时兼具防锈性，即使在很低的浓度下亦能抑制钢铁生锈。 烷基酚聚氧乙烯醚类表面活性剂，选用HLB=13.7的OP-10，HLB=13附近烷基酚聚氧乙烯醚表面活性剂具有很好的水溶性，OP-10的浊点为75 ℃左右，并且其具有较低的表面张力， 其对各种油脂和蜡类具有很好的润湿、 乳化、 分散能力，抗硬水性能好，可与各类表面活性剂混用。 除蜡的一个通用原理是以阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配，通过协同效应达到最好的除油除蜡效果。油酸的醇胺盐作为阴离子表面活性剂，需要复配非离子表面活性剂。作为非离子表面活性剂的高级脂肪基醇酰胺如6501、6502，具有除蜡垢、防蜡垢再沉淀能力的同时，兼有防锈性，能够抑制钢铁生锈。同样用量的6501、6502及其复配加入到上述比例的油酸与二乙醇胺溶液中进行对比，单独使用6502的除蜡效果最好。 聚氧乙烯型活性剂, 除了考虑其浊点外, 还应尽量使其在较低的浓度下有较低的表面张力, 以及对蜡垢特性相适应的 HLB 值。一般来说环氧乙烷加成数为 10 的 HLB 值为 12～13 ,浊点在 70 ℃左右时, 其润湿力、渗透力、对硬表面去污力等综合效果最好。选用高级醇酰胺, 使脂肪基醇酰胺含量尽可能高, 这样在较低的浓度下, 对蜡垢有良好的去除效果; 尽量少游离脂肪酸, 能减少对工件的腐蚀, 且溶解性能良好。它具有优越的除蜡垢、防蜡垢再沉淀能力, 与其它表面活性剂复配, 有良好的增效性能, 同时兼具防锈性, 即使在很低的浓度下亦能抑制钢铁生锈。 3）有机溶剂的选择 有机溶剂具有对蜡垢油污的溶解性能，同时可以调节除蜡剂的黏度，增加除蜡剂在水中的溶解能力。有机溶剂一般为乙二醇丁醚和二乙烯三胺。 4）渗透剂的选择 渗透剂为小分子的表面活性剂，容易接近基体，吸附在基体和污垢间，协同非离子和阴离子表面活性剂，达到润湿、渗透、乳化、卷离污垢的效果。 5) 无机盐助剂的选择 聚磷酸盐对洗涤剂的表面活性剂有协同作用, 缩合磷酸盐在水溶液中都倾向于回复成正磷酸盐, 焦磷酸盐在温度不太高的情况下, 逆反应很慢, 因此在配制液体洗涤剂时多用焦磷酸盐。聚磷酸盐对蜡垢中的脂肪酸类物质起到促进作用, 对固体粒子有分散作用, 还具有碱缓冲作用, 使洗涤液保持一定的碱度, 并能促进蜡垢粒子的分散,通过皂化作用使蜡垢中的硬脂酸类化合物污垢分解、胶化, 有利于蜡垢的去除。除油液常用的磷酸盐类化合物有助于除蜡能力的提高，在配方中加入3％的三聚磷酸钠，除蜡能力下降约15％。 硅酸钠与一定的表面活性剂一起使用时有良好的助洗作用, 同时一定的硅酸钠是铝及铝合金的缓蚀剂, 与聚磷酸盐复合使用的作用是十分显著的。将脂肪酸皂与一定的无机盐做成浓缩液。 三．参考配方
四、市面常见除蜡水 不锈钢除蜡水、铝合金除蜡水、超声波除蜡水、眼镜框除蜡水、碳钢除蜡水、锌合金除蜡水、镁合金除蜡水、铜合金除蜡水 |
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