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溶剂型和水基型超声波清洗方式

2019-11-14 16:35:54 分类:技术资料

当您去除顽固的污垢(如过烘烤的助焊剂残留物或重工业油脂)时,您可以选用优异的溶剂清洁剂(例如Techspray G3/PWR-4型溶剂清洗剂),您可采用刷洗,擦拭和使用其它手工方式来清洁,但没有一种比超声波清洗方式更快速,更便捷的完成清洗操作。
超声波清洗使用设备传送超声波,通常在2040 kHZ之间(但可以更高),以在污染物中产生空化,该空化立即爆破形成高能的微型内爆。这些内爆会分解那些助焊剂,重油脂,蜡质腐蚀抑制剂和其他顽强的污染物,使它们从工件中流出并进入清洗液中。


超声波设备如何工作?
超声波设备通常由容纳液体清洁剂的储罐或腔室以及通过腔室发送声波的内置换能器组成。有时将要清洁的零件直接放入清洗槽中,或将其保持在篮子中,以便更轻松地浸入和取出。设备可能内置有加热元件,以提高清洁器的温度,以提高清洁能力。可以使用控件来更改超声波的强度(幅度,波高),更改温度或设置计时器。
换能器通过液体清洗剂传送声波,清洗剂本身成为传送介质。在非常高的频率下,超声波可能会穿过零件的表面,从而通过称为声流的过程产生搅动。
随着频率的降低,它会在液体中产生气穴或微孔。这些空洞一出现就会迅速坍塌,将势能转化为热量和冲击波。想象所有这些发生在污染物表面,并随着清洁剂和空化气泡中的能量分解而渗透到更深的地方。
当降低频率范围时,空化气泡会变大,并将更多的能量传递到污染物,从而产生更多的热量和搅动。这可能导致更高效的破坏性清洁,随之带来的是敏感元件和表面的潜在损伤。相反,在较高频率下较小的空化气泡会渗透到更紧密的表面区域,并且不太可能对零件造成损坏。但是温和的清洁方式可能不能带来充分的清洁,所以更高的温度或时间。

使用超声波工艺是否存在误区或弊端?
像常规任何形式的物理搅动一样,它可能会损坏精密的零件和表面。对于电子产品,尤其要关注基于陶瓷的组件和微机电系统(MEMS),例如陀螺仪,加速度计和麦克风。

低频声波比高频声波更容易造成损坏。超声波清洗的另一个缺点是可能产生交叉污染。立即从零件上清除污垢,清洁溶液受到污染,使得溶解的污垢重新沉积到零件上。如果是蒸汽脱脂设备上的超声槽,则可以通过最后冲洗或通过蒸汽脱脂剂的蒸汽凝结来降低交叉污染的风险。

 
如何在超声波处理中优化清洁性能?
有几个因素可以调整,这些因素可能会影响超声方式的最终清洁性能。因此在这些因素之间取得平衡会导致 针对您的要求进行优化的流程。
     · 频率,这是在给定时间内(通常是每秒)的波数,因此波形的波长是多少。高频与高音调(您的听觉方式)相关联,而低频与低音调低。较低的频率可提供更高效的清洁效果,但更有可能损坏敏感的表面和组件。高频声波可以穿透到更狭窄的区域。当您在兆频范围内超过400 kHz时,由于间距较小,气泡破裂不会那么剧烈,因此在狭窄的区域清洁效果会较差。

      · 振幅,这是波浪的高度或响度。如您所料,更大的振幅通常会提高清洁效果,但也可能损坏精密的表面或组件。

      · 温度,提高温度通常会提高清洁剂的溶解能力,因此它能够更轻松地分解污垢。它还可以降低清洁剂的粘度并增加表面张力,因此与室温相比,它可以进入更狭窄的区域。如果温度接近污染物的熔点,则清洁性能会大大提高。

      · 时间,时间通常是最容易调整的变量,故在正常或平均条件下会测试和优化其他因素,如果需要额外的清洁性能,则会增加时间。

      · 化学特性,对于坚硬的污垢,很少进行化学处理而无需额外搅拌。话虽如此,化学清洗效果越好,零件在清洗过程中所经历的时间就越少,浪费也越少。为了快速评估清洁能力(与所有其他变量分开),您可以检查静态清洁。将一滴清洁剂直接放在弄脏的部分上,静置几分钟,然后将其吸干。从这个简单的测试中,您通常可以判断出化学反应是否与污染物非常匹配,或者您是否需要克服因超声波造成的溶解能力不足,温度升高和额外的时间。

 
如何选择最优的清洗剂来确保清洗效果?
超声波设备所产生机械作用都可以增加溶剂或水基化学药品的清洁能力。化学物质的溶解性能越好,调整的参数(超声频率、时间、温度等)选择就越多。
      ·  溶解度,这是清洁剂分解并溶解污垢的能力。为了快速评估溶解力,请将一滴清洁剂直接放在脏污的工件表面,静置几分钟,然后将其吸干。通过这个简单的测试,您通常可以判断出化学物质是否与污垢良好匹配。如果清洁剂只是停留在污垢表面,而没有润湿并开始分解污垢,请更换使用另一种清洁剂。如尝试通过机械手段来调整清洁剂和污垢之间的不匹配,这将是一个复杂的清洁过程,该过程耗时太长,并且在要清洁的零件上过于浪费。

      ·  表面张力,清洁剂的表面张力会影响其进入狭窄区域的程度,表面张力越低,越容易渗透进入狭小的缝隙之中。对于水基型清洁剂,添加表面活性剂可降低水的自然表面张力(纯水25℃:72dynes/cm)。溶剂自然可能具有较低的表面张力,或者表面张力可能会增加,具体取决于水溶性溶剂(如异丙醇(IPA))中水的百分比。

      ·   密度,密度通常不是一个要关注的问题,但可能会对声波在液体中传播的速度以及空化的数量产生较小的影响。较高密度的材料需要更多的能量才能移动,因此可能会吸收能量,从而降低从换能器传递来的声波的清洁力。
 
选择清洁剂时还需要考虑其他因素吗?
事实上,在清洁过程中,不仅仅只考虑清洁性能,而且要兼顾以下因素: 
      · 易燃性将选择范围缩小至非易燃的清洁剂,以防止易燃蒸气积聚或扩散。Techspray具有三个非易燃清洁剂的子品牌:G3PWR-4Precision-V

      · 毒性Techspray 特可锐 提供的创新型溶剂比四种最常见的工业溶剂(TCEnPBPerc和二氯甲烷)安全得多,并且可以快速清洁最顽固的油脂和助焊剂。Techspray超声波清洁剂都不包含这些剧毒溶剂,PWR-4是专门研发的替代产品。

      · 漂洗使用100%挥发性溶剂的优点是它可在工件表面全毁发,无任何残留物,因此漂洗通常是可选的。随着更多的污垢溶解到溶剂中,溶剂蒸发后可能会留下交叉污染的残留物。如果这成为问题,则您将需要更频繁地更换新的溶剂,或者增加漂洗过程。水性脱脂剂利用水作为主要溶剂,再加上洗涤剂,pH调节剂,助洗剂,螯合剂和多种其他化合物。  当使用这些其他化合物时,水基清洁剂可以是非常强力的清洁剂或温和的,可能是危险的或相对无毒的,但它们通常需要漂洗工序。许多添加剂不会随水蒸发,对于残留物可能引起腐蚀或其他下游污染问题的更关键的应用,因此废水处理也是需要考虑的因素。

      · 环境问题臭氧消耗是含氯氟烃(CFC)(如旧氟利昂)和氢氯氟烃(HCFC)(如AK-225)的触点清洁剂的关注点。由于这些溶剂不再在北美的商业市场上出售,因此人们开始关注挥发性有机化合物(VOC),增加烟雾的溶剂或具有高全球变暖潜能(GWP)的溶剂。一些州(例如,CARB或加利福尼亚航空审查委员会),市政法规,甚至行业特定法规都限制使用高VOC或高GWP材料。
 
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