超声波清洗应用原理.docx

溶剂清洗之极性、KB值以及SP值首先，在分子结构中原子排列不对称，正负电荷的重心没有重合，这种分子就叫 极性分子，由极性分子构成的污染物就叫极性污染物，反之亦然常见的极性污染物如：有机酸、无机酸、盐类、碱类、污水、手汗、电镀残液、 焊接活化剂等常见的非极性污染物如：润滑油、防锈油、机油、淬火油、蜡、脂等常见的极性溶剂如：水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、环己酮、乙二胺、乙二醇常见的非极性溶剂如：CFC-113、四氯化碳、己烷、庚烷、辛烷、苯、汽油、煤 油等极性溶剂比较容易溶解极性污染物，反之亦然KB值:贝松脂丁醇值，也叫考里丁醇值 用来度量有机溶剂溶解非极性污染物的 相对能力，值越大，溶解能力越强SP值：溶解度参数 表示溶剂与溶质（污染物）之间相互作用的一个参数，两 者的SP值越接近表示越容易溶解SMT清洗工艺-一实验选用SMT清洗溶剂 一- 前置作业1•将锡膏送入烤箱，以240C的温度烘烤，使锡铅粉与助焊膏分离2•自然泠却四天（模拟PCB经Reflow后没有立刻清洗，松香已部分硬化）共取 得50g助焊膏待用二.后段操作步骤及观察取250ml的烧杯，将0.5ml的助焊膏各放入两个烧杯内，将200ml清洗溶剂加入 烧杯。

静置5分钟，看溶剂是否有混浊，助焊膏是否有溶解接着搅拌1分钟后来观察烧杯内的变化•搅拌完后再静置10分钟，并观察烧杯内 的变化溶剂与助焊膏有部分不相溶会出现上面的情况右侧的溶剂效果很好溶剂溶解这种助焊膏的溶解能力差，会出现上面的情况，可以看一左侧的杯子有 少许残留部分没有被溶解，右侧的溶剂效果很好水基清洗剂替代碳氢清洗剂、三氯乙烯工艺（图）***五金制品加工后序原表面处理工艺是采用了碳氢清洗剂除油清洗工艺，我 司于2010年4月21日针对该工艺改良为水基除油工艺的可行性进行现场试验原工艺设备：老式三氯乙烯清洗机原工艺清洗剂：溶剂型碳氢清洗剂（经现场检验非真正碳氢清洗剂，碳氢清洗剂 密度为0.73-0.85,而实测1.2以上）原工艺流程：将工件浸泡在溶剂中，稍加热，超声波振动清洗，仅为一槽水基清洗工艺：工件 -5-7%清洗液，加温70C，超声振动清洗一5-7%清 洗液，加温70C,超声振动清洗一水，冷浸泡漂洗-纯净水冷浸泡漂洗-烘 干采用水基清洗剂的优势水基清洗剂以其绝对环保，对人体无伤害，清洗力强，可洗去手印，成本远远低 等优势走在清洗行业的前沿水基清洗代替溶剂清洗已经是一种行业发展的必 然。

试验情况：—、试验工艺流程第一次试验：工件一5 - 7%清洗液，加温70C,超声振动清洗一市水冷漂洗一 市水冷漂洗一烘干第一次试验：工件一5 - 7%清洗液，加温70C,超声振动清洗一市水冷漂洗一 纯水冷漂洗一烘干二、试验结果第一次试验结果：工件的清洗洁净度达标，但漂洗全用市水漂洗烘干后工件表面 有少许水印迹第二次试验结果：工件的清洗洁净度达标，最后一道漂洗采用纯净水漂洗，解决 了水印迹的问题可行性分析：―、改良工艺要求1、采用水基工艺是可以达到生产要求的清洗液的参数为：浓度5-7%，清洗 温度70C，清洗方式超声波振动清洗2、 从贵司原工艺上了解到，部分工件脏污相对较多故建议清洗除油部份应用 采用二次除油，即两个清洗槽第一槽进行粗洗除油，第二槽进行精洗除油3、 自来水杂质较多，容易在工件表面残留下水迹，所以在第二道漂洗工序中要 米用纯净水漂洗二、 成本优化评估（以下成本对比只是一个理论估数！与实际使用肯定是有所误 差！）1、 原工艺：原清洗剂以3000元/200L桶算，每月估计用量在9-10桶左右，那 么溶剂30000元左右2、 水基工艺：水基清洗剂以30元/公斤算，每用最大用量估计在200公斤左右, 那么成本为6000元左右三、 生产效率评估1、原工艺大约每四至五分钟可以完全一个清洗流程出成品。

工艺方法比较简单, 所以生产效率很高2、水基清洗工艺大约每四至五分钟出成品但工艺比较多，需经四个工序，所 以费工而且在开机时需加温要费点工时，第一篮工件的成品的完成要经过一个 流程大约是二十分钟左右，之后才是进入正常流程四至五分钟出成品综上所述贵司在进行水基清洗工艺改良是可行的，但存在以下需要克服问题1、 漂洗工序方面，漂洗槽可以采用现有的塑料框，但在最后一道漂洗工序需要 纯净水，目前没有这个设备2、 水基清洗工艺最后一道工序是烘干，没有现成烘干设备3、 水基清洗工艺与现用的溶剂清洗工艺相对比较繁琐操作员需在认识上能接 受超声清洗工艺及清洗液的选择在购买清洗系统之前，应对被清洗件做如下应用分析：明确被洗件的材料构成、 结构和数量，分析并明确要清除的污物，这些都是决定所要使用什么样的清洗方 法，判断应用水性清洗液还是用溶剂的先决条件最终的清洗工艺还需做清洗 实验来验证只有这样，才能提供合适的清洗系统、设计合理的清洗工序以及清 洗液考虑到清洗液的物理特性对超声清洗的影响，其中蒸汽压、表面张力、 黏度以及密度应为最显着的影响因素温度能影响这些因素，所以它也会影响空 化作用的效率任何清洗系统必须使用清洗液。

选择清洗液时，应考虑以下三个 因素：1 .清洗效率：选择最有效的清洗溶剂时，一定要做实验如在现有的清洗工艺中引入超声，所使用的溶剂一般不必变更；2 •操作简单：所使用的液体应安全无毒、操作简单且使用寿命长；3 .成本：最廉价的清洗溶剂的使用成本并不一定最低使用中必须考虑到溶剂 的清洗效率、安全性、一定量的溶剂可清洗多少工件利用率最高等因素当然, 所选择的清洗溶剂必须达到清洗效果，并应与所清洗的工件材料相容水为最普 通的清洗液，故使用水基溶液的系统操作简便、使用成本低、应用广泛然而 对某些材料以及污垢等并不适用于水性溶液，那么还有许多溶剂可供选用不同 的清洗液，要区分的清洗系统水性系统：通常由敞□槽组成，工件浸没其中 而复杂的系统由多个槽组成，并配备循环过滤系统、冲淋槽、干燥槽以及其它 附件溶剂系统：多为超声波汽相除油脂清洗机，常配备废液连续回收装置超声波汽 相清除油脂过程是由溶剂蒸发槽和超声浸洗槽成的集成式多槽系统完成的在 热的溶剂蒸汽和超声激荡共同用下，油、脂、蜡以及其他溶于溶剂的污垢就被除 去经过一列清洗工序后下料的工件发热、洁净、干燥清洗件处理超声清洗的另一个考虑因素是清洗件的上、下料或者说是放置清洗件的工装的设 计。

清洗件在超声清洗槽内时，无论清洗件还是清洗件篮都不得触及槽底清洗 件总的横截面积不应超过超声槽横截面积的70%橡胶以及非刚化塑料会吸收 超声波能量，故将此类材料用于工装时应谨慎绝缘的清洗件也应引起特别注意 工装篮设计不当，或所盛工件太重，纵使最好的超声清洗系统的效率也会被大大 降低钩子、架子以及烧杯都可用来支持清洗件清洗时间：3-10分钟，最好采用定时方式清洗超声波清洗应用原理超声波清洗的应用原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转 换成高频机械振荡而传播到介质，清洗溶剂中超声波在清洗液中疏密相间的向前 辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡（空 化核）在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭 合，在气泡闭合 时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压力，数百度的高温, 利用闭合时的爆炸冲击波破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中，当团体粒子 被油污裹着而粘附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子即脱离，从而达到清 洗件表面净化的目的由于超声波固有的穿透力，所以可以清洗各种表面复杂， 形状特异的物件，对小孔和 缝隙都有很好的清洗效果，对不吸音或吸音系数小 的物体清洗效果最佳。

正确使用超声波设备1、了解超声波用超 声波可以分为三种，即次声波、声波、超声波次声波的频率为20Hz以下; 声波的频率为20Hz~20kHz ;超声波的频率则为20kHz以上其中的次声波和超 声波一般人耳是听不到的超声波由于频率高、波长短，因而传播的方向性好、 穿透能力强，这也就是为什么设计制作超声波清洗机的原因超声波清洗是利用超声波在液体中的社会化作用、加速度作用及直进流作用对液 体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的目 前所用的超声波清洗机中，空化作用和直进流作用应用得更多1） 空化作用：空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互 性的高频变换方式向液体进行透射在减压力作用时，液体中产生真空核群泡的 现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离 被清洗物表面的污垢，从而达到精密洗净目的2） 直进流作用：超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流 声波强度在0.5W/cm2时，肉眼能看到直进流，垂直于振动面产生流动，流速约 为10cm/s通过此直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌，污垢表面的清洗 液也产生对流，溶解污物的溶解液与新液混合，使溶解速度加快，对污物的搬运 起着很大的作用。

3） 加速度：液体粒子推动产生的加速度对于频率较高的超声波清洗机，空 化作用就很不显著了，这时的清洗主要靠液体粒子超声作用下的加速度撞击粒子 对污物进行超精密清洗化学清洗、物理清洗、微生物清洗清洗剂现状清洗剂的研究一直是清洗行业最薄弱的环节过去经常使用的清洗剂主要是ODS 清洗剂，ODS在清洗行业中是指CFC — 113, TCA, CTC（四氯化碳）三种清洗剂 众所周知，臭氧层的破坏，是当今人类社会面临的最为严重的环境问题之一为 了保护臭氧层，中国已于2003年12月终止CTC作为清洗剂使用；于2005年12 月停止CFC — 113清洗剂的生产和使用；将于2009年12月终止TCA （三氯乙烯） 清洗剂的使用在过去10年里，清洁技术和清洗剂配方也得到了不断的提高 目前的清洗剂可以分为三类：水基清洗剂、半水基清洗剂、溶剂清洗剂其中 水基清洗剂主要成分是以水为基体，再配以表面活性剂、洗涤助剂、缓蚀剂等， 是清洗中应用较广泛的一种清洗剂从长远来看，工业清洗剂的在未来将会有很大的发展潜力清洗领域已从石油、 化工、能源、电子扩展到冶金、建筑、机械电子、邮电通讯、交通运输、纺织 印刷、核工业、轻工业等各行各业之中，从企业到家庭、从成套设备到电子零部 件都需要清洗服务，只是不同的行业对清洗的重视程度不同，清洗的目的不同， 对清洗业的依赖程度不同。

清洗已从重点工业城市向中小型城市扩散渗透，已形 成广阔的市场氛围既有简单的单元设备除尘除垢除锈，也有大型成套设备的系 统清洗和表面防腐保护，甚至核工业的除垢去污，精密电子仪器和电子线路的不 停电除尘、去污、长输管道的清洗、干燥等，清洗行业已无处不在目前，中国 市场上用量最大的清洗剂还是以溴丙烷HEP-2（NPB）、三氯乙烯、二氯甲烷、一 氟二氯乙烷HCFC-141b、水基清洗剂为主清洗剂生产企业仍存在着配方简单、 无科学的检测仪器、检测项目不全与实际清洗工艺不一致、不能提供详细的清洗 剂安全说明书等问题14 ;清洗剂市场存在着没有统一的管理规范和技术标准、 操作技术水平落后以及从业人员素质较低等问题，总体的清洗水平远远落后于发 达国家，远不能满足国内市场的需求清洗剂发展趋势国内的清洗剂的发展主要经过了简单型、组合型、傻瓜型三个发展阶段第一阶 段主要使用一些腐蚀性很强的强酸强碱，这些清洗剂组成简单，缓蚀性能差 第二阶段出现了各种功能型的清洗剂如渗透剂、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，使清洗剂的功能性更强、协同性能更好、除 垢性能和缓释效果更佳第三阶段随着清洗主剂、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。