超聲波清洗劑廣泛應用于光學行業、機械行業零部件清洗，禾川專業從事超聲波清洗劑配方分析、配方還原、配方檢測、成分分析、成分檢測，禾川化工為清洗劑企業配方改進提供整套技術方案；
超聲波清洗技術已廣泛應用于機械零部件的清洗(特別是精密零部件)、工件表面處理(如除銹、除油、磷化、鈍化等)、鍍前處理等領域,是清洗軸承、油泵、油嘴、液壓元件、鐘表零件、五金工具、汽車部件等的良好方法。隨著技術的進步,超聲波清洗應用正日益擴大,除機械及相關行業外,目前,已應用于電子、醫療衛生、工藝美術、醫藥及家庭等領域。超聲波清洗的發展趨勢是清洗裝置的大型化,主要因為清洗物件在增大,超聲電源功率在提高,一方面從原先的數百瓦到目前的數十千瓦,甚至更高;另一方面,由多臺中小功率的超聲電源組合使用代替大功率超聲電源。此外,超聲波清洗的另一發展趨勢是超聲清洗裝置的自動化,超聲波清洗多為多步清洗,從清洗到烘干,采用現代控制技術,實現超聲波清洗生產線的自動化。

金屬清洗是一種金屬表面處理工藝 ,其目的是去除金屬表面殘留的加工潤滑油、防銹油、微顆粒物質如無機鹽和銹垢等 ,以利于下一步加工、磷化等表面處理或直接裝配 .清洗劑一般分水基清洗劑型、溶劑型主要是氯氟烴型、半溶劑型 .清洗方式主要有超聲波清洗、噴淋清洗、電解清洗、噴霧清洗、搖動清洗等 ,其中超聲波清洗、噴淋清洗最為普遍；超聲波清洗被國際公認為當前效率最高、效果最好的清洗方式，其清洗效率達到了98%以上，清洗潔凈度也達到了最高級別，而傳統的手工清洗和有機溶劑清洗的清洗效率僅為60%~70%，即使是氣相清洗和高壓水射流清洗的清洗效率也低于90%。不論工件形狀多么復雜，將其放入清洗液內，只要是能接觸到液體的地方，超聲波的清洗作用都能達到。尤其是對于形狀和結構復雜、手工及其它清洗方式不能完全有效地進行清洗的工件，具有顯著的清洗效果。清洗時液體內產生的氣泡非常均勻，工件的清洗效果也非常均勻一致。超聲波清洗可根據不同的溶劑達到不同的效果，如：除油，除銹或磷化。配合清洗劑的使用，加速污染物的分離和溶解，可有效防止清洗液對工件的腐蝕。

超聲波清洗主要用于清洗要求較高的工件，尤其是經過精密加工幾何形狀復雜的工件，如工件上的小孔深孔盲孔和凹槽等，能獲得很好的清洗效果超聲波清洗往往用于工件的最后清洗，超聲波在介質中傳播時產生穿透性和空化沖擊波，很容易將帶有復雜外形內腔和細空的零部件清洗干凈，對一般的除油,防銹.磷化等工藝過程，只需2~3min即可完成，其速度比傳統方法可提高幾倍到幾十倍，清潔度也能達到高標準，適合許多對產品表面質量和生產率要求較高的場合.

超聲波清洗污物主要是通過空穴作用來實現的 .當強力的超聲波振蕩在清洗液體中傳播時,溶液中的空氣會形成無數個微小氣泡 ,進而產生近似真空的微小空穴 ,在超聲波的作用下,這些密集的氣泡破裂產生強烈的沖擊波,使污物從物體表面剝離；超聲清洗也被稱作’無刷擦洗’其主要作用機理是超聲空化作用。存在于液體中的微氣泡(空化核)在聲場的作用下,當聲壓達到一定值時,氣泡將迅速增長,然后突然閉合,在氣泡閉合時產生沖擊波,在其周圍產生上千個大氣壓,破壞不溶性污物而使它們分散在清洗液中。超聲空化產生的局部高溫形成蒸汽型空化,對污層直接反復沖擊,一方面破壞污物與清洗件表面的吸附,另一方面也會引起污物的疲勞破壞而與工件表面脫離。氣體型氣泡的振動對固體表面進行擦洗,污層一旦有縫可鉆,氣泡還能’鉆入’裂縫中作振動,使污層脫落。由于超聲空化作用,兩種液體在界面迅速分散而乳化,固體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時,油被乳化,固體粒子即自行脫落。空化導致液體本身的環流---聲流也可對工件表面污物造成破壞而使其脫落。

聲化協同除油過程,是將待洗試樣及適用的清洗液一起置于超聲場內,在化學作用的基礎上,再施加一個強有力的超聲波振蕩作用。在超聲空化的作用下,皂化和乳化作用得到了加強,超聲震動又加速了油污的脫落。這時清洗液能及時與內層油污接觸而進行反應。另外,超聲波還產生高速攪拌清洗液的作用,使已與試樣表面油污反應而微區貧化或失效的清洗液能及時離開試樣表面,并得到周圍還未參加反應的有效清洗液的及時補充,促使反應向除油方向進行。可見,超聲波不僅本身有強有力的清洗作用,還能進一步促進化學清洗的進行,因而聲化協同作用可明顯提高除油除銹效率。

由于超聲波清洗采用非ODS水基清洗劑,所以超聲波清洗是綠色清洗。超聲波清洗法是一種先進的清洗方法,它具有獨特的清洗效果。適用于清洗幾何形狀復雜的工件(如帶有盲孔、深孔、彎孔、狹縫的工件)和不同材料的組合件。尤其適用于精度高、光潔度高、清洗質量要求高的中小型工件的清洗。只要工件浸到聲場存在的地方,都可以被清洗。

超聲波清洗技術的優點歸納如下:

1)清洗速度快,效率高;可降低清洗作業的勞動強度，不需人手接觸清洗液,避免繁重骯臟的體力勞動,安全可靠;可延長被清洗部件的使用壽命;節省能耗(與其它清洗設備相比)、工作場地和人工等;

2)可大幅提高被清洗工件表面的潔凈度，對帶有深孔、細縫等形狀和結構復雜的工件尤為適用;

3.超聲波清洗采用非ODS水基溶劑,可有效地降低污染,減少有毒溶劑對人類的損害,是綠色環保的清洗技術。

一般清洗劑劑的清洗劑效果好壞與溶解力、表面活性劑乳化能力、化學反應速度、吸附力等因數相關；化學反應速度一般是溫度每升高10℃ ,反應速度提高一倍,表面活性力在一定溫度范圍內也因溫度升高而加強.此外,加溫可能改變污垢的物性,如脂肪類、礦物油類,溫度升高,粘度降低,更容易被表面活性劑乳化所以溫度高對清洗效果有利,但對于超聲波清洗機而言,溫度過高會削弱清洗的機械作用,從而對清洗效果產生不利影響.為了解決這一矛盾,我們選擇采用以非離子表面活性劑為主的幾種表面活性劑復配.非離子表面活性劑具有在低溫、低濃度下取得高洗滌力的性能 .通常非離子表面活性劑在溫度升到某個點時 ,會變為乳濁液 ,這個點就稱為“濁點” .當清洗溫度接近濁點時,可得到最佳清洗效果 .我們選則了一種濁點低于60℃ ,臨界膠束濃度小于0.05g.L-1的非離子表面活性劑 ,以此為主要表面活性劑,再復配其它表面活性劑,使清洗劑在50~55℃下取得了優良的清洗效果.

清洗劑產生的大量泡沫會影響超聲波的作用 ,這就要求清洗劑低泡或消泡性好 .此外 ,對于被清洗的精密零件,其殘留物有嚴格的要求,因此清洗劑要易于漂洗

對于金屬零件而言 ,采用水基清洗劑清洗,很重要的一部分工作就是防銹.因為如果零件不加防銹處理,在很短時間甚至離開洗液幾分鐘內就會腐蝕生銹,如鑄鐵件和鋁件一種清洗劑要求同時對鑄鐵、鋼、鋁、銅都能防銹,這就需要幾種緩蝕劑協同作用

超聲波清洗被日益廣泛應用于各行各業，例如：機械行業；表面處理行業；醫療行業、儀器儀表行業、機電電子行業、光學行業、半導體行業、科教文化、鐘表首飾、石油化工行業和紡織印染行業等

光學零件超聲波清洗 ,在光學工業生產中,特別是照相機、望遠鏡行業及其它專業化生產廠家已普遍采用。它代替了傳統的手工清洗及精擦操作,使清洗及精擦的效率成倍或十多倍的增加,清洗及精擦質量也明顯提高,為光學工業生產輔助工序實現機械化、自動化提供了條件 。

光學鏡片加工中不同的工序應有不同的清洗工藝，從整體流程看，可分為四道工序：洗滌、漂洗、脫水、干燥。光學零件超聲波清洗,從最初的工序間零件清洗到拋光后零件清洗, 并發展到鍍膜、膠合及裝配前零件清洗.隨著對超聲波清洗光學零件質量越來越高的要求 ,對超聲波清洗設備及清洗劑 、脫水劑、干化劑等清洗輔料也相應的提出新的要求 ,并得到相應的發展 ,把光學零件超聲波清洗推向一個新的階段.

光學零件在冷加工過程中 ,經過粗磨、精磨、拋光、磨邊等工序 ,零件表面和邊緣上 ,以物理吸附或化學結合有多種臟污物質 ,如火漆、柏油、拋光粉、玻璃粉、保護漆等都要清洗干凈.

這里以國產CX-1六槽清洗機為例,其清洗輔料、工藝條件及工藝流程為:

第一槽0.5%氫氧化鈉水溶液,加熱、超聲,清洗零件表面樹脂類及油污物質。

第二槽1%硅-鈉混合液,加熱、超聲,利用化學活性,除去零件表面少量的剩余污物。

第三槽 自來水沖洗、超聲、清洗零件表面的堿性物質。

第四槽 酒精清洗及脫水、加冷卻回流管 ,除去零件表面的水份及溶解于酒精的油污類物質。

第五槽 酒精脫水、加冷卻回流管 ,進一步脫水 ,防止水份帶人下槽。

第六槽 三氯乙烯、加熱汽化、冷卻回流 ,使附著零件表面的揮發物揮發 ,達到洗凈、干燥之目的。也有將三氯乙烯改為三氟三氯乙烷(F113)加熱汽化干燥。

為了適應化學穩定性差的光學零件的清洗 ,則將第一槽的堿性溶液改為溶劑汽油。為降低生產成本或供應困難 ,將F113汽化干燥改為酒精脫水 ,再用擦布手工擦干。這種方法雖然簡單些 ,也可滿足拋光后光學零件的清洗要求

光學零件經冷加工拋光、磨邊后,有的需要鍍膜、膠合或直接運往裝配 ,但進人這些工序前 ,都必須將零件表面擦試干凈 ,直到用 6x放大鏡檢查無任何臟點及各種印跡為止,即達到精擦的要求.

這里以引進瑞士巴爾蔡司公司的USB-109九槽直鏈式全自動超聲波清洗機,用于光學零件鍍膜前清洗為例。其清洗輔料、工藝條件及流程為

第一槽 堿性或酸性洗凈劑、加熱、超聲 。

第二槽 去離子水、噴淋。

第三槽 堿性或酸性洗凈劑、加熱、超聲 。

第四槽 去離子水、噴淋。

第五槽 去離子水、沖洗、超聲。

第六槽 脫水, Freon Tp-35或 Frig en TR-P等 ,加冷卻回流管 。

第七槽 脫水、溶劑同前、超聲、加冷卻回流管。

第八槽 干燥預處理, Freon TP-35溶液用循環處理機處理 。

第九槽 干燥、用Freon TF蒸汽浴、加熱汽化、冷卻回流.

根據清洗光學零件的材質是光學玻璃或化學穩定性差的光學玻璃或塑料等的不同、調換清洗輔料。一般采用多種洗凈劑、異丙醇脫水及三氟三氯乙烷(Fll3)干化。

其中第六、七、八槽使用的脫水劑組份基本相同,為Fll3+異丙醇+抑制劑等組成,第九槽干化劑為超純級Fll3。

從瑞士巴爾蔡司公司引進的還有十槽、十五槽清洗機;日本引進的 IM 1322A八槽及十一槽清洗機 ,根據光學零件精擦的潔凈程度要求不同、用于鍍膜、膠合或裝配前的超聲波清洗 。

例如十五槽清洗機與九槽清洗機相比,則增加酸性洗凈劑清洗及去離子水沖洗各兩次、脫水兩次,其中從脫水槽開始即在超凈箱中進行,并有冷卻回流裝置,這樣被清洗的光學零件可以獲得更高的潔凈表面。

清洗過的光學零件,用6x放大鏡檢查表面無臟點、印跡、放人玻璃罩內,即可轉人鍍膜、膠合或裝配工序,根據現場觀察 ,超聲波清洗的光學零件表面的潔凈程度比手工精擦好

洗凈劑：主要由非離子型表面活性劑和助劑(硅酸鹽、碳酸鹽、聚合磷酸鹽)鰲合劑等組成的多組份物質

脫水劑：主要是 Freo n Tp -35 ,即以Fll3與載體加人異丙醇和抑制劑組成的多組份溶劑

干化劑：主要是Freon TF ,即超級純Fll3

硅-鈉混合液：硅鈉混合物組成%（十二烷基硫酸鈉23%乙二胺四乙酸二鈉鹽40%磷酸鈉31%硅酸鈉6%）

超聲波清洗工藝多選用水基清洗劑，由于這類清洗劑比ODS清洗劑對油脂及親油污物的溶解性、滲透性和分散性能力差。所以必須采用多槽式超聲波加溫脫脂、超聲波加溫清洗,以加快污物的溶解和分散,使污物脫離工件(粗洗)。超聲波漂洗(精洗)是用純水洗去工件表面所殘留的清洗介質, 超聲波清洗作為一種先進、高效、綠色非ODS的現代清洗技術,在機械行業正越來越得到廣泛的應用。

1)除油脂：包括乳化油、潤滑油、防銹油等各種油脂。工件在防銹封存前、電鍍前和涂裝前都必須進行除油清洗,超聲波清洗的關鍵是選用含針對性的表面活性劑和乳化劑的清洗液。

2)除銹及氧化皮：鋼鐵零件在軋制或熱處理后,表面會生成一層 5~ 10Lm的氧化鐵,超聲波清洗可以用弱酸代替強酸、強堿,減少了公害,避免了氫脆。作為鍍膜前處理工藝,提高了鍍膜質量。

3)除污垢;除污垢清洗主要有:

1)除積碳:積碳是燃油和機油在高溫缺氧條件下燃燒生成的硬質碳化物,與金屬表面吸附,分子間結合強度極大,用一般方法很難去除,還可能損壞了活塞表面的光潔度。改用超聲波清洗,清除徹底,不損壞工件表面質量,而且效率高。

2)油膩和油泥:工件被機油污染,再落入塵土,形成油膩附著力很強;油泥是機油、焦油、含氧酸、碳化物、灰及水的混合物,結合強度可達 10~15 kPa,用超聲波清洗非常徹底。

3)涂鍍前的清洗:電鍍和噴漆前的清洗效果直接影響涂鍍質量的好壞。除蠟和拋光膏清洗一直是困擾電鍍業的難題,用超聲波清洗則會解決這一難題。作為鍍膜前處理工藝,提高了鍍膜質量。

超聲波清洗機所用的清洗劑多為液體洗滌劑，由表面活性劑、螯合劑、其他助劑，及有機溶劑如三氯乙烯等組成。

某物質當其溶于水即使濃度很小時，能顯著降低水同空氣的表面張力，或水同其他物質的界面張力，則該物質稱為表面活性劑。水溶性表面活性劑的分子結構都具有不對稱的、極性的特點。由于這種不對稱的極性結構，表面活性劑被定向吸附在水溶液同其他相的界面上，這樣大大改變了體系的物理性質，特別是各相界面的界面張力。

根據表面活性劑溶于水時親水基團所表現出來的電性，可把表面活性劑分為陰離子、陽離子、中性及兩性表面活性劑。

螯合劑和溶液中的某些金屬離子如Ca2+、Mg2+等形成穩定的螯合體，從而使洗滌劑具有抗硬水性的功能，具體到鏡片清洗時，又可和鏡片表面的某些含Ca2+、Mg2+的物質化合而達到清洗作用。

助劑的加入，起到以下作用：

1）緩沖作用，使洗滌劑的pH值能維持穩定；

2）對金屬的抗腐蝕作用；

3）能增加洗滌劑的乳化能力和乳化穩定性；

4）可使溶液具有很好的懸浮能力和穩定懸浮系統的能力，可防止污垢再次沉降

組成	百分含量	成分作用
脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）	5-8%	表面活性劑
椰子油烷醇酰胺（6501）	8-10%	表面活性劑
油酸三乙醇胺	2-4%	表面活性劑
單乙醇胺	8-10%	防銹劑
苯并三氮唑	0-1%	緩蝕劑
EDTA二鈉	1-2%	絡合劑
水	70-75%

組成	百分含量	成分作用
磺基水楊酸鈉	1-3%	/
脂酸烷醇酰胺	5-8%	表面活性劑
檸檬酸鈉	2-4%	絡合劑
三聚磷酸鈉	3-5%	助洗劑
硅酸鈉	2-4%	助洗劑
尼泊金甲酯/丙酯	0.05-0.10%	防腐劑
烷醇酰胺磷酸酯鉀鹽	1-3%	抗靜電劑
水	82-85%