摘要：综述表面活性剂在金属清洗各种方法，如：水基清洗、化学酸洗、碱洗、有机溶剂清洗中所发挥的作用，及其作用机理。分析金属清洗工业的发展方向及所用的表面活性剂的研究方向。
关键字：表面活性剂；金属清洗；清洗助剂
一、背 景
金属清洗是机械加工生产中不可缺少的工序之一，因为在不同的金属加工工序中，金属零件及设备的表面可能黏附各种类型的污垢，污垢的存在会影响下一道工序的顺利进行和产品的加工质量。针对不同的污垢类型常选用化学酸洗。前几种清洗剂都存在不同的缺陷， 而且使用范围较窄，以表面活性剂为主体的水基清洗则克服了其他几种清洗剂的不足，成为金属清洗工业的主要发展方向。
二、作用原理
水基清洗剂的去污作用是借助于表面活性剂的润湿、渗透、乳化、分散、增溶等性质来实现的。其去污过程可以大致分为以下几步：
洗涤剂溶液对被洗基质和污垢的润湿及对二者界面之间的渗透；
清洗剂中的表面活性剂使油性污垢乳化、增溶、分散使污垢与固体表面分离， 并分散或乳化于洗涤介质中( 通常是水)；
防止已被乳化的油性污垢和已被分散的固体污垢重新再沉积于基质表面。洗涤过程是一个可逆过程， 分散和悬浮于介质中的污垢也有可能重新沉积于固体表面， 这过程称为污垢再沉积作用。
在上述过程中施加一定的机械力， 将大大提高清洗效果。
三、配方原理及材料选择
四、分类及应用
目前水基金属清洗剂的分类呈现出多样化， 在这里我们根据水基金属清洗剂的配方组成，大致将其分为以下几种:
由于工业污垢的多样性，一般的金属没有用单一表面活性剂配制的清洗剂清洗的。
复合清洗剂是指由几种表面活性剂复合而成的金属清洗剂。其复合的指导思想是表面活性剂复配产生的协同效应能改善它的性能， 并充分发挥其在清洗过程中的润湿、渗透、乳化、增溶等作用， 满足除油污、 防腐蚀、稳定性和抗硬水等要求。根据表面活性剂的类别，通常有两种复配方式:一种是阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配。阴离子单体能有效地消除或提高非离子单体溶液的浊点。以适应加热清洗和高温存放的需要，这一类清洗剂无浊点或浊点高，可用于加温清洗;另一种是非离子表面活性剂复配，非离子单体之间复配可适当改变复合物的浊点， 清洗能力也有所增强.当清洗能力差的单体和清洗能力好的单体复配时，复配物的清洗能力通常接近清洗能力好的单体，一般不会降低清洗能力，这一类清洗剂常用于常温清洗。
由于复合金属清洗剂在除污垢性能上还不够理想，为了适应更多金属材料和多种污垢的清洗，往往在复配的金属清洗剂中，添加多种助洗剂或其他添加剂，以期改善清洗剂的去污性，尤其是去除硬质污垢的能力。
这类金属清洗剂中除含表面活性剂外，还添加具有两亲性质的有机溶剂。因为这类溶剂在水和油中都有一定的溶解作用， 故称为两亲溶剂。常用的有:醇类，如乙醇、正丁醇、环己醇; 醚类，如乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇苯醚等。加入此类分子偶极较大的溶剂，主要是为了提高除油的能力，增大某种添加剂或清洗剂活性物在水中的溶解度。
有机溶剂可以除去它能溶解的油脂. 在洗涤剂中它是一种活性组分， 有时为了进- 步提高清洗效率，在清洗剂组成中加入有机溶剂和表面活件剂两种活性组分。这不仅可以大大地改善溶液的除油能力，而且可以弥补它们单一使用时的若干不足。有机溶剂和表面活性剂溶液并用的清洗过程，称为乳化清洗或两相清洗。
工业采用的水剂清洗，一部分是以压力冲洗工艺实现的，清洗剂的发泡性往往造成溢流。在强力搅拌下，清洗液所占体积将增大，造成了金属零件清洗上的困难。低泡型清洗剂即可解决这一问题。要达到低泡沫的要求，可有两种解决方法，一种是在原清洗剂中添加消泡剂，另一种是采用低泡表面活性剂，如采用聚醚型表面活性剂。常用的消泡剂有 7010 丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、GPE丙三醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚等多羟基聚醚型表面活性剂。值得注意的是单纯聚醚型清洗剂的清洗能力不如一般的清洗剂。而加有消泡剂的清洗剂往往又存在着消泡能力随时间降低的问题。
五、作 用
在其他金属清洗方法中，表面活性剂也发挥着重要的作用。
为提高酸洗效果，即加速氧化层的溶解，延缓酸对基体的腐蚀，抑制氢原子向基体的扩散，金属酸洗液中常常加入少量表面活性剂， 这是因为加入的表面活性剂会在金属表面形成一层薄膜，起到一定的缓蚀作用。另外，在酸洗过程中会产生大量酸雾，为消除或减轻这种危害，可加入抑酸雾剂。抑酸雾剂通常由非离子表面活性剂、羧酸盐等多种表面活性剂复配而成。其抑雾的机理是表面活性剂分子在溶液表面定向排列，形成单分子表面膜，降低了界面上的蒸气分压，抑制了酸雾的产生。常用的抑制剂有十二烷基硫酸钠、OP 乳化剂和尿素等。目前国内外研制生产的酸洗缓蚀剂品种较多，有适用于盐酸的、硫酸的，也有通用的。这些产品通常由硫脲及衍生物、烷基酚聚氧乙烯醚、咪唑啉等多种表面活性剂复配而成，如某型号的复配型缓蚀剂为土黄色液体，可溶于酸，溶于水，具有芳香味苦， 毒性小。
可适用于钢铁、铜、铝等多种材料以及盐酸、硫酸、氢氟酸及各种有机酸的酸洗，其缓蚀、 抑雾效果明显，能防氢脆，提高材料酸洗后的机械强度.而且使金属表面光滑平整。
一方面表面活性剂的主要作用就是降低表面张力、 乳化、 分散污垢， 从而显著提高清洗效率。另一方面，大量的无机盐组分能降低表面活性剂的临界胶束浓度（cmc），从而提高其表面活性。非离子表面活性剂（如烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚等）具有良好的润湿和渗透能力，加入少量非离子表面活性剂可提高碱性成分对油性污垢、水垢和锈垢的润湿和渗透能力。第三，在有机溶剂清洗过程中。主要使用的表面活性剂有酯、醚和胺的环氧乙烷加成物或它们的混合物，也可采用非离子和阴离子表面活性剂的复配物。
表面活性剂的选择，由溶剂的类型和拟配制的清洗剂乳化液的类型来决定。另外，在溶剂基清洗剂中还应加入某些助溶剂， 以提高溶剂的溶解量(如高级醇、乙二醇、乙二醇衍生物等) 。
六、发展趋势
金属加工在给人们生活带来巨大方便的同时， 工业废水、 废气、 废渣， 也给环境造成了严重的影响。随着人们对环境的关注，清洗用表面活性剂也向绿色化方向发展， 即采用环境友好，可生物降解的， 污染小甚至无污染的原材料制备表面活性剂。环保型表面活性剂必将在将来的金属清洗加工中，发挥越来越重要的作用。
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