تطبيق السطحي في معالجة المعادن

1. مبادئ العمل

المواد الخافضة للتوتر السطحي هي مواد يمكن أن تقلل بشكل كبير من التوتر السطحي للسوائل أو التوتر السطحي بين سائلين غير قابلين للامتزاج. يتكون تركيبها الجزيئي من جزأين: مجموعة قطبية محبة للماء ومجموعة غير قطبية كارهة للماء. تشمل المجموعات المحبة للماء الشائعة الكربوكسيل والكبريتات وحمض السلفونيك والأمين والأمونيوم الرباعي ومجموعات الهيدروكسيل، في حين أن المجموعات الكارهة للماء هي في الأساس ألكانات طويلة السلسلة ومجموعات هيدروكربونية عطرية.

بفضل خصائصها المزدوجة المتمثلة في كونها قابلة للذوبان في الماء والذوبان في الزيت، يمكن للمواد الخافضة للتوتر السطحي تغيير السطح أو الخصائص البينية لمحاليل التنظيف وتقليل التوتر السطحي بشكل فعال. بناءً على الشحنة التي تحملها مكوناتها النشطة، يتم تصنيف المواد الخافضة للتوتر السطحي إلى أربع فئات: المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية والكاتيونية وغير الأيونية والمذبذبة. إنها تتميز بخصائص ممتازة مثل الترطيب والرغوة والذوبان وإزالة الرغوة.

2. التطبيق في تنظيف المعادن

يتم تنظيف المعادن من خلال سير عمل معالجة المعادن بالكامل. تتكون عوامل تنظيف المعادن النموذجية بشكل أساسي من ثلاثة مكونات أساسية: عوامل التنظيف الرئيسية ومثبطات التآكل والمواد الخافضة للتوتر السطحي.

تؤدي المواد الخافضة للتوتر السطحي وظائف متعددة بما في ذلك الامتزاز والاختراق والاستحلاب والذوبان والمنظفات في التنظيف الكيميائي. لم تعد مجرد مكونات مساعدة ولكنها أصبحت مكونات رئيسية، حيث تلعب دورًا متزايد الأهمية في التخليل والتنظيف القلوي ومنع التآكل وإزالة الشحوم والتعقيم. لقد تغلبت عوامل التنظيف ذات الأساس المائي والتي تهيمن عليها المواد الخافضة للتوتر السطحي على عيوب منتجات التنظيف التقليدية والتخليل القلوي، وأصبحت اتجاه التطوير السائد لتنظيف المعادن.

مزايا المنظفات المعدنية ذات الأساس المائي

• كفاءة تنظيف عالية ومنظفات قوية

• سلامة ممتازة وصديقة للبيئة مع عدم وجود تلوث بيئي

• موفرة للطاقة وفعالة من حيث التكلفة للاستخدام اليومي

• لا يسبب أي ضرر أو تآكل لقطع العمل المعدنية أثناء وبعد التنظيف

يتم تصنيع معظم المنظفات ذات الأساس المائي من خليط مركب من المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية والأنيونية مع إضافات مختلفة. توفر المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية تنظيفًا رائعًا ومنع الصدأ ومقاومة التآكل، بينما تعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية على تحسين الأداء العام لصيغة التنظيف.

تعتمد آلية التنظيف على تأثيرات الترطيب والاختراق والاستحلاب والذوبان والتشتت للمواد الخافضة للتوتر السطحي، مما يضعف التصاق بقع الزيت على الأسطح المعدنية. إلى جانب الطرق الفيزيائية مثل التحريك الميكانيكي والغسل والتسخين والمعالجة بالموجات فوق الصوتية، يتم فصل الملوثات الزيتية عن الأسطح المعدنية، ثم يتم استحلابها وتوزيعها في محلول التنظيف.

تشمل المواد الخافضة للتوتر السطحي شائعة الاستخدام لتنظيف المعادن إيثر بولي أوكسي إيثيلين الكحول الدهني، وإيثوكسيلات ألكيل فينول، وسلفونات دوديسيل بنزين الصوديوم، ودوديسيل ديول أميد، وسلفونات أميد بنزين الدهنية ميثوكسي.

3. التطبيق في معالجة المعادن بالفوسفات

الفوسفات هي عملية معالجة سطحية تستخدم محاليل مخففة تحتوي على حمض الفوسفوريك والفوسفات والمواد المضافة الكيميائية الأخرى لمعالجة قطع العمل المعدنية. من خلال التفاعلات الكيميائية بين الركيزة المعدنية ومحلول الفوسفات، يتم تشكيل فيلم تحويل فوسفات معدني كثيف وغير قابل للذوبان مع أداء معتدل ضد التآكل على سطح المعدن.

يتميز فيلم الفوسفات هذا بوظائف متعددة الاستخدامات: فهو يعزز الالتصاق والأداء المضاد للتآكل للطلاءات على المعادن، ويعمل كحامل للزيوت ومواد التشحيم المضادة للصدأ أثناء العمل البارد، ويعمل أيضًا كمواد تشحيم لأسطح الاحتكاك.

تعتبر المواد الخافضة للتوتر السطحي من المواد المضافة الأساسية في محاليل الفوسفات لتحسين بنية أفلام الفوسفات وتحسين نتائج العلاج. وظائفها الرئيسية هي كما يلي: استحلاب وإذابة الزيت المتبقي على الأسطح المعدنية ومنع إعادة ترسب الأوساخ؛ تحسين قدرة المحلول على الترطيب والاختراق لضمان الاتصال الكامل بين الأسطح السائلة والمعدنية الفوسفاتية؛ تقليل التوتر السطحي السائل لتسريع هروب الهيدروجين المتولد أثناء تفاعلات الفوسفات، وتعزيز إزالة الاستقطاب الكاثودي وتسريع تكوين الفيلم.

تعد المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية التي يتم تصنيعها بواسطة تفاعل التكثيف لأكسيد الإيثيلين ومختلف الهيدروكربونات الكارهة للماء طويلة السلسلة هي المنتجات الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في معالجة الفوسفات.

4. التطبيق في طلاء المعادن

تُستخدم الإضافات المختلفة على نطاق واسع في الطلاء الكهربائي لتحسين أداء محاليل الطلاء الكهربائي وجودة الطلاءات المعدنية، ومن بينها المواد الخافضة للتوتر السطحي التي تعد من أهم المواد المضافة. يمكنهم تحقيق وظائف مثل تسوية الطلاء، التفتيح، تنظيم الانتشار، تعديل الخصائص الفيزيائية للطلاء وقمع تطاير الضباب الحمضي.

تشتمل المواد الخافضة للتوتر السطحي الشائعة المطبقة في الطلاء الكهربائي على Peregal، ومستحلب OP، وكبريتات دوديسيل الصوديوم، وسلفونات الميثيلين دينافثالين، والمواد الخافضة للتوتر السطحي الفلورية، وإستر بولي أوكسي إيثيلين الأحماض الدهنية، وزيت الخروع بولي أوكسي إيثيلين.