Anwendung von Tensiden in der Metallverarbeitung

1. Arbeitsprinzipien

Tenside sind Stoffe, die die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten bzw. die Grenzflächenspannung zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten deutlich herabsetzen können. Ihre Molekülstruktur besteht aus zwei Teilen: einer polaren hydrophilen Gruppe und einer unpolaren hydrophoben Gruppe. Zu den üblichen hydrophilen Gruppen gehören Carboxyl-, Sulfat-, Sulfonsäure-, Amin-, quartäre Ammonium- und Hydroxylgruppen, während hydrophobe Gruppen hauptsächlich langkettige Alkane und aromatische Kohlenwasserstoffgruppen sind.

Dank ihrer amphipathischen Eigenschaft, sowohl wasserlöslich als auch öllöslich zu sein, können Tenside die Oberflächen- oder Grenzflächeneigenschaften von Reinigungslösungen verändern und die Oberflächenspannung effektiv senken. Basierend auf der Ladung ihrer aktiven Komponenten werden Tenside in vier Kategorien eingeteilt: anionische, kationische, nichtionische und amphotere Tenside. Sie zeichnen sich durch hervorragende Eigenschaften wie Benetzung, Schaumbildung, Lösungsvermittlung und Entschäumung aus.

2. Anwendung in der Metallreinigung

Die Metallreinigung durchzieht den gesamten Metallverarbeitungsprozess. Typische Metallreinigungsmittel bestehen hauptsächlich aus drei Kernkomponenten: Hauptreinigungsmittel, Korrosionsinhibitoren und Tenside.

Tenside erfüllen bei der chemischen Reinigung mehrere Funktionen, darunter Adsorption, Penetration, Emulgierung, Solubilisierung und Reinigungswirkung. Sie sind nicht mehr nur Hilfsstoffe, sondern haben sich zu Schlüsselkomponenten entwickelt, die beim Beizen, alkalischen Reinigen, Korrosionsschutz, Entfetten und Sterilisieren eine immer wichtigere Rolle spielen. Wasserbasierte Reinigungsmittel, die hauptsächlich aus Tensiden bestehen, haben die Nachteile herkömmlicher Beiz- und alkalischer Reinigungsprodukte überwunden und sind zum Hauptentwicklungstrend für die Metallreinigung geworden.

Vorteile wasserbasierter Metallreiniger

• Hohe Reinigungseffizienz und starke Reinigungskraft

• Hervorragende Sicherheit und Umweltfreundlichkeit ohne Umweltverschmutzung

• Energiesparend und kostengünstig für den täglichen Gebrauch

• Verursacht während und nach der Reinigung keine Schäden oder Korrosion an Metallwerkstücken

Die meisten wasserbasierten Reiniger bestehen aus Verbundmischungen aus nichtionischen und anionischen Tensiden sowie verschiedenen Additiven. Nichtionische Tenside sorgen für hervorragende Reinigungswirkung, Rostschutz und Korrosionsbeständigkeit, während anionische Tenside die Gesamtleistung der Reinigungsformel optimieren.

Der Reinigungsmechanismus beruht auf der Benetzungs-, Penetrations-, Emulgierungs-, Lösungs- und Dispersionswirkung von Tensiden, die die Haftung von Ölflecken auf Metalloberflächen schwächen. In Kombination mit physikalischen Methoden wie mechanischem Rühren, Schrubben, Erhitzen und Ultraschallbehandlung werden Ölverunreinigungen von Metalloberflächen getrennt, dann emulgiert und in der Reinigungslösung dispergiert.

Zu den häufig verwendeten Tensiden für die Metallreinigung gehören Fettalkoholpolyoxyethylenether, Alkylphenolethoxylat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Dodecyldiolamid und Methoxyfettamidbenzolsulfonat.

3. Anwendung in der Metallphosphatierungsbehandlung

Phosphatieren ist ein Oberflächenbehandlungsverfahren, bei dem verdünnte Lösungen, die Phosphorsäure, Phosphate und andere chemische Zusätze enthalten, zur Behandlung von Metallwerkstücken verwendet werden. Durch chemische Reaktionen zwischen dem Metallsubstrat und der Phosphatierungslösung bildet sich auf der Metalloberfläche ein dichter, unlöslicher Metallphosphat-Umwandlungsfilm mit mäßiger Korrosionsschutzleistung.

Dieser Phosphatfilm hat vielseitige Funktionen: Er verbessert die Haftung und Korrosionsschutzleistung von Beschichtungen auf Metallen, dient als Träger für Rostschutzöle und Schmiermittel bei der Kaltumformung und dient außerdem als Schmiermittel für Reibflächen.

Tenside sind wesentliche Zusatzstoffe in Phosphatierungslösungen, um die Struktur von Phosphatierungsfilmen zu optimieren und die Behandlungsergebnisse zu verbessern. Ihre Hauptfunktionen sind wie folgt: Emulgieren und Lösen von Ölrückständen auf Metalloberflächen und Verhindern einer erneuten Schmutzablagerung; Verbesserung der Benetzungs- und Penetrationskapazität der Lösung, um einen vollständigen Kontakt zwischen der Phosphatierungsflüssigkeit und den Metalloberflächen sicherzustellen; Reduzieren Sie die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, um das Entweichen des bei Phosphatierungsreaktionen entstehenden Wasserstoffs zu beschleunigen, verstärken Sie die kathodische Depolarisation und beschleunigen Sie die Filmbildung.

Nichtionische Tenside, die durch die Kondensationsreaktion von Ethylenoxid und verschiedenen langkettigen hydrophoben Kohlenwasserstoffen synthetisiert werden, sind die am häufigsten verwendeten Produkte bei der Phosphatierungsbehandlung.

4. Anwendung in der Metallgalvanisierung

In der Galvanisierung werden häufig verschiedene Additive eingesetzt, um die Leistung von Galvanisierungslösungen und die Qualität von Metallbeschichtungen zu verbessern, wobei Tenside zu den wichtigsten Additiven zählen. Sie können Funktionen wie Beschichtungsnivellierung, Aufhellung, Diffusionsregulierung, Änderung der physikalischen Eigenschaften der Beschichtung und Unterdrückung der Verflüchtigung von Säurenebeln realisieren.

Zu den gängigen Tensiden, die beim Galvanisieren verwendet werden, gehören Peregal, OP-Emulgator, Natriumdodecylsulfat, Methylendinaphthalinsulfonat, Fluortenside, Fettsäurepolyoxyethylenester und Polyoxyethylen-Rizinusöl.