超声波在电镀前的应用和注意问题
仪器信息网 · 2010-07-25 09:11 · 33831 次点击
人耳能感受到20-20000HZ范围的声波,我们把超过人耳所能感受到的声波频率以上的声波称为超声波。超声技术范围分为检测超声与功率超声两类。本文主要介绍功率超声中应用最广泛的一种―超声清洗。
超声清洗是利用每秒上万次的振动,使超声波以正压和负压重复交替变化的方式传播,在特定的清洗溶液中产生数以万计的微细气泡。由于正压和负压的作用,使气泡破裂时对空穴周围形成巨大的冲击波,放出巨大的能量,这种现象称为“空穴效应”。这就是超声波的原理。
自1951年世界第一台超声波清洗机问世,超声清洗已成为很多产品生产中必不可少的工艺环节。现已广泛应用于电镀、化纤、精密机械、轴承、发动机、液压气动元件、光学器件等方面。
【超声波在电镀前的应用】
在电镀中,前处理的目的是为了去除工件表面存在的污物及杂质,使其成为合适电镀的活性表面。电镀质量不良的原由较多是前处理不好。而前处理不好,大多未使用超声清洗设备。目前,电镀行业还不很了解超声清洗设备的实际应用,所以有必要谈一下它的使用。
超声前处理:在电镀前处理时必须根据工件的实际情况,采用适宜的方法进行有效清洗。金属基材一般分为冲压件和压铸件。冲压件上面的油污为一般冲压油,因其密度比较高所以比较容易清洗。一般可用酸洗、电解等。视厂家情况进行超声清洗则效果更佳。而锌、铝、铜等的压铸件属比较难清洗的。因压铸件中添加了各种元素,此外在成型、拉升、压延、切削、抛光的过程中还必须使用各种油品,如机油、抛光油等。对于超声波请洗机来讲,机油可以轻松去除。但抛光油分为黄油白油、绿油等,这就比较难以去除。因此,必须选择合适的超声清洗设备和清洗液。如一个材料为铜质的三角阀,抛光后即清洗,抛光油为白油、黄油,槽液温度为70℃,超声功率为1.0W/cm时,在普通清洗溶液中3-4分钟就能洗干净,得到合适的电镀表面.但在抛光油为绿油时,先必须浸泡再选用除油效果好的清洗液(本公司的德国产的S104、鸿运除蜡水等),槽液温度也为70℃,超声功率为1.5KW/cm时,还需4-5分钟才能得到合适的电镀表面。如为锌合金件,一般选用碱性较强的清洗液,温度在65℃-75℃之间,在2分钟(视抛光时间定)内就能除去抛光油。为了有效避免电镀过程中手指印等沾在工件的表面,我公司开发了挂具直接投入式超声清洗机,能有效提高效率解决工件在清洗中相互摩擦出现的伤痕,避免清洗后的二次污染等问题,现已得到广泛推广,并取得了电镀行业用户的认可。
在了解基材、油污的种类后,还得了解超声功率与频率的选择和关系。超声频率一般为20-100KHZ之间。普通工件的前处理,一般采用低频、中功率的超声清洗设备(如频率25-28KHZ、功率密度1W/cm)。
因为低频比高频在介质中容易产生空化,对于形状简单、并不十分精密的工件,此类清洗机就能满足要求。特点是噪音较大格便宜。对一些精密度较高的工件,现使用的一般都为高频(40-68KHZ)、高功率的超声清洗机。因此类清洗机对于缝隙、间隙、深孔、盲孔等表面形复杂的工件清洗效果较好。但是超声清洗的作用只是在有溶液到达的地方才能起到清洗作用。也就是说要避免深孔、盲孔中有空气,并且要注意杂质下落、油污上漂和处理清洗不到位的现象。
超声后处理:在工件镀完后虽然经过漂洗,但某些较复杂工件,特别是有缝隙、深孔、盲孔的工件(如眼镜弹簧腿)不能起到理想的作用。只有通过用超声波来去除缝隙、深孔、盲孔中残留的电镀溶液。一般在这方面可选择频率略高、功率密度一般的超声波清洗机即可。
【小结】
在应用超声波设备清洗时应注意以下问题:
(1)超声波功率密度:超声功率密度大有利于清洗作用。
(2)超声波频率:频率低清洗效果相应强,但是噪音大。易损害精密零件。频率高清洗效果弱,噪音较低,适合精密器件的清洗。
(3)清洗液的性质清洗液的表面张力及黏度越大越不利于超声清洗。
(4)清洗液温度清洗液温度升高对产生空穴有利,但过高会使空化强度降低。
(5)清洗液压力当压力大时不易产生空穴,因此超声清洗都是在敞口容器中进行。不易在密闭扣压容器中进行。
(6)清洗液流速清洗液静止不动有利于空穴生长和崩溃过程的充分完成。为了避免污垢再沉积到已清洗好的工件表面,可加快清洗液的流动但不
能过快以免降低清洗效率。
(7)清洗液中气体含量需降低清洗液中气体含量,以免对超声波的传播及空穴强度产生不利影响。
(8)清洗物体声学特性吸声大的物体如布料、橡胶等用超声波清洗效果差,而对声波反射强的材料如金属、玻璃制品则效果较好。
值得一提的是清洗大量污垢的工件,一般经过浸泡、喷射等进行预清洗,在清除了大量的污垢后,再用超声波清洗余下的污垢,效果更好。因此,超声功率的大小、清洗槽的设计、换能器的频率、功率选择、清洗温度及清洗液的选择,使用应多征询专业人士的意见以起到事半功倍的最佳效果。