Может ли ультразвуковая очистка удалить оксидный слой? 

Как человек, проработавший в сфере ультразвукового оборудования уже 20 лет, я прихожу к следующему выводу: да, промышленные ультразвуковые очистные установки способны эффективно удалять различные виды оксидных слоёв, но это непростой процесс. Эффективность зависит от четырёх ключевых факторов: природы оксидного слоя, химического воздействия чистящего средства, физических параметров ультразвука и параметров процесса очистки.

1. Принцип ультразвуковой очистки: синергетический эффект физики и химии.

В основе ультразвуковой очистки лежит «эффект кавитации». Высокочастотный электрический сигнал преобразуется преобразователем в механические колебания, генерирующие в очищающей жидкости десятки тысяч мельчайших пузырьков (кавитационных пузырьков). Эти пузырьки быстро образуются, растут, резко схлопываются и лопаются под действием переменного положительного и отрицательного давления, мгновенно создавая ударные волны, достигающие локального давления до 1000 атмосфер, и микроструи, движущиеся со скоростью 400 километров в час.

Физическое воздействие (механическая сила): Эта мощная ударная сила может непрерывно и полностью воздействовать на поверхность заготовки. Она может непосредственно разрушать и отслаивать рыхлые, пористые и плохо приклеенные оксидные слои (например, ржавчину/Fe₂O₃ и некоторые термически обработанные оксидные окалины).

Химическое воздействие (синергия): Простое физическое воздействие часто не позволяет удалить плотные, твёрдые оксидные плёнки (например, плотную оксидную плёнку Al₂O₃ на алюминии). В этом случае решающее значение имеет химическое воздействие чистящего средства. Сначала чистящее средство вступает в химическую реакцию с оксидным слоем, размягчая, растворяя или разрушая его. Затем кавитационный эффект ультразвука полностью удаляет эти продукты реакции с подложки и ускоряет обмен свежего раствора с поверхностью детали, значительно повышая эффективность и равномерность очистки.

Без подходящего чистящего средства ультразвуковая очистка значительно менее эффективна при удалении стойких оксидных слоёв. Без использования ультразвуковых чистящих средств очистка занимает больше времени и затрудняет очистку мелких трещин на сложных деталях. Эти два фактора создают синергетический эффект: «1+1 > 2».

2. Анализ типа оксидного слоя и возможности очистки

3. Основные параметры оборудования и процесса, влияющие на результаты очистки

·Ультразвуковая частота

Низкая частота (20–30 кГц): кавитационные пузырьки крупные, энергия высокая, а удар сильный. Подходит для твёрдых и прочно прилипших оксидных слоёв (например, толстой ржавчины). Однако может вызывать лёгкую кавитационную коррозию на поверхности заготовки.

Высокая частота (40–80 кГц и выше): кавитационные пузырьки мелкие и плотные, обеспечивают мягкое воздействие и глубокое проникновение. Это делает этот метод подходящим для обработки прецизионных деталей, удаления мельчайших частиц оксида и очистки более сложных зазоров. Для оксидных слоёв часто используется сочетание высоких и низких частот, чтобы достичь баланса между ударом и точностью.

·Плотность мощности

Мощность ультразвука на единицу объёма резервуара (Вт/л). Очистка стойких оксидных слоёв требует более высокой плотности мощности (обычно > 0,5 Вт/см² или более 25 Вт/л), чтобы обеспечить достаточную энергию для создания сильного кавитационного эффекта.

·Температура очистки

Нагрев имеет решающее значение. Повышение температуры снижает поверхностное натяжение чистящей жидкости, увеличивает интенсивность кавитации и значительно ускоряет химическую реакцию чистящего средства. Обычно для очистки оксидных слоёв температура должна находиться в диапазоне от 50 до 70 °C.

·Время уборки

Время очистки определяется экспериментально, в зависимости от толщины и стойкости оксидного слоя, и обычно составляет от 3 до 20 минут. Слишком короткое время очистки не обеспечит полной очистки, а слишком длительное может привести к чрезмерной коррозии основания.

4. Меры предосторожности и риски

Риск коррозии основания: чистящие средства, используемые для удаления оксидных слоёв, часто имеют кислотную или щелочную природу и потенциально коррозионны для металлических оснований. Строго контролируйте концентрацию, температуру и время очистки или используйте специальные чистящие средства, содержащие высокоэффективные ингибиторы коррозии.

Повреждение заготовки: Для сверхточных поверхностей (например, полированных зеркал), хрупких материалов (например, керамики, кремниевых пластин) или заготовок с покрытиями чрезмерно сильный ультразвук может вызвать повреждение, поэтому частоту и мощность следует выбирать с осторожностью.

Риск водородной хрупкости: При травлении деталей из высокопрочной стали, например, углеродистой стали, может возникнуть риск водородной хрупкости, поэтому требуется последующая обработка для удаления водорода.

Профессиональное резюме и предложения

Промышленные ультразвуковые очистные установки — эффективные и автоматизированные инструменты для очистки различных типов оксидных слоёв. Они особенно подходят для промышленных применений со сложными конструкциями, большими партиями и высокими требованиями к чистоте.

1.Это не панацея: ее успех во многом зависит от идеального сочетания железного треугольника «ультразвук + чистящее средство + параметры процесса».

2.Химия для очистки играет ключевую роль: выбор или разработка чистящего средства, подходящего к конкретному оксидному слою и материалу подложки, имеет решающее значение для успеха.

3.Отладка процесса – это гарантия: оптимальную частоту, мощность, температуру и время необходимо определять экспериментальным путем.

Как производитель ультразвуковых очистителей с 20-летним опытом, мы обычно рекомендуем клиентам предоставлять образцы очищаемых изделий и проводить бесплатные испытания на нашем заводе. Результаты будут использованы для определения оптимальной конфигурации оборудования и плана процесса очистки, что позволит гарантировать, что оборудование, вложенное клиентами, действительно решит их производственные задачи.