表面活性剂在抛光液中应用

裴占柱

【摘 要】讨论一种用于金属类的抛光液的制备和性能.它由磨料与表面活性剂(非离子型与阴离子型)、助剂与水组成的溶液,该溶液用Na2CO3将pH值调至8～9,本抛光剂特别适于抛光钢制品与不锈钢制品,而且可以减少原材料消耗,缩短加工时间. 【期刊名称】《广州化工》 【年(卷),期】2013(041)008 【总页数】2页(P99-100)

【关键词】表面活性剂;抛光液;磨料;螯合剂 【作 者】裴占柱

【作者单位】河南化工职业学院,河南 郑州450042 【正文语种】中 文 【中图分类】TG175

在机械加工业中，往往需要工件表面达到一定的光洁度，对于大型加工件，可以使用磨床或其他工具进行研磨加工，以达到所要求的表面光洁度。然而，对于小尺寸、结构复杂的微表面零件，上述加工方法就不能应用，而是采用抛光工艺来完成。抛光操作的常用方法是将工件投入特制的金属或硬质塑料制成的料桶中，再加入配好的含磨料抛光液，将料桶密封后，放入抛光机中，然后开启抛光机带动料桶作高速旋转运动，料桶中的工件与磨料在表面活性剂的作用下进行高速研磨完成抛光作业

［1］。目前，国内厂家大多采用此法进行生产。我们参照国内相关产品并借鉴少量文献进行该产品的试验与研究，其目的是开发新一代抛光液，改进目前国内的抛光工艺。经过长期的实验室研究与工业化试验，制取了性能优良的用于高碳钢制品的抛光液，为优化工业抛光操作工艺提供可靠的参数［2］。通过研制发现，该产品技术的核心是抛光液的制备，而表面活性剂又是抛光液的主要成份［3］。抛光过程是靠磨料与工件表面的密切接触快速磨擦来完成，然而，如果没有表面活性剂与助剂的存在，抛光操作便无法进行。对于表面活性剂与助剂的作用机理，目前理论上的解释尚不完善，需要继续研究与探讨。一般说来，磨料的硬度应当稍大于工件表面硬度［4－5］。例如，对于高碳钢工件，在经过热处理后，具有很高硬度，可以考虑采用碳化硅或氧化铝磨料。相反，对于表面硬度较低的工件，可以使用硬度较小的磨料，有些厂家甚至使用植物杆茎与果实外壳(如核桃的果实外壳)制成的粉末做磨料。除了考虑磨料硬度外，磨料的几何结构，外形尺寸与堆密度大小也需要认真设计。我们实验采用的工件是纺织工业所用的机针，磨料采用碳化硅制成圆柱形，尺寸大小控制在截面直径1.5 ～2 mm，高度3.5 ～5 mm 的数值范围内，研究了表面活性剂在抛光液中的应用。 1 实验部分 1.1 原材料

1.1.1 非离子表面活性剂

乳化剂OP(烷基酚聚氧乙烯醚)，上海助剂厂;乳化剂NP－10(壬基酚聚氧乙烯醚)，吉林石化厂;6501(椰子油二乙醇胺)，上海洗涤剂三厂;AEO9(脂肪醇聚氧乙烯醚)，上海助剂厂。

1.1.2 阴离子表面活性剂

LAS(直链十二烷基苯磺酸钠)，南京烷基苯厂生产;PET(壬基酚醚磷酸单脂乙醇胺盐)，上海洗涤剂三厂。

1.1.3 螯合剂

邻苯二酚(工业级);乙二胺四乙酸钠盐，上海洗涤剂三厂。 1.1.4 磨料

碳化硅，圆柱形实心磨料，尺寸:高与截面直径分别为3.5 ～5 mm 与1.5 ～2 mm 之间。 1.1.5 加料桶

用硬质PVC 塑料制成。尺寸:高×截面直径×壁厚为170 mm×88 mm×9 mm。 1.1.6 抛光机

河南省郑州市抛光机厂生产小型机。 1.1.7 加工件

100 ～150 mm 型机针。 1.2 实验过程 1.2.1 抛光液制备

将定量的水加入装有搅拌桨与加热器的不锈钢(或有搪瓷内衬)的反应罐中，将水温加热至50 ℃左右，开启搅拌，按阴离子活性剂与非离子活性剂的比例8∶2，依次加入乳化剂OP，AEO9，6501，NP－10，LAS，PET，EDTA 钠盐溶于水中制得透明的水溶液，然后用Na2CO3 将溶液pH 值调至8 ～9。如果溶液的粘稠度太小，泡沫太多，可以加入增稠剂与聚醚型非离子消泡剂调节之。 1.2.2 抛光操作

按照比例将配制好的溶液与磨料加入料桶中，再放入定量的机针，密闭料桶，装入抛光机中。启动抛光机，料桶便处于高速变向的旋转运动状态，抛光操作便正常进行。通常抛光时间控制在20 ～30 min 为宜。抛光速度的大小要以工件的合格率为准，适当调整。 1.2.3 质量监督

目前测定工件光洁度的方法有二种，其一是采用机械工业常用的测定光洁度方法;再一种是将工件置于25 ～30 倍放大镜下进行目测，并与标准光洁度的工件对比，确定产品是否合格。 2 结果与讨论

2.1 含不同比例的表面活性剂的抛光液对抛光效果的影响

试验选用上述抛光工艺，分别使用自制抛光液对钢制品进行抛光对比试验，结果如表1 所示。

表1 不同抛光液粗糙度光亮性比较阴离子∶非离子 抛光液外观 pH 值 粗糙度Ra/m 抛光制品外观9∶1 透明溶液 8 ～9 0.40较亮8∶2 透明溶液 8 ～9 0.24 高亮7∶3 透明溶液 8 ～9 0.40 较亮5∶5 透明溶液 8 ～9 0.35 亮3∶7 透明溶液 8 ～9 0.35 较亮2∶8 透明溶液 8 ～9 0.23 亮1∶9 透明溶液 8 ～9 0.45亮 从表1 中可以看出，使用性能优良、配比恰当的表面活性剂的抛光液抛光后的制品，光亮度高，粗糙度也低。这是由于在抛光过程中，一方面是椰子油二乙醇胺类化合物为一种非离子型表面活性剂，它溶于水，对水有明显的增稠效果，并有极好的泡沫稳定作用［6］。从其分子结构看，它有一个酰胺键，应该有较大的极性，加之分子中存在着醇羧基，因此它与金属材料应有较强的亲合力，R－基是一个较长烃基，通过链的长短可以调节其水溶性的大小，它决定着用水稀释的倍数。R(OCH2CH2)nOH 该烷基酚聚氧乙烯醚类化合物，为另一类非离子型表面活性剂。它化学稳定性好，表面活性强。对n 值的大小应用选择，当n 值达到一定数值时是水溶性的，有较好的净洗能力，与离子型表面活性剂相比，它对酸碱及硬水的稳定性更好些。表面活性剂中阴、非离子的种类用量及它们的配比亦十分重要，这些参数决定抛光液的质量［7－8］。对于不同材质的工件，其抛光液的成份差别甚大。由此可见，抛光作业的优劣取决于抛光液的组成，在制备抛光液时，必须通过大量的实验，认真对表面活性剂进行优选。另一方面以阴离子活性剂与非离子活性

剂为主要成分的新型抛光剂，由于其中的分子具有对钢制品与不锈钢制品有较大的亲和力及润湿性能。表面活性剂的存在可以修复加工工件表面的凹痕、损伤及不平整部分，从而提高工件的平整度与光亮度。经该剂抛光后的钢制品与不锈钢制品表面光亮均匀，全部合格。因此可以广泛用于各种钢制品与不锈钢制品的精抛光。 2.2 螯合剂的加入对抛光效果的影响

试验选用上述抛光工艺，分别使用自制抛光液对钢制品进行抛光对比试验，结果如表2 所示。

表2 不同抛光液粗糙度和光亮性比较抛光剂 抛光液外观 pH 值 粗糙度Ra/m抛光制品外观加螯合剂 透明溶液 8 ～9 0.24高亮不加螯合剂 透明溶液 8 ～9 0.56亮 从表2 中可以看出，加入适量螯合剂的抛光剂抛光后的制品，光亮度高，粗糙度也低。一方面这是由于加入的螯合剂与金属离子反应生成稳定的螯合物。就会使得溶液中处于游离状态的自由金属离子减少，从而减少了金属离子吸附在制品表面的机会，抑制了其在制品表面的沉积［9］，减少金属在制品表面的沾污。另一方面在配制抛光液时使用的水质硬度偏高，可以加入少量的螯合物如EDTA 等，水中的金属离子与螯合物形成配合物，从而降低了水质的硬度，提高抛光液质量，消除恶劣水质对抛光作用的负面影响。可以减少抛光液用量，降低原材料消耗，提高抛光速度，从而达到优化抛光作业的目的。

助剂的加入具备一定的洗涤功能，可以清除附着在工件表面的杂质与污垢，有助于抛光操作。 3 结 论

综上研究，在抛光液中加入表面活性剂和螯合剂等助剂对抛光件的抛光效果有很大影响。实验表明，表面活性剂的性质和比例对抛光效果影响显著。

限于本文作者的能力与实验的局限性，虽然在抛光液与抛光工艺的研究方面取得一定的成果，对于改进抛光工艺操作，降低生产成本，提高产品质量方面做了大量工

作，然而我们的研究仍然是初步的探索，对该项目的研究还有许多工作要做。 参考文献

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