金屬清洗表面清潔度（洗凈率）的測定方法

在清洗作業(yè)完成之后，經(jīng)常需要對被清洗表面的潔凈度進(jìn)行評價(jià)。一般利用表面的各種性質(zhì)作為評價(jià)的依據，但目前沒(méi)有一種評價(jià)方法是萬(wàn)能的，只能根據具體需要選定最適合的評價(jià)方法。一般的工業(yè)清洗工藝效果往往只憑視覺(jué)和觸覺(jué)等感官加以判斷。對于微量污垢和高潔凈度的判斷就要用儀器來(lái)測定，下面介紹兒種普遍應用的方法。

一、取樣方法

正確地測定清洗對象的清潔程度是有一定的難度的，由于形狀復雜或由多種材料構成的清洗對象，其污垢分布常常不均勻。因此局部表面測定的結果不一定能完全代表整體的污垢及清潔程度的情況。在清洗對象較小時(shí)，一般采用適當的溶劑浸泡溶解污垢，把溶解出來(lái)的污垢多少作為潔凈度的判定方法，但溶劑并不一定能將所有的污垢都溶解下來(lái)，因此，在工業(yè)清洗工藝的現場(chǎng)要采用一些能提高測定準確性的取樣方法。主要的方法如下。

1、隨機取樣測定

當清洗對象是數目很多的同一種小型物品時(shí)，為了減少次數，往往隨機取出個(gè)別樣品進(jìn)行測定，用它的測定結果判定全體樣品的污染清況和潔凈度。此時(shí)，隨機取樣的數目要達到一定數量才能夠較準確地反映整體的情況。

2、對某種特定污垢進(jìn)行專(zhuān)門(mén)測定

即選擇影響最大的污垢進(jìn)行測定，通常的機械部門(mén)進(jìn)行脫脂清洗即適合這種方法。這時(shí)測定的重點(diǎn)是油性污垢而不必對其他污垢進(jìn)行專(zhuān)門(mén)測定。以污染最嚴重的部位為標準進(jìn)行測定。即將對象物表面污垢最多，附著(zhù)最頑固的部位作為測定標準進(jìn)行測定。如果這些部位在清洗后達到所要求的潔凈度，其他部位肯定已達到更好的潔凈度。在清洗工廠(chǎng)大型設備時(shí)往往采用這種方法。

二、實(shí)驗室測定潔凈度的方法

1、儀器測定方法

儀器側定主要應用在精密工業(yè)清洗和超精密工業(yè)清洗領(lǐng)域。但這些方法受到許多客觀(guān)限制，目前大部分停留在實(shí)驗室研究的范圍。儀器測定主要有以下幾種。

（1）電子顯微鏡。用電子顯微鏡來(lái)研究清洗對象表面的細微狀態(tài)和測定微小的污垢粒子（粒徑1μm）的數目。

（2）激光散射。用氦氖激光射線(xiàn)照射十分平滑的清洗對象的表面。利用激光散射原理測定表面上粒徑在0.2~0.3μm的微粒狀污垢粒子的數目。

（3）表面分析儀器。把各種電磁波、電子或離子束照射到清洗對象的表層，并捕捉它們反射時(shí)產(chǎn)生的各種光電信息，或利用所產(chǎn)生的分子和原子的能量分布狀態(tài)進(jìn)行研究分析，從而對污垢存在的情況進(jìn)行定性及定量測定。

利用電磁波進(jìn)行表面分析的儀器有：紅外線(xiàn)反射分光光度儀（IRRS）、射線(xiàn)光電了能譜(FXS)、X射線(xiàn)熒光分析儀（ESCA）等。利用電子射線(xiàn)的分析儀器有反射電子吸收俄歇電子能譜（AES，SAM）、電子射線(xiàn)X射線(xiàn)法（EPMA）等。利用離子束分析儀器有離子散射光譜儀（ISS）和二次離子質(zhì)譜儀(SIMA)等。

2、示蹤法

把有標記特征的物質(zhì)混入人污垢中并附著(zhù)在清洗對象表面，清洗結束后，利用標記物的殘留的情況作為清洗力和潔凈度的評價(jià)，示蹤法有兩種。

（1）同位素法。利用放射性同位素，如用含有放射性碳原子同位素¹⁴C的酰胺、烷烴等有機物，能放射出β射線(xiàn)而且射線(xiàn)強度與¹⁴C含量成正比的特點(diǎn)作標記示蹤原子的方法。但這種方法的準確性受接收放射能的實(shí)驗方法的制約，因此實(shí)用性較差。

（2）熒光染料法，是將熒光染料作標記物的方法。把綠色的油溶性熒光染料加到油性污垢中，附著(zhù)在對象物表面并進(jìn)行清洗，清洗后用熒光燈檢測物質(zhì)表面的熒光強度，間接評價(jià)表面的潔凈程度。

（3）表面膜判定法。清洗后的表面加工處理可形成各種表面膜，形成的表面膜的強度和形態(tài)可作為判定潔凈度的方法。比如當金屬表面有微量污垢吸附殘留的情況下，處理得到的表面膜不僅強度差而且不均勻。

①真空鍍膜法。在真空狀態(tài)下把金屬鋅加熱蒸發(fā)形成的蒸氣鍍在物體表面形成表面膜。根據最初形成的表面膜的附著(zhù)情況和花紋式樣可以判定物體洗凈的程度。

②硫酸銅溶液法。把金屬短時(shí)間浸泡在硫酸銅水溶液中，根據金屬表面生成的銅膜附著(zhù)強度和花紋式樣判斷金屬的洗凈程度。

三、清洗現場(chǎng)清潔度的測定方法

除以上介紹的各種物理和化學(xué)的測試方法之外，在清洗現場(chǎng)常使用一些簡(jiǎn)便的測定方法，主要有以下幾種。

1、現場(chǎng)的定量測定方法

對污垢數量、清洗力大小、清潔度等，在清洗現場(chǎng)比較準確的測定方法有重量法、吸光光度法和接觸角法。

（1）質(zhì)量法。對形狀復雜但可用天平稱(chēng)量的小型物體的總體潔凈度的一種有效評價(jià)方法。

具體方法如下：取一定數量的樣品，對其清洗前后的質(zhì)量m1、m2和清洗后再用其他方法徹底去污后的質(zhì)量m3進(jìn)行準確稱(chēng)量，則對于單個(gè)樣品：

污垢附著(zhù)量 = m1 - m3

清洗污垢量 = m1 - m2

殘留污垢量 = m2 - m3

污垢去除率 = (m1 - m2)/(m1 - m3)x100%

所求出的污垢去除率及單位面積的污垢殘留是平均值，據此即可判斷物體總體的潔凈程度。

使用本法時(shí)，應防止溫度、濕度的變化及被測物體與電子天平間的溫度造成的實(shí)驗誤差，測量過(guò)程要對溫度、濕度進(jìn)行調整。一般把樣品放在恒溫恒濕條件下放置30~60min再開(kāi)始進(jìn)行測量。另外，天平的感量一般要達到10μg，在稱(chēng)量5個(gè)樣品平均值的情況下，確定的殘留污垢誤差范圍在50~100μg。

（2）吸光光度法。利用紫外線(xiàn)分光光度計測量殘留污垢的方法。把清洗后的物體放在對污垢有強去除作用的清洗劑中。把清洗劑中溶解的污垢的數量用紫外線(xiàn)吸收法加以測定。這種方法準確度很高，可用于測定污垢殘留量小于0.01μg/cm²左右的物體。但使用這種方法在事前要了解污垢的種類(lèi)，并掌握污垢濃度與紫外線(xiàn)吸光度之間的關(guān)系，并繪制出對應關(guān)系的標準曲線(xiàn)。

與質(zhì)量法共同應注意的是：在用這種溶劑去除污垢時(shí)，不能對清洗對象造成腐蝕。特別是由多種材料組成的物體會(huì )存在此問(wèn)題。

（3）接觸角法。把水滴球面與物體觸點(diǎn)所作的球面切線(xiàn)與物體表面形成的夾角稱(chēng)為接觸角。接觸角的大小與物體表面的材料性質(zhì)有關(guān)、并隨材料表面的粗糙度等物質(zhì)性質(zhì)而變化。

對于可被水潤濕的材料所構成的物體，可用水的接觸角了解它們的潔凈程度〔一般水滴在親水表面上潤濕、以接觸角90度為分界，接觸角小于90度，被認為是可被水潤濕的物體)。對于由于同一種材料制成的清洗對象，通過(guò)比較其接觸角可了解相應的潔凈程度。接觸角越小表明其受親油性污垢污染越輕，表面潔凈度越高。

接觸角法只適合于測定平滑表面的潔凈度。對粗糙表面的物體不適用。另外用堿液和表面活性劑水溶液清洗表面之后會(huì )有一些吸附物殘留在表面，由于堿和表面活性劑有使接觸角減小的作用，因此會(huì )影響測量的準確性。

2、定性評價(jià)方法

在清洗現場(chǎng)除用視覺(jué)和接觸角定性評價(jià)外，還常用以下方法。

（1）擦拭法。用干燥潔凈不起毛的布（如紗布）對物休表面擦拭，根據布附著(zhù)污垢的程度來(lái)判定表面潔凈度。本法雖簡(jiǎn)單但不精確。

（2）水滴法，是接觸角評價(jià)潔凈度的一種應用。在一定的條件下，滴在表面上的水滴(一定體積〕的直徑越大，接觸角越小，潔凈度越高。即把表面上形成的水滴直徑大小和形狀，作為比較潔凈度的依據。

（3）水膜法。把清洗后的物體浸泡在水中，使物體表面與水面成垂直，向上拉，離開(kāi)水面后如物體表面形成的水膜能均勻的占滿(mǎn)全部表面，則說(shuō)明潔凈度高。如表面有形不成水膜的，則說(shuō)明那里不夠潔凈。

（4）水霧法。用噴霧器把均勻的微粒狀的水滴噴射到清洗后的干燥表面上，通過(guò)形成水滴的情況判斷潔凈度。當表面十分潔凈時(shí)，微粒狀水滴會(huì )在表面上均勻的潤濕鋪層，而且干燥后凝霧水膜周?chē)螤畛室巹t的圓形。

（5）呼氣法。對著(zhù)干燥的清洗對象表面呼氣，水蒸氣在表面上冷凝時(shí)會(huì )形成混濁的霧斑，表面清潔時(shí)產(chǎn)生的霧斑是均勻的；反之則不均勻。當表面十分平滑潔凈時(shí)，霧斑會(huì )在很短的時(shí)間內消失。