ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физические основы очистки поверхностей деталей от загрязнений из "Восстановление деталей машин " Очистные материалы подразделяются по виду основного технологического эффекта, сопровождающего процесс, на растворяющие, эмульгирующие и диспергирующие. Первые два вида сред, которые получили наибольшее распространение, применяются в жидком виде, а последний -в жидком или твердом состоянии. [c.92] Основные явления, обусловливающие очистное действие среды, включают растворение, смачивание, физико-химическую адсорбцию, эмульгирование, диспергирование и стабилизацию загрязнений. [c.92] Растворение - это процесс образования однородной системы из двух веществ с равномерным распределением одного вещества в другом. Наибольшей взаимной растворимостью характеризуются вещества со сходными строением и свойствами - подобное растворяется в подобном . [c.92] Молекулы воды, спиртов, кислот, щелочей и различных химических элементов полярны, т.е. обладают дипольным моментом. У молекул некоторых веществ дипольный момент может индуцироваться (наводиться) при соприкосновении с полярными молекулами. К таким веществам относятся, например, углеводороды ароматического основания. [c.92] Смачивание заключается в растекании капли жидкости, помещенной на поверхность твердого тела. [c.93] Это свойство зависит от поверхностного натяжения жидкости, сочетания составов жидкости и твердого тела. Смачивание - результат меж-молекулярного взаимодействия сред на фанице соприкосновения трех фаз твердое тело - жидкость - газ. [c.93] Процесс смачивания позволяет очистному раствору проникать в поры и трещины твердого тела. Углеводородные загрязнения не смачиваются водой, минеральные же частищл обычно смачиваются, но при отсутствии жировых пленок на поверхности. [c.93] Чем меньше значение угла ф, тем больше смачивающая способность жидкости. [c.94] На границе очищаемой поверхности и раствора имеется пограничный слой молекул, не уравновешенных жидкой средой. Молекулы слоя подвержеш 1 притяжению молекул всего объема этой жидкости, поэтому слой обладает избытком свободной энергии или адсорбционной активностью. Избыток свободной энергии определяет поверхностную энергию или натяжение. Поверхностное натяжение измеряют работой, которую необходимо затратить на увеличение поверхности жидкости на 1 см, а произведение поверхностного натяжения на величину поверхности называют свободной поверхностной энергией. Способность вещества понижать последнюю характеризует его поверхностную активность. Таким образом, вещества, способные понижать поверхностное натяжение раствора, называются поверхностно-активными веществами (ПАВ). [c.94] ПАВ представляют собой полярные органические соединения. Популярность ПАВ обусловлена строением молекул, состоящих из гидрофобной и гидрофильной частей. Гидрофобная (водоотталкивающая) часть молекулы состоит из остатка углеводородной цепи длиной 10... 18 углеродных атомов и способствует растворению ПАВ в масле. Гидрофильная часть молекулы содержит карбоксильную СООН, гидроксильную ОН, сульфатную OSOj или аминофуппу NH2 и способствует растворению ПАВ в воде. [c.94] Адсорбция ПАВ сопровождается образованием адсорбционного и сольватного слоев молекул, покрывающих все поверхности. Процесс адсорбции как увеличение концентрации растворенного вещества у поверхности загрязнений уменьшает прочность его соединения с металлической поверхностью и прочность самого загрязнения, что приводит к образованию микротрещин в загрязнении и его последующему разрушению (диспергированию). В зависимости от активности ПАВ адсорбционные процессы сопровождаются различными эффектами диспергирующими, расклинивающими, капиллярными и их комбинацией. Так, расклинивающее давление в микротрещинах достигает значений 80... 100 МПа, а капиллярные давления - 150...260 МПа, что обечечивает разрушение твердых загрязнений. Вещества, способные адсорбироваться на поверхности гидрофобных частиц, называются эмульгаторами. [c.94] Наибольшее применение в очистных процессах нашли коллоидные (мылоподобные) ПАВ. В водных растворах коллоидные ПАВ имеют высокую поверхностную активность, они способны образовывать коллоидные агрегаты - мицеллы. Причиной мицеллообразования является наличие в молекулах сильнополярной фуппы и гидрофобного радикала. Эта способность проявляется при пороговой концентрации ПАВ. Образование мицелл при критической концентрации мицеллообразования (ККМ) приводит к резкому изменению очистных свойств растворов ПАВ, при этом меняются плотность, электрическая проводимость, поверхностное натяжение и моющее действие этих растворов. Величина ККМ зависит от вида ПАВ, наличия в растворе ш,елочных добавок и температуры раствора. Для различных ПАВ значения ККМ составляют 1... 10 г/л. [c.95] Щелочные добавки значительно снижают ККМ, что обеспечивает эффективное очистное действие раствора при меньшем расходе ПАВ. [c.95] Водные растворы коллоидных ПАВ при концентрации выше ККМ способны поглощать значительное количество нерастворимых в воде веществ с образованием прозрачных, не расслаивающихся со временем растворов. Этот процесс называется коллоидным растворением, или солюбилизацией. Явление солюбилизации объясняется способностью мицелл ПАВ поглощать гидрофобными углеводородными радикалами молекулы веществ, нерастворимых в воде. [c.95] Загрязнения, как правило, состоят из жидкой (масла, смолы) и твердой (пыль, асфальтены, карбены и др.) частей. Такие загрязнения удаляют с поверхности изделия путем эмульгирования жидкой фазы (образования эмульсий) и диспергирования твердой фазы (образования дисперсий). На процессы эмульгирования и диспергирования большое влияние оказывает механическое воздействие раствора, способствующее разрушению загрязнений. [c.95] Суть стабилизации процесса очистки заключается в способности очистного раствора удерживать в своем объеме загрязнения, препятствуя обратному осаждению их на очищенные поверхности детали. [c.95] Процесс очистки поверхности металла от загрязнения в жидком растворе ПАВ можно представить множеством воздействий (рис. 2.5). [c.95] Вернуться к основной статье