レーザー洗浄と金属の酸洗い
Dec 29, 2023
金属酸洗工程
1. 酸洗いの原理:
これは、酸溶液を使用して鋼表面のスケールや錆を除去する表面処理で、通常はプレフィルム処理が行われます。 一般に、ワークピースは硫酸などの薬液に浸漬され、金属表面の酸化物やその他の膜が除去されます。 電気めっき、エナメル、圧延などの前処理または中間処理です。 ウェットクリーニングとも呼ばれます。
酸洗工程には主に浸漬酸洗、スプレー酸洗、酸性ペースト錆除去が含まれます。
使用される酸は主に硫酸、塩酸、リン酸、硝酸、クロム酸、フッ化水素酸、混酸です。
2. プロセス フロー:
吊り金具→化学脱脂（従来のアルカリ化学脱脂または界面活性剤脱脂）→熱水洗浄→流水洗浄→第一段酸洗→流水洗浄→第二段酸洗→流水洗浄→次工程へ移行 工程（例：化学着色→リサイクル→流水洗浄→硬化処理→流水洗浄→封孔処理→流水洗浄→乾燥→完成品）。
3. 一般的な欠陥:
- 酸化スケール侵入: 酸化スケール侵入は、熱間圧延プロセス中に形成される表面欠陥です。 酸洗い後、黒い点や長い帯が押し込まれていることがよくあります。表面はざらざらしていて、一般に手触り感があり、散発的または密集して現れます。 酸洗い加熱工程、スケール除去工程、圧延工程などの欠陥が原因で発生することが多いです。
- 酸素スポット（表面風景画）：熱間圧延されたストリップの表面の酸化鉄スケールが洗い流された後に残る点状、線状、またはピット状の形態を指します。 本質は、熱間圧延された帯鋼の表面の酸化鉄スケールが除去されていないことです。 その後の加工後、圧延材がマトリックスに押し込まれ、酸洗後に浮き上がります。 外観に多少の影響はありますが、性能には影響しません。
- 黄斑点：局所的または基板表面全体に黄斑点が発生し、注油後も隠蔽できず、製品の品質や外観に影響を与えます。 主な原因は、酸洗槽から出たばかりの帯鋼の表面活性が高く、すすぎ水が帯鋼の通常の洗浄の役割を果たせていないこと、すすぎ槽のスプレービームとノズルが詰まっていること、角度が不等です。
- 酸洗中: ストリップの表面に局所的な酸化スケールがあり、きれいに完全に除去されていません。 帯の表面は灰黒色で、魚の鱗や横の水紋のような汚れが見られます。 これは酸プロセスに関係しており、主に酸濃度が不十分、温度が高くない、ストリップの速度が速すぎる、ストリップを酸に浸漬できないことが原因です。
- 過剰酸洗: 鋼帯の表面はしばしば暗黒色または茶黒色に変わり、ブロック状またはフレーク状の黒または黄色の斑点が現れ、鋼帯の表面は一般に粗くなっています。 理由は漬け込み不足とは逆です。
4. 環境汚染:
生産工程における主な汚染物質は、各レベルの水洗工程で発生する洗浄廃水、サンドブラスト工程で発生する粉塵、酸洗工程で発生する塩化水素酸ミスト、酸洗い、漂白、リン酸塩、中和、防腐処理で発生する廃棄物です。 -錆び加工。 浴液、廃液残渣、廃フィルターエレメント、原料の空樽や包装廃棄物など。主な汚染物質は塩化水素、pH、SS、COD、BOD、アンモニア態窒素、石油などです。
レーザー洗浄プロセス
1. 洗浄原理:
レーザーエネルギーを使用して物体の表面を貫通します。 約 100 フェムト秒以内に、材料内の電子がエネルギー振動を吸収し、材料の表面にプラズマを生成します。 7-10 ピコ秒後、電子エネルギーが結晶格子に伝達され、結晶格子が振動し始めます。 10 ピコ秒後、物体は巨視的な温度を生成し始め、レーザーが照射された局所物質は加熱、溶融、蒸発し始め、それによって洗浄の目的が達成されます。
2. 洗浄プロセスと効果:
レーザー洗浄は酸洗法に比べて前処理が不要で非常に簡単です。 油分、酸化皮膜、サビを同時に除去できます。 デバイスの電源を入れて点灯させ、掃除するだけです。
レーザー洗浄は、最高の工業用洗浄レベルである Sa3 レベルに達します。 素材表面の硬度、疎水性等をほとんど損ないません。 漬け込みよりも丁寧に。
3. レーザー洗浄の比較優位性
- プロセス フローと動作要件:
十数工程にわたる酸洗い法に比べ、レーザー洗浄は工程を簡略化し、基本的に1工程で完了します。 洗浄時間と材料ロスを大幅に削減します。
酸洗方法には作業プロセスに厳しい要件があります。錆除去の品質を保証するためにワークピースを完全に脱脂する必要があります。 過度の酸濃度によるワークピースの腐食を防ぐために、酸洗い液の濃度が制御されます。 温度は、ワークピースへの損傷を避けるためにプロセス仕様に従って制御されます。また、装置が腐食を引き起こすこともありません。 酸洗いタンクには徐々にスラッジが堆積し、定期的に清掃する必要がある加熱パイプやその他の制御装置が詰まります。 また、酸洗時間、射出圧力、スパッタリング運転、排気設備等にも注意が必要です。
レーザークリーニングは、初期段階でパラメータを設定すれば、無人運転や自動化された無人運転も実現できます。
- 洗浄効果と環境汚染:
レーザークリーニングには、より強力なクリーニング効果に加えて、耐障害性が向上するという利点もあります。
酸洗法はミスによる酸素斑、黄斑、赤み、黒みが発生することが多く、スクラップ率が高くなります。
実験により、レーザー洗浄は過飽和であっても依然として強い金属光沢を持ち、ヒドロキシルラジカルやその他の汚染物質を生成せず、次のステップの溶接やその他の加工方法に影響を与えないことが証明されています。
最も環境に優しい洗浄方法であるレーザー洗浄プロセス全体で、廃液や残留物などの環境汚染は発生しません。
- 単価と換算コスト
酸洗法では消耗品として薬品が必要となるため、単価は設備減価償却費＋消耗品費となります。
レーザークリーニングには、機器を購入する以外に他の消耗品は必要ありません。 単位費用は設備の減価償却費です。
したがって、洗浄規模が大きく、耐用年数が長いほど、レーザー洗浄の単価は低くなります。
酸洗生産ラインの構築には複雑な工程が必要であり、金属材料ごとに酸洗剤の配合比率も異なります。 このため、転換生産ラインには多額の転換コストがかかる。 短期間で洗浄する金属材料は単一であり、柔軟に変更することはできません。
レーザー洗浄には変換コストがかかりません。ソフトウェア パラメータを切り替えることで、同じ洗浄機で 1 分間鋼板を洗浄し、次の 1 分でアルミニウム合金を洗浄する効果が得られます。 企業にとって、JIT フレキシブル生産を導入するのは便利です。
