1.3 除油
1.3.1 有机溶剂除油
有机溶剂除油就是利用有机溶剂能溶解油脂的性质，把油污除去。只有表面沾污了用一般化学除油难以除去的，如黄油、凡士林、抛光膏结垢等才采用有机溶剂除油。有机溶剂除油的最大缺点是：溶剂挥发后在表面上会留下一层极薄的油膜。所以有机溶剂除油只能作为预除油，随后再用化学除油。
常用有机溶剂的部分物理化学常数见表1-3。
表1-3 常用有机溶剂部分物理化学常数
最常用的还有汽油，因其价廉易得，毒性小，溶解力强而受到欢迎，但其缺点是易燃易爆、不可加温。当油污含量达到30％时，应予以更换。
有机溶剂除油常用浸洗法，适用于小零件；对大型设备表面可采用擦拭法。不燃性有机溶剂可使用专用除油设备，可进行蒸气除油或喷射除油。设备基本上是密封的，溶剂可蒸馏循环再生使用，增加了安全可靠性，降低了成本。如三槽式三氯乙烯除油设备，见图1-1，第1槽加温浸泡，溶解除油，第2槽以比较干净的冷液除去第1槽浸泡后残留的油渍，第3槽进行蒸气除油。
图1-1 三槽式溶剂除油装置
三氯乙烯受紫外线照射会分解出剧毒的光气和氯化氢。因此，应避免日光直射和防止水分带入槽内，最好采用密闭装置操作。
1.3.2 化学除油
化学除油就是利用碱性化学物质溶液除去不锈钢表面上的油污，以达到清洁表面的作用。
（1）化学除油原理。
①皂化作用。动物和植物油脂由于其分子结构的原因可被碱所皂化，称为可皂化油，生成可溶性的肥皂（化学结构为脂肪酸钠）和甘油（化学结构为丙三醇）。皂化的化学方程通式可表示为：
②乳化作用。非皂化油，如矿物油能与乳化剂乳化形成乳浊液（其体系属于水包油），使其从金属表面上脱落。
乳化作用机理：乳化剂分子的一端含憎水基团而另一端含亲水基团，见图1-2，在除油过程中，乳化剂以其憎水基团吸附于油表面产生亲和作用，而其亲水基团与水分子相结合，在乳化剂分子定向排列的作用下，油-溶液界面的表面张力大为降低，在溶液的对流和搅拌等作用下，油污就能脱离表面，以微小油珠状态分散在除油液中，这时乳化剂的分子包围在小油珠表面，防止小油珠重新黏附在表面上，见图1-3，变成乳浊液。乳浊液是液相油分散在液相水中，这种乳化作用便起到了除油的作用。
图1-2 乳化剂分子示意图
图1-3 表面活化剂分子的定向排列
（2）化学除油溶液中的碱性化学品。
①氢氧化钠（NaOH）。俗称片碱或苛性钠，有很强的皂化能力。对不抛光钢表面也具有一定的氧化作用，吸附力很强，不易用水洗净。
②碳酸钠（Na2CO3）。属碱式盐，水解能释放出少量的碱，故水溶液呈碱性，0.5％水溶液的pH为11.83。是表面活性剂的极好载体，其本身具有一定的去污能力，俗名纯碱，但水洗性不是很好。
③磷酸三钠（Na3PO4·12H2O）。水溶液呈碱性，0.5％水溶液的pH为11.8。对污物有分散和润湿作用，具有较好的表面活性作用，对皮肤刺激小，是手工擦拭时的首选清洁剂，且水洗性极好。
④硅酸钠（Na2SiO3）。俗称水玻璃和泡花碱。其湿润、乳化、抗絮凝作用均佳，价格低廉。除油后要将硅酸钠彻底洗净，否则在酸洗时形成硅胶，影响后续加工。
⑤焦磷酸钠（Na4P2O7·2H2O）。水溶液呈碱性，0.5％水溶液的pH为10.1，表面活性好，水洗性好，有螯合作用，防止金属溶入后生成不溶性硬水皂膜。
（3）表面活性剂。表面活性剂是强的乳化剂，能加速除油过程。常用的有下列几种。
①十二烷基硫酸钠。有良好的湿润作用，但有很强的起泡作用，因此，使用浓度不可过高，一般为0.5～1g/L，属于阴离子型表面活性剂，水洗性良好。
②OP-10乳化剂。具有良好的润湿作用和乳化作用，除油效果很好，但水洗性不好，必须在除油后加强清洗。因此，使用浓度不宜过高，一般采取3～5g/L。
③TX-10（聚氧乙烯辛烷基酚醚）。有良好的润湿作用和乳化作用，能耐热浓硫酸的氧化作用，可与浓硫酸配合作酸性除油用。使用前先用热水稀释成30％（体积比）使用，常用量为稀释液3～5mL/L。属非离子型表面活性剂。
④6501（十二烷基二乙醇酰胺）、6503（十二烷基二乙醇酰胺磷酸酯）和三乙醇胺油酸皂。都是较新型的乳化剂，对矿物油有极佳的除去效果，水洗性良好，不会被硬水中的钙、镁离子沉淀，其使用量可以大些。
（4）不锈钢化学除油溶液的配方和工作条件见表1-4，可根据不锈钢表面油污的性质和严重程度适当选用。
表1-4 不锈钢化学除油溶液配方和工作条件
（5）影响除油效果的因素。
①温度。一般除油温度控制在70～90℃，温度对除油质量和速率有密切的关系。温度愈高，油脂易软化，流动性增大，皂化作用增强，溶液对流增强，乳化作用加强，因而除油速率愈快。
②油脂的性质。对沾有较多非皂化油的表面，采用表1-4中配方1～3的除油效果不如采用配方4～7含有乳化剂的除油效果好。
③热水清洗。化学除油后，表面宜用60℃热水清洗，将皂化生成的肥皂洗去，以及附着表面的多余乳化剂和硅酸钠洗去，以免黏附于表面上，不利于后续处理。
④搅动溶液或翻动零件，经常更新不锈钢表面的乳化液层，可加速乳化后油滴分散到溶液中的速度，能显著提高除油效果。
⑤超声波强化除油，使用频率在16kHz以上的高频声波，即超声波向除油溶液发射时，反复产生减压与增压的作用，在减压时溶液界面瞬时出现真空空穴，在增压时溶液中出现冲击波，使表面油污膜的完整性被破坏，并出现空洞现象，形成剧烈的搅拌作用。超声波是直线传播的，但反射减弱。超声波通过超声发生装置中的振子发射到表面上的效果最佳。超声波还可用于有机溶剂除油、电化学除油及酸洗，以提高效率。
⑥更新溶液。除油溶液在使用过程中由于油污的进入越来越脏，除了开始可补充1～2次原料外，根据除油速率变慢和除油质量变坏，应把除油溶液更新重配。
1.3.3 电化学除油
电化学除油又称电解除油，是在直流电的作用下，在碱性除油溶液中将不锈钢表面作为阴极或阳极进行电解，从而除去油污。
1.3.3.1 电化学除油机理
电化学除油时，除了有化学除油的皂化作用和乳化作用外，还在电流的作用下，使水分子分解，在表面上析出气泡，随着气泡的增大，将油膜撕裂，脱离表面，呈小油滴状进入溶液中。产生的气体对溶液起搅拌作用，加速了除油的速率。因此，电化学除油所需的电流较大，一般在5～10A/dm2。
不锈钢表面处于阴极时，由于水的电解析出氢气，反应式如下：
析出的氢气泡体积小、数量多，擦刷作用大。
不锈钢表面处于阳极时，析出的是氧气，反应式如下：
析出的氧气只有氢气体积的一半，由于数量少，阳极除油效率不如阴极除油大。
1.3.3.2 阴极除油和阳极除油的比较
阴、阳极电解除油的比较见表1-5。
表1-5 阴、阳极电解除油的比较
1.3.3.3 电化学除油溶液配方及工作条件
电化学除油溶液配方及工作条件见表1-6，也可参照表1-4化学除油配方。
表1-6 电解除油溶液配方和工作条件
1.3.3.4 影响电化学除油的因素
（1）温度。温度愈高，电解液的导电性愈强，除油效率愈高，但一般宜在70～80℃即可。
（2）电流密度。电流密度愈大，产生的气体愈多，除油效率愈高。但一般宜在5～15A/dm2之间即可。
（3）时间。分阴极时间和阳极时间，阴极时间长易除去油，但易渗氢，且易有金属杂质析出，故一般宜在1～2min内。阳极时间长，虽有除去表面在阴极时析出沉渣的作用，但同时有氧化作用，时间过长，特别是有氯离子存在下易使表面发生点腐蚀，故一般阳极时间以0.5min为宜。溶液中没有氯离子存在时，也可在专用阳极除油溶液中进行5～10min。为了取得最佳效果，可采用阴极和阳极的联合除油，要采用反向双掷电闸，即先在阴极除油1～2min，后在阳极除油0.5～1min。可以减轻渗氢和氧化作用。
（4）乳化剂。在电解除油中，有机表面活性剂的乳化作用已降至次要地位。乳化剂往往有很强的发泡作用，为了避免在液面上电解时覆盖大量含有氢气和氧气的泡沫（这些泡沫在电极上产生火花时会引起爆鸣），必须控制有机表面活性剂的用量在1～2g/L之内。
（5）对极。与不锈钢零件在除油时相对应的电极可采用不锈钢板或低碳钢板。对极面积要比不锈钢零件面积大些，主要起导电作用。