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氟碳系有機溶劑

氟碳溶劑作為清洗作業用的有機溶劑.是目前世界上普遍采用的先進清洗工藝用劑之一。因氟碳溶劑具有許多特殊性能.在20世紀70年代就得到了非常迅速的發展。我國近年來在這方面發展很快.航天部已將氟碳溶劑清洗工藝定為部頒標準,進行推廣應用。

氟碳溶劑,按其化學組成屬氟里昂之列。常用的氟碳溶劑代號為F-113和F-141b,均為無色透明液體。

早期廣泛使用的是氟氯系濟洗劑.主要有二氧甲烷、三氯乙烷、一氯乙烯以及四氛乙烯等.

由于污染問題和對臭氧層產生嚴重的破壞,近年來新研究和開發的氯氟系清洗劑的替代物主要有HCFC一123、HCFC一14lh;丙烷類主要是與CFC-113性質相近的二縱五氟丙烷即HCFC-225系列。 HCFC-225ca與HCFC-225cB是它的同分異構體。均具有良好的清洗性質,且可以原封不動地應用于現用的CFC-113清洗機上。各類氟碳系清洗劑的性質見表

(l)氟碳溶劑清洗的特點

①對油污的溶解洗滌能力極強。如F一113和三氧乙烯對油脂的溶解能力分別為43.12N/(M·h)和3.IN/(M·h)。

②相容性好。F-113是相容性佳的有機溶劑之一。除了硅橡膠、聚苯乙烯和金屬鋅外,對絕大多數金屬、塑料、導線的絕緣層、膠帶及表面涂漆層等均無作用,不發生溶損現象。因此.氟碳溶劑可用于各種清洗工藝.如氣相清洗、浸洗、噴洗或者三種方式互相結合的清洗,以及超聲波清洗。特別適用于組裝件和整機的清洗。

③熱穩定性好。幾乎不發生熱分解.有利于貯存和使用。

④毒性小。毒性與酒精相似.低于其他常用有機濟劑。對人體的中毒極限為1000lJ.比二氯乙烯高10倍.有利于環境?;?。

⑤無燃點和閃點,不燃燒、不助燃.也無爆炸危險.故可做到安全生產。

⑥容易回收利用、節約能源.降低生產成本。

⑦氟碳溶劑的表面張力和黏度小.但滲透力強.蒸發速度快,用它清洗過的制件一般不需揩擦或烘干處理。去完油污的制件從氟碳溶劑中取出后,會很快自行干燥。工藝簡單,有利于實現機械化和自動化清洗。

⑧電性能良好。F-113的介電常數僅為2.44.而擊穿電壓為35kV,電阻大于2X10cn、。所以用它清洗過的制件,具有較高的電絕緣性能。

(2)氟碳溶劑清洗工藝。較常用的清洗工藝列舉如下。

①氣相清洗一高噴淋一氣相干燥。將被清洗制件置于專用清洗機工作室的蒸氣區內,被加熱沸騰產出的F一113蒸氣遇到冷制件而冷凝,對制件表面上的油污產生浸洗作用。隨著冷凝為液體的F一113液滴下落而洗掉油污.然后再用蒸餾回收的潔凈液體F一113對制件進行噴洗,該噴淋液具有一定的液壓,可將殘留的污物沖凈。后將噴洗凈的制件停留在蒸氣區內.用F一113蒸氣再次進行清洗,這時制件溫度升高.故可達到干燥目X的。

在此清洗工藝中.制件始終不接觸被污染了的清洗劑.只接觸F-113蒸氣及其蒸餾回收的潔凈液體.因此.這是一種完全潔凈的清洗工藝。適用于潔凈度和可靠性要求高的制件的清洗。而且制件的溫度越低,溫差越大.清洗效果越佳。

②熱浸一冷漂一噴洗一氣洗干燥。先把制件浸入加熱到一定溫度或已沸騰了的F-113液體中,使制件表面大部分油污被洗掉。然后在另一個較于凈的冷F-113液體中漂洗。漂洗后再用潔凈的 F一113液體進行噴洗.沖洗掉殘留的污物。后在F一113蒸氣區內進行氣洗、干燥。

③超聲浸洗一噴洗一氣洗干燥。將制件浸人盛有F4113液體的超聲波清洗槽中.超聲清洗一定時間.使制件表面附著力較強的污物在超聲波的空化作用下,強力清洗干凈。再用潔凈的F-113液體對制件噴洗,后在蒸氣區內進行氣洗和干燥。這種清洗機須設有超聲波清洗槽和蒸氣氣洗槽兩部分。

④熱浸一超聲一漂洗一噴洗一氣洗一于燥。先把制件浸入加熱到一定溫度的F一113液體中。洗去制件表面的大部分污物。再浸人超聲波清洗槽中作進一步清洗。然后浸人較干凈的F一113液體中漂洗。后再進行噴洗、氣洗和干燥。

⑤甲種清洗劑浸洗一乙種清洗劑漂洗一噴洗一氣洗干燥。當被洗制件表面存在油脂性污染和水溶性污染時,可選用兩種或多種清洗劑進行分次清洗。例如.先用T一wD602清洗劑清洗后,再在TF清洗劑中進行漂洗。后再噴洗、氣洗和干燥。

(3)氟碳溶劑的應用。HCFC-141l,適合于金屬清洗.與甲醉做成共沸混合物后,適用于松香系焊劑的清洗。HCFC-141b的表面張力和黏度較低·對清洗有細小縫隙的物體很適用。代表溶解參數的KB位為58,比CFC一113高.對油分、焊劑有良好的清洗能力。其沸點比CFC一113低15℃。在原來使用CFC一113的清洗設備上.只要稍作改造即可使用。HCFC一141b的汽化潛熱偏大.在高濕度場合.要注意干燥時的結露現象。該清洗劑沒有著火點,可不作為危險品管理.但它具有燃燒范圍,在這個范圍內要加以注意。

HCFC一225是225Ca和225CB組成的同分異構體混合物。其沸點與CFGI玲在I.d一范圍,KB值與CFC相同,表面張力很小.清洗性均衡、良好。HCFC~225的汽化潛熱基本與CFC一致??山釁嗲逑?且有良好的干燥性。 如和乙醉組成共沸混合物。其物性同CFC113的共沸混合物相近, 可用于各類焊劑的清洗。表4一12列出了HCFC一141b、HCFG225和 CFC-113三種氟碳溶劑對不同材質的影響。

由此可見。HCFC-14lB對塑料的影響比CFC一113大.對合成橡膠的影響也比CFC一113大.對金屬材料基本上無影響。HCFC-225的反應.除了在丙烯酸jCFCll3有區別外.其他與CFC一113 相比.基本上是接近的。同樣HCFC一225對金屬材料也沒有不良影響。HCFC清洗劑目前主要作為CFC一113的替代物使用。在焊劑清洗的替代物上,雖然已經開發了免清洗焊劑、水系、半水系等多種替代技術來實行電路組裝基板的清洗。但對于有高可靠性要求 的電路板和高密度組裝的基板,一般都利用HCFC清洗劑的低表面張力和低黏度的固有特性,在實際生產線上被廣泛使用。在電子元件、精密元件、光學儀器等行業.利用HCFC清洗劑進行脫脂清洗的情況很多,例如小型復雜元件的清洗、多接點繼電器的清洗.易蝕材料的清洗.不允許有清洗污點的元件的清洗等。

(4)氟碳溶劑的安全性和對環境的影響。經過對HCFC清洗劑的各種毒性測試評價,認為這類清洗劑屬低毒性。HCFC清洗劑環境方面的測試結果的一部分數據列于表4-10。HCFC-225ca和HCFC一225cb的大氣壽命短,且臭氧破壞系數(ODP)和溫室暖化系數(GWP)很低。與CFCs相比.對環境的影響是很小的。HCFC一14lb的ODP為0.11,已經接近于禁用ODS規定的數值, 因此認為.以HCFC-1411替代三氯乙烯是不理想的。目前HCFc清洗劑作為一種過渡性替代物,在一段特定時間內可以使用。

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