使用超临界二氧化碳进行精密表面清洁
引言
超臨界二氧化碳(CO2)由于其低成本、低毒性、不燃性和環境可接受性,已被確定為各種精密清潔應用中氟氯化碳的有前途的溶劑替代品。本文介紹了最近使用CO2作為清洗溶劑的經驗,以將該技術應用于商業實踐。
超臨界流體在精密清洗中的應用源于過去十年該技術的發展。超臨界流體的新的溶劑特性,特別是二氧化碳,已經在食品、制藥和石油工業中得到商業利用。最近,超臨界流體技術已被商業應用于從工業廢水中提取有害有機化學品。目前,二氧化碳正被用于多種精密清潔應用,第一批商用系統正在運行中。
實驗
典型的一氧化碳清洗過程是使用多個清洗容器作為間歇操作或半連續過程進行的。典型的間歇系統由兩個主壓力容器、一個清洗室和一個分離器組成。其他主要設備包括期間很少或沒有操作員注意清潔周期。在后一種情況下,一組預編程的操作參數。針對正在清洗的材料進行了優化,可控制過程中的流程示意圖Figure1說明了基本的批量清洗操作。
使用合適的籃子、容器或固定裝置將待清潔的材料裝入清潔室。然后,使用為操作人員和工作環境設計的快速開啟關閉機構來密封腔室。
清潔過程開始于將液態一氧化碳從儲存容器泵入清潔室,并將清潔室加壓至工作條件。在這一點上,清洗室與系統的其余部分是隔離的,零件需要清洗浸泡在超臨界二氧化碳中然后使用以下任意一種組合進行處理。
選擇:(1)免疫;(2)清洗室內容物的攪動;(3)超臨界CO2的再循環;或者(4)用新鮮C 2置換清潔室中的CO2在清潔周期結束時,額外的新鮮一氧化碳被泵入清洗室,將被污染的二氧化碳溶劑置換到分離器。當一氧化碳退出清洗時室,它通過過濾器,然后通過減壓閥,在分離器中蒸發。
圖1 二氧化碳臨界流體精密零件清洗示意流程圖
討論與結果
在每個新的或替換的應用中,都有需要克服的技術挑戰,包括評估清潔功效和與待清潔零件的兼容性;清潔過程的環境影響評估;根據性能而不是工藝制定新的清潔規范;開發工程數據以擴大特定清洗過程的規模;如有必要,補充或加強清潔過程,以符合規范;以及為制造車間設計和制造安全、易于操作的設備。
這些挑戰代表了任何替代清潔技術必須克服的障礙,如果它要實現其作為氟氯化碳和其他危險溶劑的替代品的潛力。二氧化碳面臨的具體挑戰包括持續去除無機和顆粒污染物以及有機殘留物的能力。一氧化碳精密清洗;迄今為止,當需要去除顆粒時,特別是在半導體、電子、計算機和醫療器械行業中至關重要的mi- cron尺寸范圍內的顆粒時,所取得的成功有限。
總結
在金屬加工和其他制造業中接受和使用二氧化碳清潔技術必須解決前面提到的幾個重要問題。精密清潔要求徹底清除表面的所有污染物,包括油、油脂、無機殘留物和微粒。安全、易于操作的設備也必須能夠融入工作場所。
總結
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