超臨界流體技術(shù)在精密清洗中的應(yīng)用

引言

超臨界二氧化碳(COC)由于其低成本、低毒性、不燃性和環(huán)境可接受性，已被確定為各種精密清潔應(yīng)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COC作為清洗溶劑的經(jīng)驗(yàn)，以將該技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)實(shí)踐。

超臨界流體在精密清洗中的應(yīng)用源于過(guò)去十年該技術(shù)的發(fā)展。超臨界流體的新的溶劑特性，特別是二氧化碳，已經(jīng)在食品、制藥和石油工業(yè)中得到商業(yè)利用。最近，超臨界流體技術(shù)已被商業(yè)應(yīng)用于從工業(yè)廢水中提取有害有機(jī)化學(xué)品。目前，二氧化碳正被用于多種精密清潔應(yīng)用，第一批商用系統(tǒng)正在運(yùn)行中。

實(shí)驗(yàn)

典型的一氧化碳清洗過(guò)程是使用多個(gè)清洗容器作為間歇操作或半連續(xù)過(guò)程進(jìn)行的。典型的間歇系統(tǒng)由兩個(gè)主壓力容器、一個(gè)清洗室和一個(gè)分離器組成。其他主要設(shè)備包括期間很少或沒(méi)有操作員注意清潔周期。在后一種情況下，一組預(yù)編程的操作參數(shù)。針對(duì)正在清洗的材料進(jìn)行了優(yōu)化，可控制過(guò)程中的流程示意圖Figure1說(shuō)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(huán)境設(shè)計(jì)的快速開(kāi)啟關(guān)閉機(jī)構(gòu)來(lái)密封腔室。

清潔過(guò)程開(kāi)始于將液態(tài)一氧化碳從儲(chǔ)存容器泵入清潔室，并將清潔室加壓至工作條件。在這一點(diǎn)上，清洗室與系統(tǒng)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(jìn)行處理。

選擇:(1)免疫;(2)清洗室內(nèi)容物的攪動(dòng);(3)超臨界CO2的再循環(huán);或者(4)用新鮮C 2置換清潔室中的CO2在清潔周期結(jié)束時(shí)，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(dāng)一氧化碳退出清洗時(shí)，它通過(guò)過(guò)濾器，然后通過(guò)減壓閥，在分離器中蒸發(fā)。

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(jié)果

在每個(gè)新的或替換的應(yīng)用中，都有需要克服的技術(shù)挑戰(zhàn)，包括評(píng)估清潔功效和與待清潔零件的兼容性;清潔過(guò)程的環(huán)境影響評(píng)估;根據(jù)性能而不是工藝制定新的清潔規(guī)范;開(kāi)發(fā)工程數(shù)據(jù)以擴(kuò)大特定清洗過(guò)程的規(guī)模;如有必要，補(bǔ)充或加強(qiáng)清潔過(guò)程，以符合規(guī)范;以及為制造車(chē)間設(shè)計(jì)和制造安全、易于操作的設(shè)備。

這些挑戰(zhàn)代表了任何替代清潔技術(shù)必須克服的障礙，如果它要實(shí)現(xiàn)其作為氟氯化碳和其他危險(xiǎn)溶劑的替代品的潛力。二氧化碳面臨的具體挑戰(zhàn)包括持續(xù)去除無(wú)機(jī)和顆粒污染物以及有機(jī)殘留物的能力。一氧化碳精密清洗;迄今為止，當(dāng)需要去除顆粒時(shí)，特別是在半導(dǎo)體、電子、計(jì)算機(jī)和醫(yī)療器械行業(yè)中至關(guān)重要的mi- cron尺寸范圍內(nèi)的顆粒時(shí)，所取得的成功有限。

圖2清潔精密軸承組件的二氧化碳系統(tǒng)照片

圖2示出了最近制造的用于清潔精密軸承組件的系統(tǒng)。在這種應(yīng)用中，一氧化碳清洗是儀器組裝前的最后一步。展開(kāi)后，儀器無(wú)法取回或維修。

總結(jié)

在金屬加工和其他制造業(yè)中接受和使用二氧化碳清潔技術(shù)必須解決前面提到的幾個(gè)重要問(wèn)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(wú)機(jī)殘留物和微粒。安全、易于操作的設(shè)備也必須能夠融入工作場(chǎng)所。

審核編輯：湯梓紅