超声波可以清洗光学镜片(棱镜、镜片、眼镜)、手机液晶屏等。现在知道了,有没有更具体的答案?
超声波清洗技术在我国的应用取得了良好的效果。一、机械零件电镀前后或喷涂前的清洗,拆卸修理零件的清洗,清洁度要求很高,如油泵油嘴配件、轴承、制动器、燃油滤清器、阀门的清洗。二是印刷电路板、硅片、晶片、元器件外壳、座椅、铁路系统信号控制继电器、元器件、连接器、显像管、电真空器件的清洗。三是玻璃、显微镜、望远镜、瞄准镜等光学系统的清洗和取样玻璃片。四是医疗器械、食品、制药、生化等实验中使用的各种瓶罐的清洗。五是喷丝头、精密模具、精密橡胶件、首饰、工艺品的清洗。
中国有近40家超声波清洗设备制造商,但其分布主要集中在东南沿海地区。据统计,沿海地区的厂家占全国总数的85%,这说明超声波清洗技术在经济发达地区的应用不仅是优先的,而且是广泛的和高度普及的。同时也证明了超声波清洗技术在中西部地区普及的前景非常广阔。就产品层面而言,当代产品的技术进步与七八十年代相比也非常明显。
近年来,由于对汽车制动器生产线和冰箱压缩机生产线的传统清洗工艺进行技术改造,计划采用超声波清洗工艺。在国外,汽车底盘车架和车壳喷涂前的超声波清洗,用专用的清洗液,除锈、去氧化膜、磷化可以一次清洗干净,干燥后再进行涂装。
美国Advanced Sonic Proctssing SV systems公司推出了一系列用于清理大量煤炭或贵金属矿物的设备,如清理金属颗粒矿物表面的土壤和胶体物质,使化学药品更好地发挥作用;洗涤煤粉以除去灰分和硫等。,处理速度是每小时十多吨。
美国Dvpont公司在新泽西制药厂的应用报告指出,超声波清洗可以清除反应罐或化学处理桶壳表面的污垢,与普通方法相比,节约了能源,降低了成本,减少了环境污染。清洁过程很简单。只要将溶解器装满水,加热到65℃,用2%的表面活性剂处理2-4小时,就可以清洗干净。
一些欧洲制造商已经清洗了9.1m3罐。以前是用甲醇一次加热到沸点4-8h,清洗五次。此外,超声波清洗只需一次即可达到要求,既节约了溶剂,提高了效率,又减少了环境污染。
随着超声波清洗设备越来越广泛的应用,不断改进和完善的各种新型超声波清洗设备正在取代已经投放市场的旧设备。
兆赫超声波清洗技术是指使用700千赫-2兆赫的超声波清洗。清洗系统一般由压电传感器显示器、清洗容器和清洗液、高频电力发生器和控制电路等组成。对于某些特定的清洗对象,有时还配有热风干燥、专用清洗架(篮)和清洗液过滤循环系统。
兆赫超声波清洗技术的主要特点是:第一,它避免了高光洁度物体的表面损伤;二是可以去除附着在表面的亚微米颗粒;第三,浸入液体时,面向换能器的一面可以清洗,所以两面都要清洗。
目前国外市场已经有商用的兆赫超声波清洗设备。美国的Verteq、Imtec、ProSys公司都为半导体生产线开发了这种设备。在100-300mm硅片的清洗中,可以去除硅片表面小至0.15μ m的微小颗粒,并且可以加速清洗过程,有效防止颗粒重新附着在硅片表面。兆赫超声波清洗是国外许多大规模集成电路制造商生产过程中不可缺少的标准设备。
超声波的作用原理
超声波清洗的原理在理论上比较复杂,涉及到很多因素和作用。能体现超声波清洗作用的主要有三点。
(1)空穴相互作用
当强大的超声波辐射到液体中时,清洗液在静压(标准气压)附近变化。当压力低于零气压时,溶解在液体中的氧气会形成微小的气泡核,进而产生无数接近真空的微小空腔(孔)。超声波正压下的微小空腔在绝热压缩下被压碎。这种强大的冲击波在粉碎的瞬间,可以直接破坏污染物,并将其分散在液体中,形成清洗机制。在实验中,这种强大的清洁作用可以在几十秒内将铝箔腐蚀成无数个小孔。
空化清洗对脱脂有很好的效果。其他机械部件的清洗一般在28KHZ~50KHZ的频率下进行,清洗机的超声波强度大多设置在0.5 ~ 1w/cm2。
(2)加速度
当清洗液被超声波照射时,液体分子振动。该振动加速度在28KHZ时是重力加速度的65,438+003倍,在950KHZ时将达到65,438+005倍。通过这种强烈的加速,被污染的表面可以被剥离和清洁。而950KHZ的超声波不产生孔洞,不适合脱脂清洗。只能清洗电子行业半导体制造中的亚微米颗粒污染。
(3)促进物理和化学反应
空化引起液体的局部高温高压(1000气压,5500℃),然后振动引起的搅动促进化学或物理效应的倍增,液体不断乳化分散,进一步促进化学反应的速率。
确定清洗溶液的深度
超声波在液体中,由于行波和回波的相互干扰和强烈结合,会形成“驻波”现象(见图1)。通过确定产生驻波的液体的深度,可以获得最佳的超声波辐射效果。产生驻波的液体的深度可以通过下面的公式计算。
液体深度(λ/2) =声速/频率÷2
这个液体深度的正倍数也是最合适的深度。比如20℃水温下的液深27mm,54mm,81mm,38KHZ下的液深21mm。但是,不同的液体、液体温度、超声波振子的驻波是不一样的。见表1。
表1驻波生成比较
清洗液的声速λ/2
水20℃1483毫米27毫米
氟利昂20℃717毫米13毫米
IPA 20℃1168毫米21毫米
酸碱清洗剂20℃ 1483mm 27mm
超声波发生模式和清洗条件的设置
超声波的产生方式如表2所示,可根据不同的清洗目的进行选择。目前,通常使用能够进行强力清洗的连续振荡模式。调频和多频方式有很多清洗不均匀的现象,不适合清洗污染严重的物体。
表2超声波的产生方式
平方内部容量特性
连续振荡的幅度和频率是固定的,可以强力清洗。驻波使清洗不均匀,所以要加大晃动以达到清洗均匀性。
加宽调制幅度变化脱气效果好,对不同物体的清洁性能好,噪音高。
调频(FM振荡)振荡频率可改变数千赫兹,以清洁均匀。清洁效率差和平均输出功率低。
同时,多频和多频同时发生,形成平衡声场,清洁均匀,难以获得强大的超声波。
多频交替,每个频率都出现多频清洗平衡,不容易得到强清洗。
锥形辐射清洗使用不锈钢制成的振动体进行超声波辐射。一般常规超声波在清洗不充分的场合使用,强度可达10倍或20倍,性能较高。但是清洁面小,噪音大。
清洗条件的选择和设置主要包括以下几点。
清洗位置:将清洗对象放置在驻波压力最大的位置,可以获得最佳的清洗效果。但清洗比驻波大的物体时,容易产生清洗不均匀。此时应在几十毫米内摇动物体,这是减少清洁不良的常用方法。
网孔引起的衰减:清洗小零件时,经常使用网篮法。网篮网目尺寸不合适会造成超声波衰减,降低清洗力。比如28KHZ的情况下,网篮的网孔直径需要大于5mm才能正常清洗。比如清洁小螺丝时,网眼至少要1 mm,如果衰减大,用0.1-0.5 mm薄板网眼蓝也能获得正常的清洁效果。
频率:关于与频率因素相关的清洁效果,一般可以认为对于难以清洁的污垢采用低频,高频比较适合精密清洁场合。
液体温度:随着液体温度的升高,生活在液体中的气泡会阻挡声波,减弱超声波,但在常规做法中,是通过提高液体温度来增加清洗能力。应根据不同的清洗液和清洗对象确定合适的液体温度。一般情况下,液体温度为5060℃。
清洁方法和清洁装置
清洗工艺的设置应根据污染类型、污染程度和加工批次确定。比如玻璃的清洗,一般需要10道工序。使用水基清洗剂时,最基本的程序如下:
超声波清洗(水清洗剂)→超声波清洗(纯水和自来水)→脱水(干燥)
干燥处理对洗涤物品的清洁度非常重要。常见的干燥方法有热风干燥、通风干燥、真空干燥、离心脱水干燥、IPA提升干燥等。可以根据生产批次、成本、产品精度、洗涤物品的形状等来选择。
工业超声波清洗机多为单槽或双槽,也有自动清洗形式的多槽清洗机。近年来,半导体行业使用的清洗方式多为单片“US spray”高频清洗配合950KHZ超声波槽,可获得高性能的清洗效果。“美喷”法是利用950KHZ超声波的水幕对液晶玻璃和电路芯片进行超精密清洗,尘粒可以接近于零。
未来,如果不同产品的湿法清洗需要发挥清洗剂100%的作用,将对超声波清洗装置提出更高的要求。