金属加工には、金属の洗浄、表面仕上げ、旋削、フライス削り、平削り、穴あけ、圧延、鋳造などのさまざまな機械加工作業が含まれます。労働力の削減、製品の品質の向上、エネルギーの節約、生産コストの削減のために、これらのプロセスではさまざまな添加剤が必要になります。中でも界面活性剤は特に重要な役割を果たします。
金属加工における界面活性剤の応用
界面活性剤は、液体の表面張力または 2 つの液体間の界面張力を大幅に低下させることができる物質です。それらの分子は、極性親水基と非極性疎水基の 2 つの部分で構成されています。一般的な親水基にはカルボキシル基、硫酸基、スルホン酸基、アミノ基、第四級アンモニウム基、ヒドロキシル基などがありますが、疎水基は通常長鎖アルキルまたは芳香族炭化水素構造です。
親水性と親油性という二重の性質により、化学洗浄中に洗浄液の表面または界面特性が変化し、表面張力が低下します。
界面活性剤は、界面活性基が持つ電荷に応じて、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、両性タイプに分類されます。これらは、湿潤、発泡、可溶化、消泡などの特性を示します。
金属の洗浄は、基本的に金属加工のワークフロー全体に含まれます。洗浄剤は主に、一次洗浄剤、腐食防止剤、界面活性剤の 3 つの主要成分で構成されています。
界面活性剤は、化学洗浄において吸着、浸透、乳化、可溶化、洗浄力などの複数の役割を果たします。化学洗浄プロセスでは、界面活性剤は補助添加剤として使用されるだけでなく、主な有効成分としても機能します。これらは、酸洗い、アルカリ洗浄、腐食防止、脱脂、消毒などのプロセスで特に重要であり、その役割がますます顕著になっています。
現在、界面活性剤を中心とした水ベースの洗浄は、従来の酸またはアルカリ性の化学洗浄剤に伴う多くの欠点を克服し、金属洗浄の主要な開発方向となっています。
水性金属クリーナーの利点:
高い洗浄効率と強力な洗浄力
優れた安全性と環境に優しい
省エネで費用対効果が高い
洗浄後の金属部品に損傷がなく、洗浄後の腐食もありません。
水性洗浄剤は通常、主成分として非イオン性界面活性剤と陰イオン性界面活性剤の混合物を使用し、さまざまな補助添加剤を加えます。非イオン性界面活性剤は強力な洗浄力と良好な防錆および腐食抑制能力を提供しますが、陰イオン性界面活性剤は洗浄配合物の全体的な性能を強化および改善します。
洗浄メカニズムは、界面活性剤の湿潤、浸透、乳化、可溶化、分散作用に依存しており、金属表面への油汚染物質の付着を弱めます。次に、機械的撹拌、ブラッシング、加熱、超音波、またはその他の物理的方法により、油膜が金属表面から分離され、洗浄液中に乳化または分散されます。
金属の洗浄に使用される一般的な界面活性剤は次のとおりです。
脂肪アルコールポリオキシエチレンエーテル
アルキルフェノールポリオキシエチレンエーテル
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
ラウリルジグリコールアミド
メトキシ脂肪酸アミドベンゼンスルホン酸ナトリウム
リン酸塩処理とは、リン酸、リン酸塩、その他の化学薬品を含む希薄溶液で金属を処理することを指します。金属表面がリン酸およびリン酸塩媒体と化学的に反応すると、適度な腐食保護を提供する高密度で不溶性の金属リン酸塩層に変わります。
金属上のこのリン酸塩化成皮膜には複数の機能があります。
金属表面に塗布される塗料の密着性と耐食性を向上させます。
防錆油のキャリアとして機能します。
金属の冷間加工プロセス中に潤滑剤キャリアとして機能します。
摩擦界面の潤滑剤としても使用できます。
リン酸塩皮膜の構造を改善し、リン酸塩処理効果を高めるために、さまざまな添加剤がリン酸塩処理溶液に組み込まれます。その中でも、界面活性剤はいくつかの重要な役割を果たします。
金属表面に残った油汚れを乳化・可溶化し、汚れの再付着を防ぎます。
これらは湿潤と浸透を促進し、リン酸塩処理溶液と金属表面の間の接触を改善します。
これらは表面張力を低下させ、リン酸塩処理反応中に生成される水素ガスの放出を促進し、陰極脱分極を強化し、それによって膜形成プロセスを加速します。
リン酸塩処理で一般的に使用される界面活性剤は、エチレンオキシドとさまざまな疎水性長鎖炭化水素の縮合から形成される非イオン性界面活性剤です。
電気メッキ中に、電解液の性能を向上させ、メッキコーティングの品質を高めるために、さまざまな添加剤が導入されます。これらの添加剤の中で、界面活性剤は最も重要なカテゴリーの 1 つです。これらは、コーティングを平坦化して光沢を出し、分散を改善し、堆積物の物理的特性を変更し、酸ミストの放出を抑制するのに役立ちます。
電気めっきで使用される一般的な界面活性剤は次のとおりです。
平萊佳（AEOシリーズ非イオン界面活性剤）
OP乳化剤（アルキルフェノールエトキシレート）
ラウリル硫酸ナトリウム（SLS）
メチレンビスナフタレンスルホン酸ナトリウム
フッ素系界面活性剤
脂肪酸ポリオキシエチレンエステル
ポリオキシエチレンヒマシ油誘導体
