超聲波清洗:清潔技術-中文百科頻道

引簡

按頻率波可以分為三種，即次聲波、聲波、超聲波。次聲波的頻率為20Hz以下；聲波的頻率為20Hz~20kHz；超聲波的頻率則為20kHz以上。其中的次聲波和超聲波一般人耳是聽不到的。超聲波由于頻率高、波長短，因而傳播的方向性好、穿透能力強，這也就是設計制作超聲波清洗機的原因。

作用

護牙齒潔淨的一種方式，超聲波洗牙也是屬于其中之一。在如今的社會中，很多人都會去做超聲波洗牙。

1、徹底：超聲波洗牙的關鍵在于龈下結石，這是導緻牙周炎的主要原因，隻有将此處清潔幹淨，才能預防牙周炎，改善牙龈出血的狀況。這是屬于超聲波洗牙的優勢之一。

2、無痛：這也是最為主要的超聲波洗牙的優點。根據洗牙者的自身結石量對潔治機頭頻率進行調節，确保在無痛的環境下完成洗牙的過程。

3、術後抛光：洗牙後可在牙表面留下顯微鏡細小劃痕，通過抛光處理可以牙齒更加光亮且不容易附着牙石以及牙漬。

4、安全：所有的器械高溫高壓消毒，一人一用一消毒，超聲波洗牙的優點可有效的預防交叉感染。

基礎

（1）空化作用：空化作用就是超聲波以每秒兩萬次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻變換方式向液體進行透射。在減壓力作用時，液體中産生真空核群泡的現象，在壓縮力作用時，真空核群泡受壓力壓碎時産生強大的沖擊力，由此剝離被清洗物表面的污垢，從而達到精密洗淨目的。

（2）直進流作用：超聲波在液體中沿聲的傳播方向産生流動的現象稱為直進流。聲波強度在0.5W/cm2時，肉眼能看到直進流，垂直于振動面産生流動，流速約為10cm/s。通過此直進流使被清洗物表面的微油污垢被攪拌，污垢表面的清洗液也産生對流，溶解污物的溶解液與新液混合，使溶解速度加快，對污物的搬運起着很大的作用。

産品特點

1、超聲波清洗易淨牌超聲波清洗采用優質高性能換能器和獨特的超聲波發生器(超聲波發生器與清洗槽分體或一體可共客戶選擇.)，清洗功率強勁，性能穩定.

2、采用全進口SUS304高級不鏽鋼清洗外殼，不鏽鋼結構，耐酸耐堿，外形美觀大方.

3、可采用水基性溶劑或環保有機溶液劑清洗，有利于環保.

4、工作時間0-60分鐘自行設定.

5、設有自動溫控加熱裝置，溫度控制範圍室溫——100℃.

6、超聲波功率大小可調.可以使用兩種不同頻率，來清洗不同材料，結構，深孔、細縫的工件

7、可連續長時間工作、安全及操作簡便可按客戶要求設計及制造

應用領域

超聲波清洗廣泛應用于表面噴塗處理行業、機械行業、電子行業、醫療行業、半導體行業、鐘表首飾行業、光學行業、紡織印染行業。其他行業等，并由易淨超聲波清洗提供，具體如下：

1、表面噴塗處理行業：（清洗的附着物：油、機械切屑、磨料、塵埃、抛光蠟）電鍍前的清除積炭、清除氧化皮、清除抛光膏、除油除鏽、離子鍍前清洗、磷化處理，金屬工件表面活化處理等。不鏽鋼抛光制品、不鏽鋼刀具、餐具、刀具、鎖具、燈飾、手飾的噴塗前處理、電鍍前清洗。

2、機械行業：（清洗的附着物：切削油、磨粒、鐵屑、塵埃、指紋）

防鏽油脂的去除；量具的清洗；機械零部件的除油除鏽；發動機、發動機零件、變速箱、減振器、軸瓦、油嘴、缸體、閥體、化油器及汽車零件及底盤漆前除油、除鏽、磷化前的清洗；過濾器、活塞配件、濾網的疏通清洗等。精密機械部件、壓縮機零件、照相機零件、軸承、五金零件、模具、尤其在鐵路行業，對列車車廂空調的除油去污、對列車車頭各部件的防鏽、除鏽、除油非常适合。

4、醫藥行業：（清洗的附着物：血液、明膠、塵、指紋、血漬、蛋白；醫藥研發中化學合成振蕩溶解等）

注射器、手術器械、滴管、研究實驗用具、玻璃容器、牙科用具、食道鏡、氣管支鏡、直腸鏡、顯微鏡的消毒、殺菌、清洗等。

5、半導體行業：（清洗的附着物：血液、明膠、塵、指紋、血漬、蛋白）半導體晶片的高清潔度清洗。

6、鐘表首飾行業：（清洗的附着物：油漆、凡立水、油脂、染料、塑膠殘留物、塵埃、指紋）

清除灰塵、氧化層、抛光膏、貴金屬、裝飾品、計器、表帶、表殼、表針、數字盤、油泥等。

7、光學行業：（清洗的附着物：油漆、凡立水、油脂、染料、鏽、塑膠殘留物、塵埃、指紋）

玻璃鏡片、樹脂鏡片、顯微鏡、望遠鏡、相機鏡頭、鍍膜玻璃、棱鏡、透鏡等光學制品的鍍膜前後及裝配前工序間清洗；在光電行業主要應用于ITO導電玻璃、LCD基闆清洗、液晶片封裝後殘留液晶清洗。

8、紡織印染行業：（清洗的附着物：指紋、塵、油墨、染料、塑膠殘留物、橡膠殘渣）

清洗、噴絲闆、拉絲闆，紡織錠子、纖維絲（不鏽鋼絲、鎳絲、銅絲等）進行除油去污

9、其他行業：（清洗的附着物：手垢、塵埃、指紋、汗漬）印章、号牌、硬币高級陶器、銀制品、金制品、銀行磁卡等。

工作原理

對超聲波清洗機原理由超聲波發生器發出的高頻振蕩信号，通過換能器轉換成高頻機械振蕩而傳播到介質－－清洗溶劑中，超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動而産生數以萬計的直徑為50-500μm的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡在聲場的作用下振動。這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區形成、生長，而在正壓區，當聲壓達到一定值時，氣泡迅速增大，然後突然閉合。

并在氣泡閉合時産生沖擊波，在其周圍産生上千個大氣壓，破壞不溶性污物而使他們分散于清洗液中，當團體粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面時，油被乳化，固體粒子及脫離，從而達到清洗件淨化的目的。在這種被稱之為“空化”效應的過程中，氣泡閉合可形成幾百度的高溫和超過1000個氣壓的瞬間高壓，連續不斷地産生瞬間高壓就象一連串小“爆炸”不斷地沖擊物件表面，使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝落，從而達到物件表面清洗淨化的目的。

影響因素

清洗介質：采用超聲波清洗，一般有兩類清洗劑即化學溶劑和水基清洗劑。清洗介質的化學作用可以加速超聲波清洗效果，超聲波清洗是物理作用，兩種作用相結合，依對物件進行充分、徹底的清洗。

功率密度：超聲波的功率密度越高，空化效果越強，速度越快，清洗效果越好，但對于精密的表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面産生空化、腐蝕。

超聲頻率：超聲波頻率越低，在液體中産生的空化越容易，産生的力度大，作用也越強，适用于工件粗、髒、初洗，頻率高則超聲波方向性強，适合于精細的物件清洗。

清洗高溫：一般來說，超聲波在50°C~60°C時的空化效果最好，清洗劑也不是溫度越高，作用越顯着，有可能會高溫失效，通常超聲波在超過85°C時，清洗效果已變差。所以實際應用超聲波清洗時，采用50°C~70°C的工作溫度。

清洗工藝

光學鏡片加工中不同的工序應有不同的清洗工藝，從整體流程看，可分為四道工序：洗滌、漂洗、脫水、幹燥。

洗滌主要利用有機溶劑如三氯乙烯對上盤膠、蠟、防黴劑等的高度溶解而達預洗目的，然後利用洗滌劑對鏡片表面的濕潤、滲透、乳化而綜合成的去污作用。

漂洗，通過清水對鏡片表面的沖洗及超聲作用，使洗滌後松散于鏡片表面的洗滌劑脫離鏡片表面。

脫水：經漂洗後的鏡片表面含有大量水分，進入脫水劑中進行脫水，脫水劑多為有機溶劑，和水能充分混溶。幹燥：幹燥劑應和脫水劑沸點相近，互溶性好，

幹燥過程大略為：(1)幹燥劑蒸汽在鏡片表面冷凝為液體；(2)幹燥劑液體和鏡片表面的脫水劑形成共沸物；(3)一部分共沸物形成蒸汽離開鏡片表面；(4)一部分共沸物以液體的狀态流經鏡片表面對鏡片引沖洗作用。經過這些過程後，使鏡片表面潔淨、幹燥。由于使用的脫水劑及幹燥劑均為有機溶劑，對環境及操作人員都有或多或少的影響，為了避免這些影響，現代的超聲波清洗技術已對幹燥工藝進行了改良，使用純水漂洗，而省略脫水，漂洗後的鏡片表面為純水狀态，再由過濾的熱風幹燥，既為快速、有效地幹燥鏡片，又可避免有機溶劑對環境及工作人員的影響。

其他

對幾種常見的工件表面狀況，用超聲波清洗工藝情況簡介：

1、抛光件表面抛光膏的清洗

一般情況下，抛光膏常常采用石蠟調合，石蠟分子量大，熔點較高，常溫下呈固态，是較難清洗的物質，傳統的辦法是采用有機溶劑清洗或高溫堿水煮洗有許多弊病。采用超聲波清洗則可使用水基清洗劑，在中溫條件下，幾分鐘内将工件表面徹底清洗幹淨，常用工藝流程是：①浸泡→②超聲波清洗→③清水（淨水）漂洗。

2、表面有油及少量鏽的冷軋鋼闆

冷軋鋼闆表面一般有油、污或少量鐵鏽，要洗幹淨比較容易，但經一般方法清洗後，工件表面仍殘留一層非常細薄的浮灰，影響後續加工質量，有時不得不再采用強酸浸泡的辦法去除這層浮灰。而采用超聲波清洗并适當的清洗液，可方便快捷地實現工件表面徹底清潔，并使工件表面具有較高的活性，有時甚至可以免去電鍍前酸浸活化工序。

3、表面有氧化皮和黃鏽的工件

傳統的辦法是采用鹽酸或硫酸浸泡清洗。如采用超聲波綜合處理技術，可以快捷地在幾分鐘内同時去除工件表面的油、鏽、并避免了因強酸清洗伴随産生的氫脆問題。

綜上所述，超聲波清洗技術在電鍍工藝等行業中會有很廣泛的應用前景。超聲波清洗技術使電鍍件質量及産量較原來有更大提高，并可改善生産環境，取得良好的經濟效益和社會效益。

清洗劑

超聲波清洗劑技術特點

清洗效果好，清潔度高且全部工件清潔度一緻。

清洗速度快，提高生産效率，不須人手接觸清洗液，安全可靠。

對深孔、細縫和工件隐蔽處亦可清洗幹淨。

對工件表面無損傷，節省溶劑、熱能、工作場地和人工。

超聲波清洗方式超過一般以的常規清洗方法，特别是工件的表面比較複雜，象一些表面凹凸不平，有盲孔的機械零部件，一些特别小而對清潔度有較高要求的産品如：鐘表和精密機械的零件，電子元器件，電路闆組件等，使用超聲波清洗都能達到很理想的效果。超聲清洗的原理是由超聲波發生器發出的高頻振蕩信号，通過換能器轉換成高頻機械振蕩而傳播到介質—清洗溶劑中，超聲波在清洗液中疏密相同的向前輻射，使液體流動而産生數以萬計的微小氣泡。

這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區形成、生長，而在正壓區迅速閉合。在這種被稱為“空化”效應的過程中，氣泡閉合可形成超過1000大氣壓的瞬間高壓，連續不斷地産生瞬間高壓就象一連串小“爆炸”不斷地沖擊物件表面，使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝落，從而達到物件表面淨化的目的。

超聲波清洗的作用機理主要有以下幾個方面：因空化泡破滅時産生強大的沖擊波，污垢層的一部分在沖擊波作用下被剝離下來、分散、乳化、脫落。因為空化現象産生的氣泡，由沖擊形成的污垢層與表層間的間隙和空隙滲透，由于這種小氣泡和聲壓同步膨脹，收縮，象剝皮一樣的物理力反複作用于污垢層，污垢層一層層被剝離，氣泡繼續向裡滲透，直到污垢層被完全剝離。這是空化二次效應。超聲波清洗中清洗液超聲振動對污垢的沖擊。超聲加速化學清洗劑（RT-808超聲波清洗劑）對污垢的溶解過程，化學力與物理力相結合，加速清洗過程。

超聲波清洗的主要參數

頻率：20~90KHz

清洗介質：采用超聲波清洗，一般兩類清洗劑：化學溶劑、水基清洗劑（RT-808超聲波清洗劑）等。清洗介質的化學作用，可以加速超聲波清洗效果，超聲波清洗是物理作用，兩種作用相結合，以對物件進行充分、徹底的清洗。

功率密度：功率密度=發射功率（W）/發射面積（cm2）通常≥0.3W/cm2，超聲波的功率密度越高，空化效果越強，速度越快，清洗效果越好。但對于精密的、表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面産生“空化”腐蝕。

超聲波頻率：超聲波頻率越低，在液體中産生的空化越容易，産生的力度大，作用也越強，适用于工件（粗、髒）初洗。頻率高則超聲波方向性強，适用于精細的物件清洗。

清洗溫度：一般來說，超聲波在30℃-40℃時的空化效果最好。清洗劑則溫度越高，作用越顯着。通常實際應用超聲波時，采用50℃-70℃的工作溫度。

技術應用

在電子行業的應用

電子行業是超聲波清洗應用最早，最為普及的行業。

電子零件的清洗：電子零件，如半導體管的殼座、IC的殼座、晶體的殼座、繼電器的殼座、電子管座等。

電子元器件的基體清洗：電子元器件的基體是由半導體材料制成并封裝在金屬或塑料殼座中形成的，在封裝前，不但對殼座必須清洗，而且也必須對基體進行清洗，如IC芯片、電阻、晶體、半導體、原膜電路等。

PCB闆的清洗：中國電子行業中，絕大多數企業都在使用PCB，PCB組件焊接采用的助焊劑分為水溶型、松香型和免清洗型三類，使用較多的為前兩種，多采用超聲波清洗（也有不少是采用酒精刷洗），免清洗型原則上應該不清洗，但是，世界各國的大多數廠家即使采用免清洗型焊劑焊接組件，仍需要清洗。

特别是高密度PCB以及高密度IC出腳不清洗或不采用超聲波清洗，必将導緻高密度線路之間和IC出腳之間吸附塵埃，一旦環境濕度大，極易發生高密度線間和腳間短路而出現故障，而一旦環境幹燥，短路故障又自行消失，這類故障又不易查找。所以世界各國的電子整機廠均堅持對PCB闆作超聲波清洗。在中國，軍工電子整機廠已開始推廣，并收到了因此舉既提高了産品可靠性，又降低了售後服務成本的雙重效益。

接插件、連接件、轉接器等器件的生産中，電鍍和組裝前也必須清洗，否則吸附在這些組裝零件上的灰塵、油污必将影響其導電和絕緣性能，特别是一些複雜的多芯連接器尤其如此。

電子材料加工成型後的清洗：如晶片、矽片、壓電陶瓷片等電子材料是供給元器件廠家的産品，其産品出廠前必須清洗，特别是作出口業務的廠家，其産品清洗成為一大難題，超聲波清洗是最有效的途徑。

在機電行業中的應用

機電行業中，從機械零件到機械部件，從電器零件到電器部件都有清洗的要求，如齒輪、曲軸乃至齒輪箱，又如電器零件上機械和電器的組合件，還有一些精密機械零件和電器零件，這些都離不開清洗，大多數企業采用的是傳統的清洗方法，諸如浸潤清洗、噴淋清洗。這種清洗方法不但勞動強度大，而且易造成環境污染和水資源浪費。不少企業開始進行技術改造，采用超聲波清洗以消除傳統清洗的弊端，特别是一些形狀複雜的機械零件，是傳統清洗所無能為力的。

在制藥工業的應用

超聲波清洗技術經過衆多制藥企業的應用而得到廣泛使用，特别是對西林瓶、口服液瓶、安瓶、大輸液瓶的清洗以及對丁基膠塞、天然膠塞的清洗方面，已經得到首肯。對于瓶類的清洗，是用超聲波清洗技術代替原有的毛刷機，它經過翻轉注水、超聲清洗、内外沖洗、空氣吹幹、翻轉等流程而實現的。

在輕紡行業中的應用

輕工行業，如空調、冷櫃、冰箱中的壓縮機；鐘表零件、手表元件等；紡織行業，如精密紡織器材、噴絲嘴等；珠寶行業，如金銀首飾、珠寶玉器等，都需要清洗，有些零件、部件和組件，如壓縮機、噴絲嘴等或形狀複雜，或盲孔、微孔，隻能由超聲波清洗，有些規模生産廠甚至采用超聲波鍊式或升降式成套設備。

在表面處理行業的應用

表面處理是輕工行業的組成部分，包含機械零件電鍍、金屬和非金屬機箱櫃塗複、光學玻璃或鏡片鍍膜等，電鍍前後或塗複前的清洗采用超聲波清洗技術已成為一種新的典型工藝，特别是軍工電子産品中的一些多芯插座，因質量要求必須進行電鍍，而電鍍後其質量要求多芯之間必須絕緣，往往因電鍍後緻使多芯間不絕緣，采用丙酮、酒精等方法浸潤清洗後測試其阻值要求無窮大，但達不到質量要求，而采用超聲波清洗，經烘幹後，則完全達到質量要求。将超聲波直接引入電鍍還可提高鍍液的勻度和鍍層的密度。

除油

将黏附有油污的制件放在除油液中，并使除油過程處于一定頻率的超聲波場作用下的除油過程，稱為超聲波除油。引入超聲波可以強化除油過程、縮短除油時間、提高除油質量、降低化學藥品的消耗量。尤其對複雜外形零件、小型精密零件、表面有難除污物的零件及絕緣材料制成的零件有顯着的除油效果，可以省去費時的手工勞動，防止零件的損傷。

超聲波除油的效果與零件的形狀、尺寸、表面油污性質、溶液成分、零件的放置位置等有關，因此，最佳的超聲波除油工藝要通過試驗确定。超聲波除油所用的頻率一般為30kHz左右。零件小時，采用高一些的頻率；零件大時，采用較低的頻率。超聲波是直線傳播的，難以達到被遮蔽的部分，因此應該使零件在除油槽内旋轉或翻動，以使其表面上各個部位都能得到超聲波的輻照，受到較好的除油效果。另外超聲波除油溶液的濃度和溫度要比相應的化學除油和電化學除油低，以免影響超聲波的傳播，也可減少金屬材料表面的腐蝕。

在磷化處理中的應用

産品噴塗前處理工藝非常重要，一般的傳統工藝使用酸液對工件進行處理，對環境污染較重，工作環境較差，同時，最大的弊端是結構複雜零件酸洗除鏽後的殘酸很難沖洗幹淨。工件噴塗後，時間不長，沿着夾縫出現鏽蝕現象，破壞塗層表面，嚴重影響産品外觀和内在質量。超聲波清洗技術應用到塗裝前處理後，不僅能使物體表面和縫隙中的污垢迅速剝落，而且塗裝件噴塗層牢固不會返鏽。

在鐵路段修領域的應用

中國鐵道部《三機檢修規程》以及鐵路系統的一些段修技術規程都涉及到清洗。超聲波清洗在鐵路系統的應用較為普遍，但用于對列車空調機組、柴油發動機組、機車散熱器等大型設備的不拆禦清洗則是一個嶄新的課題。中國檢修客車的車輛段，采用超聲波清洗設備對列車空調的不拆禦清洗實為首創之舉。其勞動強度的減低、清洗質量的提高、環境保護成本的降低、文明生産、現場管理水平的提升，均開創了一個新的局面，但普及水平很低。

在軍事裝備領域的應用

軍事裝備不外乎光、機、電類裝備或光、機、電一體化裝備，軍事裝備在儲備狀态下，儲存于軍事倉庫，這些裝備在儲備、訓練、演習狀态均免不了塵埃、污垢的吸附、污染，特别是一些複雜的兵器裝備靠人工擦拭保養，難度較大，而一旦采用超聲波清洗技術保養兵器裝備，問題就迎刃而解。《中國電子報》2001.04.17超聲清洗器的作用：超聲波清洗器是一種無損無污染的清洗設備。它是利用超聲波在液體中的空化作用，産生非常強大的能量，将污粒從物體上剝落以達到清洗之目的；同時超聲波在液體化學反應中還能起到加速溶解和乳化作用，并能有效的脫去液體中的氣體。