清洗工作中关于清洗对象的知识

清洗对象是指待洗的物体（为区别于污垢，又称其为基质）。组成衣物、家庭日用品、机器零件、电子元件及各种设备的材料主要有纺织纤维、金属材料、木材、玻璃、陶瓷（含硅化合物）、塑料等，针对不同清洗对象要采取不同的清洗方法。因此了解组成清洗对象的这些原材料的性质，特别是其表面的物理及化学性质就显得十分重要。以下主要针对不同清洗对象的材料特性进行介绍。

一、纺织纤维

纺织纤维根据原料来源可分为天然纤维与化学纤维两大类。

表2-1纺织纤维的分类

表格P12页

天然纤维主要包括植物纤维和动物纤维。植物纤维的主要化学成分是纤维素，一般又称为纤维素纤维，它主要包括棉纤维和麻纤维两大类。动物纤维的主要化学成分是蛋白质，因此又称为蛋白质纤维。从动物身上得到的毛纤维（如绵羊毛、山羊绒、骆驼绒、兔毛、耗牛毛等）和从桑蚕、柞蚕等得到的蚕丝，还包括从奶酪和花生中提炼得到的酪素纤维、蛋白纤维等都属于蛋白质纤维。

化学纤维包括再生纤维和合成纤维两大类。前者是以天然高分子物质为原料经过化学处理和机械加工得到的化学纤维，如把蔗渣、木材等天然纤维素材料经化学加工得到的粘胶纤维、铜氨纤维、醋酸纤维等均称为再生纤维素纤维。而合成纤维则指以煤、石油产品为原料经过化学合成形成的高分子纤维材料。根据高分子主链结构的不同，合成纤维可分为碳链纤维和杂链纤维两大类，如聚丙烯騰纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇缩醛纤维属于碳链纤维，而聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚氨酯纤维则属于杂链纤维。表2-1列出纺织纤维的分类情况。

下面对两类纤维中的主要品种及其性质分别加以介绍。

棉纤维

纤维素是一种天然的高分子化合物，常用（CsHeOs）表示其化学分子式。纤维素在酸或酶的作用下，可被水解，最终产物是葡萄糖，因此纤维素可看成是以葡萄糖为基本单元的多元缩聚物。纤维素分子中含葡萄糖基本单元数目因其来源不同而有所不同，如麻纤维素分子含葡萄糖基本单元数就比棉纤维素多。纤维素是长链直线形结构分子，具有纤维所要求的各种特性。

棉纤维是天然纤维素纤维中最重要的一种。棉花中的纤维素含量居各种植物之冠，可谓最高产的纤维素原料。棉纤维的化学成分一般为：纤维素91.0%、果胶质0.6%、油脂和蜡0.5%、灰分0.2%、蛋白质0.35%、其他7.35%。

目前使用的纤维材料总量中，棉纤维以其优良的物理和化学性质约占据了一半以上的份额。成熟的棉纤维，手感富有弹性，呈乳白色富有光泽，其纤维长度和粗细因产地而异，大致长度为4cm，直径为20μm。棉纤维在干态和湿态（水中浸泡）都有比较高的断裂强度，适合洗涤用途的需要。同时，它的回潮率和耐热性都很好，作为衣料具有吸汗的卓越特点，受热时亦不会软化熔融。

棉纤维的化学特性主要表现在以下几方面：

（1）与水作用：它在水中能膨化但不溶解，膨化后横截面积增大（40%〜50%），长度亦稍有增加（1%〜2%）。脱脂后的棉纤维吸水性增强。在酸或酶的作用下或在高温加热情况下棉纤维发生水解作用，强度下降，经长时间水解后棉纤维将完全转变成葡萄糖。

（2）与酸作用：硫酸、盐酸和硝酸等无机强酸对棉纤维有较强的腐蚀作用，热稀酸和冷浓酸都会促使棉纤维发生水解作用，但醋酸、甲酸等有机酸对棉纤维作用则较弱。因为棉纤维具有不耐酸的化学特性，在使用及清洗棉布衣物时应尽量避免使其与酸接触。

（3）与碱作用：常温下棉纤维在氢氧化钠、氨水等稀碱的作用下是稳定的。因此通常在碱性条件下洗涤棉织物，既可取得很好的去污效果，也不会损伤棉纤维。

但是在用W（NaOH）=18%的氢氧化钠处理棉纤维时，棉纤维会发生膨润、溶胀，失去天然扭曲性，长度大大收缩，同时直径加大，表面呈现凝胶状态。此时如果对其施以机械张力，棉纤维的表面会呈半透明状且平滑发光，再经水洗干燥后，棉纤维表面变得光滑，且透明性增加。这样的棉纤维外观、风格独特，与丝绸有些类似，在纺织工业中把对棉纤维的这种处理方法称为丝光处理。在与浓碱作用时，棉纤维与碱生成一种分子间化合物（称为碱纤维素），这种化合物使棉纤维吸水性增强，化学反应力提高。

（4）与其他物质作用：棉纤维不溶于一般有机溶剂，因此可利用有机溶剂溶解去除棉织物表面的污垢和杂质而不损伤棉纤维。棉纤维对次氯酸钠、双氧水等氧化剂有一定耐受能力，但如果处理不当也会造成棉纤维分解。

在含水率大于9%，处于相对湿度大于75%以上环境时，棉纤维易被微生物分解，受霉菌作用较剧烈。因此，防霉变对棉织物很重要，尤其在湿度较大的环境内。

麻类

麻类是另一种重要的纤维素纤维。它与兽毛都是人类最早使用的纤维材料。大约在一万年前，人类已开始把麻类和兽毛等纤维作为手工纺织的原材料。四千年前，埃及的麻织技术已相当完善。

麻纤维按其来源不同可分为两大类：一类是从双子叶植物的茎部剥离下来的韧皮纤维，这类麻纤维质地柔软，适于纺织。芒麻、亚麻、大麻、黄麻、红麻、青麻、罗布麻等均属于这类纤维；另一类是从单子叶植物的叶和叶梢上得到的叶脉纤维，这类麻纤维质地粗硬，相对更适于制绳，属于这类麻纤维的有剑麻、马尼拉麻，菠萝麻等。

不同麻纤维按其特性可被广泛的应用于多种用途。如芒麻纤维细而长，拉力大，抗霉性好，绝缘性好，可用作夏布、帆布及各种工业用布，芒麻布具有吸湿、透气的特性而且硬挺、贴身和凉爽。亚麻纤维伸缩性小，耐折皱，吸水后的湿强度反而增加，适合作夏季衣料、军用帐篷、水龙带、防雨布等。我国的麻类资源丰富，已被多个领域广泛应用。

麻纤维与棉纤维的主要化学成分都是纤维素，因此具有类似的化学性质，在此不再赘述。

一般情况下，纺织工业选用纤维素纤维作为原材料时主要要求其具有如下特性：

（1）纤维富有弹性而且柔软，具有较强的可塑性，既容易产生变形，又能基本恢复到原状。

（2）具有良好的强度，能承受拉伸、剪切和扭转等作用力，并具有一定的耐磨损、耐疲劳的特性。

（3）纤维具有一定长度。若纤维太短，难以在纺纱机上纺成纱，因此一般要求长度至少在10mm以上。

毛纤维

毛纤维是重要的动物纤维。它的主要化学成分是蛋白质。毛纤维中最重要的是绵羊毛，其他还有山羊绒（又称开司米）、马海毛（原产于土耳其安哥拉省的一种山羊毛）、骆驼毛和兔毛等。耗牛绒是我国的特产，已开发出的多种耗牛绒纺织新品种，以质优价廉而受到广大消费者的青睐。

羊毛纤维的长度和细度，根据羊的品种、产地以及生长在羊身上的部位不同而在很大范围内变动。一般情况下，羊毛纤维长度在25〜300mm，细度在10〜40μm之间。

羊毛纤维细长而卷曲的结构使它手感柔软细腻，保暖性好。与其他纤维所不同，羊毛纤维表面具有鳞片结构。这种鳞片结构使得羊毛在湿热条件下，在水溶液中经机械外力作用后，纤维集合体会逐渐收缩紧密，并相互穿插纠缠，以致最后纤维间不能发生相对运动而交织毡化。这种性能称为羊毛的缩绒性。这就是毛织物不适于水洗而需用有机溶剂进行干洗的原因。

羊毛纤维特殊的理化特性使其具有以下优点：

（1）吸湿性大。羊毛是吸湿性较强的纤维，在通常情况下，含水量为8%〜14%，但它可吸收高达40%的水分，而且此时手感仍不觉得潮湿。这是由于毛纤维的蛋白质纤维结构中存在氨基、竣基这些极性基团，易于通过氢键与水分子结合而吸潮。

（2）弹性好。这是毛织服装与毛料服装经长时间穿着不易发生折皱或变形，羊毛地毯经得起长期踩踏的主要原因。

（3）耐酸性好。能在低温的强酸溶液中保持稳定。利用羊毛纤维的这一特性，羊毛可用酸进行处理以去除其中所含有的植物性杂质。同时也使得羊毛可在酸性溶液中染色。

羊毛等毛纤维的理化特性同时决定了它有如下缺点：

（1）不耐碱。羊毛在碱性条件下易发生水解，强度下降，特别是在高温强碱浓溶液的长时间作用下破坏很快。因此，毛织物不宜在碱液尤其是强碱溶液中洗涤。

（2）易发生毡缩。前面已述及羊毛表面的鳞片组织使毛织物在水溶液中受热和机械作用时，纤维间做相对滑动，由于顺、逆鳞片方向运动的摩擦因数差别很大，易于发生单向运动，而造成毛纤维的缠结。

（3）不耐虫蛀。毛料服装易于被虫蛀，在保存时应特别注意这点。

蚕丝

蚕丝是另一种重要的天然蛋白质纤维。我国重要的纺织产品丝绸即是由蚕丝加工而成的。这种丝绸纺织生产在我国已有悠久的历史。蚕丝作为一种重要纺织材料其主要特性使它具有以下优、缺点。

蚕丝的优点为：

（1）吸湿性好。与毛纤维类似，蚕丝含水量可达10%〜12%，最高可达30%，而此时手感仍不觉得润湿。由于吸湿性高，丝绸衣物能迅速吸收汗液和散发水分，所以夏季穿着感到十分凉爽。

（2）光泽好，透气性好，手感柔软。这种特色使由蚕丝纺织而成的丝绸一直是做高档服装的面料。

（3）绝缘性好。蚕丝是电的不良导体，而且耐热性好，当温度升至120℃，也只渐渐失去水分而无明显变化。

蚕丝的主要缺点是：

（1）不耐酸、碱。无机强酸的浓溶液，即使在不加热的条件下也能使蚕丝受到损伤，失去光泽，手感变差。蚕丝受到强酸作用时间稍长即会被水解，而在加热条件下，水解得更迅速。蚕丝又很不耐碱，在pH>10的碱液中，它就会发生显著水解作用而受到损伤。

（2）不耐氧化。蚕丝和羊毛均会被含氯的氧化剂破坏。

（3）不耐光照。蚕丝经长时间日光照射会发脆，强度下降。

因此，在清洗丝绸织物时要注意避免使用强酸及碱性洗涤液，并且不要在日光下长时间曝晒晾干，亦不能用含氯的氧化剂（如次氯酸等）进行漂白。

表2-2列有棉、麻等各种天然纤维的多项物理性质。

表格P16页

再生纤维

根据原料不同，再生纤维可分为再生纤维素纤维和再生蛋白质纤维两类。但实用价值较大的是再生纤维素纤维中的粘胶纤维和醋酯纤维，此处只对其情况做出简单的介绍。

粘胶纤维，其原料主要来自木材，木材中含有大约50%的纤维素，工业上把木材中的非纤维素成分去掉后得到的纤维素可用于造纸，也可以制造再生纤维素纤维。

粘胶纤维是把纤维素浸渍在质量分数为18%的浓氢氧化钠溶液中制成碱纤维素，再与二硫化碳作用生成纤维素黄原酸钠盐，然后把这种盐溶于氢氧化钠溶液中就得到黄褐色的粘胶溶液。如果把这种粘液经过细孔压入稀硫酸中，纤维素就从黄原酸盐中分解出来并生成丝状纤维。这就是粘胶纤维的简要生产过程。

粘胶纤维用途广泛，常用作衣料、内衫的纺织材料，也可以与其他纤维混纺。粘胶纤维的吸湿性、透气性均好，易被染上鲜艳颜色，而且原料来源广泛，成本低，各种性能接近天然纤维素纤维。

还有一种再生纤维素纤维叫做铜氨纤维。它是由上等木材（或棉短绒）作原料，溶在铜氨溶液中形成纤维素铜氨络合物溶液，然后令它在酸浴中分解就得到丝状再生纤维素纤维。由于这种铜氨纤维素溶液对氧气很敏感，很易被氧化分解，因此铜氨纤维的生产过程都必须在隔绝空气的条件下进行，对设备的要求比较高。由于生产成本较高，目前已很少生产。

醋酯纤维是另一种重要的再生纤维素纤维，这种纤维是以木材或短棉绒为纤维素原料，与醋酸酹和醋酸混合，在浓硫酸的催化作用下通过化学反应得到纤维素三醋酸酯。它溶解在有机溶剂中通过细孔喷出即可得到。

由于这种醋酯再生纤维是由天然纤维素原料与醋酸发生酯化反应得到的，它已不是原来的天然的高分子化合物，而是一种半合成的高分子化合物，因此它具有许多不同于原纤维素纤维的性质，例如纤维素醋酸酯纤维校天然纤维素纤维吸水性差，而且可溶于二氯甲烷、二甲基甲酰胺等有机溶剂，受热时会熔融，热可塑性提高，具有难燃性等类似合成纤维的性质。这都是由于原纤维素分子中亲水性强的轻基被疏水性的醋酸根置换所致。

合成纤维

合成纤维是用石油、天然气、煤及农副产品为原料，经一系列化学反应制成的合成高分子化合物，再经加工而制得的纤维。合成纤维根据高分子链结构的不同，可分为碳链结构纤维和杂链结构纤维。碳链纤维的高分子主链只含碳元素，而杂链纤维的高分子主链中除碳原子外还含有氮、氧等其他元素。

目前世界上生产使用的纤维总量中合成纤维仅次于棉花而占第二位，品种达几十种，其中产量最高的是聚酯、聚酰胺和聚丙烯睛等三类。

合成纤维原料不依赖于农、牧业，有利于大规模工业生产。而且普遍具有强度高、耐磨性好、耐腐蚀性好、化学稳定性好、生产成本较低等优点，但又具有疏水性强、吸湿性较差、染色较困难的缺点。为克服合成纤维的缺点，常常采用与天然纤维混纺等措施加以改进。

表2-3列有主要合成纤维的结构和性能特点。

金属材料

通常使用的金属材料主要有钢铁、不锈钢等铁合金以及铝、铜等有色金属，这些金属材料有着不同的表面物理性质和化学性质。以下分别进行介绍。

1.钢铁

把含碳量大于2%的铁碳合金叫铸铁，含碳量在2%以下的铁碳合金则称作钢。钢是一种价格较便宜、机械强度高、加工性能优良的金属材料。

然而，钢铁表面是富有活性的。在干燥的大气中，铁被氧化生成FeO、Fe₂O₃或Fe₃O₄。在500°C以上，钢铁遭到含氧大气的高温腐蚀，产生氧化皮。例如，钢铁在浇铸、锻造、焊接、炼制、轧制等热加工过程中，在石油化工厂的管式加热炉管外壁等都发生高温氧化。

当钢铁暴露在空气中时，会与空气中的二氧化碳和水反应生成碳酸铁，或与水、氧气反应生成氢氧化铁、三氧化二铁组成的表面覆盖膜，这即是铁锈。当锈膜的厚度达到1μm以上时，就可以用肉眼观察到这种红褐色的铁锈，生锈不仅使钢铁外观受到影响，也使钢铁制品的精度和强度下降。

铁锈的生成与空气中水蒸气含量有很大关系，在高湿度气氛中铁锈生成很快，水中含有的氢离子对铁锈的生成有促进作用。在钢铁表面形成的这种氧化物覆盖膜呈疏松结构，所以它不能阻止氧气继续渗入钢铁内部发生反应，而且随着氧化反应的不断进行导致钢铁表面破坏。一般需通过电镀和涂漆等技术对钢铁表面加以保护。

在水中，若有溶解氧存在时，碳钢和普通铸铁都不耐蚀。当水中氧的浓度达到某临界值时，钢铁发生钝化，使腐蚀减缓。当水中溶解氧消耗完后，而水中又没有别的氧化剂，水不再腐蚀钢铁。如果水中有氧，又有少量活性离子，如氯离子，钢铁将发生严重的局部腐蚀，甚至穿孔。例如，北京某一饭店，尚未开业，即发生1.2mm厚的钢制水暖散热片多处穿孔，最短的通水运行周期才38天，即属于此种情况。由于海水中有大量的氯离子，即使已钝化的钢铁，钝化膜也容易被破坏，因此钢铁难以发生钝化，其腐蚀远比在淡水中的快。

钢铁耐酸腐蚀能力较弱，在pH小于4的硫酸、盐酸等强酸水溶液中，铁与氢离子反应生成氢气，使铁变成二价铁离子很快溶解；而在pH大于4的弱酸性溶液中，酸会促进水中溶解的氧气对铁的氧化作用，使二价铁离子氧化成三价铁离子，因此在这种情况下，铁被腐蚀溶解后生成水溶性的三价铁盐。

在浓度为45%~98%的硫酸中，钢铁表面会形成一层致密的氧化膜。这种氧化膜对防止钢铁内部被腐蚀起到了有效的保护作用。在銘酸的强酸性水溶液中，钢铁表面也会生成一层锯酸铁的薄膜，有很强的耐腐蚀作用。

氢氧化钠等碱性水溶液中，钢铁相对比较稳定，特别是在常温下，钢铁耐碱的腐蚀性很好，只有在高温浓碱水溶液中，钢铁才会被逐渐腐蚀。在含有食盐等强电解质的水溶液中，由于在钢铁表面形成许多微电池，所以会发生电化学腐蚀而加速钢铁腐蚀。在中性水溶液中，电解质浓度对腐蚀速度的影响呈现先增加后减少的规律。

2.不锈钢

不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称。其中能抵抗酸、碱、盐等化学侵蚀性介质腐蚀的合金钢叫做耐酸钢，耐大气、水蒸气等弱介质腐蚀的钢为不锈钢。不锈钢中最主要的是铬不锈钢和铬镍不锈钢，它的主要化学成分是铁铬合金，铬使钢的耐腐蚀能力大为提高。在锯钢中加入镍、铝、钛、锰等其他金属时，可进一步改善其耐腐蚀性和工艺加工性能。

不锈钢中铬的含量一般在12%以上。常见的不锈钢品种中的两大类：洛不锈钢含锯在12%左右；铭银不锈钢含洛为16%〜20%，含镰为8%〜14%。后一类不锈钢耐腐蚀性能更好，机械加工性能也较优良，在化工设备制造领域用途很广。

铬镍不锈钢的典型代表是含铬18%，含镍8%的不锈钢，俗称18-8铬镍钢。但即使这种有优良耐腐蚀性能的不锈钢也不是对所有化学药品都有抵抗能力。表2-4列有18-8铬镍钢和含铬量在11.5%〜18%的不锈钢（低碳钢）和含量在11.5%~27%的不锈钢（低碳钢）对各种化学药品的耐腐蚀情况。

由表2-4可知，18-8锯银钢有良好的耐腐蚀性能，这是因为它的表面有一层致密的氧化铬薄膜保护内部使其在通常的条件下不被腐蚀，但在高温条件下仍会受腐蚀，如在80°C以上的高温下，18-8铬镍钢会被60%的硫酸、醋酸和草酸所腐蚀。另外水溶液中含有氯离子等卤素离子时会对不锈钢的腐蚀起促进作用，如盐酸对不锈钢有强烈的腐蚀作用，次氯酸盐水溶液中的活性氯含量在200mg/kg以上时会对不锈钢有显著的腐蚀作用，水溶液中活性氯含量在10mg/kg时经过长时间接触也会使不锈钢表面稍变粗糙。食盐、氯化铵等含氯离子的水溶液也会对不锈钢造成腐蚀。另外，氯、漠等单质对不锈钢有强烈的腐蚀作用。

由上述介绍可知，所谓“不锈钢”是相对的、有条件的，耐腐蚀性是随环境条件改变而改变的。例如，含质量分数13%Cr的不锈钢，室温下在质量分数80%的硝酸中是稳定的，而在沸腾的硝酸中却是不耐腐蚀的。因此在使用中应掌握以下选用和处理原则。

（1）在可以使用碳钢、非金属材料和低合金钢的场合，尽量不用洛、葆不锈钢，以减少我国有限的辂银资源的消耗，降低生产成本。

表2-4不锈钢的耐腐蚀性能（常温）

表格P20页

（2）要根据介质的组成和条件选用在耐蚀性能上能满足要求的不锈钢。选定的依据是文献资料中的数据，自己积累的知识。对不熟悉的材料，应通过实验，以确定材料的安全性。

（3）选材要满足加工工艺的要求，特别是材料的焊接性和可铸性要好。例如0Crl3钢含碳量少，可焊性好，宜选作焊接设备：2Crl3和3Crl3含碳量高，焊接性较差，只可制作铸件。

（4）要根据钢材的不同特性，在生产运行和清洗维修中，严格按操作工艺要求进行。例如，控制生产介质和清洗液中氯离子的浓度和pH值，若氯离子浓度增高，对奥氏体不锈钢会有严重破坏。又如在尿素生产中，有的设备用Crl8Nil2Mo2Ti做内衬，如果不对介质持续稳定加氧，不锈钢设备就会受到严重的均匀腐蚀。不可任意改变介质的浓度、温度和pH值。

3.铜

铜也是一种工业生产中常用的设备材料，是不太活泼的金属。它不能把酸性水溶液中的氢离子置换岀来而产生氢气，因此在低温情况下，铜在盐酸、磷酸、醋酸和稀硫酸等非氧化性酸性水溶液中是稳定的，不会被腐蚀。而只有在这些酸与空气中氧气共同作用的条件下才会被腐蚀。例如盛放稀硫酸的铜容器的液面与空气接触部位容易被腐蚀，其化学反应式为：

2Cu+2H₂SO₄+O2=2CuSO₄+2H₂O

研究结果表明，向酸液中通入氢气时不会促进铜的腐蚀，而向酸液中通入氧气时才会加速铜的腐蚀。表2-5给出不同酸液中通入氧气对铜腐蚀程度的影响。

表中所列酸中以盐酸对铜腐蚀最强烈，盐酸和醋酸都是随酸的浓度增加对铜的腐蚀增强，只有硫酸相反，在低浓度时反而腐蚀严重。

硝酸等氧化性强酸对铜有剧烈的腐蚀作用，铜会很快被硝酸溶解。但锯酸虽然也属氧化性酸，却由于其与铜反应在表面生成难溶性铅酸铜会保护铜内部而阻止腐蚀的进行。

在铵盐和氰化物水溶液中，由于铜会生成可溶性络盐而被腐蚀溶解，同样的原因使铜在水和氧气存在的条件下会被氨所腐蚀。

铜在碱性水溶液中比较稳定，只在高温下与浓氢氧化钠溶液发生反应。

铜在纯水中是不会被腐蚀的，只有在溶有氧气和二氧化碳的水中，才会慢慢地生成绿色的可溶性铜盐（铜锈）。

研究结果表明，金属表面的亲油性顺序为：铜＞铁＞锌＞铝＞银＞铮。由此可知，铜是常用金属中表面亲油性最强的，易被油性污垢沾染。

4.铝

工业中有很多设备是以铝及其合金为材料制备的，特别是在航空工业中。

铝具有良好的导电、导热性能。此外，铝是很活泼的金属，在其表面上容易发生化学反应。但是铝的表面能与空气中的氧结合生成致密的氧化膜。如磨光的铝表面在干燥的空气中可生成厚达IO-*m的氧化膜，而在潮湿的空气中自然生长的氧化膜厚度可达数微米（10^-6m）。这种致密的氧化膜对铝内部有良好的保护作用，使其在空气中不再被腐蚀。经过冷浓硝酸处理或在草酸溶液中进行阳极电解氧化，可使铝表面生成耐腐蚀性很好的氧化膜，这种方法称作铝的钝化处理。

铝经过与硝酸、辂酸等氧化性酸生成致密氧化膜钝化之后，仍可与许多酸发生反应，如可被W（H₂SC₄）=10%的硫酸，W（H₃PO₄）=20%的磷酸以及各种质量分数的盐酸所腐蚀，此时铝表面的氧化膜被酸溶解。氧化膜也可被稀硝酸与热浓硝酸所溶解。

此外，铝的耐腐蚀性与铝的纯度有很大关系，如纯度在99%以下的铝可在常温下被稀硝酸腐蚀。盐酸对纯度为99.5%以上和以下的铝的溶解量可相差千倍之多。

氯气和其他卤素单质以及各种卤素离子对铝的氧化膜都有剧烈的破坏作用，如食盐等溶液对铝都有腐蚀作用。

在碱性条件下，一般在pH>10以上时，铝才易被腐蚀。但偏硅酸钠这种水解呈碱性的盐，其水溶液的pH虽然在10以上，但由于它能生成胶体，并吸附在铝表面形成耐腐蚀的覆盖膜，所以能保护铝不被腐蚀。所以偏硅酸钠在铝这种有色金属的清洗过程中起着重要的保护作用。

铝在加工过程中由于存在应力而造成表面氧化膜的不均匀，这是造成铝制品发生腐蚀的原因。这种现象在别的金属加工中也存在，只是程度不同而已。在精密工业清洗过程中应注意此问题。

硅和硅酸盐材料

1.硅

硅是一种非金属元素。硅单质有无定形和结晶型两种状态。无定形硅呈粉末状态，化学活泼性强，容易与氧气结合，反应剧烈时会引起燃烧。硅容易与氢氟酸反应并溶解，因此工业清洗去除含硅杂质常用氢氟酸。

单晶硅是重要的半导体材料，化学性质校稳定，但可溶于强酸和氢氟酸。高温条件下在它表面可与空气中的氧气和氯气反应。在电弧条件下可与氢气直接化合。

无论是无定形或结晶型硅在高温时都可溶于碱的水溶液并产生氢气：

Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑

结晶型硅分单晶硅和多晶硅两种。单晶硅中只存在一个晶核，是制造半导体元件的重要材料。在制造半导体材料时，需要把通常得到的多晶硅转变成单晶硅，即把多晶硅加热熔融，并向其中引入单晶硅晶核，再由这个单晶硅核长成一整块晶体即是单晶硅。把得到的棒状单晶硅沿横断面截开可得到单晶硅的晶片。

单晶硅是黑色不透明固体。纯度为99.93%的单晶硅，熔点为（1415±2）°C，硬度很高。晶格与金刚石相同，导电性与石墨相近。结晶型硅的表面原来是疏水性的，氧化后表面变成亲水性的。由单晶硅制造的晶片在机械加工过程中表面会出现变形层，由于大量的污垢会附着在此变形层上而对半导体材料的性能产生恶劣影响，必须通过腐蚀的方法加以去除。半导体材料的清洗是比较复杂的过程，这是半导体加工的一个特点。图2-5为单晶硅晶片制备过程产生的变形层。

图2-5单晶硅晶片制备过程产生的变形层

表格P23页

此外，天然硅酸盐是工业上的重要材料，也是重要的工业原料。硅酸盐大都有机械强度高、耐高温的特点。

2.玻璃

玻璃是由熔融状态物体过冷而成的固体状态无定形物质，一般性脆而透明。玻璃的化学成分较复杂，以二氧化硅为其主要成分。普通窗玻璃（钙钠玻璃）是由石英砂、长石、纯碱、石灰石经熔融加工制成。高纯度最稳定状态的二氧化硅叫水晶，是完全结晶的二氧化硅，它的物理化学性质稳定，而且不像一般玻璃那样具有可塑性。如果把水晶等纯二氧化硅的熔融物质骤冷就得到石英玻璃，它的熔点比水晶低，有低的热膨胀率，而且具有可塑性，是一种性能独特的特种玻璃。

在普通窗玻璃结构中，二氧化硅的晶格受到破坏，CaO、Na₂O等碱性氧化物嵌入其晶格之中，结果使其熔点降低，且富有可塑性，因此在日常生活和工业生产中有广泛用途。改变玻璃成分可以得到多种不同性能的玻璃。如光学玻璃、特种玻璃等。

表2-6列有各种玻璃的组成和特性。图2-6表示的是水晶、石英玻璃和普通玻璃的内部结构。

玻璃表面的物理性质与其内部有明显区别。在玻璃形成的过程中，玻璃熔体在空气中逐渐冷却，同时玻璃内部的气体和杂质也被挤压到表层，在表层附近形成很不纯的胶状组织，其中含有氧气、二氧化碳，水蒸气以及钾、钠等一价离子，它们都在玻璃的不完整晶格中移动。有实验研究结果表明，在这种玻璃表面的胶状组织中，平均每10g玻璃中含有约1.8cm³的水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、氢气、氮气等气体，这种含有气体的胶状组织使玻璃表面易受腐蚀，随着时间的延长而使腐蚀深入到玻璃内部，同时也使外部的污垢容易玷污玻璃。

表2-6各种玻璃的组成和特性

表格P24页

同时，由于玻璃是由连续三维网络组成（见图2-6），结构中每个阳离子被一定数目的氧离子包围，因为多数阳离子体积小具有较大的场强，对其附近氧离子施以强作用力。玻璃内部离子间作用力处于平衡状态，而表面离子间存在不饱和的剩余键力，这种表面作用力导致玻璃表面与周围介质易发生作用，使表面组成与内部结构有较大差异。玻璃表面的剩余键力不仅可与外界的各种分子如水、氧气、二氧化碳发生吸附作用，甚至对某些生物也表现出彳艮大活性。研究表明，由于玻璃表面的剩余的自由键能与生物体中通常存在的疑基，氨基相吸附，因此玻璃对血液有凝结作用。玻璃表面还容易吸附霉菌，不仅霉菌会对玻璃侵蚀，而且在霉菌周围易凝结水滴，进而吸收空气中的二氧化碳使玻璃受到侵蚀。由此可见，玻璃表面是有一定反应活性，易于被腐蚀的。

下面具体说明几种物质对玻璃表面的影响：

（1）水的影响：玻璃本体是十分耐水的，水对玻璃的影响主要表现在对其表面性质的影响。上已述及，玻璃是一个连续三维的网络结构，其中主体由硅氧链组成它的骨架，而Na+、Ca²+等金属阳离子位于网络骨架的中间。当玻璃表面长期与水接触时，网络内部的金属阳离子就会被水中氢离子置换而溶出，而进入玻璃网络结构的氢离子，会引起玻璃表面结构的破裂生成含有硅羟基（一SiOH）的较小分子。随着氢离子与金属阳离子交换作用的逐步进行，玻璃表面硅氧骨架会断裂生成Si（OH）₄、Na₂SiO₃等小分子，并且水溶性加大。当金属离子被氢离子置换之后，在玻璃表面形成一个低折射率的侵蚀膜，由于它的折射率与玻璃本体不同，因此光会在侵蚀膜产生干涉，由于这种干涉色是蓝色的，所以把这种水与玻璃表面的反应称为蓝色侵蚀（或称“蓝斑”）。而在侵蚀膜中的水分干燥后，又会有白色固体状的Na₂CO₃，SiO₂析出，这种情况称为白色侵蚀（或称“白斑”）。当看到蓝斑、白斑出现时即可知道水与玻璃表面发生了反应。尤其是制造光学透镜用的硼砂玻璃，其表面较易与水反应，因此要特别注意避免其与水过多地接触。

（2）碱类的影响：玻璃骨架成分中的二氧化硅是易与碱类发生反应的，特别是能被氢氧化钠等强碱所溶解，其反应式如下：

SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂0

碱对玻璃的腐蚀作用随溶液的pH值增大，反应时间的延长，温度的升高而加大。有实验结果表明，用W（NaOH）=5%的氢氧化钠溶液在95°C对玻璃处理50h后，普通玻璃每cm²表面上的重量减少10mg左右。

在用玻璃制镜子或光学透镜时都必须把玻璃表面的变质层去掉，通常的方法是先研磨抛光，再用洗涤液清洗。在这个过程中会发生一种叫“潜伤”的现象，即在抛光后的玻璃表面有不易被发觉的极小划痕，在洗涤剂清洗后变得明显。“潜伤”的出现与磨料硬度，玻璃硬度及其化学稳定性有关，同时也与使用的洗涤剂对玻璃的腐蚀有关，因为用碱性洗涤剂清洗光学透镜以去除其表面污染层时，会使原来抛光研磨所造成的破损扩大，造成“潜伤"和使玻璃发脆。因此在这种情况下应改用中性洗涤剂，以避免“潜伤”发生。

（3）酸的影响：由于玻璃的骨架成分是酸性氧化物二氧化硅，所以玻璃是不易被酸腐蚀的，但玻璃中也含有一定量的A1₂O₃>Na₂O>CaO、MgO等碱性氧化物成分，所以玻璃在强酸溶液中长时间浸泡也会造成这些碱性氧化物与酸反应而使玻璃表面上的Na+、Ca₂+等阳离子的流失，造成玻璃表面粗糙呈现蓝绿色斑纹（类似前面介绍的''蓝斑”）。

另外氢氟酸对二氧化硅有特殊的溶解能力，这种特性被利用到玻璃表面的蚀刻工艺中：

SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O

（4）其他物质的影响：家庭中常用的合成洗涤剂对玻璃也有一定的腐蚀作用，因为在洗涤剂中除了含有表面活性剂之外还含有其他助剂，比如磷酸盐和金属离子螯合剂等，它们会使玻璃表面含有的钙离子和其他金属离子选择性地被去除而使玻璃表面变粗糙。研究结果表明，如果在合成洗涤剂中使用硅酸钠作助剂能避免这种情况发生。

有报道指出，有机溶剂在某些情况下对玻璃也会造成损伤。例如在用有机溶剂做媒液的超声波洗涤过程中，会使玻璃成分中的碱性氧化物发生移动进入溶液，玻璃表面上的碱性氧化物含量会比其内部少10倍之多。

以上这些物质都会造成玻璃表面的物理、化学性质不稳定，在精密工业清洗过程中会造成一定问题，应加以注意。

3.其他硅酸盐材料

包括水泥制品、混凝土、陶瓷制品、耐火材料以及砖瓦石料等建筑材料都属于硅酸盐材料。其中水泥是由粘土和石灰石调匀，在旋转窑中1500℃下锻烧成熔块再加入少量石膏、磨粉制成的。与水拌和后在空气中或水中逐渐硬化最后变成相当强度的石状固体。它是建筑业重要生产资料。根据原料和制法不同分为硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、高铝水泥、膨胀水泥、白水泥等。广泛应用于土木建筑、水利及国防工程中。

清洗硅酸盐材料的物体表面，通常用机械方法，如果采用化学方法清洗必须了解硅酸盐材料的具体性质特点。由于组成硅酸盐的基本原料是二氧化硅，属于酸性氧化物，易于与碱反应生成可溶性硅酸盐，因此不耐碱洗，一般较耐酸，但如果成分中含碱性氧化物相对比例大时也易于与酸反应，清洗时应予以注意。

塑料

塑料是在加工过程中能发生塑性形变的高分子材料，它们既是在加工中塑制成型，而加工后的产品形状又可保持不变。目前应用的塑料，根据它们受热后的性能变化分为热塑性塑料和热固性塑料两类。前者可反复加热至熔融，而后者仅第一次加热后可熔融，之后再次加热则不会熔融。其中热塑性塑料根据耐热温度的不同可分为通用塑料（耐热100°C以下）、通用工程塑料（耐热150°C以下）和超工程塑料（耐热200°C左右）。塑料的表面，大都缺乏亲水性，特别是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料，由于它们表面缺少极性基团，因此亲水性污垢难以附着在其表面。相反，油性污垢却易于附着在其表面。由于塑料一般绝缘性好，导电性能差，表面易带电荷，而污垢粒子如果带有与之相反的电荷，彼此则可借静电引力而吸附。

塑料通常都是物理、化学性质稳定的物质，但在使用过程中由于环境中各种因素（如光、热、氧、微生物和机械作用以及酸、碱等化学药品）的影响，会使塑料的物理性质发生变化，如变硬变脆、强度降低、颜色变深等，这些现象称之为老化。

塑料受到环境及力等因素影响时的特性介绍如下，以便于在清洗过程中给予足够的注意。

1.热的影响

热塑性塑料加热到一定温度就会软化以至熔化。在高温条件下，塑料不仅软化而且会导致结构损伤。塑料长期受热的影响会发生热裂解，断裂成较小分子或单体，使强度降低，性能变坏。热固性塑料再次受热时虽不会软化熔融，但在强热作用下会破坏分解。因此，塑料都有一定的耐热限度。

2.机械外力的影响

在机械外力的反复作用下，塑料也会受到损伤，特别是像有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、聚苯乙烯、聚丙烯树脂这类以透明性为特色的塑料，受到机械力作用造成损伤时，透明度会降低，这点在机械加工时要引起注意。但有时又需要利用机械外力对塑料表面进行加工处理来改变其表面性能，如经过等离子体处理的塑料，印刷性能得到改善。

3.酸碱的影响

塑料清洗时一般不用强酸性和强碱性的洗涤剂。一般塑料的耐弱酸和弱碱的性能良好，但通常酯键结合的塑料如醋酸纤维素酯，在弱酸和弱碱中也会受到损伤，在使用时应引起注意。

4.有机溶剂的影响

由于塑料的化学成分差别很大，它们的耐溶剂性能也不同，有的能在某些有机溶剂中溶解，有的不能溶解而只能溶胀和变形。表2-7列出了常用塑料在不同溶剂中的溶解性能，在清洗过程中应针对不同塑料各自的溶解性能选择恰当的溶剂。