表面清洁度的测试方法及相关仪器

清洁度检测

清洁度测定方法对过程控制、品质保证和失效分析非常重要，是概括用于获得有关测定主体如各种机械设备、电子零件等清洁度数据的详细过程。

检测清洁度时对取样有要求，取样的基本要求决定于样品的数量和取样位置。零件体积越大、表面积越大、清洁度偏低，则样品数量相应减少。应该从生产中随机抽取零件，并且采样过程和后面的检查过程中不能造成零件的污染。

典型污染物类型

检测清洁度时，一要环境清洁，其清洁程度应与检测的要求相适应;二要检测人员的衣帽和双手清洁;三要所用器具也必须清洁。 清洁度的测定方法

清洁度的测定方法很多，分成油污污染物和颗粒物污染物2大类测试，主要有如下几种：

* 目视检查法

目视检查法即由人工直接用眼睛在显微镜下对零件可以看到的外表面或内腔表面进行检查。调节显微镜的照明亮度和放大倍数，人工可以判断污染颗粒是金属、非金属、或纤维以及尺寸大小。目测法可以检查残留在零件表面的比较大而明显的颗粒、斑点、锈斑等污染，但检查的结果与人为的因素关系很大。

* 接触角法(也叫水滴角法)-------测油脂类污染物

所谓接触角，就是液体在固体表面形成热力学平衡时所持有的角。对固体和液体之间形成的接触角的测量，是在表面处理及聚合体表面分析等众多类似领域广为知晓的分析技术，是对多个单位的单层变化十分敏感的表面分析技术。测量液滴在固体表面的接触角来评估表面的可湿润特性。如果液滴可湿润表面，则接触角小，反之液滴不能湿润表面，而在表面倾向于形成圆珠或气泡，则接触角大。这就是“水膜残迹”测试的原理。接触角大，表示表面被憎水性的污物(油/脂等)污染，反之，接触角小，液滴破裂或摊薄，表示该表面清洁。这种测试方法受底材的材质、底材的粗糙度及人为因素影响也很大，而且这种方法对非常轻小或分散的污物不易识别。尤其是有些特殊材料(如PTFE 塑料)即使表面很清洁，对大多数液体的接触角也很大。所以，接触角法不适合对某些底材或关键重要的表面清洁度测试。

* 荧光发光法-------测油脂类污染物

在许多情况下，可以利用紫外线来检测零件表面的清洁度。在紫外线的照射下，表面的污染物颗粒会发出荧光。因为紫外线的能量被污物吸收，污物颗粒电子被激化并跃进到高能级的电子层，处于高能级的不稳定的电子随即会返回原低能级电子层，在此过程中原来吸收的能量以发热发光的形式释放出来——荧光。这种激活释放的频率达每秒几千次，所以在紫外线下的荧光不是闪烁的而是持续稳定的，根据发荧光即可目测污物在零件表面的位置，荧光强度也是可以应用信号检测仪器测定从而表示表面被污染的程度。但如果要识别污染物的成分等特性，必须借助其他分析法。

荧光激发法测量原理

德国SITA 表面清洁度仪采用荧光激发法为原理可用于检测零件表面的油脂、油污污染物

* 颗粒尺寸数量法-------测颗粒污染物

这是一种零件清洁度测定的新方法。其基本原理是根据被检测的表面与污染物颗粒具有不同的光吸收或散射率。其测试方法是，将一定数量的零件在一定的条件下清洗，将清洗液通过的滤膜充分过滤，污物被收集在滤膜表面，然后将滤膜干燥，用显微镜(较佳设备是具有拍摄功能的图像识别和分析设备)在光照射下检测，按颗粒尺寸和数量统计污物颗粒，即可得到所测物体零件的固体颗粒污染物结果。这是一种适合精密清洗定量化的清洁度检测方法，尤其使用于检测微小颗粒和带色杂质颗粒。但是如果滤膜是白色的，那么对白色污物和气泡的识别就有可能引起误判。

德国RJL清洁度分析仪，用于快速分析检测零件表面残留的颗粒物污染物

颗粒尺寸数量法极限值：对特定规格的零件，规定一定样品数量、检查频率、清洗介质、清洗参数和操作过程的情况下，将颗粒按尺寸大小统计，每个尺寸范围分别规定准许的最大颗粒数量，只要有某一项超标，则测试结论为不合格。

* 重量法-------测颗粒污染物

重量法是工业生产和试验中最常用的清洁度测定方法。其测定原理是将一定数量的试样在一定的条件下进行清洗，然后将清洗的液体通过滤膜充分过滤，污物被收集在经过干燥的滤膜表面，将滤膜再次充分干燥，根据分析天平称出过滤清洗前后干燥的滤膜质量，计算其增加值即为试样品上的固体颗粒污染物的质量。

重量法典型限值：对特定规格的零件，规定一定样品数量、检查频率、清洗介质、清洗和过滤方法的情况下准许的最大残留污物的重量，单位为mg或ug。如：

清洗液的选择

用于测定及分析清洁度的清洗液有很多种，使用时可以根据测定方法的要求，按照去污力，对工件有无腐蚀锈蚀作用，对人体是否有害，是否易燃易爆，对滤膜是否起化学反应，能否回收，杂质含量，价格，是否容易配备等因素来选择。

目前国内外常用的有：

* NY-120 溶剂油

* 无水乙醇

* 三氯甲烷

* 航空洗涤汽油

* 95%乙醇

* 三氯乙烯

* 异丙醇

* 四氯化碳

* 蒸馏水和脱矿物质水

* 不含固体微粒的液体洗涤剂

过滤膜的选择

用于测定及分析清洁度的过滤膜也有很多种，基本要求是：平整光滑，易恒重，干燥精度高，过滤时不产生负值，操作方便。使用时，可以根据测定方法的要求，按照与清洗液是否起化学反应，要求过滤精度 ( 即孔径 ) ，有格无格，价格，是否容易配备等因素来选择。

目前国内外常用的滤膜材质有：

* 混合纤维素酯膜 (MCE)

* 聚偏二氟乙烯膜 (PVDF)

* 尼龙膜 (NYL)

* 聚碳酸酯膜 (PC)

* 聚四氟乙烯膜 (PTFE)

* 聚醚砜 (PES)

目前常用的滤膜孔径有( um )：

0.05、0.22、0.3、0.45、0.65、0.8、1.2、3、5、8、11、20、30、 41、60、80、100 。

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