После мойки и обезжиривания деталей на поверхности может оставаться тонкая плёнка моющих компонентов, прежде всего поверхностно‑активных веществ (далее - ПАВ). Визуально она незаметна, но способна нарушать адгезию покрытий, провоцировать дефекты пайки и ухудшать коррозионную стойкость. Инструментальный контроль смачиваемости водой позволяет вовремя обнаружить остаточное загрязнение ПАВ и стабилизировать качество процессов. Важно понимать, что контактный угол - косвенный, неспецифичный индикатор: он реагирует на любые поверхностно‑активные и органические следы, а не только на ПАВ. Метод краевого угла удобен тем, что даёт быстрый, воспроизводимый результат на металлах и полимерах, интегрируется в лабораторный и цеховой контроль и не требует разрушения образца. Ниже - практическое руководство, как организовать измерение, задать критерии приёмки и исключить типовые ошибки, чтобы повысить надёжность мойки без роста издержек. Для подбора технологий и химии можно ориентироваться на решения из каталога Pro.Clean.
Физика метода
Краевой угол - это геометрический параметр капли, характеризующий энергию взаимодействия твёрдого тела и жидкости. Для производственных задач его измеряют водой, а полученное значение связывают с чистотой и состоянием поверхности. Чем более гидрофильным стал металл после качественного обезжиривания, тем ниже угол смачивания водой после мойки и тем равномернее растекается капля.
ПАВ изменяют картину двояко. Во‑первых, адсорбируясь на металле, они обычно гидрофобизируют поверхность своими углеводородными фрагментами и увеличивают краевой угол (низкоэнергетическая плёнка на высокоэнергетическом твёрдом теле). Во‑вторых, их следы в тонкой водной плёнке локально снижают поверхностное натяжение, создавая расхождение между наступающим и отступающим углами и повышая гистерезис. В зависимости от системы это может как повышать, так и понижать статический угол; поэтому оценка динамических углов и гистерезиса информативнее одной точечной величины. При неизменной шероховатости рост гистерезиса может служить индикатором микрозагрязнения поверхностно‑активными веществами или иными амфифильными остатками. Поэтому метод контактного угла - удобный маркер не только уровня обезжиривания, но и корректности ополаскивания.
Проклин Юнитех Ал - щёлочное среднепенное концентрированное универсальное средство для очистки деталей и оборудования в промышленности. Подбор и применение выполняют с учётом материалов, совместимости с покрытием и регламента ополаскивания.
Методика измерения: от подготовки детали до выбора оборудования
Процедура контроля строится вокруг двух блоков: подготовка образца и регистрация геометрии капли. Образец берут сразу после финального ополаскивания и стандартной сушки, не касаются зоны измерения руками и не продувают воздухом из открытых источников. Для корректного сравнения разные партии деталей готовят по одинаковому регламенту, фиксируя метод мойки, время и тип воды. Это снижает влияние микротопографии и сохраняет сопоставимость результатов.
Для регистрации используют оптический гониометр (оптический тензиометр) или весовой тензиометр с возможностью измерения контактного угла и программной аппроксимацией профиля капли. Рекомендуется проводить серию измерений в нескольких точках, оценивать наступающий и отступающий углы, а также гистерезис. В приборе выбирают воду как эталонную жидкость; предпочтительно применять деионизированную или дистиллированную воду. Для пластмасс и лакокрасочных покрытий могут применяться дополнительные тест‑жидкости по ISO 19403. Наличие процедуры калибровки и учёта температуры повышает воспроизводимость.
Проклин Актифом А - автошампунь с высоким пенообразованием, предназначенный для мойки промышленного оборудования и транспортных поверхностей. Использование по назначению производителя и с проверкой совместимости материалов.
Интерпретация: контактный угол против визуального осмотра и критерии приёмки
Визуальный осмотр часто даёт ошибочное представление о чистоте детали: тонкая плёнка ПАВ не даёт жирного блеска и не выявляется простыми тестами. Краевой угол фиксирует изменение смачиваемости поверхности и показывает, насколько полно выполнено обезжиривание. Если при последовательных замерах наблюдается рост угла или увеличение гистерезиса, это может указывать на недостаточную десорбцию и возможную гидрофобизацию поверхности остатками химии. Следует учитывать, что похожий эффект дают и другие загрязнители (масла, силиконы, ингибиторы коррозии). В отличие от визуальной оценки, инструментальный контроль смачиваемости деталей делает процесс приёмки объективным и сравнимым между сменами и участками.
Критерии приёмки чистоты поверхности формируют на основе эталонной детали, подготовленной по согласованной схеме. Внутренний стандарт фиксирует диапазон углов и правила отбора точек измерения. Для подтверждения методики можно ориентироваться на подходы ISO 19403 и ASTM D7334, где структурированы параметры измерения и оценка погрешности. Важно закрепить «окно» приёмки в технологической инструкции и привязать его к конкретным операциям: ультразвуковой (кавиатационный) этап, барботаж, количество каскадов ополаскивания. Абсолютные значения углов зависят от микротопографии и материала, поэтому решающим является сопоставление с эталоном и стабильность тренда. Такой регламент превращает лабораторный анализ остаточных ПАВ в понятный инструмент оперативного управления качеством.
Источники ошибок: как избежать ложных выводов
Краевой угол чувствителен не только к химии поверхности, но и к ряду внешних факторов. Чтобы минимизировать ложные срабатывания, контролируют стабильность воды, геометрию капли и состояние зоны измерения. Если деталь хранится без защиты, на поверхности неизбежно адсорбируются органические загрязнители из воздуха; кроме того, углекислый газ влияет на химию тонкой водной плёнки (pH), что меняет смачиваемость и может маскировать эффект ПАВ. Нежелательны и «точечные» капли от распыла - лучше формировать их дозатором, обеспечивая одинаковую форму.
На результат влияют шероховатость и микротопография: при одинаковой химии выраженная текстура способна изменить контакт воды с вершинами и впадинами профиля. Гидрофильные оксидные плёнки металлов, наоборот, понижают угол, но при наличии остаточных ПАВ растёт гистерезис и проявляется разрыв линии контакта при наклоне. Дополнительно учитывают температуру образца и капли, чистоту камеры прибора, а также остаток моющего средства в поровых и капиллярных зонах сложных геометрий. В спорных случаях полезно дополнять измерение каплей воды тестом на отмывку: одна дополнительная промывка с последующей сушкой и повторным замером показывает, было ли влияние именно переноса ПАВ.
Внедрение в производственный контроль: процедура, экономика и кейсы
Технологическая карта внедрения проста. Сначала задают эталон: серия деталей после максимально корректной мойки, полученные значения углов становятся целевыми. Далее настраивают производственный контроль мойки деталей: фиксируют периодичность, точки на геометрически критичных участках и порядок действий при отклонениях. Затем проводят пилот на нескольких партиях, привязывая результаты к реальным дефектам следующей операции - лакокрасочного покрытия, пайки или клеевой сборки. Такой подход часто показывает ROI за счёт снижения брака, уменьшения расхода химии и стабилизации ополаскивания.
Кейс машиностроения: на участке ультразвуковой мойки корпусных деталей периодически возникали отказы по адгезии грунта. Визуальный контроль ничего не находил. После ввода инструментального контроля угол смачивания водой стал индикатором неполного ополаскивания в дни с повышенной загрузкой. Регламент дополнили проверкой гистерезиса на трёх площадках детали и чек‑листом по смене каскада воды - потери времени снизились, а отказы ушли.
Кейс авиационного ремонта: при подготовке крепежа под фосфатирование выявлялся дефект «рыбий глаз». Измерение краевого угла и анализ гистерезиса указали на перенос ПАВ из щёлочной стадии в финишную промывку при замене фильтров. Перенастройка графика обслуживания ванн и обучение персонала восстановили требуемую смачиваемость, а инструментальный контроль закрепили в процедуре приёмки. Для корректного подбора химии и режима ополаскивания можно использовать позиции из каталога промышленных моющих средств Pro.Clean.
Рекомендованная пошаговая процедура контроля
- Отбор: выбрать зону, не касаться руками; зафиксировать партию и операцию.
- Подготовка: стабилизировать температуру образца и воды; откалибровать прибор.
- Измерение: сформировать каплю дозатором; снять наступающий и отступающий углы в нескольких точках.
- Оценка: сравнить с эталоном; при отклонении выполнить повторное ополаскивание контрольного образца и повторить замер.
- Решение: при подтверждении влияния ПАВ скорректировать режим ополаскивания, обновить каскад воды или время экспозиции.
Методы контроля качества мойки, основанные на измерении краевого угла, дают технологу оперативную обратную связь, а снабжению - экономию за счёт устранения переделок. При необходимости наша команда поможет адаптировать методику под ваш парк оборудования, подобрать средства и режимы и подготовить рабочие инструкции. Оставьте запрос - организуем консультацию и пилот на ваших деталях.