專利名稱：單晶硅爐水垢的清洗方法
技術領域：
本發明涉及一種清洗方法，具體涉及一種清洗單晶硅爐爐內所形成水垢的清洗方 法，主要應用于單晶硅爐等精密機械的水垢清洗。
背景技術：
目前，對單晶硅爐等精密機械的水垢清洗均采用單一的清洗液來進行，但由于上 述機械結構較為復雜且包含了多種不同材質的零件，這樣造成采用單一的清洗液清洗時無 法徹底清除水垢，也可能導致部分材質被腐蝕。無法徹底清洗水垢會增加上述機械的使用 成本，而腐蝕部分材質時可能產生巨大的安全隱患。現有文獻中公布了部分化學清洗液以及清洗方法，如在《氨基磺酸在化學清洗中 的應用》，描述了一般情況下使用氨基磺酸作為化學清洗劑時的清洗機理和溶液濃度及緩 蝕劑用量，但并未針對不銹鋼機械的溶液濃度及緩蝕劑用量給出具體說明，也難于通過有 限次的實驗得出該濃度。《鍋爐水垢的化學清洗》闡述了緩蝕劑在化學清洗中的應用，并給出了鍋爐的酸洗 工藝，對本專利所闡述的技術有一定的指導。但是以上文獻并未指出針對單晶硅爐所使用 的SUS304不銹鋼及橡膠軟管、墊圈、玻璃所組成的系統的酸用量和清洗方法。《船舶板式冷卻器及其清洗》指出了SUS304不銹鋼在化學清洗的過程中應該注意 Cl—腐蝕，給出了幾種在化學清洗中容易出現的金屬腐蝕機理，對本專利所闡述的技術有一 定指導意義。但是該文獻并未給出具體的清洗工藝。參考文獻1.《氨基磺酸在化學清洗中的應用》，新疆電力，2004年12月，第4期；2.《鍋爐水垢的化學清洗》，楊治力，河南科技，2010，2下；3.《船舶板式冷卻器及其清洗》，候立平，于成安，航海技術，2010年第4期。
發明內容
本發明提供一種單晶硅爐水垢的清洗方法，主要解決了現有清洗方法不能徹底清 洗單晶硅爐爐內所形成的水垢，或清洗時可能造成單晶硅爐內中其他材質損壞的問題。本發明的具體技術解決方案如下該單晶硅爐水垢的清洗方法，包括以下步驟1]先將一定量的水放入帶有超聲波振蕩和加熱裝置的儲液箱，將水加熱至10 60°C，水的較佳溫度為30°C 50°C，以40°C為最佳；2]將緩蝕劑緩緩加入儲液箱，開啟超聲波進行攪拌，使其與步驟1]中加入的水 完全溶解，再將氨基磺酸和冰乙酸緩緩加入充分溶解，測試溶液的PH值；所述氨基磺酸、 冰乙酸、緩蝕劑和水依據質量百分比計應包括氨基磺酸3. 0-8. 0，冰乙酸2. 0-5. 0，緩蝕劑 0. 2-0. 5，水 87. 0-94. 0 ；3]將儲液箱的進液管、出液管分別接至單晶爐循環水路的進口和出口處，開啟耐酸循環泵，該泵采用離心泵，整個循環水路的壓力為0. 5-3kg/cm2,以1-2. ^g/cm2為佳， 2kg/cm2最佳；通過清洗液的高速沖刷和反應來清洗水垢；4]在清洗過程中不斷進行PH值測定，若發現溶液PH值達到6. 2以上時則向溶液 中添加緩蝕劑和復合酸直至達到清洗終點；添加量根據儲液池中已有的溶液量確定，達到 清洗終點時停止清洗；5]清洗完后需要對爐體進行鈍化，采用由純凈水配制的0. 的氫氧化鈉水溶液 和0. 05%的磷酸三鈉水溶液，溶液溫度為30°C，爐內循環時間為IOh ；6]鈍化完成后將純凈水循環進入爐內，循環時間為10h，每兩小時更換一次水，清 洗完成。以上步驟4中所述的達到清洗終點，是通過下述兩種方法進行判斷若在反應過 程中發現從爐內流出的液體中無氣泡產生則表示達到清洗終點，停止清洗；對進口和出口 處的酸濃度進行分析，若二者的差值小于0. 2mmol/L,即可判定為清洗終點，停止清洗；以上步驟1中所述的水為自來水、純凈水或蒸餾水，以純凈水或蒸餾水為佳。以上步驟2中所述的氨基磺酸、冰乙酸、緩蝕劑和水依據較佳的質量百分比計應 包括氨基磺酸4. 0-6. 0、冰乙酸3. 0-4. 0、緩蝕劑0. 2-0. 3、水90. 0-92. 0。上述緩蝕劑為氨基磺酸緩蝕劑或Lan-S^多用途緩蝕劑。本發明的優點在于采用本發明提供的單晶硅爐水垢的清洗方法，可以快速清洗掉單晶硅爐內的水 垢，且不造成腐蝕和損害；同時，還可以在單晶硅爐內表面形成保護膜，防止在使用過程中 單晶硅爐腐蝕。
具體實施例方式該單晶硅爐水垢的清洗方法包括以下步驟1]先將一定量的水放入帶有超聲波振蕩和加熱裝置的儲液箱，將水加熱至10 60°C，水的較佳溫度為30°C 50°C，以40°C為最佳，水可以是自來水、純凈水或蒸餾水，但 以純凈水或蒸餾水為佳；2]將緩蝕劑緩緩加入儲液箱，開啟超聲波進行攪拌，使其與步驟1]中加入的水完 全溶解，再將氨基磺酸和冰乙酸緩緩加入充分溶解，測試溶液的PH值；緩蝕劑一般選用氨 基磺酸緩蝕劑或Lan-^e多用途緩蝕劑；氨基磺酸、冰乙酸、緩蝕劑和水依據質量百分比計 應包括氨基磺酸3. 0-8. 0，冰乙酸2. 0-5. 0，緩蝕劑0. 2-0. 5，水87. 0-94. 0 ；較佳的范圍為 氨基磺酸4. 0-6. 0、冰乙酸3. 0-4. 0、緩蝕劑0. 2-0. 3、水90. 0-92. 0 ；氨基磺酸為有機強酸， 會與水垢產生強烈反應，在清洗過程中主要是與粘接在金屬表面的水垢進行反應，同時依 靠機械沖刷作用將水垢從金屬表面剝離，形成碎片。冰乙酸為弱酸，將配合氨基磺酸與水垢 反應。添加冰乙酸的作用就是盡量降低氨基磺酸的使用量，減少對金屬的腐蝕；3]將進液管、出液管分別接至單晶爐循環水路的進口和出口處，開啟耐酸循環泵， 該泵采用離心泵，整個循環水路的壓力為0. 5-3kg/cm2,以1-2. 5kg/cm2為佳，2kg/cm2最佳； 通過清洗液的高速沖刷和反應來清洗水垢；4]在清洗過程中不斷進行PH值測定，若發現溶液PH值達到6. 2以上時則向溶液 中添加緩蝕劑和復合酸，添加量根據儲液池中已有的溶液量確定，添加量的確定具體是通過觀察爐內水垢的殘余厚度，以及溶液的具體PH值，來得出將水垢完全清洗掉需添加的酸 液量，將得出酸液量的90%加入儲液箱內；減去10%的酸液量為安全系數；達到清洗終點 時停止清洗；達到清洗終點，是通過下述兩種方法進行判斷若在反應過程中發現從爐內 流出的液體中無氣泡產生則表示達到清洗終點，停止清洗；對進口和出口處的酸濃度進行 分析，若二者的差值小于0. 2mmol/L,即可判定為清洗終點，停止清洗；5]清洗完后需要對爐體進行鈍化，采用由純凈水配制的0. 的氫氧化鈉水溶液 和0. 05%的磷酸三鈉水溶液，溶液溫度為30°C，爐內循環時間為IOh ；6]鈍化完成后將純凈水循環進入爐內，循環時間為10h，每兩小時更換一次水，清 洗完成。本發明提供的單晶硅爐水垢的清洗方法，所依據的原理主要如下。1水垢主要成分反應機理CaC03+2NH2S03H = = Ca (NH2SO3) 2+H20+C02 個MgC03+2NH2S03H = = Mg (NH2SO3) 2+H20+C02 個Mg (OH) 2+2NH2S03H = = Mg (NH2SO3) 2+2H202冰乙酸和水垢反應機理2CH3C00H+CaC03 = (CH3COO) 2Ca+C02 丨 +H2O2CH3C00H+Mg (OH) 2 = CH3COO) 2Mg+2H202CH3C00H+MgC03 = (CH3COO) 2Mg+C02 丨 +H2O3、緩蝕劑主要作用是在金屬材質表面形成一層保護膜，抑制清洗過程中酸液對金 屬產生的氫脆現象。4、鈍化液的目的是在酸洗結束后徹底清除爐內殘存的酸，同時在金屬表面形成保 護膜，防止水中的酸根離子在酸洗后形成的點蝕坑內進一步腐蝕金屬。經過實驗發現，在對單晶硅爐的清洗中，當氨基磺酸的濃度大于8%時，與金屬產 生強烈的反應，對金屬的腐蝕速率增加，但是當濃度小于3%時對水垢的反應速率降低，要 徹底清洗水垢必須延長清洗時間，從而導致金屬的腐蝕增加，效率低下。冰乙酸的作用主要是輔助氨基磺酸進行清洗，因為冰乙酸為有機弱酸，只和水垢 起反應，而不會對單晶爐體產生腐蝕。使用冰乙酸可以減少氨基磺酸的使用量，減少對爐體 的腐蝕。緩蝕劑在整個清洗過程中在材料表面形成一層極薄的保護膜，防止金屬腐蝕。經 過實驗證實如果緩蝕劑的濃度大于1%，則由于濃度過高不僅不能起到緩蝕作用反而增加 金屬腐蝕量。但是如果緩蝕劑的濃度低于0. 3%則不能在金屬表面形成保護膜，造成點蝕 坑，導致坑內腐蝕加速，嚴重時造成穿孔。選定該濃度是因為經過實驗發現，酸洗過后，金屬狹縫內殘存的酸量很少，因此僅 需小濃度的堿液中和即可。另外高濃度的堿液會對橡膠制品及玻璃產生損傷，所以宜用低 濃度堿液進行鈍化。實際清洗中，如結垢厚度小于1mm，氨基磺酸水溶液的濃度采用3%濃度，超過Imm 采用5%濃度，超過2mm采用7%濃度；冰乙酸濃度范圍為2_5%，水垢厚度小于Imm采用 5%濃度，超過1mm，采用3-4%濃度，超過2mm采用2%濃度。緩蝕劑水溶液的濃度范圍為 0. 3-1%，根據使用的氨基磺酸水溶液的濃度確定緩蝕劑濃度；經過實驗驗證，當氨基磺酸水溶液的濃度為3%時，緩蝕劑濃度為0. 3%，酸濃度為5%時緩蝕劑濃度為0. 4%，酸濃度 為7%時緩蝕劑濃度為0. 7%;清洗時清洗液的溫度控制在50°C以下。根據結垢情況具體確 定溫度。如結垢小于1mm，溫度控制在30°C，大于Imm控制在40°C，大于2mm控制在45°C。下面以單晶硅爐內水垢厚度的不同，對酸液的選取量進行說明針對Imm以下結垢的清洗液配比3%氨基磺酸水溶液、5%冰乙酸水溶液，0. 3% 氨基磺酸專用緩蝕劑水溶液、均由純凈水配制。清洗液溫度控制在30°C;針對Imm以上結垢 的清洗液配比5%氨基磺酸水溶液、3%冰乙酸水溶液，0. 4%氨基磺酸專用緩蝕劑水溶液、 均由純凈水配制。清洗液溫度控制在40°C;針對2mm以上結垢的清洗液配比8%氨基磺酸 水溶液、2%冰乙酸水溶液。0.7%氨基磺酸專用緩蝕劑水溶液，均由純凈水配制。清洗液溫 度控制在45 °C。
權利要求
1.一種單晶硅爐水垢的清洗方法，其特殊之處在于，包括以下步驟1]先將一定量的水放入帶有超聲波振蕩和加熱裝置的儲液箱，將水加熱至10 60°C;2]將緩蝕劑緩緩加入儲液箱，開啟超聲波進行攪拌，使其與步驟1]中加入的水完 全溶解，再將氨基磺酸和冰乙酸緩緩加入充分溶解，測試溶液的PH值；所述氨基磺酸、冰 乙酸、緩蝕劑和水依據質量百分比計應包括氨基磺酸3. 0-8. 0，冰乙酸2. 0-5. 0，緩蝕劑 0. 2-0. 5，水 87. 0-94. 0 ；3]將進液管、出液管分別接至單晶爐循環水路的進口和出口處，開啟耐酸循環泵，該泵 采用離心泵，整個循環水路的壓力為0. 5-3kg/cm2,以1-2. 5kg/cm2為佳，2kg/cm2最佳；通過 清洗液的高速沖刷和反應來清洗水垢；4]在清洗過程中不斷進行PH值測定，若發現溶液PH值達到6.2以上時則向溶液中添 加緩蝕劑和復合酸直至達到清洗終點；添加量根據儲液池中已有的溶液量確定，達到清洗 終點時停止清洗；5]清洗完后需要對爐體進行鈍化處理；6]鈍化完成后將純凈水循環進入爐內，循環時間為10h，每兩小時更換一次水，清洗完成。
2.根據權利要求1所述的單晶硅爐水垢的清洗方法，其特征在于步驟4中所述的達 到清洗終點的確定，是在反應過程中觀測從爐內流出的液體中是否有氣泡產生，無氣泡產 生則表示達到清洗終點，停止清洗。
3.根據權利要求1所述的單晶硅爐水垢的清洗方法，其特征在于步驟4中所述的達 到清洗終點的確定，是對進口和出口處的酸濃度進行分析，若二者的差值小于0. 2mmol/L, 即可判定為清洗終點，停止清洗。
4.根據權利要求1至3任一所述的單晶硅爐水垢的清洗方法，其特征在于步驟5中 所述的鈍化處理是采用由純凈水配制的0. 1 %的氫氧化鈉水溶液和0. 05%的磷酸三鈉水 溶液，溶液溫度為30°C，在爐內循環10h。
5.根據權利要求4所述的單晶硅爐水垢的清洗方法，其特征在于步驟1中所述的水 為自來水、純凈水或蒸餾水；水溫為30°C 50°C。
6.根據權利要求5所述的單晶硅爐水垢的清洗方法，其特征在于步驟2中所述的 氨基磺酸、冰乙酸、緩蝕劑和水依據的質量百分比計應包括氨基磺酸4. 0-6.0、冰乙酸 3. 0-4. 0、緩蝕劑 0. 2-0. 3、水 90. 0-92. 0。
7.根據權利要求6所述的單晶硅爐水垢的清洗方法，其特征在于所述緩蝕劑為氨基 磺酸緩蝕劑或Lan-S^多用途緩蝕劑。
全文摘要
本發明提供一種單晶硅爐水垢的清洗方法，主要解決了現有清洗方法不能徹底清洗單晶硅爐爐內所形成的水垢，或清洗時可能造成單晶硅爐內中其他材質損壞的問題。該單晶硅爐水垢的清洗方法是1)先將一定量的水放入帶有超聲波振蕩和加熱裝置的儲液箱，將水加熱至10～60℃；2)將酸液分別緩緩加入儲液箱，開啟超聲波進行攪拌；3)通過清洗液的高速沖刷和反應來清洗水垢等步驟處理，完全清洗掉水垢。
文檔編號C02F5/10GK102114482SQ20101057482
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者孫傳東, 趙衛, 郭昭龍 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所