超声波功率是不是越强越好

超声波功率是不是越强越好

首先了解行业中一些超声波清洗机，粘在清洗槽底或槽侧面的换能器分布过密，一个紧挨一个的排列．一味的增强超声波清洗的功率,从而使输入换能器的功率强度达到每平方厘米

2-3瓦，殊不知;高强度的超大超声波功率,会加快不锈钢板表面(粘贴换能器的钢板表面)的空化腐蚀，从而缩短使用寿命，另外由于超声波力量过高;会在钢板表面附近产生大量较大的气泡，增加声传播损失，在远离换能器的地方削弱清洗作用。

那么在每平方厘米内多少功率最好:一般选用功率强度每平方厘米低于1.5瓦为宜(按粘有换能器的钢板面积计算)。如果清洗槽较深，除槽底粘有换能器外，在槽壁上也应考虑粘结换能器，或者只粘于槽体两边。

另外,换能器与清洗槽的粘结质量对超声清洗机整机的质量影响很大。不但要粘牢，而且要求胶层均匀、不缺胶和不允许有裂缝，使超声能量最大限度地向清洗液中传输，以提高整机效率和清洗效果。

目前大多数超声波清洗设备为避免换能器从清洗槽上掉下来。采取螺钉加粘胶的固定方式，这种连接方式可以很好的让换能器不会掉下来。但是要注意螺钉焊接质量，假如不垂直于不锈钢板表面，则胶层不均匀，甚至有裂痕或缺胶，能量传输会削弱；另一方面．如果焊接不好也会影响不锈钢表面的平整，导致加速空化腐蚀，缩短使用寿命，所以焊接质量非常重要。

判断粘结质量的方法之一，是在清洗槽装水并开机工作一段时间后，测量换能器的温升。如果在众多的换能器中某个换能器温升特别快，则表明该换能器可能粘结不好．因为此时声辐射不好，电能量大部分消耗在换能器上而发热。另一个方法是在小信号条件下逐个测量换能器的电阻抗大小来判别粘结质量。

目前在超声波清洗机的性能方面还存在一些模糊的认识：认为功率越大，换能器数目越多．其性能越好，价值越高，甚至以此论价．这种认识是不全面的．如上述，换能器布得过密，功率密度过大，不但清洗效果不好，而且槽底易空化腐蚀．另一方面，目前超声波清洗机商品所标的功率大多是声功率而不是电功率，如果所标是指消耗工频功率，则超声波清洗机质量的优劣应该由效率来判断。如果效率低，在同样清洗效果时则耗电大，反而增加了用户的费用。超声清洗机的效率包括两部分．一是超声频电源的效率．即输入换能器的高频电功率与消耗工频电功率之百分比；另一部分是电声转换效率，即进入清洗液中的声功率与输入换能器的电功率之百分比．目前我国在工业生产中还没有一种简便的方法和设备来测量电声转换效率。各厂家所标的超声波清洗机的功率是含糊不清的，亟需有行业的统一标准．超声波清洗机清洗青铜文物

本文介绍了在青铜器处理过程中的一种辅助方法一一超声波清洗，对其原理、优点

进行了分析，对具体操作进行了详细的阐述.

关键词:青铜器超声波清洗机

铜器去锈是铜器保护过程中的一个重要环节，如果去除不净，残余的有害锈会继续给文物带来危害。造成进一步的锈蚀。传统的去锈方法主要有物理法、化学法两种，物理法细分为机械法、激光法U1喷砂法[2]，其特点是操作简便，速度快，适用于在短时间内处理大量器物，但其缺点是只能清除表面的腐蚀层，对深层次的氯化亚铜就无能为力.化学法细分为电化学法[3j、原电池法(4]`化学试剂浸泡法，其中化学试剂浸泡法再细分为酸泡法、碱泡法、缓蚀剂溶液浸泡法卜lI’j、络合剂浸泡法、高分子材料浸泡法等，该方法不仅能去处表层的锈蚀产物，同时对铜器内部的氯化亚铜也有一定的清除作用，但其缺点是处理时间长，用药量大。如采取倍半碳酸钠法，用5%的倍半碳酸钠溶液加热浸来转化有害锈Cue ( OH ) 3C1，使其变为更稳定的CuC03需要儿个月至一年的时间，并且一星期左右就必须换一次药剂。[81

近年来，超声波清洗技术广泛应用于精密仪器、光学仪器、珠宝等的清洗领域，其特点是速度快、清洗效果好。其原理是，当清洗液放入清洗槽内，槽内超声波发生器将工频电转变为20KH2以上的高频电信号，通过高频电线输送到换能器上，当换能器被加上高频电压后，它的压电陶瓷元件在电场的作用下，产生纵向振动，形成超声波[9j。由于超声波与声波一样是一种疏密的振动波，介质的压力作交替变化。如果对液体中某一确定点进行观察，这点的压力以静压(一般是一个大气压)为中心，产生压力的增减，若依次增强超声波的强度，则压力振幅也随着增加，并产生负的压力。所谓负压，实际上负的压力是不存在的，只是在液体中某些区域中产生撕裂的力。形成空洞(空化核)) [10j，此空洞为真空或非常接近真空，它在信号电压(或超声波压强)值下一个半周达到最大值时，将被清洗物体表面的污物撞击下来。这些无数细小而密集的气泡破裂时产生冲击波的现象被称为“空化”作用。这种“空化”作用非常容易在固体与液体的交界处产生，因而对于侵入超声波下的液体中的物体具有异乎寻常的清洗作用

根据以上原理，我所试验了一种新的铜器清洗去锈方法—超声波清洗法，其清洗剂为我所自行研制的ACN1青铜缓蚀剂，利用ACN 1能有效清除铜器中的氯化亚铜，超声波的“空化”作用能高效的清除表面酥松的有害锈层的特点，以期形成一种能够较快处理锈蚀青铜文物的方法。

一、试验仪器

试验用仪器为昆山超声波仪器有限公司生产的KQ-1000E型医用超声波清洗机，尺寸长97cm，宽45cm,高65cm，其中清洗槽的尺寸为长85cm, 35cm，高25cm，由于清洗过程中需要一定的温度，因而加装了循环泵、加热装置、温控器，以及控制超声波发生时间的定时器，为了防止在处理过程中器物堵住循环水出入口，在清洗清洗槽中又加了一个隔离钢丝框，其具体结构如图

1所示。

二、试验步骤

试验时，首先配制好ACN1缓蚀剂，倒入清洗槽中，打开加热开关，同时将

温控器设置在适宜的温度下，当温度到达设定温度时，将欲处理的文物放入清洗槽中，同时关闭加热开关，打开超声波发生开关，用定时器将清洗时间设定为3}5分钟.此时，首先可以看到溶液中出现大里白色絮状物，这是由ACN1缓蚀剂与铜器表面和缝隙内的氛化亚铜形成的络合物沉淀，从溶液中;而后，溶液逐渐变暗、变浑浊，这是由于超声波发生器产生的大量气泡，对青铜器表面的酥松锈蚀产物的剥蚀作用，造成溶液中出现大量粉末状的腐蚀产物。在达到处理时间后，继续打开加热循环开关1 ^-2分钟，利用循环水的冲洗作用，清除吸附在青铜器表面的絮状物，重复上述操作2^-3次后更换

清洗液，直至青铜器在清洗液中无絮状物出现为止。而后将器物置于蒸馏水中清洗2^-3次，其间打开超声波发生器1^'2次，每次1-r2分钟，以加快清除青铜器中残留清洗剂的速度，最后将器物置于烘箱中，于70^-80℃下，直至烘干，而后用封护材料进行表面封护。

三、注愈事项

在清洗过程中，必须注意以下两点:一是在打开超声波发生器时，必须关闭循环装置，因为当水处于循环流动状态下时，对超声波清洗有削弱作用，降低了清洗的效果;二是每次清洗的时间不宜过长，同时在两次清洗的间隔过程中，将器物进行反转，防止器物的一面接触过多的气泡而导致处理过度.

超声波清洗是文物保护中的一种新方法，它以较快的清洗速度改变了传统酸泡法或碱泡法处理时间长的缺点，本试验采用超声波清洗，取得了令人满意的效果。