超聲波清洗(ultrasonic cleaning)是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進流作用對液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的。

什么是超聲波?

　　超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波。

　　聲波是聲音的傳播形式，發(fā)聲體產(chǎn)生的振動在空氣或其他物質中的傳播叫做聲波。聲波借助各種介質向四面八方傳播。聲波通常是縱波，也有橫波，聲波所到之處的質點沿著傳播方向在平衡位置附近振動，聲波的傳播實質上是能量在介質中的傳遞。

　　聲波的頻率

　　聲波的頻率是指波列中質點在單位時間內振動的次數(shù)。以赫茲(Hz)為單位測量，描述每秒周期數(shù)。例如，1000 Hz 波形每秒有 1000 個周期。頻率越高，音樂音調越高。

　　聲波的振幅

　　表示質點離開平衡位置的距離，反映從波形波峰到波谷的壓力變化，以及波所攜帶的能量的多少。高振幅波形的聲音較大;低振幅波形的聲音較安靜。

　　聲波的波長

　　表示具有相同相位度的兩個點之間的距離，也是波在一個時間周期內傳播的距離。以英寸或厘米等長度單位測量。波長隨頻率的增加而減少。

　　我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為20Hz-20000Hz。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。通常用于醫(yī)學診斷的超聲波頻率為1兆赫茲-30兆赫茲。

超聲波的效應

　　當超聲波在介質中傳播時，由于超聲波與介質的相互作用，使介質發(fā)生物理的和化學的變化，從而產(chǎn)生一系列力學的、熱學的、電磁學的和化學的超聲效應，包括以下4種效應：

　　機械效應：超聲波能量容易集中，因而形成很大的強度，能使物質作激烈的強迫機械振動這種效應，在許多超聲波技術中，如超聲焊接，鉆孔、清洗、除塵等，都起著主要作用。

　　熱效應：媒質對超聲的吸收會引起溫度上升。一方面，頻率愈高，這種熱效應就愈顯著。另一方面，在不同媒質的分界面上，超聲波能量將大量地轉換成熱能，往往造成分界面處的局部高溫。這種效應也有很多重要應用。

　　空化效應：空化是液體中的一種物理現(xiàn)象。在液體中由于渦流或超聲波的物理作用，液體的某一區(qū)域會形成局部的暫時負壓區(qū)，于是在液體中產(chǎn)生空穴或氣泡。這些充有蒸汽或空氣的氣泡處于非穩(wěn)定狀態(tài)。當它們突然閉合時，會產(chǎn)生激波，因而在局部微小區(qū)域有很大壓強。由于氣泡的非線性振動和它們破滅時產(chǎn)生的巨大壓力，伴隨著這種空化現(xiàn)象會產(chǎn)生許多物理和化學效應。在超聲的空化效應中，局部的高溫高壓以及放電等現(xiàn)象，可用以促進化學反應，粉碎液體內的懸浮物體、制造乳劑、殺菌、清洗機件等。應用超聲波處理液體往往與這種效應有關。

　　化學效應：超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學反應。例如純的蒸餾水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生過氧化氫;溶有氮氣的水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生亞硝酸;染料的水溶液經(jīng)超聲處理后會變色或退色。這些現(xiàn)象的發(fā)生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學物質的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質的水溶液經(jīng)超聲處理后，特征吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收，這表明空化作用使分子結構發(fā)生了改變。

超聲波清洗原理

　　超聲波是指頻率高于20kHz的聲波，與普通聲波相比，它波長很短，頻率很高。超聲波具有如下特征：

　　1、可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播;

　　2、可傳遞很強的能量;

　　3、會發(fā)生反射、干涉、疊加和共振現(xiàn)象;

　　4、在液體介質中傳播時，可在界面上產(chǎn)生強烈的沖擊和空化現(xiàn)象。

　　超聲波的兩個主要參數(shù)是：頻率大于20kHz;聲功率大于0.3W/cm²。

　　超聲波是一種交變電壓，在液體中傳播時出現(xiàn)稀疏密集狀態(tài)。超聲波發(fā)生器經(jīng)換能器將高頻振蕩電訊號轉換成高頻機械振蕩，以縱波的形式在清洗液中輻射。在輻射波擴張的半波期間，清洗液的致密性破壞并形成無數(shù)直徑為50~500μm的氣泡。這種氣泡中充滿著溶液蒸汽。在壓縮的半波期間，氣泡訊速閉合，以每秒2.5~2.8萬次的頻率在液體中產(chǎn)生出數(shù)千萬個大氣壓的微核波，這種現(xiàn)象稱為空化效應。

　　清洗液產(chǎn)生空化的**聲強和聲壓幅值稱為空化閾。在空化效應的連續(xù)作用下，清洗液的滲透作用加強，聲學輻射壓力與聲學毛細效應促使清洗介質滲入工件表面的微小凹陷和微孔，脈動攪拌加劇，溶解、分散和乳化加速。這樣，工件表面或隱蔽處的污垢被爆裂、剝落，從而將工件清洗干凈。這個過程是一種物理效應，對工件與環(huán)境無任何污染。因此，超聲清洗已成為國內外有*的清洗手段。

影響清洗因素

　　清洗介質：采用超聲波清洗，一般有兩類清洗劑即化學溶劑和水基清洗劑。清洗介質的化學作用可以加速超聲波清洗效果，超聲波清洗是物理作用，兩種作用相結合，依對物件進行充分、清洗。

　　功率密度：超聲波的功率密度越高，空化效果越強，速度越快，清洗效果越好，但對于精密的表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產(chǎn)生空化、腐蝕。

　　超聲頻率：適用于工件粗、臟、初洗，頻率高則超聲波方向性強，適合于精細的物件清洗。

　　清洗高溫：一般來說，超聲波在50°C~60°C時的空化效果，清洗劑也不是溫度越高，作用越顯著，有可能會高溫失效，通常超聲波在超過85°C時，清洗效果已變差。所以實際應用超聲波清洗時，采用50°C~70°C的工作溫度。