超声波清洗技术
超声波清洗机利用声能转换成机械振动的原理发挥清洗作用，它能使槽内液体中直径为50~500 μm的微气泡振动并迅速膨胀、闭合、爆破，在气泡周围产生较大的压力。在液体中传播时产生的正负交变的声压会形成射流，可轻松地将附着在物体表面的污染物予以清除。
超声波清洗的效果受诸多条件影响，其中最主要的包括清洗时间、清洗液浓度与温度、超声波频率与强度。在一定条件下，清洗时间越长，效果越佳；使用不同的清洗溶液（蒸馏水为最普通的清洗液），会产生不一样的清洗质量与强度，这往往与溶液的浓度和理化性质有关；通过改变清洗溶液温度，在一定范围内有利于空化效应（存在于液体中的微气核空化泡在声波的作用下振动，当声压达到一定值时发生的生长和崩溃的动力学过程）；当超声波频率较低时，碳氢溶液更容易发生超声空化，清洗效果会相对更好；声强的大小也会直接影响空化效果。
1914—1918年，朗之万（Langevin）发明了夹心压电换能器，标志着压电换能器的问世。20世纪20年代，梅森（Mason）发明变幅杆，它与换能器之间的连接可以产生高强度超声波振动。30年代，美国新泽西州的美国无线电公司技术人员提出超声波清洗技术，至70—80年代，美国及欧洲已经把超声波技术运用到工业生产上。90年代后期，国外超声波清洗设备种类繁多，超声波技术逐渐出现在各个领域并逐渐走向成熟，高频超声波清洗设备在所有超声波清洗设备中比例最多。我国超声波技术则在20世纪50年代开始兴起，主要研究方向为清洗和焊接。随着电力电子技术的不断发展，超声波电源的研究水平也在不断提高，逐渐实现了从低频到高频、多频、变频等清洗方式的转变。
20世纪90年代以来，文物保护领域应用超声波清洗技术成为一种趋势。甘肃省博物馆马清林首次应用了六偏磷酸钠稀溶液中超声波清洗青铜器这一方法，对锌粉转化封闭有害锈方法进行了改进，对灵台县80件青铜器进行了科学的保护与修复。南京博物院杨毅在《超声波清洗青铜文物》一文中，使用自行研制的ACN1青铜缓蚀剂，结合医用超声波清洗机，有效清除铜器中的氯化亚铜，从而达到快速处理锈蚀产物的目的。南京博物院李晓华在《古代纺织品清洗方式的探讨——超声波清洗》一文中，使用KQ-1000E型医用超声波清洗机对古代纺织品进行清洗。东华大学孔旭尝试将超声波清洗技术应用于丝织品文物，将现代与汉代的丝纤维进行物理结构形态与化学成分的比较，并通过实验说明其配制的洗涤液能够应用于丝织品文物，具有很好的清洗效果。故宫博物院田金英围绕库房藏品中古代丝织品的霉菌生长和霉斑情况进行课题研究并立项，使用弱酸化水和改良型超声波清洗程序对清代丝织品文物进行了霉斑清除，取得了较为理想的效果。西安文物保护修复中心于群力等更是设计出了一种多功能超声波清洗仪，可根据文物的类型与质地自行调节技术参数，采用去离子水作为清洗剂，选取青铜器、彩绘残片和丝织品进行初步实验并取得了较好的结果，不过其设计功能和技术参数还有待进一步完善。
使用超声波清洗机进行清洗必须注意以下几点：通常调试超声波发生器输入电压为200~250 V，50 Hz；经常清理清洗槽内部，保证无杂质粉尘，工作环境保持清洁、干燥、通风；选择清洗液时，需考虑清洗溶液的成本、效率及安全性（水是较为常见的清洗液，适宜清洗温度为40~60 ℃）；控制最佳清洗时间，时间太短无法达到清洗的要求，时间过长空化腐蚀作用会影响文物的金属性能。
手工清洗耗时耗力，会增加文物保护专业人员的工作负荷；长时间与锈蚀、微生物等接触，没有进行消毒灭菌还会引发伤口感染；普通清洗之后表面残留污渍较多，清洗效果较差。相比普通清洗，超声波清洗具有以下独特的优势。
第一，超声波清洗高效彻底，如油泥等分子结构强度大的物质，人工清洗很难彻底去除干净，超声波清洗就能解决这一难题。
第二，超声波能量能够穿透细微的缝隙，适合清洗精密复杂的青铜铸件。
第三，超声波清洗更具自动化，灵敏度高，设备简单，同时能对复杂结构进行检测。
第四，安全节能，速度快，超声波清洗器物只需要几分钟到半小时。
虽然超声波清洗技术应用越来越广泛，研究水平也显著提高，但目前的系统还存在些许漏洞。例如，使用过大的功率可提高清洗效率，却会使较精密的附件产生蚀点，而且超声波还会产生强烈的噪音，也有其局限性。当然，随着国内制造业科技水平的提升，超声波清洗机正从单槽式向多槽式、小型向大型、半自动化向全自动化发展，我们相信这一技术会越来越成熟。
图3-46 超声波清洗机