清洗過程是一種化學、電性及物理的錯綜復雜的過程。清洗過程不但與所用的清洗劑、助洗劑的結構、性質、含量、組成有關，而且也與基質的材料結構、表面狀態以及黏附污物的來源、成分和性質有關。同時還受到清洗的條件(溫度、機械作用)等諸因素的影響。總而言之，清洗過程是清洗劑、污物及金屬表面多相界面間的反應過程。關于清洗的理論尚未徹底弄清。一般認為去污過程的實質是膠體電解質和膠束膠體的潤濕、乳化、分散、增溶及電學行為等基本性質的綜合表現和多種作用的結果。因此，對去污機理的，闡述，應從污垢的性質、黏附現象、潤濕、分散乳化、增溶作用及電荷行為等方面進行討論。
1污垢的種類
在金屬加工過程中，金屬表面黏附的污垢多種多樣，根據污垢的物理形態，可以簡單地分為液體污垢和固體污垢兩大類。液體污垢包括一般的動、植物油脂及礦物油等。固體污垢主要包括水垢、鐵銹、炭黑、積炭、灰塵和泥土等。而且這些污垢常常不是單獨存在的，很多情況是相互交錯在一起形成的混合污垢。這里我們將污垢按它們的化學組成進行分類，并逐一介紹。
1．1無機鹽污垢
工業上所見的無機鹽污垢大多數是從水中析出，以水垢的形式出現。天然水與土壤、礦物和空氣等接觸，通常含有大量無機鹽。工業上把含有較多鈣鎂離子的水稱為硬水。水垢可分為以下幾類。
(1)碳酸鹽垢 以碳酸鈣和碳酸鎂為主要成分。碳酸鎂在水中容易水解生成Mg(OH)2，而以Mg(OH)2存在。碳酸鹽水垢一般呈白色片狀，當含有金屬氧化物時，即帶有顏色。如含有鐵銹則呈粉紅色或紅褐色。碳酸鹽污垢在酸洗時生成易溶鹽而除去。
(2)硫酸鹽垢一般以硫酸鈣為主要成分，有時含有少量硫酸鎂或氫氧化鎂，因為硫酸鎂的溶解度遠大于硫酸鈣。硫酸鈣在水中的溶解度比較小，但比碳酸鈣大得多，且其溶解度隨溫度升高而降低。在一般的天然水中，硫酸根含量不大，在加熱條件下，不具備硫酸鈣析出的條件，除非硫酸根的含量很大。
(3)硅酸鹽垢有MgSi03和CaSi03。
(4)磷酸鹽垢 主要是磷酸鈣。在一般的水中所含磷酸鹽的濃度很小，但在水處理中常用磷系水處理劑，以達到緩蝕的目的。這樣在硬水環境中磷酸根與鈣離子結合生成難溶的磷酸鈣。
(5)其他水垢中還可能含有其他難溶的氫氧化物和氧化物。
1．2油性污垢
(1)動植物油如豆油、花生油、豬油、牛油等。
(2)礦物油 主要成分是碳氫化合物，可能含有烷烴、環烷烴、芳香烴等。
1．3金屬氧化物
(1)鋼鐵的腐蝕產物 有Fe203、Fe304、Fe0、Fe(oH)3、Fe(0H)2等。
(2)鋁及鋁合金的腐蝕產物有越203、AI(OH)3。
(3)銅及銅合金的腐蝕產物有CuC03、CuS、CuCl2等。
1．4其他
除上述污垢類型外，還有加工過程中產生的金屬碎屑，各種燃料或潤滑油燃燒生成的積炭，表面黏附的膠和聚合物、污泥、微生物等。
這些污垢各有不同的特性，并往往都具有高的黏附性，牢固地附著在金屬表面上。由于污垢來源和性質的不伺，因此從金屬表面清除它們的難易程度也不相同。
2污垢與底物的結合
污垢在底物表面的附著有多種不同方式，這是由于污垢與物體間存在多種結合力。欲將污垢從底物表面清洗掉，首先應了解它們之間的相互作用。污垢與底物之間的結合力主要有以下幾種。
(1)機械結合力一般物體的表面用肉眼看來十分光滑，但放大起來看還是十分粗糙的，甚至有些表面還是多孔性的。在工業環境中飛揚的塵埃會在固體表面沉降和黏附，并滲透到這些凹凸面上或空隙中去，像小鉤子使污垢機械地黏附在上面。機械結合力主要表現在固體塵土的黏附現象上。這種附著不牢固，污垢比較容易去除，但污垢的粒子小于0．1μm時，就很難去除了。
(2)分子間作用力黏附金屬表面的原子由于受到的作用力是不飽和的，有剩余力，因而有吸附其他物質的趨勢。當污物，如油、脂等分子與金屬表面接觸時，這些物質就會與金屬表面發生作用而吸附在金屬表面上，這種吸附稱為物理吸附。物理吸附主要是依賴分子間作用力而聯系在一起。分子間作用力包括偶極力(取向力)、誘導力和色散力。
不同原子結合成為分子或基團之后，由于各種原子核對電子的親和性不同，在分子或基團中就產生偶極，帶有偶極的極性分子或基團之間正負電荷相互吸引的作用力，稱為偶極力或取向力。當污垢中的極性分子靠近金屬表面時，它排斥金屬中的自由電子使金屬表面帶正電荷，污垢極性分子的負端與金屬表面的正電荷相互吸引，于是極性分子按一定的取向吸附在金屬表面上。
誘導力則是由于帶有偶極的分子與另一個沒有偶極的分子接觸時，由于極性分子的作用，使那個沒有極性的分子產生誘導偶極，同樣偶極分子與非極性分子間的誘導偶極，也存在正負電荷的相互吸引，這種作用稱為誘導力。誘導力加強了極性分子與金屬表面之間的作用力。誘導力一般遠小于取向力。
對于非極性分子來說，雖然它的正負電荷重心重合，沒有永久偶極，但由于電子和原子核的不斷運動，分子的正負電荷重心瞬間不重合會產生瞬間偶極。這種瞬間偶極產生出來的互相問的吸引力稱為色散力。極性分子和非極性分子一樣，也存在著電子和原子核的相對位移，故色散力存在于一切分子與原子之間。一般講，相對分子質量愈大則變形性愈大，色散力也愈大。非極性油污在金屬表面的黏附，主要靠色散力的作用。
(3)化學鍵力吸附化學吸附是指污垢與金屬表面的剩余電子價的相互作用，形成類似化學鍵(離子鍵、共價鍵和配位鍵)。這類污垢結合較牢固，用通常的洗滌方法很難除去。只有采用特殊的化學處理使之分解再除去。
(4)靜電結合力 當污垢與清洗對象的表面或表面上的某些粒子帶相反電荷時，彼此間產生靜電引力而吸附。導電性不良的某些固體表面因摩擦而帶電，很容易吸附帶異性電荷的顆粒。當帶負電荷的表面吸附了帶正電荷的鈣、鎂、鋁等離子以后，也可以吸附帶負電荷的塵埃，因為這些金屬離子在兩者之間形成了陽離子橋。
3去污過程
污垢的洗滌過程是一個比較復雜的過程，影響因素很多，從理論上研究去污機理非常困難。去污過程是將吸附在基質上的污垢解吸下來，從而使基質表面清潔的過程。去污過程可以大致分為以下幾步：
(1)洗滌劑溶液對被洗基質和污垢的潤濕及對二者界面之間的滲透；
(2)清洗劑中的表面活性劑使油性污垢乳化、增溶、分散，使污垢與固體表面分離，并分散或乳化于洗滌介質中(通常是水)；
(3)防止已被乳化的油性污垢和已被分散的固體污垢重新再沉積于基質表面。洗滌過程是一個可逆過程，分散和懸浮于介質中的污垢也有可能重新沉積于固體表面，這一過程稱為污垢再沉積作用。
在上述過程中施加一定的機械力，將大大提高清洗效果。去污過程如圖1所示。
圖1去污過程示意圖
整個洗滌過程是在清洗介質中進行的，在洗滌結束之后應安排漂洗和干燥過程。因此，整個去污過程可用下述三個方程式表示：
基質·污垢+洗滌劑·溶劑≠基質·洗滌劑·溶劑·+污垢·洗滌劑·溶劑
基質·洗滌劑·溶劑+水≠基質·水+洗滌劑·溶劑·水
基質·水≠加熱基質+水
