電解清洗介紹

電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而發(fā)生化學(xué)變化的過(guò)程稱(chēng)為電解。電解清洗是利用電解作用去除金屬表面污垢的清洗方法。電解清洗按照作用機理不同，可分為陰極清洗、陽(yáng)極清洗、陰陽(yáng)極聯(lián)合清洗。電解清洗主要指電解除油又稱(chēng)電化學(xué)除油。有些資料也把電解研磨去銹歸為電解清洗中，這里主要介紹電解除油。

電解清除油污的原理

把欲除油的金屬材料置于堿性溶液中，在通以直流電的情況下，使金屬材料作為陽(yáng)極或陰極以此進(jìn)行除油。電解除油的速度較化學(xué)除油速度高好幾倍，而且能夠除去頑固油脂和材料表面的銹斑及粉塵。所以電解除油的除油效率高于化學(xué)除油。

電解除油時(shí)，不論金屬材料作為陰極還是陽(yáng)極，其表面上都大量析出氣體，這個(gè)過(guò)程實(shí)質(zhì)是電解水的過(guò)程：

2H?O=2H?↑+O?↑

當金屬材料作為陰極時(shí)，在其表面上進(jìn)行還原反應，析出氫氣：

4H?O+4e=2H?↑+4OH-

當金屬材料作為陽(yáng)極時(shí)，在其表面上進(jìn)行的是氧化反應，析出氧氣：

4OH--4e=O?↑+2H?O

電極表面上大量氣體的析出，對油膜產(chǎn)生強大的乳化作用和剝離作用。

當粘附油脂的工件浸入堿性電解液中時(shí)，由于油與堿液發(fā)生乳化反應，油膜產(chǎn)生裂紋。電極由于通電極化，使工件表面與堿液間的界面張力迅速降低，工件表面潤濕性加大，從而使油膜進(jìn)一步破裂，聚集成小油珠吸附于工件表面。同時(shí)，由于電極表面產(chǎn)生的大量的小氣泡（氫氣或氧氣）滯留在油珠上，當不斷產(chǎn)生的氣泡具有足夠大的升力時(shí)，就可使油珠或其他污垢從金屬表面分離，達到清洗的目的。

由此可見(jiàn)，電解除油過(guò)程是化學(xué)乳化、電極極化和氣體剝離三重作用的結果，比單純的化學(xué)乳化要強烈得多，因此加速了除油過(guò)程。

電解除油雖然在陰陽(yáng)極上都可進(jìn)行，但陰極除油與陽(yáng)極除油的特點(diǎn)和應用各不相同。

陰極除油在工件表面析出的是氫氣，氫氣泡比陽(yáng)極除油產(chǎn)生的氧氣泡小得多，且數量多，因而它的乳化和剝離能力比氧氣大。另一方面，陰極除油中由于H+的放電，使工件表面的堿性增強，增加了除油效率。而陽(yáng)極除油時(shí)工件表面堿性減弱，皂化反應趨緩，除油效率下降。

陰極除油時(shí)容易滲氫，陰極上析出的氫容易滲到鋼鐵基體里，可能引起基體的氫脆，所以對那些氫脆敏感的金屬材料，如高強度硬質(zhì)合金等不適合于陰極除油。陰極除油一般適用于一般的鋼鐵件和有色金屬件，如鋁、鋅、錫、鉛、銅及其合金件。

陽(yáng)極除油無(wú)氫脆的危險，同時(shí)能除去工件表面的浸漬殘渣和某些金屬薄膜，如鋅、錫、鉛、鉛等。但陽(yáng)極除油去油效率低，而且對有色金屬腐蝕大。陽(yáng)極除油適用于硬質(zhì)高碳鋼、彈性材料、高溫鋼等。

鑒于用陰、陽(yáng)極除油各有的特點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中往往采用這兩個(gè)過(guò)程的組合形式，稱(chēng)為陰一陽(yáng)極聯(lián)合電化學(xué)除油方法。

電解除油的應用

電解除油廣泛應用于金屬材料鍍涂前的除油處理，如電鍍、電泳、化學(xué)鍍、陽(yáng)極氧化、化學(xué)轉化膜、熱浸鍍等表面處理領(lǐng)域。電解除油設備比較簡(jiǎn)單，主要由電解槽、電解電源、電極板組成。電極板一般采用不溶性金屬材料，如鉛電極或不銹鋼電極。電解除油的溶液成分與堿液除油差不多，只是濃度稍稀一些，而且一般不使用高泡表面活性劑。若使用高泡表面活性劑，則電解時(shí)因兩極分別析出氫氣和氧氣，使泡沫覆蓋在液面上或溢出槽外。而且當電極接觸不良時(shí)會(huì )產(chǎn)生電火花，并引起爆鳴。

電解除油的溶液組成和工藝規范見(jiàn)表4-9。

表4-9電解除油的溶液組成和工藝規范

電化學(xué)方法清除金屬表面的腐蝕產(chǎn)物

對于小工件表面的腐蝕產(chǎn)物膜，可以在用酸液清除的同時(shí)，施加一定的陰極電流以加速腐蝕產(chǎn)物的清除。

把一直流電源的負極接到被清洗工件上組成陰極，用石墨、鉛等導體為輔助電極接到電源的正極上作為陽(yáng)極，以適當的酸加酸性介質(zhì)緩蝕劑為工作溶液。當通上直流電后，溶液中的氫離子在陰極上還原，析出氫氣，金屬工件表面的腐蝕產(chǎn)物因氫氣泡的機械作用，拱起剝落，殘留的腐蝕產(chǎn)物也因此而變得疏松，可以用手工或其他機械方法清除。

電解清洗在連續帶鋼脫脂機組中的應用

連續帶鋼脫脂機組中的電解清洗與一般表面處理所應用的電解清洗在原理上有所不同。一般使用的電解脫脂中，電解電源的正負極直接與被清洗工件與輔助電極相連，構成閉合電路。而連續帶鋼脫脂機組中的電解清洗，是借助于通電的柵格產(chǎn)生磁場(chǎng)感應，使帶鋼帶電，帶電的離子產(chǎn)生運動(dòng)，在帶鋼表面產(chǎn)生氣泡，從而把帶鋼表面洗凈，電解清洗主要由電解槽、電解整流器、電極柵欄、導向槻、沉沒(méi)魏和擠干輾組成。見(jiàn)圖4-26。

圖4-26連續帶鋼電解脫脂示意圖

圖片P207頁(yè)

電解槽由鋼板焊接而成，為了防止電流損耗，槽內壁襯5m厚的絕緣橡膠層。電極柵格由低碳鋼條或角鋼焊成框架以利于排氣。電極導線(xiàn)用鋼母線(xiàn)懸掛于槽壁上，銅母板與槽壁用絕緣材料隔開(kāi)，以保證電極對地絕緣。見(jiàn)圖4-27。

圖4-27電解槽結構示意圖

圖片P207頁(yè)

連續帶鋼脫脂機組中使用的電解整流器安裝有電極切換開(kāi)關(guān)，可自動(dòng)進(jìn)行陰、陽(yáng)極的極向切換。其目的是為了保護極板和防止大量的鐵粉渣的沉積。電極切換的程序受機組開(kāi)卷機關(guān)軸脹縮變化控制，在電解脫脂機組中，每次開(kāi)卷，電解都進(jìn)行一次陰陽(yáng)極向轉換。電極切換也有的采用定時(shí)轉換，如30min極性轉換一次。

電解電流的大小與帶鋼的運行速度、帶寬、帶板的含油污量等有關(guān)。當這三個(gè)因素確定后，電流密度越大，除油速度越快。但也不應無(wú)限制提高，當電流大到一定程度之后，除油速度增加緩慢，反而造成槽電壓過(guò)高，電能消耗太大。另一方面，當陽(yáng)極電流密度超過(guò)30A/dm2時(shí)，在鈍化層中可還原的氧化物的量就不再增加，用這樣高的陽(yáng)極電流，會(huì )使帶鋼表面出現“氧化”部位，氧化部位在短時(shí)間是不能被還原的。這種不均勻的析離很容易使帶鋼在后處理工序中出現問(wèn)題。在一般情況下，目前各鋼廠(chǎng)的脫脂機組的電流密度都控制在10?30A/dm2。

電流密度d（A/dm2）的計算：d=nIl[（LBα）

式中：I——由整流器給出的電流，A；

n——電流效率；

L——電極長(cháng)度，dm；

B——帶鋼寬度，dm；

α——電流在兩極上的分配。