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电化学除油

放大字体  缩小字体发布日期:2012-12-06  浏览次数:698
核心提示:电化学除油又称电解除油,是在碱性溶液中,以零件为阳极或阴极,采用不锈钢板、镍板、镀镍钢板或钛板为第二电极,在直流电作用下将零件表面油污除去的过程。
 

电化学除油又称电解除油,是在碱性溶液中,以零件为阳极或阴极,采用不锈钢板、镍板、镀镍钢板或钛板为第二电极,在直流电作用下将零件表面油污除去的过程。电化学除油液与碱性化学除油液相似,但其主要依靠电解作用强化除油效果,通常电化学除油比化学除油更有效,速度更快,除油更彻底。

(1)电化学除油原理

电化学除油除了具有化学除油的皂化与乳化作用外,还具有电化学作用。在电解条件下,电极的极化作用降低了油与溶液的界面张力,溶液对零件表面的润湿性增加,使油膜与金属间的黏附力降低,使油污易于剥离并分散到溶液中乳化而除去。在电化学除油时,不论是制件作为阳极还是阴极,其表面上都有大量气体析出。当零件为阴极时(阴极除油),其表面进行的是还原反应,析出氢气;零件为阳极时(阳极除油),其表面进行的是氧化反应,析出氧气。电解时金属与溶液界面所释放的氧气或氢气在溶液中起乳化作用。因为小气泡很容易吸附在油膜表面,随着气泡的增多和长大,这些气泡将油膜撕裂成小油滴并带到液面上,同时对溶液起到搅拌作用,加速了零件表面油污的脱除速度。

电化学除油可分为阴极除油、阳极除油及阴一阳极联合除油。阴极除油的特点是在制件上析出氢气,即

2H2O+2e===H2十+20H一

除油时析氢量多,分散性好,气泡尺寸小,乳化作用强烈,除油效果好,速度快,不腐蚀零件。但析出的氢气会渗入金属内部引起氢脆,故不宜用于高强度钢、弹簧钢等脆性较敏感的金属零件。此外,当电解溶液中含有少量锌、锡、铅等金属粒子时,零件表面将会有一层海绵状金属析出,污染金属零件,并影响镀层的结合力。为此,采取单一的阴极电化学除油是不适宜的。

阳极除油的特点是在制件上析出氧气,即

40H一===02十+2H20+4e

除油时,一方面氧析出泡少而大,与阴极电化学除油相比,其乳化能力较差,因此其除油效率较低;另一方面由于氢氧根离子放电,使阳极表面溶液的pH值降低,不利于除油。同时阳极除油时析出的氧气促使金属表面氧化,甚至使某些油脂也发生氧化,以致难于除去。此外,有些金属或多或少地发生阳极溶解。所以,有色金属及其合金和经抛光过的零件,不宜采用阳极除油。但阳极电化学除油没有“氢脆”,镀件上也无海绵状物质析出。据以上利弊关系的比较,采用单一的阳极电化学除油是不适宜的。

由于阴极除油和阳极除油各有优缺点,生产中常将两种工艺结合起来,即阴极一阳极联合除油,取长补短,使电化学除油方法更趋于完善。在联合除油时,最好采用先阴极除油、再短时间阳极除油的操作方法。这样既可利用阴极除油速度快的优点,同时也可消除“氢脆”。因为在阴极除油时渗入金属中的氢气,可以在阳极除油的很短时间内几乎全部除去。此外,零件表面也不至于氧化或腐蚀。实践中常采用电源自动周期换向实现阴一阳极联合除油。

对于黑色金属制品,大多采用阴极一阳极联合除油。对于高强度钢、薄钢片及弹簧件,为保证其力学性能,绝对避免发生“氢脆”,一般只进行阳极除油。对于在阳极上易溶解的有色金属制件,如铜及其合金零件、锌及其合金零件、锡焊零件等,可采用不含氢氧化钠的碱性溶液阴极除油。若还需要进行阳极除油以除去零件表面杂质沉积物,电解时间要尽量短,以免零件遭受腐蚀。

(2)电化学除油液组成及工艺条件

常用电化学除油工艺规范列于表3-9。

对除油质量影响较大的电化学除油工艺条件是电流密度、温度与除油时间。

电流密度的选择应保证析出足够数量的气泡,既能使油污被机械撕裂、剥离电极表面,又能搅拌溶液。提高电化学除油的电流密度可以加快除油速度,缩短除油时间,提高生产效率,但电流密度提高,阴极除油渗氢作用增大,电能消耗加剧。另外,阳极除油时可适当降低电流密度以防止金属过腐蚀,所以电化学除油时电流密度一般控制在5~15A/dm2。

温度升高能加强乳化作用,从而有利于提高除油效果,同时可以增加溶液电导,降低槽电压,节约电能。但溶液温度过高必然会引起室内碱雾弥漫,恶化环境,溶液蒸发加快。当溶液中含有较高的氯离子时还会加快零件的腐蚀。温度过低时除油效果降低,有时零件表面还可能出现锈蚀。电化学除油的溶液温度一般控制在60~80℃。

表3-9 常用电化学除油工艺规范

常用电化学除油工艺规范

 

按常规工艺,除油时间通常定为先用阴极除油3~7min,再用阳极除油0.5~2min,以此综合阴、阳极除油的优点达到对油污的彻底清除。

此外在电化学除油槽中,还要注意阴极除油不能用铁板作阳极,因为铁板阳极会溶解,而污染电解液。

由于电化学除油时,电极上不断产生的氢气和氧气具有乳化作用,故电化学除油溶液中可以少加或不加乳化剂。过多的乳化剂在液面形成的泡沫易黏附在零件表面,不易清洗,也影响电极表面气体的逸出。当大量析出的氢气和氧气被液面上的泡沫覆盖,一旦遇到电极与挂具接触不良引起电火花时,即引起爆炸,造成安全事故。

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