電解清洗介紹

電流通（tōng）過電解質溶液而發生化學變化的過程稱（chēng）為電解（jiě）。電解清洗是利用電解作用去除金屬表麵（miàn）汙（wū）垢的清洗方法。電（diàn）解清洗按照作用機（jī）理不同，可分為陰極清洗、陽極清洗、陰陽極聯合清（qīng）洗。電解清洗主要指電解（jiě）除油又稱（chēng）電化學除油。有些資料也（yě）把電解研磨去（qù）鏽歸為電解清洗中，這裏主要介紹電（diàn）解除油。

電解清除油汙的原理

把欲除油的金屬材料置於堿性溶液中，在通以直流電的情況下，使（shǐ）金屬材料作為（wéi）陽極或陰極以此進行除油。電解除油的速（sù）度較化（huà）學除油速度（dù）高（gāo）好（hǎo）幾倍，而且能夠除去頑固油脂和材料表麵的鏽（xiù）斑及粉塵。所以電解除油（yóu）的除（chú）油效率高於（yú）化學除油。

電解除油時，不（bú）論（lùn）金屬材料作為陰（yīn）極還是陽（yáng）極，其（qí）表（biǎo）麵上都大量析出氣體，這個過程實質是電解水的過程：

2H₂O=2H₂↑+O₂↑

當金屬（shǔ）材料作為陰極時，在其表麵上進行還原反應，析出（chū）氫氣：

4H₂O+4e=2H₂↑+4OH-

當金屬材料作為陽極時，在其表麵上進行的是氧化反應，析出氧氣：

4OH--4e=O₂↑+2H₂O

電極（jí）表麵上大量氣體的析出，對油（yóu）膜產（chǎn）生強大的乳化作用和剝離作用（yòng）。

當粘附油脂的工件浸入堿性電解液中時，由於油與堿液發生乳化反應，油膜產生（shēng）裂紋。電極由於通電極化，使工件表麵與堿液間的界麵張力迅速降低（dī），工件表麵潤濕性加（jiā）大，從而使油膜進一步破裂，聚集成小油珠吸附於工件表麵。同時，由於電極（jí）表（biǎo）麵產生的大量的小氣泡（氫氣或氧氣）滯留在（zài）油珠上，當不（bú）斷產生的氣泡具有足夠大的升力時，就可使油（yóu）珠或其他汙垢從金屬表麵分離，達到清洗的目的。

由此可（kě）見，電解除油過（guò）程是化學乳化（huà）、電極極化和氣體剝離三重作用的結果，比單（dān）純的化學乳（rǔ）化要（yào）強烈得多，因此加速了除油過（guò）程。

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

陰極除（chú）油在工件表麵析（xī）出的是氫氣，氫氣泡比陽極除油產生的氧氣（qì）泡小得多，且數量多，因而它的乳（rǔ）化和剝（bāo）離能力（lì）比氧氣大。另一方麵，陰極除油中（zhōng）由於H+的放電，使工件表麵的堿性增強，增加了除油效率。而陽極（jí）除油（yóu）時工件表麵堿性減（jiǎn）弱（ruò），皂化反應（yīng）趨緩，除油效（xiào）率下降。

陰極除油時容易滲氫，陰極上析（xī）出的氫容易滲到鋼鐵基（jī）體裏，可能引起基體的氫脆，所以對那些氫（qīng）脆敏感的金屬材料，如高強度硬（yìng）質合金等不適合於陰極除油。陰極除油一般適用於一般的鋼鐵（tiě）件和（hé）有色金屬（shǔ）件，如鋁、鋅、錫、鉛、銅及其合（hé）金件。

陽極除（chú）油無氫脆的危險，同時能除去（qù）工件表麵的浸漬（zì）殘渣和某（mǒu）些金屬薄膜，如鋅、錫、鉛（qiān）、鉛等。但陽極除油去油效率（lǜ）低，而且對有色金屬腐蝕大（dà）。陽極除（chú）油適用於硬質（zhì）高碳鋼、彈性材料、高溫鋼等。

鑒於用陰、陽極除油各有的特點（diǎn），實際生產（chǎn）中往往（wǎng）采用這（zhè）兩個過程的組合形式，稱為（wéi）陰一陽極聯合電化學除油方法。

電解除油的應用

電解除（chú）油廣泛（fàn）應用於金屬材料鍍塗前的除油處理（lǐ），如電鍍、電泳、化學鍍、陽極氧化、化學轉化膜、熱浸鍍等表麵處理領域。電解除油設備比較簡單，主要由電解槽、電解電源、電極板組成。電極板一般（bān）采用不（bú）溶性金屬材料，如鉛電極或不鏽鋼電極。電解除油（yóu）的溶液成分與堿液除（chú）油差（chà）不多，隻（zhī）是濃度稍稀（xī）一些，而且（qiě）一般不使用高泡表麵活性劑。若使用高泡表麵活性劑（jì），則電解時因兩極分別析出氫氣（qì）和氧氣，使泡沫覆蓋在液麵上或溢出槽外。而且當電極接觸（chù）不良時會產（chǎn）生電火（huǒ）花，並（bìng）引起爆鳴。

電解除油的（de）溶液組成和工藝規範（fàn）見表4-9。

表4-9電解除油的溶液組成和工藝規（guī）範

電化學方法清除金屬（shǔ）表麵的（de）腐蝕產物

對於小工件表麵的腐蝕（shí）產物膜，可（kě）以（yǐ）在用酸液清除的同時，施加一定的陰極電流以加速（sù）腐蝕（shí）產物的清除（chú）。

把一（yī）直流電源的負極接（jiē）到（dào）被（bèi）清洗（xǐ）工件上組成陰極，用石墨、鉛等（děng）導體為輔助電（diàn）極接到電源的正（zhèng）極上作為陽極，以適當的酸加酸性介質（zhì）緩蝕劑為工作（zuò）溶液。當通上直流電後（hòu），溶液中的氫離子在陰極上還原，析出氫（qīng）氣，金屬工件表麵的腐蝕產物因氫氣泡的機械作用，拱（gǒng）起（qǐ）剝落，殘留的腐蝕產物也因此而變得（dé）疏鬆（sōng），可（kě）以用手工或其他機械（xiè）方（fāng）法清除。

電解清洗在連續帶鋼脫脂（zhī）機組中的應用

連續（xù）帶鋼脫脂機組中的（de）電解清洗與（yǔ）一般表麵處理所應用的電解清洗在（zài）原理（lǐ）上有所不同（tóng）。一般使用的（de）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（xiàng）連，構成閉合電路。而連續（xù）帶鋼脫（tuō）脂機組中的電解清洗，是借助於通電（diàn）的柵格產生（shēng）磁場（chǎng）感應，使帶鋼帶電，帶電的離子產生運動，在帶鋼表麵產生氣泡，從而（ér）把帶鋼表麵洗淨，電解清洗主要由電解槽、電解整流器、電極柵欄、導向（xiàng）槻、沉（chén）沒魏和擠幹輾組成。見圖4-26。

圖4-26連續帶鋼電（diàn）解脫脂示意圖

圖片P207頁

電解槽由鋼板焊接而成，為了防止電流損（sǔn）耗，槽內壁襯5m厚的絕緣橡膠（jiāo）層。電極柵格由（yóu）低碳鋼條或角鋼焊成框架以利於排（pái）氣。電極導線用鋼母（mǔ）線懸（xuán）掛於槽壁上，銅母板與槽壁用絕緣材料隔開，以（yǐ）保證電極對（duì）地絕緣。見圖4-27。

圖4-27電解槽結構（gòu）示意圖

圖片P207頁

連（lián）續帶鋼脫脂機（jī）組中使用的電解整流器安裝有電（diàn）極切換開關（guān），可自動進行（háng）陰、陽極的極向切換。其（qí）目的是（shì）為（wéi）了保護極（jí）板和防止大量的鐵粉渣的沉積（jī）。電極切換的程序受（shòu）機組開卷（juàn）機關軸脹縮變化控製，在電解脫脂（zhī）機組中，每次開（kāi）卷，電解都進行一次陰陽極向轉換。電極切換也有的采用定時轉換，如30min極性轉換一次。

電解電流的（de）大小（xiǎo）與帶鋼的運行速（sù）度、帶（dài）寬、帶板的含油（yóu）汙量（liàng）等有關。當這三（sān）個（gè）因素確（què）定後，電流密度（dù）越大，除油（yóu）速（sù）度越快。但也不（bú）應無限製提高，當電流大到一定程度之後，除油速度增加緩慢，反而造（zào）成槽電壓過高，電能消耗太大（dà）。另一（yī）方麵（miàn），當陽極電流密度（dù）超過30A/dm²時，在鈍化層中可還原的氧化物的量就不再增加，用這樣高的陽極電流，會使帶鋼表麵（miàn）出現“氧化”部位，氧化部位在（zài）短時間是（shì）不能被還原的。這種不均勻的析離很容易使帶鋼在（zài）後處理（lǐ）工序中出現問題。在（zài）一般情況下，目前各鋼廠的脫脂機組的電流密度都控製在10〜30A/dm²。

電流密度d（A/dm²）的（de）計算：d=nIl[（LBα）

式中：I——由整流器給出的電（diàn）流，A；

n——電流效率；

L——電（diàn）極（jí）長度，dm；

B——帶鋼寬度，dm；

α——電流在兩極上的分配。