CN103484928A - 一种基于等离子体的钢铁制品除锈抛光方法 - Google Patents

一种基于等离子体的钢铁制品除锈抛光方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法，通过脉冲直流电源输出的电压，使得阴极待抛光钢铁制品周围的电解液因电位差和焦耳热的作用而蒸发，在阴极待抛光钢铁制品的表面形成气膜，此气膜内所产生的放电等离子体会刻蚀被抛光钢铁制品的表面。此外，电位差通过在被抛光钢铁制品表面与气膜之间形成电场，相对于局部突起处的周围区域，被抛光钢铁制品表面的局部突起处具有较大的电场。因此，此处的等离子体刻蚀速率也比较大。随着处理时间的增加，被抛光钢铁制品表面的粗糙度将随之降低，最终形成完全平整的抛光面。

Description

一种基于等离子体的钢铁制品除锈抛光方法
技术领域
本发明属于除锈抛光技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法。
背景技术
钢铁制品由于具有较高的强度、良好的韧性和延展性、很好的加工性能及焊接性能，广泛地应用于石油化工、生物化工、精细化工、纺织、制药、食品、造纸、装饰件制造、真空及半导体、核能行业等各个领域。
但是钢铁制品在加工过程中表面容易被氧化，在其表面形成氧化皮，从而影响其性能。为了提高不锈钢制品的耐蚀性、光洁度和获得装饰性外观,必须进行除锈和抛光处理。目前采用的除锈抛光技术主要有机械抛光、化学抛光和电解抛光。机械抛光难以处理形状复杂的工件，且由于抛光设备及辅料价格贵,电耗大而导致成本高。化学抛光具有投资少、适用于复杂件、速率快、效率高、耐蚀性好等优点，但其同时具有光亮度差、有气体溢出、需要通风设备、加热困难等缺点。因此，化学抛光适用于复杂件、小零件及光亮度要求不高的产品。电化学抛光的前处理过程较为复杂，一般需要除油、去除氧化物和活化的过程。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法，以实现快速、低成本地对钢铁制品进行除锈抛光，使钢铁制品能够得到洁净光亮的表面，赋予钢铁制品更佳的质感。
为实现以上目的，本发明基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、按含胺表面活性剂浓度为5g/L～50g/L和添加剂浓度为2g/L～20g/L称取表面活性剂和添加剂，配制成悬浊液，得到电解液，并将电解液置于不锈钢槽体中；
（2）、将待抛光钢铁制品置于不锈钢槽体的电解液中；
（3）、以不锈钢槽体为阳极，待抛光钢铁制品为阴极采用脉冲直流电源供电，对待抛光钢铁制品进行抛光；
（4）、抛光完成取出已抛光的钢铁制品即成品。
本发明的目的是这样实现的：
本发明基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法，通过脉冲直流电源输出的电压，使得阴极待抛光钢铁制品周围的电解液因电位差和焦耳热的作用而蒸发，在阴极待抛光钢铁制品的表面形成气膜，此气膜内所产生的放电等离子体会刻蚀被抛光钢铁制品的表面。此外，电位差通过在被抛光钢铁制品表面与气膜之间形成电场，相对于局部突起处的周围区域，被抛光钢铁制品表面的局部突起处具有较大的电场。因此，此处的等离子体刻蚀速率也比较大。随着处理时间的增加，被抛光钢铁制品表面的粗糙度将随之降低，最终形成完全平整的抛光面。另外，本发明为渐变快速的抛光方法，可以对形状复杂的钢铁制品进行抛光，不论待抛光钢铁制品的形状如何，如曲面的立体钢铁制品或是空中管状物钢铁制品，将其浸泡在电解液中，均可进行内外表面的抛光。
本发明可以同步进行除油、除锈、脱脂、清洗与抛光的制作过程，进而增加效率，简化抛光过程的工艺流程。电解液具有无毒性与无污染性，减少制作过程中的危险性，采用含胺表面活性剂为基础的电解液，减少对环境的污染。
附图说明
图1是Q235试片除锈抛光前后照片格式的对照图；
图2是Q235试片除锈抛光前后扫描格式的对照图；
图3是Q235试片除锈抛光前后表面元素能谱分析对照图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
实施例1
在本实施例中，本发明基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法包括以下步骤：
（1）、按月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯浓度为30g/L和铁粉浓度为13g/L称取表面活性剂和添加剂，配制成悬浊液，得到电解液，并将电解液置于不锈钢槽体中；其中，作为添加剂的铁粉的细度为0.01-20μm；
（2）、将待抛光钢铁制品置于不锈钢槽体的电解液中，其中，待抛光钢铁制品的规格为Q235试片；
（3）、以不锈钢槽体为阳极，待抛光Q235试片为阴极采用脉冲直流电源供电，对待抛光钢铁制品进行抛光；脉冲直流电源输出电压为200V、脉冲频率为1kHz、占空比为30%，电解液温度为40℃，抛光时间为5min～30min，即可在除去Q235试片的氧化皮，并对其抛光。表1为不同抛光时间测定被抛光钢铁制品的表面粗糙度，表面粗糙度(Ra)是以触针式表面粗糙度仪所测量。
抛光时间(min) 表面粗糙度(μm)
0(抛光前) 1.67
5 0.99
10 0.67
15 0.55
20 0.42
25 0.35
30 0.27
表1
（4）、抛光完成取出已抛光的钢铁制品即成品。
图1是Q235试片抛光前后对照图。其中，图1中A为抛光前的Q235试片，B为本发明基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法进行处理后的Q235试片，从图1可以看出，抛光后的Q235试片比较光滑，达到了抛光的目的。
图2是Q235试片除锈抛光前后扫描格式的对照图，其中，（a）、为抛光前的Q235试片，（b）为本发明基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法进行处理后的Q235试片。从图2可以看出，抛光前Q235试片表面有较多杂质、颗粒，比较粗糙；抛光后Q235试片表面杂质、颗粒去除了，表面比较光滑，达到了抛光的目的。
图3是Q235试片除锈抛光前后表面元素能谱分析对照图。其中，（a）、为抛光前的Q235试片表面元素能谱分析图，（b）为本发明基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法进行处理后的Q235试片表面元素能谱分析图。从图3中，可以看出，抛光后氧元素含量没有了，达到了有效除锈的目的。
分别采用浓度为5g/L、15g/L、40g/L、50g/L的月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯分别与浓度为8g/L的铁粉配制成悬浊液，得到电解液，并将电解液置于不锈钢槽体中，采用相同的方法后续步骤进行实验，均可以达到抛光除锈的效果。分别采用浓度为2g/L、10g/L、15g/L、20g/L铁粉与浓度为20g/L的月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯配制为配制成悬浊液，得到电解液，将电解液置于不锈钢槽体中，采用相同的方法后续步骤进行实验，均可以达到抛光除锈的效果。
实施例2
在本实施例中，含胺表面活性剂为椰油酸二乙醇酰胺，待抛光钢铁制品的规格为Q255试片，其他采用实施例1中的相同方法进行实验，实验表明，均可以达到抛光除锈的效果。
实施例3
在本实施例中，含胺表面活性剂为月桂酰胺丙基氧化胺，待抛光钢铁制品的规格为Q215试片，其他采用实施例1中的相同方法进行实验，实验表明，均可以达到抛光除锈的效果。
实施例4
在本实施例中，添加剂为镍粉，其他采用实施例1中的相同方法进行实验，实验表明，均可以达到抛光除锈的效果。
实施例5
在本实施例中，添加剂为钴粉，其他采用实施例1中的相同方法进行实验，实验表明，均可以达到抛光除锈的效果。
实施例6
在本实施例中，依次改变脉冲直流电源输出电压为100V、150V、250V以及300V，其他采用实施例1中的相同方法进行实验，实验表明，均可以达到抛光除锈的效果。
实施例7
在本实施例中，依次改变脉冲直流电源输出电压的脉冲频率为100Hz、500Hz、2kHz以及3kHz其他采用实施例1中的相同方法进行实验，实验表明，均可以达到抛光除锈的效果。
实施例8
在本实施例中，依次改变脉冲直流电源输出电压脉冲的占空比为10%、20%、40%以及50%，其他采用实施例1中的相同方法进行实验，实验表明，均可以达到抛光除锈的效果。
实施例9
在本实施例中，依次改变电解液温度为20℃、30℃、50℃以及60℃，其他采用实施例1中的相同方法进行实验，实验表明，均可以达到抛光除锈的效果。
实施例10
在本实施例中，依次改变电解液的搅拌速率为20r/min、50r/min、200r/min300r/min，其他采用实施例1中的相同方法进行实验，实验表明，均可以达到抛光除锈的效果。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (7)

1.一种基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、按含胺表面活性剂浓度为5g/L～50g/L和添加剂浓为2g/L～20g/L称取表面活性剂和添加剂，配制成悬浊液，得到电解液，并将电解液置于不锈钢槽体中；
（2）、将待抛光钢铁制品置于不锈钢槽体的电解液中；
（3）、以不钢槽体为阳极，待抛光钢铁制品为阴极采用脉冲直流电源供电，对待抛光钢铁制品进行抛光；
（4）、抛光完成取出已抛光的钢铁制品即成品。
2.根据权利要求1所述的基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法，其特征在于，所述脉冲直流电源输出电压为100V～350V、频率为100Hz～3kHz、占空比为10～50%，电解液温度为20℃～60℃和搅拌速率为（20r/min～300r/min）的条件下抛光5min～30min。
3.根据权利要求1所述的基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法，其特征在于，所述的添加剂为铁粉，作为添加剂的铁粉的细度为0.01-20μm。
4.根据权利要求1所述的基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法，其特征在于，所述的含胺表面活性剂为月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯。
5.根据权利要求1所述的基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法，其特征在于，所述的含胺表面活性剂为椰油酸二乙醇酰胺。
6.根据权利要求1所述的基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法，其特征在于，所述的含胺表面活性剂为月桂酰胺丙基氧化胺。
7.根据权利要求1所述的基于等离子特的钢铁制品除锈抛光方法，其特征在于，所述的添加剂为镍粉或钴粉。
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