CN104372397A

CN104372397A - 一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺

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Publication number: CN104372397A
Application number: CN201410689113.7A
Authority: CN
Inventors: 周保华
Original assignee: CHENGDU CHUANYING CARBIDE Co Ltd
Current assignee: CHENGDU CHUANYING CARBIDE Co Ltd
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2015-02-25

Abstract

本发明提供了一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺。工艺步骤如下：1）预清洗，采用热浸洗或喷洗的方法将工件上的污染物软化、分离、溶解；2）电解清洗，在水基清洗剂的作用下，以100~120A/dm²的电流密度清洗0.05-0.08s；3）刷洗，采用碱液刷洗金属表面3次，清除表面上的铁屑和油污；4）漂洗，利用流动的净水将已脱落但尚浮在工件表面上污物冲洗干净，采用热风烘干；所述水基清洗剂的组成配比如下：表面活性剂KE-10.8-1.2g/l，表面活性剂AES1.5-2.5g/l，表面活性剂NP-7 2.0-2.5g/l，表面活性剂NP-102.2-2.6g/l，助洗剂0.5-0.6g/l，复合缓蚀剂0.8-1g/l，溶剂为水。

Description

一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺

技术领域

本发明属于金属元件制造加工业技术领域，具体涉及一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺。

背景技术

清洗是指清除工件表面的液体和固体污染物，使工件表面达到一定的洁净度。清洗也是热处理生产过程中一道不可忽视的中间辅助工序。所有经机加、热处理前的工件都应进行。否则，热处理前、后工件表面上的油污等直接进入炉内加热挥发和燃烧，容易造成车间空气污染，工件表面状态也不好，甚至影响热处理质量，特别是对化学热处理以及真空热处理。清洗可以提高热处理生产效率及热处理质量，与热处理有关的环保，清洗属于清洁热处理范畴。

完整的电解清洗过程包括预清洗、电解清洗、漂洗和烘干等工序，其中电解清洗是核心。电解清洗是将金属通过热的强碱溶液，在金属表面产生电解效应去除金属表面的油、铁粉和其它松散杂质。清洗剂的成分组成和清洗性能是一个影响清洗效果的重要因素，它决定了残留物是否能够完全脱离金属表面，脱离金属表面的污染物是否能够很好地被乳化和皂化，避免再次对金属产生污染。目前普遍均使用普通型电解清洗工艺，普通型电解清洗装置的电流密度一般在5.4~21.6 A/dm²之间，极板间距为51~152 mm。由于电流密度较低，故极板长度较大，电解总时间较长，电耗较高。

依据含碳量的多少，一般可以将碳钢分成高碳钢、中碳钢和低碳钢三类。其中高碳钢的强度好、韧性差，所以机械强度小，容易发生断裂，不适合作机械及一些领域中的材料，生活中高碳钢常被用作制作炒锅的材料；低碳钢的韧性好，但是强度低，常被制成铁丝使用；由碳钢制造的设备中若积存或者附着渣油，就需要进行合理的清洗。但是以往的除油清洗剂大多碱性较强，还需要借助高温的条件，这样的清洗剂对资源、能源都有很大的损耗，而且容易引发安全事故，造成环境污染。研制新型的以表面活性剂为主要清洗成分的水系渣油碳钢清洗剂，能高效、安全、绿色环保的清除碳钢表面渣油，从经济、安全和环保的角度都具有现实意义。

CN91109760.0，名称为“水溶性金属清洗液”的发明专利申请，该清洗液以水为溶剂，加入乳化剂十二烷基磺酸钠、ＯＰ—１０；防锈剂五氯酚钠、苯甲酸钠、亚硝酸钠；清洗剂三乙醇胺、聚乙二醇、乙醇、磷酸配制而成的，它可用于各种钢材、铸铁制件的清洗。但缺点是泡沫多，导电率低，一般需要加热使用，不适用于电解清洗。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺。本工艺清洗效果好，去污能力强，渣油脱脂率可达99.5%以上，防锈性能良好。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，其特征在于：

1）预清洗

采用热浸洗或喷洗的方法将工件上的污染物软化、分离、溶解，并减轻下道清洗工序的负荷；

2）电解清洗

在水基清洗剂的作用下，以100~120 A/dm²的电流密度清洗0.05-0.08s；

3）刷洗

采用碱液刷洗金属表面3次，清除表面上的铁屑和油污；

4）漂洗

利用流动的净水将已脱落但尚浮在工件表面上污物冲洗干净，采用热风烘干；

所述水基清洗剂的组成配比如下：

表面活性剂KE-1 0.8-1.2 g/l

表面活性剂AES 1.5-2.5 g/l

表面活性剂NP-7 2.0-2.5 g/l

表面活性剂NP-10 2.2-2.6 g/l

助洗剂 0.5-0.6 g/l

复合缓蚀剂 0.8-1 g/l

溶剂为水。

表面活性剂的筛选与应用是钢碳表面水基清洗剂的关键。本发明选用表面活性剂KE-1、AES、NP-7和NP-10能降低体系的表面张力，可有效促进钢碳表面油污的润湿、渗透、乳化和分散，将钢碳表面油污清洗干净。借助电解作用，将清洗剂工作液组分迅速渗透到油污与金属之间，使油污迅速剥离钢碳表面，剥离后表面活性剂将油脂乳化，在电解的作用下将油脂打散并均匀分布于体系中，极高地提高了水基清洗剂的除油性能。

另一方面，由于表面活性剂KE-1、AES、NP-7和NP-10的官能团中带有多分支支链结构，相对于直链结构的表面活性剂而言，其在液体膜表面的阻碍排液和“修复”作用大大降低，泡沫稳定性减弱，因此起泡后泡沫消失得比较快。将它们复配，能达到很好的消泡和清洗效果，符合清洗的要求。

优选地，所述的助洗剂为三聚磷酸钠、4A沸石和碳酸钠中的一种或者两种以上的组合。

优选地，所述的复合缓蚀剂为聚醚和咪唑啉复配。

进一步优选地，所述聚醚和咪唑啉的复配质量比例为1：1。

缓蚀剂聚醚和咪唑啉经化学吸附过程被吸附在金属表面，本身形成一层紧密的膜，或与金属离子反应后形成一层紧密的膜，故缓蚀效果好。当其添加量为 0.6 g/l时，最低腐蚀率可达0.3%。

优选地，所述清洗剂的质量分数在2%-3%时清洗效果最好。

本发明所述的碱液中OH^-的摩尔浓度为0.5-0.6mol/L。

本发明所述的电解温度为70-90℃。

本发明所述的极板间距为20 mm。

本发明所述的热风烘干，是指在90-110℃下，烘干3-10min。

本发明的有益效果在于：

1、更好的清洗效果，去污能力强，渣油脱脂率可达99.5%以上，防锈性能良好。

2、实现更高速度，线速度最高可达900 m/min。

3、缩短电解清洗时间，可以有效的缩短机组长度。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的实质性内容作进一步详细的描述。

实施例1

一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，工艺步骤如下：

1）预清洗

采用热浸洗或喷洗的方法将工件上的污染物软化、分离、溶解；

2）电解清洗

在水基清洗剂的作用下，以100A/dm²的电流密度清洗0.1s；

3）刷洗

采用碱液刷洗金属表面3次，清除表面上的铁屑和油污；

4）漂洗

所述水基清洗剂的组成配比如下：

表面活性剂KE-1 0.8g/l

表面活性剂AES 1.5g/l

表面活性剂NP-7 2.0g/l

表面活性剂NP-10 2.2 g/l

三聚磷酸钠 0.5 g/l

复合缓蚀剂 0.8 g/l

溶剂为水。

实施例2

一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，工艺步骤如下：

1）预清洗

2）电解清洗

在水基清洗剂的作用下，以150 A/dm²的电流密度清洗0.05s；

3）刷洗

采用碱液刷洗金属表面3次，清除表面上的铁屑和油污；

所述的碱液中OH^-的摩尔浓度为0.5mol/L。

4）漂洗

所述水基清洗剂的组成配比如下：

表面活性剂KE-1 1.2 g/l

表面活性剂AES 2.5 g/l

表面活性剂NP-7 2.5 g/l

表面活性剂NP-10 2.6 g/l

4A沸石 0.6 g/l

聚醚和咪唑啉 1 g/l

溶剂为水。

实施例3

一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，工艺步骤如下：

1）预清洗

2）电解清洗

在水基清洗剂的作用下，以110 A/dm²的电流密度清洗0.06s，电解温度为70℃；

3）刷洗

采用碱液刷洗金属表面3次，清除表面上的铁屑和油污；

所述的碱液中OH^-的摩尔浓度为0.6mol/L。

4）漂洗

所述水基清洗剂的组成配比如下：

表面活性剂KE-1 0.9g/l

表面活性剂AES 1.6g/l

表面活性剂NP-7 2.1g/l

表面活性剂NP-10 2.3g/l

碳酸钠 0.55g/l

聚醚和咪唑啉 0.85g/l

溶剂为水。

实施例4

一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，工艺步骤如下：

1）预清洗

2）电解清洗

在水基清洗剂的作用下，以120A/dm²的电流密度清洗0.07s，电解温度为90℃，极板间距为20 mm；

3）刷洗

采用碱液刷洗金属表面3次，清除表面上的铁屑和油污；

所述的碱液中OH^-的摩尔浓度为0.55mol/L。

4）漂洗

所述水基清洗剂的组成配比如下：

表面活性剂KE-1 1.0 g/l

表面活性剂AES 1.8 g/l

表面活性剂NP-7 2.2g/l

表面活性剂NP-10 2.5g/l

三聚磷酸钠和碳酸钠 0.56g/l

聚醚和咪唑啉 0.9 g/l

溶剂为水。

所述清洗剂在清洗时的质量分数为2.5%。

实施例5

一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，工艺步骤如下：

1）预清洗

2）电解清洗

在水基清洗剂的作用下，以130A/dm²的电流密度清洗0.08s，电解温度为80℃，极板间距为20 mm。

3）刷洗

采用碱液刷洗金属表面3次，清除表面上的铁屑和油污；

所述的碱液中OH^-的摩尔浓度为0.52mol/L。

4）漂洗

所述水基清洗剂的组成配比如下：

表面活性剂KE-1 1.1g/l

表面活性剂AES 2.0g/l

表面活性剂NP-7 2.3g/l

表面活性剂NP-10 2.3g/l

4A沸石和碳酸钠 0.52g/l

聚醚和咪唑啉 0.85g/l

溶剂为水。

所述聚醚和咪唑啉的复配质量比例为1：1。

所述清洗剂在清洗时的质量分数为2%。

所述的热风烘干，是指在90℃下，烘干10min。

实施例6

一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，工艺步骤如下：

1）预清洗

2）电解清洗

在水基清洗剂的作用下，以125A/dm²的电流密度清洗0.06s，电解温度为75℃，极板间距为20 mm。

3）刷洗

采用碱液刷洗金属表面3次，清除表面上的铁屑和油污；

所述的碱液中OH^-的摩尔浓度为0.56mol/L。

4）漂洗

所述水基清洗剂的组成配比如下：

表面活性剂KE-1 1.0g/l

表面活性剂AES 2.0g/l

表面活性剂NP-7 2.1g/l

表面活性剂NP-10 2.2 g/l

三聚磷酸钠 0.55g/l

聚醚和咪唑啉 0.8g/l

溶剂为水。

所述聚醚和咪唑啉的复配质量比例为1：1。

所述清洗剂在清洗时的质量分数为3%。

所述的热风烘干，是指在110℃下，烘干3min。

实施例7

一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，工艺步骤如下：

1）预清洗

2）电解清洗

在水基清洗剂的作用下，以135 A/dm²的电流密度清洗0.09s，电解温度为85℃，极板间距为20 mm。

3）刷洗

采用碱液刷洗金属表面3次，清除表面上的铁屑和油污；

所述的碱液中OH^-的摩尔浓度为0.58mol/L。

4）漂洗

所述水基清洗剂的组成配比如下：

表面活性剂KE-1 1.0g/l

表面活性剂AES 2.1g/l

表面活性剂NP-7 2.2g/l

表面活性剂NP-10 2.3 g/l

三聚磷酸钠 0.56g/l

聚醚和咪唑啉 0.8g/l

溶剂为水。

所述聚醚和咪唑啉的复配质量比例为1：1。

所述清洗剂在清洗时的质量分数为3%。

所述的热风烘干，是指在100℃下，烘干6min。

实施例8

含尘量试验

本发明的电解清洗工艺清洗后含尘量结果见表1。

表1

由上表可见，本发明电解清洗工艺的清洗效果优异，对操作工人无毒害，经简单中和、过滤处理即可排放，符合环境保护要求。可以广泛应用于汽车、机械、制冷、计算机等行业。

Claims

1.一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，其特征在于：工艺步骤如下：

1）预清洗

2）电解清洗

在水基清洗剂的作用下，以100~120A/dm²的电流密度清洗0.05-0.08s；

3）刷洗

采用碱液刷洗金属表面3次，清除表面上的铁屑和油污；

4）漂洗

所述水基清洗剂的组成配比如下：

表面活性剂KE-1 0.8-1.2 g/l

表面活性剂AES 1.5-2.5 g/l

表面活性剂NP-7 2.0-2.5 g/l

表面活性剂NP-10 2.2-2.6 g/l

助洗剂 0.5-0.6 g/l

复合缓蚀剂 0.8-1 g/l

溶剂为水。

2.根据权利要求1所述的一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，其特征在于：所述的碱液中OH^-的摩尔浓度为0.5-0.6mol/L。

3.根据权利要求1所述的一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，其特征在于：所述的电解温度为70-90℃。

4.根据权利要求1所述的一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，其特征在于：所述的极板间距为20 mm。

5.根据权利要求1所述的一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，其特征在于：所述的热风烘干，是指在90-100℃下，烘干3-10min。

6.根据权利要求1所述的一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，其特征在于：所述的助洗剂为三聚磷酸钠、4A沸石和碳酸钠中的一种或者两种以上的组合。

7.根据权利要求1所述的一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，其特征在于：所述的复合缓蚀剂为聚醚和咪唑啉复配。

8.根据权利要求7所述的一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，其特征在于：所述聚醚和咪唑啉的复配质量比例为1：1。

9.根据权利要求1所述的一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺，其特征在于：所述水基清洗剂在清洗时的质量分数为2%-3%。