CN104372397A - 一种适用于钢碳表面的电解清洗工艺 - Google Patents
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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
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
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 0.8g/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
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
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 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
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
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 0.9g/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
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
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 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
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
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 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
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
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 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
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
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 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 (9)
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
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-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%。
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