CN105543876B - 环保节能的喷射式液相等离子除锈去污及表面改性方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种喷射式的液相等离子除锈去污及表面改性方法，其特征在于，将电源的阴极或阳极与待清洗工件相连接，电源的另一极与喷头连接，将液相等离子清洗液以喷射的方式喷射在待清洗工件表面。采用该方法对产品表面进行去污，解决了传统方法只能清洗较小产品的局限性，适用范围广，不会对环境造成危害，同时可以使零件表面生成0.1‑0.4mm深的硬化层，增加零件表面对塑性变形和断裂的抵抗能力，并使表层产生压应力，提高其疲劳强度，降低应力集中。

Description

环保节能的喷射式液相等离子除锈去污及表面改性方法

技术领域

本发明涉及金属表面油污清洗领域，具体涉及液相等离子除锈去污及表面改性方法。

背景技术

金属表面清洗主要是去除金属表面的油、锈、氧化皮等污染物，按照清洗的作用原理分类，目前国内外主要的清洗技术有以下几种：

1)物理清洗法

物理清洗是利用各种力、热、声、光、电等物理作用清除污垢，其技术水平主要体现在设备及其优化配置和综合运用上。物理清洗不需要消耗各种原材料，只需要消耗一定的能源，不会产生各种废液污染环境。包括手工清洗法、机械清洗法、喷射清洗法、超声波清洗等，目前水射流清洗占主导地位，并呈现快速发展态势。但是物理清洗方法不能有效清洗很多氧化皮，清洗效率低，设备投入大，清洗效果不好。

2)化学清洗法

化学清洗法的发展与清洗剂的进步密切相关，也是目前国际国内占主导地位的清洗方法，约在70％以上的产品靠化学方法来清洗，但是化学清洗方法主要靠清洗剂来进行清洗，目前主导的清洗剂主要有酸、碱和有机清洗剂等，这些清洗剂都对环境造成不可逆转的破坏和影响，在环境形势越来越恶劣的情况下，应该逐步取代该清洗技术，或者发展新型环保的清洗剂。

3)生物清洗方法

生物清洗是利用微生物将设备表面附着的油污等污物转化成为无毒无害的水溶性物质。这类清洗剂可将污物如油类和有机物彻底分解，是一种真正意义上的环保型绿色清洗技术。微生物清洗技术在国外已取得很大发展，并成功地应用于许多领域，但在国内生物清洗技术则仍处于研发阶段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种喷射式的液相等离子除锈去污及表面改性方法。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种液相等离子除锈去污及表面改性方法，将电源的阴极或阳极与待清洗工件相连接，电源的另一极与喷头连接，将液相等离子清洗液以喷射的方式喷射在待清洗工件表面。

作为优选的方案，所述液相等离子清洗液为中性盐溶液，优选为碳酸氢钠、碳酸钠、硫酸钠的混合溶液，该混合溶液具备离子的特点，同时其易获取，偏中性，不含酸碱，不用进行废弃液处理，也不会对环境造成危害。混合溶液的浓度太高，产生的等离子体过多，待清洗工件所在的第一电极的温度过高会使待清洗工件表面产生损伤；混合溶液的浓度过低，产生的等离子体太少，等离子体对待清洗工件表面的冲击作用较弱，造成待清洗工件表面油污等杂质的清洗效果不佳，所以，碳酸氢钠溶液的质量浓度选为3％-15％、碳酸钠的质量浓度<5％、硫酸钠的质量浓度<5％，在待清洗工件表面清洗时，既具备良好的清洗效果，也能保护待清洗件不被损伤。为了使工件的清洗达到最佳的效果，本发明所述混合溶液中碳酸氢钠的浓度最优选为5％-10％。

作为优选的方案，所述液相等离子清洗液的喷射压力≥1MPa。

作为优选的方案，还可在所述液相等离子清洗液中掺杂质量分数≤5％的直径为0.001-2.0mm的硬质颗粒，所述硬质颗粒由氧化铝、氧化锆陶瓷、石英砂、金刚玉、不锈钢或WC-Co硬质合金制成。这些颗粒高速撞击零件表面，造成零件表面的晶格扭曲变形，使表面硬度增高，可加速清洗金属表面的油、锈和氧化皮等杂质，同时使零件表面生成0.1-0.4mm深的硬化层，增加零件表面对塑性变形和断裂的抵抗能力，并使表层产生压应力，提高其疲劳强度；并使零件表面上的缺陷和由于机械加工所带来的损伤减少，从而降低应力集中。

本发明所述环保节能的喷射式液相等离子除锈去污及表面改性方法，其特征在于：形成电场时溶液温度在40℃～70℃，喷射速度＞0.1m/s，由专用特制喷头喷淋(见图2)，喷头与工件之间有2mm～20mm间距。电极距离待清洗工件距离较小，在工件表面形成电离区，以达到除锈去污及表面改性的目的。

本发明还提供了所述方法的专用喷头，其特征在于：喷头基材由绝缘的材料制成，导电电极根据待清洗零件决定(一般为不锈钢板或者钛板或者弧形碳板经加工而成)，孔径0.5mm～2mm，孔间距2mm～3mm，如附图2所示。

本发明具有如下的优点：

1、所用清洗液使用的是盐溶液，不含酸碱，不用进行废弃液处理，也不会对环境造成危害，是环保的除锈去污方法。

2、本发明运用高压液相流与等离子复合的方法来对金属表面进行除锈去污；高压水流对金属表面有形变加工强化的作用，而等离子带有瞬间(千分之一秒)的高温达到800～900℃，对金属表面有退火以及淬火的作用，这两种作用复合可以达到增强金属表面的目的。

3、本发明运用金属表面喷丸与等离子体复合处理的方法来对金属表面进行除锈去污；同时可以使零件表面生成0.1-0.4mm深的硬化层，增加零件表面对塑性变形和断裂的抵抗能力，并使表层产生压应力，提高其疲劳强度；并且使零件表面上的缺陷和由于机械加工所带来的损伤减少，从而降低应力集中。

4、本发明采用喷射法对产品表面进行去污，解决了传统方法只能清洗较小产品的局限性，待清洗工件可以是金属管件、棒件或者板件等，喷射液相等离子清洗液的喷头可由机械手控制，通过设置相对于工件的行走程序，可以达到清洗整件产品的目的。

附图说明

图1为本发明液相等离子清洗液喷射示意图(图中箭头方向是指喷头的移动方向，1、喷头，2、等离子体，3、待清洗工件，4、液相等离子清洗液，5、电极)。

图2为本发明液相等离子清洗液喷射所用喷头结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，是液相等离子清洗液喷射示意图，将电源的阴极(或者阳极)与待清洗工件3相连接，电源的另一极与喷头1(见图1，基材由钛板、碳板或不锈钢板制成)相连接，喷头1喷出的液相等离子清洗液4是以碳酸氢钠、碳酸钠、硫酸钠为主的中性盐溶液，其含量为5％碳酸氢钠、3％碳酸钠、3％硫酸钠(质量浓度，下同)，该喷头1与空压机相连接，能够使液体加速喷出，带来巨大的冲击力，喷射压力≥1MPa；喷出的液体流在适当的电场作用下直接接触待清洗工件3，在工件3表面产生等离子体2，在等离子体2与高压液相流的复合作用下，快速有效的去除工件3表面上如铁锈、氧化皮和油污等杂质，并起到表面改性的目的。其中形成电场时溶液温度在40℃～70℃，喷射速度＞0.1m/s。

实施例2

与实施例1的不同之处在于：在液相等离子清洗液中掺杂质量分数为5％的直径为0.001-2.0mm的氧化锆陶瓷颗粒。

实施例3

与实施例1的不同之处在于：所述液相等离子清洗液的含量为15％碳酸氢钠、1％碳酸钠、2％硫酸钠。并在液相等离子清洗液中掺杂质量分数为3％的直径为0.001-2.0mm的石英砂颗粒。

实施例4

与实施例1的不同之处在于：所述液相等离子清洗液的含量为3％碳酸氢钠、4％碳酸钠、4.5％硫酸钠。并在液相等离子清洗液中掺杂质量分数为3％的直径为0.001-2.0mm的氧化铝颗粒。

实施例5

与实施例1的不同之处在于：所述液相等离子清洗液的含量为10％碳酸氢钠、3％碳酸钠、2％硫酸钠。

以上实施方式均能快速有效的去除工件3表面上铁锈、氧化皮和油污等杂质，并起到表面改性的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和领范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种环保节能的喷射式液相等离子除锈去污及表面改性方法，其特征在于：将电源的阴极或阳极与待清洗工件相连接，电源的另一极与喷头连接，将液相等离子清洗液通过喷头以喷射的方式喷射在待清洗工件表面，形成电场时溶液温度在40℃～70℃；所述液相等离子清洗液为碳酸氢钠、碳酸钠、硫酸钠的混合溶液；所述碳酸氢钠的质量浓度为3％～15％，碳酸钠的质量浓度<5％，硫酸钠的质量浓度<5％；液相等离子清洗液的喷射压力≥1MPa。

2.按照权利要求1所述环保节能的喷射式液相等离子除锈去污及表面改性方法，其特征在于：所述碳酸氢钠的浓度为5％～10％。

3.按照权利要求1所述环保节能的喷射式液相等离子除锈去污及表面改性方法，其特征在于：在所述液相等离子清洗液中掺杂质量分数≤5％的直径为0.001-2.0mm的硬质颗粒。

4.按照权利要求3所述环保节能的喷射式液相等离子除锈去污及表面改性方法，其特征在于：所述硬质颗粒由氧化铝、氧化锆陶瓷、石英砂、金刚玉、不锈钢或WC-Co硬质合金制成。

5.按照权利要求1所述环保节能的喷射式液相等离子除锈去污及表面改性方法，其特征在于：喷射速度＞0.1m/s，喷头与工件之间有2mm～20mm间距。

6.一种权利要求1所述方法的专用喷头，其特征在于：喷头基材由绝缘的材料制成，导电电极根据待清洗零件决定，孔径0.5mm～2mm，孔间距2mm～3mm。