CN1262691C - 采用电等离子体技术清洗和/或涂覆金属表面的改进方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种清洗导电表面(3)的方法，其中包括安置以形成电解槽阴极的表面，在电解槽中，阳极(1)的DC电压保持30V以上，适当地调节操作参数，以在工件的表面上建立电弧放电(电等离子体)，该方法的特征在于，阳极和阴极之间的加工间隙充满由泡沫(9)组成的导电介质，泡沫(9)包括气体/蒸气相和液相。这种方法适合利用在导电介质中包含的形成覆层所要求的物质的离子，同时涂覆金属的表面。本申请还公开了实现这种方法的装置，特别是阳极组件(1)，该组件包括多孔的阳极板(2)，阳极板(2)与适合接受液体电解液流的室(4)连通；将液体电解液引入所述室的装置；和将所述室中接受的液体电解液转化成泡沫的装置(7)。

Description

采用电等离子体技术清洗和/或涂覆 金属表面的改进方法和装置
本发明涉及一种采用电等离子体技术清洗和/或涂覆金属表面的改进的方法和装置。
金属，特别是许多形式的钢，在最终投入使用之前，通常需要清洗和/或防腐。在钢生产出来以后，通常在其表面上具有一层轧制氧化皮(黑色氧化物)膜，氧化皮的附着是不均匀的，使下面的材料很容易原电池腐蚀。因此在钢经油漆、涂覆、或镀金属(例如镀锌)之前，必须除去轧制氧化皮。在金属表面上还可能有其它的污物形式(在工业上称作污物)，其中包括铁锈、油或润滑脂、含颜料的绘画化合物、碎屑和切削流体、抛光和磨光化合物。所有这些通常都必须除去。即使是不锈钢在其表面上也可能有过量的混合氧化物，在随后使用之前也需要将其除去。
清洗金属表面的传统方法包括酸渍(由于废酸处理所引起的成本和环境问题，酸渍是越来越不能接受的)；喷砂冲洗；湿法或干法抛光；刷洗；盐浴脱氧化皮；碱液脱氧化皮和酸洗。多步清洗操作例如可以包括(i)烧掉或用溶剂除掉有机材料，(ii)喷砂或喷丸除去轧制氧化皮和铁锈，和(iii)作为终最表面准备的电解清洗。如果要采用镀金属、油漆或塑料覆层对被清洗的表面进行防腐保护，通常必须很快地进行，以防表面重新氧化。多步处理是有效的，但在能耗和处理时间方面花费较大。在环境上，许多常规处理从环境保护看也是不希望的。
清洗金属表面的电解方法，通常包括在例如镀锌和电镀钢带和钢板等的处理线中。常见的覆层包括锌、锌合金、锡、铜、镍和铬。也采用单独的电解清洗线给多个下游操作供料。电解清洗(或“电清洗”)通常包括使用形成电解液的碱性清洗液，而工件既可以是电解槽的阳极，也可以是阴极，或极性呈交替。这一类方法一般在低电压(一般3-12V)和1-15A/dm2的电流密度下操作。能耗约为0.01-0.5kWh/m2。污物的除去是通过生成气泡进行的，这些气泡从表面上除去污物。当工件的表面是阴极时，不仅可以清洗表面，而且还可以使表面“活化”，从而能够改善随后覆层的附着。对于除去厚的氧化皮，电解清洗通常是行不通的，除去厚的氧化皮，是采用单独的酸渍和/或喷砂冲洗等操作进行的。
常规的电解清洗和电镀方法是在低电压范围内操作，在这个低电压范围内，电流随施加的电压单向增加。在某些条件下，随着电压的增加，达到出现不稳定性的点，且电流开始随电压的增加而降低。不稳定工况标志着在某个电极的表面上发生放电。这些放电(“微电弧”或“微等离子体”)发生在在表面上存在的任何适宜的不导电层之间，例如气体或蒸气层。这是因为在这些区域内的电位梯度非常高。
                     现有技术
GB-A-1399710提到，可采用电解方法清洗金属的表面，如果这种方法是在刚刚超出不稳定区域的范围内操作，则不会过度加热且没有过大的能量消耗，“不稳定区域”被定义为电流随电压的增加而下降的区域。略微增加电压，在电流又随电压的增加而增加，并在被处理的表面上形成气体/蒸气的连续膜时，能获得有效的清洗。然而，与酸渍的能量消耗(0.4-1.8kWh/m2)相比，这种方法的能量消耗高(10-30kWh/m2)。
SU-A-1599446叙述一种对焊条的高电压电火花腐蚀清洗方法，这种方法在磷酸溶液中使用极高的电流密度，约1000A/dm2。
SU-A-1244216叙述一种对机器零件的微电弧清洗处理方法，该方法采用阳极处理，在100-350V下操作。没有提到处理电解液的具体方法。
在GB-A-1306337中叙述了另一些电解清洗方法，在这些方法中，电火花腐蚀与单独的化学或电化学清洗步骤相结合，以除去氧化皮；在US-A-5232563中，在1.5-2V的低电压下，通过在晶片表面上生成除去污物的气泡，从半导体晶片上除去污物；在EP-A-0657564中讲到，通常的低电压电解清洗对清除润滑脂是不起作用的，但在高电压(微电弧)条件下，利用酸的阳极化作用，可以成功地给铝等能电解氧化的金属去掉润滑脂。
例如，在JP-A-08003797和DE-A-4031234中提到，在电解清洗浴中，采用在电极附近喷射电解液的方法，能在清洗区内产生高速度的湍流。
在EP-A-0037190中提到，在物体不完全浸没的情况下，采用单独喷射电解液的方法电解清洗受放射性污染的物体。被清洗的物体是阳极，使用的电压为30-50V。推荐短时间处理约1秒钟，以避免表面的腐蚀，而且认为完全除去氧化物是不必要的。在CA-A-1165271中还提到非浸没方法，这种方法是通过在底上设置一些孔的箱式阳极，泵送或浇淋电解液。这种配置的目的，是只在金属带的一侧上电镀，特别是避免使用消耗性阳极。
DE-A-3715454叙述了采用双极电解处理清洗金属丝，这种方法包括使金属丝通过第一室，在该室中金属丝是阴极，再使金属丝通过第二室，在该室中金属丝是阳极。在第二室中，利用含氧气体层的电离作用，在金属丝阳极的表面上形成等离子体层。在整个处理期间，金属丝浸在电解液中。
EP-A-0406417叙述一种用于从铜棒抽拉铜丝的连续方法，在这种方法中，在拉丝操作之前，采用等离子体清洗铜棒。“等离子体管”的外壳是阳极，金属丝还被呈多孔的U形套管状的内部共轴阳极包围着。为了引发等离子体的生成，将电压维持在一个低的但未具体规定的数值，降低在浸没金属丝上面的电解液液面，降低流量，促使金属丝表面发生放电。
低电压电解清洗广泛用于准备电镀或其它涂覆处理的金属表面，而在没有不可接受的高能量消耗的情况下，不能处理轧制氧化皮等厚的氧化物附层。因此，这类电解清洗方法通常与多步操作中的其它清洗过程相结合。
WO-A-97/35052叙述一种采用电等离子体(电弧放电)清洗导电表面的电解方法，在这种方法中，阳极保持在高DC电压下，液体电解液流过阳极内的一个或多个孔，冲击在工件上(阴极)，因而形成导电的通路。该系统在电流随施加在阳极和阴极之间的电压的增加而降低或基本上保持不变，在处理过程中在工件表面上存在气体和/或蒸气的不连续气泡的工况下操作。
WO-A-97/35051叙述了一种清洗和涂覆导电表面的电解方法，这种方法与在WO-A-97/35052中所述的方法相似，所不同的是，阳极包括用作工件表面金属覆层的金属。
在操作WO-A-97/35051和WO-A-97/35052方法的过程中，在工件表面上形成电弧放电或电等离子体，它们是在气泡层内形成的。等离子体具有从工件表面上迅速除掉轧制氧化皮和其它污物的作用，留下清洁的金属表面，该金属表面还可以被钝化(能耐进一步氧化)。
此外，如果阳极是由如非高熔点金属等非惰性材料制成的，则一些金属原子就会从阳极转移到阴极，在清洁的表面上形成金属覆层。
也可以在上述的操作工况内，采用惰性阳极和包含在WO-A-99/15714中所述要涂覆的金属离子的电解液进行涂覆。在这种情况下，这种方法成为一种特殊的电镀形式，但由于这种方法是在存在电弧放电的高电压下进行的，所以这种电镀比通常的电镀快，覆层对基质金属具有更大的附着力。
WO-A-98/32892叙述一种基本上以上述方法操作的方法，但采用导电的气体/蒸气的混合物作为导电介质。这种气体/蒸气混合物，是在通过阳极内的孔注入加工间隙之前，在二个或多个室状的阳极内生成的。这种气体/蒸气混合物是通过将阳极室内的电解质水溶液加热到沸点或沸点以上产生的，既可以采用主电流，也可以采用独立的电加热器加热这些阳极室。
现在，发明人已经开发一种改进的方法，其中采用电等离子体(电弧放电)对导电的表面，例如对钢的表面进行清洗和/或施加金属覆层，其中导电的通路是由充满阳极和阴极之间空间的泡沫状电解液形成的，这种方法具有电力消耗低、表面处理更均匀、以及阳极和工件之间的间隙宽度更大的优点。
                        发明概述
因此在第一方面，本发明提供一种清洗导电表面的方法，其中配置表面以形成电解槽阴极，在电解槽中，阳极的DC电压保持在30V以上，适当地调节操作参数，在工件的表面上建立电弧放电(电等离子体)，该方法的特征在于，阳极和阴极之间的加工间隙，充满由泡沫组成的导电介质，泡沫包括气体/蒸气相和液相。
在第二方面，本发明提供一种涂覆导电表面的方法，其中配置表面以形成电解槽阴极，在电解槽中，阳极的DC电压保持在30V以上，适当地调节操作参数，在工件的表面上建立电弧放电(电等离子体)，该方法的特征在于，阳极和阴极之间的加工间隙充满导电的介质，该介质包含形成覆层所需要的物质的正离子(一种或多种)，且该介质由泡沫组成，泡沫包括气体/蒸气相和液相。优选，在该方法中在工件上形成覆层的正离子，是从一种或多种消耗性阳极获得的。
在另一个方面，本发明提供一种阳极组件，该组件包括多孔的阳极板，阳极板与适合接受液体电解液流的室连通；将液体电解液加入所述室的装置；和将所述室中接受的液体电解液转化成泡沫的装置。
在另一个方面，本发明提供清洗和/或涂覆导电表面的装置，该装置包括：
(i)具有一个或多个上述阳极组件的密封处理区，该区适合安置被处理的一个表面或一些表面；
(ii)连续移动待处理工件通过阳极组件之间处理区的装置；
(iii)开启和关闭处理区的装置；和
(iv)控制泡沫加入和排出处理区的装置。
                       发明说明
将电解质水溶液煮沸，可以适宜地生成泡沫，然而也可以采用其它方法生成泡沫。如果泡沫状的电解液只包含如钠或钾等与水反应的金属离子，则是清洗工件。如果有其它金属离子存在，它们还会发生沉积，在被清洗的工件上形成覆层。
为给建立电等离子体提供必要的条件，可调节的参数包括：电压、泡沫的化学组成、泡沫的密度、泡沫的温度、向加工间隙加入泡沫的速率、和加工间隙的宽度(阳极和阴极之间的距离)。
本发明还提供一个阳极组件，以及从加工间隙中除去泡沫、过滤、再生和循环用过的泡沫的装置，阳极组件包括一个或多个加热室，可在电解液注入加工间隙之前，在其中将电解液转化成泡沫。
本发明还利用外壳对在加工间隙内的泡沫提供包封，工件能在不明显泄漏泡沫的情况下通过外壳移动。
本发明是对现有技术清洗和/或涂覆方法的一种改进，在阳极和阴极之间的导电介质，既不是液体电解液，也不是气体/蒸气的混合物，而是充满整个加工间隙的一种导电的泡沫。“泡沫”这个术语，一般系指包含至少20体积％，优选30体积％的呈气泡或晶胞形式的气体和/或蒸气的介质，其余的介质是液体。更优选泡沫中至少50体积％是气泡或晶胞形式的气体和/或蒸气。在本发明中采用的泡沫，一般是由电解质水溶液形成的。
可以采用将如金属盐水溶液之类的电解质水溶液煮沸的方法，方便地制备这种泡沫。可以加入致泡剂和稳定剂，使泡沫的性质，例如泡沫的密度、气泡或晶胞的尺寸最佳化。
然而，也可以采用其它的方法形成泡沫，例如在电解液中引入热活化的发泡剂；释放以挥发性物质过饱和的液体电解液的压力(如振动和打开香槟酒一样)；以蒸汽或另一种蒸气或气体机械注入液体电解液；较粘电解液的机械“打泡”；或将二种液流合并在一起发生化学反应，生成一种能使混合物“打泡”成泡沫的气体；或本领域已知的使液体生成泡沫的其它方法。
采用泡沫作为导电介质，比采用液体电解液具有下列优点。
a)含有气体/蒸气的泡沫，比相应的液体电解液具有较低的电导率。这降低了清洗/涂覆过程中的电流，因而降低了电力消耗，提高了这种方法的经济效益。
b)由于可以改变泡沫的气泡尺寸和气体/蒸气的总含量，所以能提供另一种控制过程电力消耗和强度的方法。这也能控制被清洗或被涂覆表面的光滑度或粗糙度(外形或外观)。
c)由于泡沫充满了整个加工间隙，所以导电涉及整个阳极表面和在阳极下面的整个工件表面。这与使用液体电解液不同，在使用液体电解液的情况下，独立的电解液流冲击在工件上。因此，就被处理的表面和(在可应用的情况下)任何消耗性阳极的腐蚀而言，使用泡沫改善了过程的均匀性。电流更加均匀，而且不受使用液体电解液时可能出现的液流中断和例如阳极孔眼堵塞的影响。
d)在液流冲击在工件上时，对可以实际使用的加工间隙的尺寸有限制，因为液流能中断或破坏导电的通路。在泡沫均匀地充满加工间隙时，这是不会发生的，所以可以采用较小或较大的加工间隙。这在实践中是非常重要的，例如在钢板在线清洗过程中，维持均匀的加工间隙是不可能的。在这些条件下，泡沫方法对加工间隙的变化允许较大的误差，这在实践上是个优点。
上面所列的优点虽然不是全部，但它却表明，采用泡沫而不是液体或气体/蒸气作为介质，是电等离子体清洗技术和涂覆技术的真正进步。
一般通过被加热的阳极的孔眼，将电解质水溶液注入加工间隙，可以方便地生成泡沫，所以在过程中电解液煮沸和成泡沫。优选在将电解液通入加工间隙之前，将其加热到沸点。
通过配置阳极组件，可以适合预先形成泡沫，阳极组件包括一个或多个由电解液陆续通过的加热室，这些室由多孔板隔开，使电解液从一个室通到另一个室，最后进入加工间隙。
这些室本身可以利用流过阳极的操作电流加热，但优选利用在这些室内的一个或多个独立的加热元件加热。
在本发明的另一个实施方案中，将电压施加到阳极上，而且在任何方便的位置上，而不是通过阳极内的一些孔眼将电解液注入加工间隙。通过电解液本身的电阻加热(或其它方式)和与阳极和/或阴极的热表面接触，将电解液煮沸，使其在加工间隙内转化成泡沫。然而，优选采用在加工间隙以外的适宜装置将电解液转化成泡沫，然后将泡沫注入加工间隙中。
无论是通过阳极内的孔眼，还是通过其它方式将泡沫注入加工间隙，都需要提供从加工区域排出所用泡沫的装置。如果系统是敞开的，泡沫从工件流入收集槽就自然发生。如果加工间隙是密闭的，则需提供出口，排出所用的泡沫。在大多数情况下，可将所用的泡沫凝聚成液体，并将液体清洁、过滤、再生(例如通过调节pH或盐浓度)、重新加热、和再循环。
本发明的方法，以在工件的表面上建立电弧放电(电等离子体)的方式进行操作。这是通过适当地调节如电压、电极间距、电解液进入加工区的流量(无论是液体还是泡沫的形式)、和电解液温度等操作参数进行的。在含水(非泡沫)的环境中引发等离子体放电，然后将泡沫状的电解液引入加工间隙，也是有利的。例如，在一个密闭的加工室中(见下文)，可在阳极和工件(阴极)之间形成一个液体电解液池，该池为过程的引发和建立所需的等离子体工况提供导电桥。
本发明的另一个实施方案，是配置阳极和处理工件的区域在密闭的外壳内，外壳具有容纳泡沫的作用。这更容易确保泡沫时时都能完全充满加工间隙，使注入泡沫的速率下降。这还能保持加工区的压力略高于大气压力。提高压力具有降低泡沫中和工件表面上气泡尺寸的作用，能产生更光滑的清洗或涂覆表面。
由于本发明的一个重要应用是本发明在连续过程中的应用，在工件连续通过处理区移动时，外壳必须使工件在移动的同时保持合理的密封。这一点可在移动工件的周围采用挠性橡胶密封来实现。
相信本发明的方法所达到的清洗作用，基本上是通过工件表面的微区熔融作用(然而不仅仅是这种作用)实现的。在阴极上形成小的氢气和蒸汽泡，和由于在它们之间形成的高电位梯度，它们会发生电破裂。在每个气泡发生破裂时，形成短暂的微电弧，提高了微区(以微米量度的区域)内表面的温度，引起表面的局部熔融。也就是说，表面的微区熔融，是通过集中在工件表面附近浓集的泡沫中的正离子和工件表面之间的电等离子体微放电发生的。在发生微放电之后，表面又迅速固化。
可以使用对工件适当定位的多个阳极，以各种方式采用本发明的方法，同时清洗或涂覆产品的一侧或二侧。可以处理如片、板、丝、棒、管、管道或复杂的型材等任何形状或形式的工件，如有必要，可以采用成型的阳极表面提供均匀合理的加工距离。按照本发明可以处理固定的和移动的两种工件。
下面将参照附图1-4进一步说明本发明，附图中：
图1用示意图示出生成泡沫的阳极组件；
图2示出本发明方法的连续操作；
图3示出根据本发明的方法处理的工件表面；和
图4示出本发明的方法另一个连续操作的实施方案。
参见附图1，阳极组件1包括多孔的阳极板2，阳极板2面对着工件3的表面，工件3起阴极的作用。阳极组件1具有包含液体电解液的第一室4，由多孔的室隔板6和具有温度控制器的加热滤网7将第一室4与包含泡沫的第二室5隔开。通过入口总管8将液体电解液加入第一室4中。采用加热滤网7将液体电解液加热，使其沸腾并成泡沫。将第二室5中收集的泡沫，通过多孔阳极板2上的孔充满阳极板2和工件3之间的空间9。工件3位于辊10上，使它在处理完以后，能从阳极板2的下面移开。辊10也起将该系统接地的作用。
参见附图2，图中示出连续处理移动工件两侧的系统。该系统以竖直方向上操作。采用12和13二组辊，在竖直方向上引导起阴极作用的工件11，这二组辊不仅引导工件，而且还起将该系统接地的作用。辊12引导工件11通过挠性橡胶密封14进入处理区，处理区在工件的二侧装有阳极组件15。阳极组件15基本上是根据图1所示的配置制造的，所不同的是，它们是竖直放置的。电解液通过入口16进入阳极组件15，在其中使电解液成泡沫。按所示的方向，将泡沫从组件15注入工件二侧的加工间隙17。在处理过程中，使工件在导辊13上通过橡胶密封18移动(利用旋转或其它适宜的方法)，在工件11移动时，橡胶密封密封处理区内的泡沫。
图3示出按照本发明处理的工件特征的点蚀表面。该表面具有由相应于微区尺寸的微小凹坑组成的特征的点蚀表面，这些微区在清洗过程中被熔融。
参见附图4，该装置包括被处理的工件20、电源21、反应室22、电解液容器23、和供应管线24。反应室22与电源21的正极连接，反应室22由制备泡沫的室25构成，室25在底27上具有一些开孔26。开孔26与处理区28连通。该装置包括靠近处理区28的电绝缘辊29、通过安装阀门的旁路将压力泄入容器23的装置30、接地的金属辊31、绝缘夹套32、保护室33、和排料管线34。正在处理的工件20与电源21的负极连接，并通过处理区28取出。电解液由容器23和装有泵(未示出)的供应管线24加入到反应室22的室25。泡沫是由电解液制备的，然后通过板27上的开孔26将其通入处理区28，在处理区中，利用集中在正在处理的工件20表面附近的离子之间的微电等离子体放电，使表面层的微区再熔融而进行工件表面的改性。利用电绝缘辊29形成的密封，使泡沫仍保留在处理区28内。通过开孔30，经过安装阀门的旁路，将压力泄入电解液容器23。采用接地的金属辊31，将电源21的负极与正在处理的工件20连接。将反应室22放置在绝缘夹套32内，使反应室22电绝缘。将具有夹套32的反应室22放置在保护室33中，以防止电解液和泡沫发生泄漏，并有助于改善电解液的循环。通过排出管线24，将保护室33中积累的电解液排入容器23。
下面将参照一些实施例进一步说明本发明。
                        实施例1
使两侧覆盖有一层黑色轧制氧化皮的连续低碳钢带，以约1cm/s的稳定速度，竖直地通过图2所示的密闭装置。带的宽度为10cm，每个阳极的加工面积为10cm×10cm。
将由10％碳酸氢钠水溶液组成的电解液预热到90℃，使其通过位于带两侧的阳极板上的孔眼，流入10cm的加工间隙(阳极与加工件的距离)中。
最初汇集在室底部的电解液，有一部分被橡胶密封保留下来。基于40A以上的高电流，将DC电压施加到阳极上(接地的带)，自动地控制在约10V。
电解液的流量是逐渐降低的，直到汇集在室底部的液体电解液电阻加热使其沸腾和成泡沫为止，用泡沫从顶部到底部充满带两侧的加工间隙。
在电流急剧下降的同时，(在智能化电源的作用下)DC电压自动地上升到预先设定的最大值150V。在钢带的表面上形成等离子体(可以从室侧面的有机玻璃视窗看到)。
稳定在该条件下的方法，通过每个阳极的电流约20A。因此被处理表面的能量消耗约30W/cm2。采用图1所示的装置但采用不产生泡沫的液体电解液物流的方法的能量消耗约为50W/cm2。
清洗钢带两侧的表面，完全除去轧制氧化皮，采用清洁的热水，洗到无电解液污染为止。
在产生钝化的(抗氧化的)表面时，该表面由除去碳的α-铁薄层(几微米厚)组成。
                        实施例2
使实施例1中的连续低碳钢带，以约1cm/s的速度水平地通过图1所示的装置。使实施例1中所述的电解液，通过阳极板上的孔流入钢带之上的加工间隙，该间隙调节到10cm。在阳极上施加200V的DC电压。起初电解液由液流组成，通过逐渐降低电解液的流量，在钢带的表面上建立起稳定的等离子体。
接通在阳极组件内的内部加热器，提高电解液的温度，使其以泡沫形式基本上充满加工间隙。在实施这种方法时，将加工间隙增加到20mm，并不破坏等离子体或中断清洗过程。
在没有泡沫电解液的情况下(即只采用液体电解液流)，加工间隙的增加使等离子体猝灭。因此，使用泡沫电解液比使用液体电解液可以采用较大的加工距离。
清洁钢带表面的一侧，完全除去轧制氧化皮。
                             实施例3
采用图2所示的装置，从静止的铜板上洗掉氧化物。这种方法基本上与实施例1所述的相似，所不同的是，电解液由加热到90℃的饱和氯化钠溶液组成。然而，在这种情况下，采用夹具控制电解液的排出管，以便在密闭的加工室中产生略高的压力，估计该压力为112kPa。
清洗这个铜板，获得的表面比采用图1所示的装置采用在大气压下和不成泡的液体电解液产生的表面光滑。
                      实施例4
采用与图2相似的装置，清洗直径3mm的高碳钢丝的“韧化处理的”氧化皮，但处理是水平进行的，工件(钢丝)也是水平移动的。
为产生“韧化处理的”氧化皮，将冷拔的钢丝加热到900℃以上，然后在510℃熔融的铅中淬火。韧化处理过程产生一层薄的紧密附着的氧化皮，这种氧化皮大部分是Fe3O4，在硫酸中不溶解。因此这种处理产生一种粘附力比普通氧化皮更强的氧化皮，它对用于除掉氧化皮的任何方法，都是一种不寻常的挑战。
在下列条件下以固定方式清洗钢丝的氧化皮。
电解液温度：      90℃(生成泡沫前的液体温度)
电解液组成：      10％NaHCO3水溶液(pH7.64)
电解液流量：      0.25g/min
加工室的压力：    17.2-62.0kPa(2.5psi-9.0psi)
这二个阳极是由不锈钢制造的。阳极板长53mm和228mm，其工作表面积为约12000mm2。每个阳极表面与钢丝的距离为22.0mm。
电解液通过加工室底部中央的6.0mm孔进入加工室。在工作空间的左上部设置6.0mm的出口。这个出口具有压力表和控制阀门。
二个500W的陶瓷加热器位于加工室的底部，采用它们将(开始的)液体电解液煮沸，以用泡沫充满加工室。采用视窗观察加热器上面和钢丝下面的液面。
调节电解液流量，在DC电压140V下开始建立等离子体。开始形成泡沫。然后使操作电压以10V递减，直至电压达到80V为止，这时等离子体熄灭。电流范围为，在140V下的5A至80V下的最高电流13A。该方法在较高的电压下和在较低的电压下都运行得同样好。在较高的电压下，加工室中的压力比在较低的电压下大。
钢丝原来被光滑而均匀的黑色氧化皮所覆盖。在暴露于等离子体中约1秒钟后，钢丝呈现清洁无光泽的白色表面，所有的氧化皮都已经被除掉。
                      实施例5
采用图2所示的装置，用锌涂覆与实施例1相同的低碳钢带的二侧。该钢带保持固定不动，处理10秒钟。电解液是80％硫酸锌饱和水溶液，操作条件基本上与实施例1所述的相同。采用SEM观察横截面，和对涂覆表面进行EDAX，以鉴定所制备的涂覆试片。
锌覆层是结实的，厚度为4-7μm。对涂覆的表面得到只包含α-铁和锌峰(未发现锌氧化物的痕迹)的清晰衍射图。估计锌覆层的冶金组成为：Zn 96％；Fe 4.0％。

Claims (16)

1.一种清洗导电表面的方法，该方法包括安置工件的导电表面，以工件作为电解槽的阴极，在电解槽中，阳极和阴极之间的直流电压保持在30V以上，适当地调节操作参数，在工件的表面上建立电弧放电或电等离子体，该方法的特征在于，阳极和阴极之间的加工间隙充满由泡沫组成的导电介质，泡沫包括气体/蒸气相和液相。
2.一种涂覆导电表面的方法，该方法包括安置工件的导电表面，以工件作为电解槽的阴极，在电解槽中，阳极和阴极之间的直流电压保持在30V以上，适当地调节操作参数，在工件的表面上建立电弧放电或电等离子体，该方法的特征在于，阳极和阴极之间的加工间隙充满导电介质，该介质包含形成覆层所要求的一种或多种物质的正离子，导电介质由泡沫组成，泡沫包括气体/蒸气和液相。
3.权利要求2的方法，其中在工件上形成覆层的正离子，是从一种或多种消耗性阳极获得的。
4.权利要求1-3任一项的方法，其中泡沫包括至少30重量％的气体/蒸气。
5.权利要求1-3任一项的方法，其中通过阳极工作表面上的一个或多个孔，将泡沫引入加工间隙。
6.权利要求1-3任一项的方法，其中不是通过阳极将泡沫引入加工间隙。
7.权利要求1-3任一项的方法，其中导电的泡沫是将导电的电解质水溶液煮沸产生的。
8.权利要求1-3任一项的方法，其中泡沫是采用机械方法产生的。
9.权利要求1-3任一项的方法，其中泡沫的生成、性质、和稳定性是通过在导电介质中加入一种或多种致泡剂、表面活性剂、粘度改进剂、或其它添加剂控制的。
10.权利要求1-3任一项的方法，其中阳极包括具有一个或多个加热室的组件，在加热室中生成泡沫，通过阳极表面上的一个或多个孔，将加热室中的泡沫注入加工间隙。
11.权利要求1-3任一项的方法，其中密封包含泡沫的加工间隙。
12.权利要求11的方法，其中加工间隙内的压力保持在大气压以上。
13.一种用于清洗和/或涂覆导电表面的装置，其中包括：
(i)具有一个或多个阳极组件的密封处理区，该区适合处理待处理的表面或一些表面，每个阳极组件包括多孔的阳极板，阳极板与适合接受液体电解液流的室连通；将液体电解液加入所述室的装置；和将所述室中接受的液体电解液转化成泡沫的装置；
(ii)连续移动待处理的工件通过阳极组件之间处理区的装置；
(iii)打开和关闭处理区的装置；和
(iv)控制泡沫加入和排出处理区的装置。
14.权利要求13的装置，其中通过多孔的室隔板和加热滤网，将该室分成二部分，在使用过程中，加热滤网将电解液煮沸，从而将电解液转化成泡沫。
15.权利要求13或14的装置，其中处理区是采用挠性密封料密封的。
16.权利要求13或14的装置，其中处理区安装至少一个把泡沫注入处理区的入口，和至少一个把泡沫排出处理区的出口。
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