TWI487816B - Alkaline electrolysis derusting method - Google Patents

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Wan Ning Tseng
Chia Hsiang Pai
Ai Kang Li
Shih Wen Lee
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Description

鹼性電解除銹方法
本發明是有關於一種鹼性電解除銹方法，特別是指一種經由對表面含有銹皮之鋼材進行鹼性電解處理之除銹方法。
鋼材(如不鏽鋼)在高溫製程(如熱軋或退火、或其他熱處理等)中，表面可能會生成一層黑色銹皮，其主要成分為氧化鐵、氧化鎳及氧化鉻等金屬氧化物。此黑色銹皮不僅影響鋼材的外觀，對於後續加工亦有影響，因此，在製作鋼材的過程中通常會包含一去除銹皮步驟。
常用的去除銹皮方式為酸洗，另針對較難去除的銹皮，還需利用一些輔助處理(如鹽浴處理、電解除銹、或外加機械力)來提高除銹效率。酸洗所使用的酸液包括硫酸、硝酸、鹽酸及磷酸等，在實際運用時容易發生酸洗不完全或過度酸洗等問題，且酸洗程度的不同也會嚴重影響不鏽鋼的外觀，例如不鏽鋼表面產生多數孔洞而不平滑光亮。除了上述問題外，酸洗過程所產生的大量酸洗廢液因含有鐵、鉻、鎳等重金屬，需進行特殊處理才可在符合環保需求下排放廢液，且酸液也可能產生氮氧化物 (如NO、NO2 )等空氣污染物質。
美國專利公告第5,897,764號揭示一種用於去 除高等級鋼帶之表面銹皮的方法，包含(1)電解處理：利用硫酸銨、硫酸鈉、硫酸等作為電解液，以及(2)超音波清洗處理。此專利改用酸性電解方式，雖可減少酸液的使用量，但酸性電解後，將會使酸性電解液中存在重金屬離子，此重金屬離子不易回收，而為了符合環保需求，將會提高廢液處理成本。
由上述可知，對於在符合經濟效益及環保需求 下，有效地去除鋼材表面的銹皮，並同時獲得表面平滑光亮的鋼材，仍存有極大的改善空間。
因此，本發明之目的，即在提供一種不需使用酸液，同時符合經濟效益及環保需求之鹼性電解除銹方法。
於是本發明鹼性電解除銹方法包含之步驟為：(A)提供一表面含有銹皮之鋼材；(B)使該表面含有銹皮之鋼材作為陽極，再置入一含有酒石酸鹽之鹼性電解液中進行鹼性電解處理，以獲得經電解處理之鋼材；及(C)對該經電解處理之鋼材提供一機械力，直至銹皮自該鋼材的表面脫離並製得該表面無銹皮之鋼材。
本發明鹼性電解除銹方法運用含有酒石酸鹽之鹼性電解液進行電解處理，並搭配機械處理，而能獲得表 面平滑光亮的鋼材。本發明方法無需多次電解處理而符合經濟效益，且本發明方法的電解處理為鹼性電解，並未使用酸性電解液，因而沒有酸洗廢液的排放問題；再者，於鹼性電解後，會讓銹皮還原產生金屬離子並與鹼性基團生成金屬氧化物或金屬氫氧化物，且金屬氫氧化物將沉澱於電解池底部，後續僅需將金屬氫氧化物濾除即可回收鹼性電解液，完全符合環保需求。另值得一提的是，本發明方法於鹼性電解處理時，將會同時去除鋼材表面之油脂，而得以省略去脂流程(通常包含鹼洗、清洗及酸中和三步驟)。
以下將就本發明內容進行詳細說明：步驟(A)中的表面含有銹皮之鋼材可為任何已通過熱軋或其他熱處理且於表面已形成一層黑色銹皮的鋼材。
該鋼材泛指任何表面會形成銹皮之鋼材。較佳地，該鋼材是選自於不鏽鋼、碳鋼或合金鋼。於本發明之具體例中，該鋼材為不鏽鋼。該鋼材的形態不限於板狀、棒狀或線狀等。
較佳地，該步驟(B)之酒石酸鹽是選自於酒石酸鈉、酒石酸鉀、酒石酸鈉鉀或上述的一組合。於本發明之一具體例中，該酒石酸鹽為酒石酸鈉。
該步驟(B)是以該表面具有銹皮的鋼材作為陽極，該含有酒石酸鹽的鹼性電解液作為電解液，並依據一般電解裝置進行安裝。另，除了以表面具有銹皮的鋼材作為陽極外，其於欲處理的表面具有銹皮的鋼材亦可放置於 鹼性電解液中進行感應鹼性電解，而能有效去除銹皮。
在該步驟(B)之鹼性電解液中，需特別一提的是，酒石酸鹽，特別是酒石酸鈉，以往僅用於鍍銅製程或作為抗氧化劑、酸性調整劑或乳化劑，從未被使用於作為除銹製程之電解液。該步驟(B)之電解處理主要是透過該酒石酸鹽所解離出來的酒石酸離子與銹皮，以讓銹皮結構受到破壞而變得鬆散，並利於後續銹皮的去除。
較佳地，該步驟(B)之電解處理是在7至8.5之pH值範圍下進行。更佳地，該步驟(B)之電解處理是在7.5至8.5之pH值範圍下進行。於本發明之具體例中，該pH值範圍為7.8至8。
該步驟(B)之含有酒石酸鹽的鹼性電解液可選擇地添加任何常用的添加劑，例如界面活性劑、金屬螯合劑等。較佳地，該步驟(B)之含有酒石酸鹽的鹼性電解液為酒石酸鈉水溶液。更佳地，該酒石酸鈉水溶液的濃度範圍為0.8至1.0M。
較佳地，該步驟(B)之電解處理的電流密度範圍為20至160A/dm2 ，當電流密度低於20A/dm2 時，銹皮並無龜裂現象；而當電流密度高於160A/dm2 時，不僅需耗費較多能源且電解裝置可能因過熱而損壞。更佳地，該電流密度範圍為20至100A/dm2 ；又更佳地，該電流密度範圍為40至100A/dm2 ；再更佳地，該電流密度範圍為60至100A/dm2 。
較佳地，該步驟(B)是在30至70℃之溫度範圍 下進行。更佳地，該溫度範圍為60至70℃。
較佳地，該步驟(B)的電解處理時間範圍為60至300秒。於本發明之一具體例中，該電解處理時間為120秒。
較佳地，該鹼性電解除銹方法更包含一於該步驟(B)之後的步驟(B1)，該步驟(B1)是使該經電解處理之鋼材作為陽極，再置入一含有磷酸三鈉之鹼性電解液中進行第二次電解處理，以獲得經第二次電解處理之鋼材。
該步驟(B1)是以該經電解處理之鋼材作為陽極，該含有磷酸三鈉的鹼性電解液作為電解液，並依據一般電解裝置進行安裝。該經電解處理之鋼材的表面銹皮會與磷酸三鈉所解離的磷酸根離子產生反應，且磷酸根磷子也會穿過銹皮而與鋼材表面產生反應，而讓銹皮得以去除且使鋼材表面呈現霧面狀態。
較佳地，該步驟(B1)之第二次電解處理是在8至13之pH值範圍下進行。
較佳地，該步驟(B1)之含有磷酸三鈉的鹼性電解液為磷酸三鈉水溶液。更佳地，該磷酸三鈉水溶液的濃度範圍為0.2至0.6M。
該步驟(B1)之含有磷酸三鈉的鹼性電解液可選擇地添加任何常用的添加劑，例如界面活性劑、金屬螯合劑等。較佳地，該含有磷酸三鈉的鹼性電解液更含有一金屬螯合劑，該金屬螯合劑是選自於檸檬酸、氯化鈉、草酸、丙二酸、硝酸或上述的一組合。更佳地，該金屬螯合劑是 選自於檸檬酸、氯化鈉或兩者的組合。該金屬螯合劑的添加量可依據實際需要進行調整，較佳地，以磷酸三鈉重量為100重量份計算，金屬螯合劑的添加量範圍為10至25重量份。
較佳地，該步驟(B1)之第二次電解處理的電流 密度範圍為20至160A/dm2 ，當電流密度低於20A/dm2 時，銹皮維持原狀；而當電流密度高於160A/dm2 時，不僅需耗費較多能源且電解裝置可能因過熱而損壞。更佳地，該電流密度範圍為20至100A/dm2 ；又更佳地，該電流密度範圍為40至100A/dm2 ；再更佳地，該電流密度範圍為60至100A/dm2 。
較佳地，該步驟(B1)是在30至70℃之溫度範圍 下進行。更佳地，該溫度範圍為60至70℃。
較佳地，該步驟(B1)的第二次電解處理時間範 圍為60至180秒。於本發明之一具體例中，該電解處理時間為60秒。
較佳地，該步驟(B)之鹼性電解液更含有聚乙二 醇。當鹼性電解液更含有聚乙二醇時，可降低水的表面張力，增加吸附活性而使電解液更能附著於鋼材表面，並讓電解過程更加順利。
較佳地，該步驟(C)之機械力是由下列所構成之 群組的方式所提供：刷磨、擦拭、超音波震盪及前述方式的一組合。更佳地，該步驟(C)之機械力是由下列所構成之群組的方式所提供：刷磨、超音波震盪及兩者之組合。又 更佳地，該步驟(C)之機械力是由刷磨及超音波震盪所提供。
在本發明之一具體例中，該鹼性電解除銹方法 的設備及步驟流程如圖1所示，包含：(A)提供一表面含有銹皮之鋼材1；(B)使該表面含有銹皮之鋼材1作為陽極，再置入一含有酒石酸鹽之鹼性電解液2中進行鹼性電解處理，以獲得經電解處理之鋼材3；及(C)對該經電解處理之鋼材3提供一機械力4，直至銹皮自該鋼材的表面脫離並製得一表面無銹皮之鋼材5。
經由本發明方法所製得的表面無銹皮之鋼材無 需再經過任何表面處理(如拋光)，即可讓鋼材具有平滑且光亮的表面，且完全符合業界所需求的外觀。此外，如因後續使用需求而希望有不同鋼材外觀(例如霧面)，則可搭配本發明方法中的步驟(B1)。
1‧‧‧表面含有銹皮之鋼材
4‧‧‧機械力
2‧‧‧含有酒石酸鹽之鹼性電解液
5‧‧‧表面無銹皮之鋼材
3‧‧‧經電解處理之鋼材
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明本發明方法之一具體例的步驟流程；圖2是一SEM照片，說明實施例2之經電解處理的不鏽鋼線的銹皮龜裂程度(電流密度為20A/dm2 )；圖3是一SEM照片，說明實施例3之經電解處理的不鏽鋼線的銹皮龜裂程度(電流密度為40A/dm2 )；圖4是一SEM照片，說明實施例4之經電解處理的不鏽 鋼線的銹皮龜裂程度(電流密度為60A/dm2 )；圖5是一SEM照片，說明實施例5之經電解處理的不鏽鋼線的銹皮龜裂程度(電流密度為80A/dm2 )；圖6是一SEM照片，說明實施例6之經電解處理的不鏽鋼線的銹皮龜裂程度(電流密度為100A/dm2 )；圖7是一SEM照片，說明對照例1之未經電解處理的不鏽鋼線的銹皮狀況；圖8是一表格，說明實施例14至19之未經電解處理的鋼線以及經電解處理的鋼線的銹皮狀況；圖9是一SEM照片，說明實施例21之經電解處理的不鏽鋼線的銹皮龜裂程度(電流密度為20A/dm2 )；圖10是一SEM照片，說明實施例22之經電解處理的不鏽鋼線的銹皮龜裂程度(電流密度為40A/dm2 )；圖11是一SEM照片，說明實施例23之經電解處理的不鏽鋼線的銹皮龜裂程度(電流密度為60A/dm2 )；圖12是一SEM照片，說明實施例24之經電解處理的不鏽鋼線的銹皮龜裂程度(電流密度為80A/dm2 )；圖13是一SEM照片，說明實施例25之經電解處理的不鏽鋼線的銹皮龜裂程度(電流密度為100A/dm2 )；及圖14是一SEM照片，說明對照例2之未經電解處理的不鏽鋼線的銹皮狀況。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為 本發明實施之限制。
<實施例> [實施例1]
首先取一表面具有黑色銹皮之不鏽鋼線(購自華新不鏽鋼公司，型號為「SS316」，不鏽鋼線的直徑為5.5mm，長度為50mm，銹皮厚度為20μm)。再將該不鏽鋼線作為陽極，並放入濃度為0.5M的酒石酸鈉水溶液(作為電解液，是由酒石酸鈉及水進行調配製得，pH值為7.8)中，然後分別將該陽極及陰極(由純鈦金屬所構成)電連接至一電源供應器，以獲得一電解裝置。透過調整該電源供應器，使該電解裝置的電流密度控制在40A/dm2 ，並調整電解液的溫度為31℃，以使該不鏽鋼線進行鹼性電解處理。
待電解處理120秒後，取出該經電解處理的不鏽鋼線並放置於一超音波震盪器中進行震盪，在歷時60秒後，再以布(3M公司製造，型號為「8501」)進行刷磨，即製得一亮面不鏽鋼材。
[外觀觀察]
透過肉眼觀察實施例1所製得之不鏽鋼材的外觀，結果如下表1所示。
[比較例1及2]
比較例1及2是依據實施例1的相同步驟流程進行製備，同時利用相同步驟進行外觀觀察，不同之處在於：比較例1是以0.5M的檸檬酸鈉水溶液作為電解液；比較例2是以0.5M的氫氧化鈉水溶液作為電解液。測試結果分別 整理於下表1中。
[結果分析] ：由上表1之結果可知，實施例1的銹皮去除效果最好，證明使用酒石酸鈉水溶液作為電解液可有效去除大部份的銹皮。
[實施例2]
首先取一表面具有黑色銹皮之不鏽鋼線(購自華新不鏽鋼公司，型號為「SS316」，不鏽鋼線的直徑為5.5mm，長度為50mm，銹皮厚度為20μm)。再將該不鏽鋼線作為陽極，並放入濃度為0.5M的酒石酸鈉水溶液(作為電解液，是由酒石酸鈉及水進行調配製得，pH值為7.8)中，然後分別將該陽極及陰極(由純鈦金屬所構成)電連接至一電源供應器，以獲得一電解裝置。透過調整該電源供應器，使該電解裝置的電流密度控制在20A/dm2 ，並調整電解液的溫度為31℃，以使該不鏽鋼線進行鹼性電解處理。
待電解處理120秒後，取出該經電解處理的不鏽鋼線並利用串接有能量色散X射線光譜儀(energy dispersive X-ray spectroscopy，EDS)的掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察電解處理後的銹皮龜裂程度，並於放大40倍時進行取樣，同時測試表面銹皮的成份，外觀照片如圖2以及測試結果如下表2所示。
將測試完的不鏽鋼線放置於一超音波震盪器中進行震盪，在歷時60秒後，再以布(3M公司製造，型號為「8501」)進行刷磨，即製得一亮面不鏽鋼材。
[外觀觀察]
透過肉眼觀察實施例2所製得之不鏽鋼材的外觀，結果如下表2所示。
[實施例3至6]
實施例3至6是依據實施例2的相同步驟流程進行製備，同時利用相同步驟進行外觀觀察，不同之處在於：實施例3至6的電流密度與實施例2不同。測試結果分別整理於下表2中。
[對照例1]
取一表面具有黑色銹皮之不鏽鋼線(購自華新不鏽鋼公司，型號為「SS316」，不鏽鋼線的直徑為5.5mm，長度為50mm，銹皮厚度為20μm)，再利用串接有能量色散X射線光譜儀(energy dispersive X-ray spectroscopy，EDS)的掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察電解處理後的外觀，並於放大40倍時進行取樣，同時測試表面銹皮的成份，外觀照片如圖7以及測試結果如下表2所示。
表2
[結果分析] ：由圖2至7的結果，可發現當電流密度為60A/dm2 以上時，經電解處理的不鏽鋼線表面的銹皮有明顯龜裂現象，有利於縮短後續超音波震盪及刷磨的處理時間。由上表2的結果可知，當電流密度為60A/dm2 以上時，氧的含量明顯由48.4降低為5.44，表示氧化物的含量降低，也同時證明當電流密度為60A/dm2 以上時，除銹效率會較佳。
[實施例7至13]
實施例7至13是依據實施例1的相同步驟流程進行製備，同時利用相同步驟進行外觀觀察，不同之處在於：實 施例7及8的電解液濃度及電流密度與實施例1不同；實施例9至13的電解液濃度、電流密度及溫度與實施例1不同。電解條件及測試結果分別整理於下表3中。
另外利用下述流程評估銹皮去除程度：利用「百格銹皮計算法」方法來評估銹皮去除程度，結果如下表3所示。當銹皮程度為「A」，表示除銹率為95%；當銹皮程度為「B」，表示除銹率為90%；當銹皮程度為「C」，表示除銹率為85%；當銹皮程度為「D」，表示除銹率為80%。目前業界可接受的除銹率為90%以上，也就是銹皮程度需為「A」或「B」。
[比較例3至5]
比較例3至5是依據實施例1的相同步驟流程進行製備，不同之處在於：比較例3至5的電解液濃度及電流密度與實施例1不同。上述各個比較例的電解條件及測試結果請參閱下表3。
表3
[結果分析] ：由上表3的結果，可以發現實施例7至13的銹皮去除程度可符合業界需求，且所製得的不鏽鋼材的表面確實為平滑且光亮。其中以實施例12及13的銹皮去除程度最佳。特別值得一提的是，上述結果亦同時證實：本發明方法僅需使用單一電解液(含酒石酸鈉的鹼性電解液)，再搭配機械力處理，便可有效去除銹皮。
[實施例14至19]
首先取表面具有黑色銹皮之不同鋼線(如表4所示)，長度為50mm，銹皮厚度為20μm。再將該鋼線作為陽極，並放入濃度為0.5M的酒石酸鈉水溶液(作為電解液，是由酒石酸鈉及水進行調配製得，pH值為9.3)中，然後分別將該陽極及陰極(由純鈦金屬所構成)電連接至一電源供應器，以獲得一電解裝置。透過調整該電源供應器，使該電 解裝置的電流密度控制在20A/dm2 ，並調整電解液的溫度為31℃，以使該鋼線進行電解處理。
待電解處理後，將處理完的鋼線放置於一超音波震盪器中進行震盪，在歷時60秒後，再以布(3M公司製造，型號為「8501」)進行刷磨，即製得一亮面鋼材，外觀照片如圖8以及測試結果如下表4所示。
[外觀觀察]
透過肉眼觀察實施例14至19所製得之鋼材的外觀，結果如下表4所示。
[結果分析]： 由表4及圖8證明，本發明方法適用於處理不同鋼材，並能有效去除鋼材表面的銹皮。
[實施例20]
首先取一表面具有黑色銹皮之不鏽鋼線(購自華新不鏽鋼公司，型號為「SS316」，不鏽鋼線的直徑為5.5mm，長 度為50mm，銹皮厚度為20μm)。再將該不鏽鋼線作為陽極，並放入濃度為0.5M的酒石酸鈉水溶液(作為電解液，是由酒石酸鈉及水進行調配製得，pH值為7.8)中，然後分別將該陽極及陰極(由純鈦金屬所構成)。電連接至一電源供應器，以獲得第一次電解裝置。透過調整該電源供應器，使該第一次電解裝置的電流密度控制在40A/dm2 ，並調整電解液的溫度為31℃，以使該不鏽鋼線進行第一次電解處理。
待電解處理60秒後，取出該經一次電解處理的不鏽鋼線並以其作為陽極，放入濃度為0.5M的磷酸三鈉水溶液(作為電解液，是由磷酸三鈉及水進行調配製得，pH值為7.8)中，然後分別將該陽極及陰極(由純鈦金屬所構成)電連接至一電源供應器，以獲得第二次電解裝置。透過調整該電源供應器，使該第二次電解裝置的電流密度控制在40A/dm2 ，並調整電解液的溫度為31℃，以使該不鏽鋼線進行第二次電解處理。
待第二次電解處理60秒後，取出該經第二次電解處理的不鏽鋼線並放置於一超音波震盪器中進行震盪，在歷時60秒後，再以布(3M公司製造，型號為「8501」)進行刷磨，即製得一霧面不鏽鋼材。
[外觀觀察]
透過肉眼觀察實施例20所製得之不鏽鋼材的外觀，結果如下表5所示。
[比較例6及7]
比較例6及7是依據實施例20的相同步驟流程進行製備，同時利用相同步驟進行外觀觀察，不同之處在於：比較例6是以0.5M的檸檬酸鈉水溶液作為電解液；比較例7是以0.5M的氫氧化鈉水溶液作為電解液。測試結果分別整理於下表5中。
[結果分析] ：由上表5之結果可知，實施例20的銹皮去除效果最好，證明第一次電解處理使用酒石酸鈉水溶液作為電解液有助於後續銹皮的去除。
[實施例21]
首先取一表面具有黑色銹皮之不鏽鋼線(購自華新不鏽 鋼公司，型號為「SS316」，不鏽鋼線的直徑為5.5mm，長度為50mm，銹皮厚度為20μm)。再將該不鏽鋼線作為陽極，並放入濃度為0.5M的酒石酸鈉水溶液(作為電解液，是由酒石酸鈉及水進行調配製得，pH值為7.8)中，然後分別將該陽極及陰極(由純鈦金屬所構成)電連接至一電源供應器，以獲得第一次電解裝置。透過調整該電源供應器，使該第一次電解裝置的電流密度控制在20A/dm2 ，並調整電解液的溫度為31℃，以使該不鏽鋼線進行第一次電解處理。
待電解處理60秒後，取出該經電解處理的不鏽鋼線並利用串接有能量色散X射線光譜儀(energy dispersive X-ray spectroscopy，EDS)的掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察電解處理後的銹皮龜裂程度，並於放大40倍時進行取樣，同時測試表面銹皮的成份，外觀照片如圖9以及測試結果如下表6所示。
將測試完的不鏽鋼線作為陽極，放入濃度為0.5M的磷酸三鈉水溶液(作為電解液，是由磷酸三鈉及水進行調配製得，pH值為7.8)中，然後分別將該陽極及陰極(由純鈦金屬所構成)電連接至一電源供應器，以獲得第二次電解裝置。透過調整該電源供應器，使該第二次電解裝置的電流密度控制在40A/dm2 ，並調整電解液的溫度為31℃，以使該不鏽鋼線進行第二次電解處理。
待第二次電解處理60秒後，取出該經第二次電解處理的不鏽鋼線並放置於一超音波震盪器中進行震盪，在歷時 60秒後，再以布(3M公司製造，型號為「8501」)進行刷磨，即製得一霧面不鏽鋼材。
[外觀觀察]
透過肉眼觀察實施例21所製得之不鏽鋼材的外觀，結果如下表6所示。
[實施例22至25]
實施例22至25是依據實施例21的相同步驟流程進行製備，同時利用相同步驟進行外觀觀察，不同之處在於：實施例22至25的第一次電解處理的電流密度與實施例21不同。測試結果分別整理於下表6中。
[對照例2]
取一表面具有黑色銹皮之不鏽鋼線(購自華新不鏽鋼公司，型號為「SS316」，不鏽鋼線的直徑為5.5mm，長度為50mm，銹皮厚度為20μm)，再利用串接有能量色散X射線光譜儀(energy dispersive X-ray spectroscopy，EDS)的掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察電解處理後的外觀，並於放大40倍時進行取樣，同時測試表面銹皮的成份，外觀照片如圖14以及測試結果如下表6所示。
表6
[結果分析] ：由圖9至14的結果，可發現當電流密度為60A/dm2 以上時，經電解處理的不鏽鋼線表面的銹皮有明顯龜裂現象，有利於縮短後續超音波震盪及刷磨的處理時間。由上表6的結果可知，當電流密度為60A/dm2 以上時，氧的含量明顯由48.4降低為5.44，表示氧化物的含量降低，也同時證明當電流密度為60A/dm2 以上時，除銹效率會較佳。
[實施例26至29]
實施例26至29是依據實施例20的相同步驟流程進行製備，同時利用相同步驟進行外觀觀察，不同之處在於：實施例26至29的第一次電解處理的電解液濃度及電流密度與實施例20不同。電解條件及測試結果分別整理於下表7中。
另外利用下述流程評估銹皮去除程度：利用「百格銹皮計算法」方法來評估銹皮去除程度，結果如下表7所示。當銹皮程度為「A」，表示除銹率為95%；當銹皮程度為「B」，表示除銹率為90%；當銹皮程度為「C」，表示除銹率為85%；當銹皮程度為「D」，表示除銹率為80%。目前業界可接受的除銹率為90%以上，也就是銹皮程度需為「A」或「B」。
[比較例8]
比較例8是依據實施例20的相同步驟流程進行製備，不同之處在於：比較例8的酒石酸鈉水溶液的濃度及電流密度與實施例20不同。電解條件及測試結果請參閱下表7。
表7
[結果分析] ：由上表7的結果，可以發現實施例26至29的銹皮去除程度可符合業界需求，且所製得的不鏽鋼材的表面確實為平滑霧面。而比較例8所製得的不鏽鋼材的表面則為結構不平整霧面。
[實施例30及比較例9]
實施例30及比較例9是依據實施例28的相同步驟流程進行製備，同時利用相同步驟進行外觀觀察，不同之處在於：實施例30的第二次電解處理的電解液是透過將500mL之0.5M的磷酸三鈉水溶液與500mL之0.5M的檸檬酸 水溶液(將20g檸檬酸加入500mL水中進行配製)混合所製得；比較例9的第二次電解處理的電解液是透過將125g之氯化鈉與10g之氫氧化鈉溶解於500mL之水中所製得。電解條件及測試結果分別整理於下表8中。
[結果分析] ：實施例30於第二次電解處理中使用磷酸三鈉水溶液與檸檬酸水溶液之混合液作為電解液，使得銹皮可自不鏽鋼材表面脫離，且磷酸三鈉水溶液會軟化不鏽鋼材表面並形成緻密的細小孔洞，於刷磨後將形成一層磷酸皮膜，更可有效保護不鏽鋼材的表面。比較例9 因氯化鈉中的氯離子容易腐蝕金屬，再經電解處理後，更加速腐蝕速率，使得不鏽鋼材表面產生極大的孔洞。
[實施例31至43、比較例10及11]
實施例33及37是依據實施例30的相同步驟流程進行製備，同時利用相同步驟進行外觀觀察。實施例31、32、34至36及38至43是依據實施例30的相同步驟流程進行製備，同時利用相同步驟進行外觀觀察，不同之處在於：實施例31、32及34及比較例10的第二次電解處理的電流密度與實施例30不同；實施例35、36及38及比較例11的第二次電解處理的電解液中的磷酸三鈉水溶液濃度與實施例30不同；實施例39至43的第二次電解處理的溫度與實施例30不同。電解條件及測試結果分別整理於下表9中(銹皮去除程度測試是依據實施例26至29的相同步驟進行)。
表9
[結果分析] ：實施例31至43的銹皮去除程度皆滿足業界需求，證明當第一次電解處理使用酒石酸鈉水溶液，第二次電解處理使用磷酸三鈉水溶液與檸檬酸水溶液的混合液，確實可有效去除銹皮並製得霧面不鏽鋼材。
將實施例31至34與比較例10進行比較，可發現當第二次電解處理的電流密度為40A/dm2 以上時，可獲得較佳的銹皮去除程度。
將實施例35至38與比較例11進行比較，可發現當第二次電解處理的磷酸三鈉水溶液濃度為0.3M以上時，可獲得較佳的銹皮去除程度。
比較實施例39至43的結果，可以發現第二次電解處理的溫度對於銹皮去除程度的影響不大。不過當溫度高於60℃時，仍可獲得較佳的銹皮去除程度。
綜上所述，本發明鹼性電解除銹方法利用中性或鹼性電解方式，並透過使用特定含有酒石酸鈉的鹼性電解液，而讓製得的鋼材具有平滑且光亮的表面。本發明方法亦無需經過多次電解處理，不但符合經濟效益，更滿足環保之需求。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧表面含有銹皮之鋼材
2‧‧‧含有酒石酸鹽之鹼性電解液
3‧‧‧經電解處理之鋼材
4‧‧‧機械力
5‧‧‧表面無銹皮之鋼材

Claims (13)

  1. 一種鹼性電解除銹方法，包含之步驟為：(A)提供一表面含有銹皮之鋼材；(B)使該表面含有銹皮之鋼材作為陽極，再置入一濃度範圍為0.8至1.0M的酒石酸鈉水溶液中進行鹼性電解處理，以獲得經電解處理之鋼材；及(C)對該經電解處理之鋼材提供一機械力，直至銹皮自該鋼材的表面脫離並製得一表面無銹皮之鋼材。
  2. 如請求項1所述的鹼性電解除銹方法，其中，該步驟(B)是在7至8.5之pH值範圍下進行。
  3. 如請求項1所述的鹼性電解除銹方法，其中，該步驟(B)之電解處理的電流密度範圍為20至160A/dm2 。
  4. 如請求項1所述的鹼性電解除銹方法，其中，該步驟(B)是在30至70℃之溫度範圍下進行。
  5. 如請求項1所述的鹼性電解除銹方法，其中，該步驟(C)之機械力是由下列所構成之群組的方式所提供：刷磨、擦拭、超音波震盪及前述方式的一組合。
  6. 如請求項1所述的鹼性電解除銹方法，其中，更包含一於該步驟(B)之後的步驟(B1)，該步驟(B1)是使該經電解處理之鋼材作為陽極，再置入一含有磷酸三鈉之鹼性電解液中進行第二次電解處理，以獲得經第二次電解處理之鋼材。
  7. 如請求項6所述的鹼性電解除銹方法，其中，該含磷酸三鈉之鹼性電解液更含有一金屬螯合劑。
  8. 如請求項7所述的鹼性電解除銹方法，其中，該金屬螯合劑是選自於檸檬酸、氯化鈉或兩者的組合。
  9. 如請求項6所述的鹼性電解除銹方法，其中，該步驟(B1)之第二次電解處理的電流密度範圍為20至160A/dm2 。
  10. 如請求項6所述的鹼性電解除銹方法，其中，該步驟(B1)是在30至70℃之溫度範圍下進行。
  11. 如請求項6所述的鹼性電解除銹方法，其中，該步驟(B1)之含磷酸三鈉之鹼性電解液為磷酸三鈉水溶液。
  12. 如請求項11所述的鹼性電解除銹方法，其中，該磷酸三鈉水溶液的濃度範圍為0.2~0.6M。
  13. 如請求項1所述的鹼性電解除銹方法，其中，該鹼性電解液中更含有聚乙二醇。
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