电解清洗介绍

电流通过电解质溶液而发生化学变化的过程称为电解。电解清洗是利用电解作用去除金属表面污垢的清洗方法。电解清洗按照作用机理不同，可分为阴极清洗、阳极清洗、阴阳极联合清洗。电解清洗主要指电解除油又称电化学除油。有些资料也把电解研磨去锈归为电解清洗中，这里主要介绍电解除油。

电解清除油污的原理

把欲除油的金属材料置于碱性溶液中，在通以直流电的情况下，使金属材料作为阳极或阴极以此进行除油。电解除油的速度较化学除油速度高好几倍，而且能够除去顽固油脂和材料表面的锈斑及粉尘。所以电解除油的除油效率高于化学除油。

电解除油时，不论金属材料作为阴极还是阳极，其表面上都大量析出气体，这个过程实质是电解水的过程：

2H₂O=2H₂↑+O₂↑

当金属材料作为阴极时，在其表面上进行还原反应，析出氢气：

4H₂O+4e=2H₂↑+4OH-

当金属材料作为阳极时，在其表面上进行的是氧化反应，析出氧气：

4OH--4e=O₂↑+2H₂O

电极表面上大量气体的析出，对油膜产生强大的乳化作用和剥离作用。

当粘附油脂的工件浸入碱性电解液中时，由于油与碱液发生乳化反应，油膜产生裂纹。电极由于通电极化，使工件表面与碱液间的界面张力迅速降低，工件表面润湿性加大，从而使油膜进一步破裂，聚集成小油珠吸附于工件表面。同时，由于电极表面产生的大量的小气泡（氢气或氧气）滞留在油珠上，当不断产生的气泡具有足够大的升力时，就可使油珠或其他污垢从金属表面分离，达到清洗的目的。

由此可见，电解除油过程是化学乳化、电极极化和气体剥离三重作用的结果，比单纯的化学乳化要强烈得多，因此加速了除油过程。

电解除油虽然在阴阳极上都可进行，但阴极除油与阳极除油的特点和应用各不相同。

阴极除油在工件表面析出的是氢气，氢气泡比阳极除油产生的氧气泡小得多，且数量多，因而它的乳化和剥离能力比氧气大。另一方面，阴极除油中由于H+的放电，使工件表面的碱性增强，增加了除油效率。而阳极除油时工件表面碱性减弱，皂化反应趋缓，除油效率下降。

阴极除油时容易渗氢，阴极上析出的氢容易渗到钢铁基体里，可能引起基体的氢脆，所以对那些氢脆敏感的金属材料，如高强度硬质合金等不适合于阴极除油。阴极除油一般适用于一般的钢铁件和有色金属件，如铝、锌、锡、铅、铜及其合金件。

阳极除油无氢脆的危险，同时能除去工件表面的浸渍残渣和某些金属薄膜，如锌、锡、铅、铅等。但阳极除油去油效率低，而且对有色金属腐蚀大。阳极除油适用于硬质高碳钢、弹性材料、高温钢等。

鉴于用阴、阳极除油各有的特点，实际生产中往往采用这两个过程的组合形式，称为阴一阳极联合电化学除油方法。

电解除油的应用

电解除油广泛应用于金属材料镀涂前的除油处理，如电镀、电泳、化学镀、阳极氧化、化学转化膜、热浸镀等表面处理领域。电解除油设备比较简单，主要由电解槽、电解电源、电极板组成。电极板一般采用不溶性金属材料，如铅电极或不锈钢电极。电解除油的溶液成分与碱液除油差不多，只是浓度稍稀一些，而且一般不使用高泡表面活性剂。若使用高泡表面活性剂，则电解时因两极分别析出氢气和氧气，使泡沫覆盖在液面上或溢出槽外。而且当电极接触不良时会产生电火花，并引起爆鸣。

电解除油的溶液组成和工艺规范见表4-9。

表4-9电解除油的溶液组成和工艺规范

电化学方法清除金属表面的腐蚀产物

对于小工件表面的腐蚀产物膜，可以在用酸液清除的同时，施加一定的阴极电流以加速腐蚀产物的清除。

把一直流电源的负极接到被清洗工件上组成阴极，用石墨、铅等导体为辅助电极接到电源的正极上作为阳极，以适当的酸加酸性介质缓蚀剂为工作溶液。当通上直流电后，溶液中的氢离子在阴极上还原，析出氢气，金属工件表面的腐蚀产物因氢气泡的机械作用，拱起剥落，残留的腐蚀产物也因此而变得疏松，可以用手工或其他机械方法清除。

电解清洗在连续带钢脱脂机组中的应用

连续带钢脱脂机组中的电解清洗与一般表面处理所应用的电解清洗在原理上有所不同。一般使用的电解脱脂中，电解电源的正负极直接与被清洗工件与辅助电极相连，构成闭合电路。而连续带钢脱脂机组中的电解清洗，是借助于通电的栅格产生磁场感应，使带钢带电，带电的离子产生运动，在带钢表面产生气泡，从而把带钢表面洗净，电解清洗主要由电解槽、电解整流器、电极栅栏、导向槻、沉没魏和挤干辗组成。见图4-26。

图4-26连续带钢电解脱脂示意图

图片P207页

电解槽由钢板焊接而成，为了防止电流损耗，槽内壁衬5m厚的绝缘橡胶层。电极栅格由低碳钢条或角钢焊成框架以利于排气。电极导线用钢母线悬挂于槽壁上，铜母板与槽壁用绝缘材料隔开，以保证电极对地绝缘。见图4-27。

图4-27电解槽结构示意图

图片P207页

连续带钢脱脂机组中使用的电解整流器安装有电极切换开关，可自动进行阴、阳极的极向切换。其目的是为了保护极板和防止大量的铁粉渣的沉积。电极切换的程序受机组开卷机关轴胀缩变化控制，在电解脱脂机组中，每次开卷，电解都进行一次阴阳极向转换。电极切换也有的采用定时转换，如30min极性转换一次。

电解电流的大小与带钢的运行速度、带宽、带板的含油污量等有关。当这三个因素确定后，电流密度越大，除油速度越快。但也不应无限制提高，当电流大到一定程度之后，除油速度增加缓慢，反而造成槽电压过高，电能消耗太大。另一方面，当阳极电流密度超过30A/dm²时，在钝化层中可还原的氧化物的量就不再增加，用这样高的阳极电流，会使带钢表面出现“氧化”部位，氧化部位在短时间是不能被还原的。这种不均匀的析离很容易使带钢在后处理工序中出现问题。在一般情况下，目前各钢厂的脱脂机组的电流密度都控制在10〜30A/dm²。

电流密度d（A/dm²）的计算：d=nIl[（LBα）

式中：I——由整流器给出的电流，A；

n——电流效率；

L——电极长度，dm；

B——带钢宽度，dm；

α——电流在两极上的分配。