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電解脫脂
電解脫脂是一種采用工件作陰極或陽極，在堿性清洗溶液中電解，從而除去油脂及其他污物的方法。電解產(chǎn)生的大量氣體可從表面上除去油脂及其他污物。清洗液的化學(xué)和物理作用為：乳化、滲透、分散。機(jī)械攪拌也產(chǎn)生一定的清洗效果。因為電解脫脂工序是在堿性化學(xué)脫脂之后的最后除油清洗步驟，故可稱為精整清洗，也叫最終清凈，該工藝對保證鍍層與基體金屬的結(jié)合力十分重要。
電解脫脂包括陰極電解脫脂(工件作陰極)、陽極電解脫脂(工件用作陽極)、換向法電解脫脂(工件的極性連續(xù)轉(zhuǎn)換)、PR法電解脫脂(使用PR電流)等。
(一)陰極電解脫脂
在陰極電解清洗中，工件作陰極，它上面殘留的油污在電解時被大量產(chǎn)生的氫氣攪拌沖走，初生態(tài)的氫還有還原表面氧化膜而起到活化的作用，有利于基體金屬與鍍層具有良好的結(jié)合強(qiáng)度。
反過來，它也有缺點，就是容易使鋼鐵發(fā)生氫脆。特別是對高碳鋼或彈簧鋼，極易發(fā)生氫脆。此外，溶于溶液中的金屬雜質(zhì)可能附著在陰極(工件)上。如果溶液含有絡(luò)合劑或螯合化合物、異金屬雜質(zhì)形成絡(luò)離子，可能電沉積在陰極工件上，影響鍍層與基體的結(jié)合力。當(dāng)鐵板用作陽極材料時，在青銅和銅上可能形成一層鐵鍍層。在這種情況，使用的陽極材料必須是不溶性電極材料(如不銹鋼、燒結(jié)炭等)。
陰極電解清洗溶液使用類似在堿性化學(xué)脫脂中用的堿及堿性鹽，軟化水添加劑以及一些低泡高效專用表面活性劑。根據(jù)基體金屬不同，電解清洗液的組成與濃度都不一樣，一般濃度偏低。如果使用易于產(chǎn)生泡沫的表面活性劑，泡沫阻礙了陽極上氧氣和陰極上氫氣的析出，在兩個電極產(chǎn)生的氫氣和氧氣的氣泡達(dá)到一定比例遇到火花可能會引起爆鳴。因此，一定要采用有效的低泡表面活性劑。
(二)陽極電解脫脂
在陽極電解清洗中，工件表面上產(chǎn)生的氧氣也可以沖走油脂和其他污物，沒有氫脆產(chǎn)生，沒有雜質(zhì)金屬電沉積的可能性。但在工件表面上會形成氧化膜，但可以通過將其浸入稀酸溶液中輕易地除去。因此工件用作陽極時，必須小心防止工件表面遭陽極溶解而腐蝕表面，或產(chǎn)生針孔。這種方法不適用于化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬材料如鋁、鋅和它們的合金的電解脫脂。
(三)不同金屬基體的電解脫脂配方和工藝條件
表6-10是不同金屬基體的電解脫脂配方和工藝條件。
(四)電解脫脂添加劑
無論陰、陽極電解脫脂工藝都采用大的陰極(陽極)電流密度，伴之而會在陰極或陽極產(chǎn)生大量的氫氣或氧氣，它們帶來的利弊在上一節(jié)已經(jīng)敘述清楚了。由于電解液呈堿性，多少有堿霧逸出。
1．氟碳表面活性劑
氟碳表面活性劑作為電解脫脂的添加劑既能加速電解除油，又能抑制堿霧，改善車間勞動保護(hù)條件。以銅和銅合金為例。
陰、陽極電解脫脂配方如下。
氫氧化鈉 5g／L
碳酸鈉 30g／L
三聚磷酸鈉 20g／L
葡萄糖酸鈉 5g／L
氟碳表面活性劑(FC一80) 0．5～1．0g／L
溫度 70℃
陰極電流密度 l0～15A／dm2(1～2min)
陽極電流密度 l0～15A／dm2(5～10s)
表6-10不同金屬基體電解脫脂溶液和電解條件實例
優(yōu)點：
①除油效果好，經(jīng)先陰極電解(1～2min)，再陽極電解(5～10s)之后，鍍件上的油污及拋光蠟可以除去干凈；
②能抑制電解除油中的堿霧；
③鍍件經(jīng)此工藝除油后，再活化，與電鍍層結(jié)合力好，彎曲不剝落，200℃烘烤2h不起泡。
注意事項：
①氟碳表面活性劑溶解度小，要在熱水中徹底溶解；
②溫度要達(dá)70℃，先陰后陽的工藝條件必須保證，才能保證基體與鍍層的結(jié)合力。
2．低泡非離子表面活性劑
其中R1最好是少于Cl0帶支鏈的烷烴，R2是碳數(shù)為6～8的低級脂肪醇，是n<10、m=2～3的聚醚嵌段共聚物，還可以采用有支鏈的低碳醇(C6～C8)的磺酸鹽陰離子表面活性劑。最好是兩種或三種非離子型、陰離子型復(fù)配制成，以提高電解脫脂效果。
3．脂肪胺與環(huán)氧乙烷的加成物
傳統(tǒng)的陽極電解清洗金屬表面時，常單獨使用苛性堿、硅酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、聚磷酸鹽等堿性物質(zhì)。或者將這些堿性物質(zhì)和氰化鈉、EDTA、葡萄糖酸鈉、三乙醇胺、甘露糖醇、山梨糖醇等絡(luò)合劑并用來作為電解液使用。其中使用氰化鈉時，從性能上說洗滌能力好，但因其劇毒性，且處理廢水費用高，現(xiàn)在根本不可能使用氰化物。另外和EDTA、葡萄糖酸鈉、山梨糖醇等羧酸鹽或多價醇等并用時，無毒是其優(yōu)點，但洗凈性能不好。
在氨基醇中，乙醇胺、二乙醇胺，洗凈性能差，但三乙醇胺、三異丙醇胺等洗凈性能比較好，但這類化合物和金屬離子形成的絡(luò)合物穩(wěn)定性常數(shù)太大，且易溶千水，最后處理廢水時除去重金屬很困難。
為兼顧洗凈和廢水易處理，選用脂肪族胺中氮原子上的活性氫和l～5mol的環(huán)氧乙烷加成得到的氨基醇類與作為導(dǎo)電劑的堿性化合物相配合。就可發(fā)揮優(yōu)良的電解洗凈效果，廢水處理也比較容易。它們的基本組成如下。
①無機(jī)堿金屬鹽35～50g／L。
②脂肪族胺的活性氫和l～5mol環(huán)氧乙烷化合物起加成物的氨基乙醇lg／L，脂肪族胺有乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺，環(huán)氧加成劑選用環(huán)氧乙烷最好，其次是環(huán)氧氯丙烷。
使用乙二胺時生成：
使用二乙烯三胺時生成：
使用三乙烯四胺時生成：
作為無機(jī)堿和鹽類，常將苛性鈉、硅酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、多聚磷酸鹽等混合使用。需要使用一種或兩種山梨糖醇、甘露糖酸等。使用電解清洗液進(jìn)行陽極電解處理時，電解液中無機(jī)堿金屬和氨基醇的總濃度為l0～200g／L，而且要將溶液的pH值提高至10以上的高堿性。但在高堿性領(lǐng)域內(nèi)我們認(rèn)為氨基醇和金屬表面的金屬氧化物形成絡(luò)合物從金屬表面溶解下來的同時，污染物也被溶解到溶液中。使用該清洗液洗凈被處理物后的廢水，將pH值調(diào)至6～9時重金屬離子的絡(luò)合物穩(wěn)定性降低，成為氫氧化物沉淀達(dá)到分離除去的目的。總之使用該種清洗液比過去的清洗劑適用電流密度范圍寬，處理后廢液中的重金屬離子也易除去。
實例l．在1mol乙二胺和l0mol水的混合液中加入4mol環(huán)氧乙烷，使反應(yīng)生成50g／L氨基乙醇，再加入氫氧化鈉50g／L，配成清洗液，稱為清洗液A。
實例2．在1mol乙二胺中加入環(huán)氧乙烷4mol，得到30g／L氨基乙醇，相應(yīng)于此時加入偏硅酸鈉30g／L和氫氧化鈉30g／L，配成清洗液，稱為清洗液B。
實例3．在二乙烯三胺lmol和水6mol的混合液中加入縮水甘油5mol，使其反應(yīng)，得到氨基乙醇30g／L，加入30g／L雙脫水山梨糖醇和氫氧化鈉50g／L，配成清洗液，稱為清洗液c。
實例4．在試劑二乙烯三胺的氨基乙醇反應(yīng)物20g／L中加入10g／L磷酸三鈉和30g／L氫氧化鈉，配成清洗液D。
另外為了進(jìn)行對照試驗，配制了如下清洗液：
a．乙醇酸鈉
b．清洗液EDTA
分別取上述清洗液250mL分別置于電解容器中，試驗片是鋼板60℃浸入10％H2S04中生成的黑色污物為陽極、鐵板作陰極，溫度50℃，時間lmin，電流2A進(jìn)行清洗試驗，結(jié)果見表6-11。
表6-11 添加氨基醇類陽極電解效果表
注：○表示污物完全除去；△表示污物部分除去。
試驗結(jié)果是以試驗后的試驗片用肉眼觀察，并用濾紙法作定性評價。
