鋁型材電解除油時,不論零件作為陰極還是陽極,其表面都大量的析出氣體,這個過程實(shí)質(zhì)是水的電解:
2H2O=2H2↑+O2↑
當(dāng)工件作為陽極時,其表面上進(jìn)行的是氧化過程并析出氧氣:
4OH--4e=O2↑+2H2O
當(dāng)工件作為陰極時,其表面上進(jìn)行的是還原過程并析出氫氣:
4H2O+4e=2H2↑+4OH-
電極表面上大量氣體的析出,對油膜會產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊和乳化作用。當(dāng)把粘附有油膜的工件浸入堿性電解液時,由于油與堿液界面張力減少,油膜產(chǎn)生了裂紋。與此同時,電極由于通電而極化,電極極化雖然對非離子型油類沒有多大作用,但是它卻使金屬與堿液間的界面張力大大降低,因此很快地加大了二者的接觸面積,從而排擠附著在金屬表面上的油污,使油膜進(jìn)一步破裂成小油珠。由于電流的作用,在電極上生成了小氣泡(氫氣或氧氣),這些氣泡很易于滯留在油珠上,新的氣體不斷產(chǎn)生,氣泡就逐漸變大,在氣泡升力的影響下,油珠離開金屬表面的趨勢增大,當(dāng)氣泡的升力足夠大時,它就帶著油珠脫離鋁型材表面跑到液面上來了。
由此可見,堿性溶液中的電化學(xué)除油過程是電極極化和氣體對油污機(jī)械撕裂作用的綜合過程。
常用電化學(xué)除油工藝規(guī)范列于表3-9。
對除油質(zhì)量影響較大的電化學(xué)除油工藝條件是電流密度、溫度與除油時間。
電流密度的選擇應(yīng)保證析出足夠數(shù)量的氣泡,既能使油污被機(jī)械撕裂、剝離電極表面,又能攪拌溶液。提高電化學(xué)除油的電流密度可以加快除油速度,縮短除油時間,提高生產(chǎn)效率,但電流密度提高,陰極除油滲氫作用增大,電能消耗加劇。另外,陽極除油時可適當(dāng)降低電流密度以防止金屬過腐蝕,所以電化學(xué)除油時電流密度一般控制在5~15A/dm2。
溫度升高能加強(qiáng)乳化作用,從而有利于提高除油效果,同時可以增加溶液電導(dǎo),降低槽電壓,節(jié)約電能。但溶液溫度過高必然會引起室內(nèi)堿霧彌漫,惡化環(huán)境,溶液蒸發(fā)加快。當(dāng)溶液中含有較高的氯離子時還會加快零件的腐蝕。溫度過低時除油效果降低,有時零件表面還可能出現(xiàn)銹蝕。電化學(xué)除油的溶液溫度一般控制在60~80℃。
按常規(guī)工藝,除油時間通常定為先用陰極除油3~7min,再用陽極除油0.5~2min,以此綜合陰、陽極除油的優(yōu)點(diǎn)達(dá)到對油污的徹底清除。
此外在電化學(xué)除油槽中,還要注意陰極除油不能用鐵板作陽極,因?yàn)殍F板陽極會溶解,而污染電解液。
由于電化學(xué)除油時,電極上不斷產(chǎn)生的氫氣和氧氣具有乳化作用,故電化學(xué)除油溶液中可以少加或不加乳化劑。過多的乳化劑在液面形成的泡沫易黏附在零件表面,不易清洗,也影響電極表面氣體的逸出。當(dāng)大量析出的氫氣和氧氣被液面上的泡沫覆蓋,一旦遇到電極與掛具接觸不良引起電火花時,即引起爆炸,造成安全事故。
電解除油也叫電化學(xué)除油。它是將金屬制件放入有一定組成的堿性溶液中作為電極(陰極或者陽極),通以電流來達(dá)到除汕處理目的的過程。
電解除油用的溶液與化學(xué)除油用的溶液相同,只不過濃度可以稀一點(diǎn)。這樣,它不僅有化學(xué)除油的乳化作用和皂化作用,而且由于電流通過除油槽時,在陰極上產(chǎn)生氫氣和陽極上產(chǎn)生氧氣,大量氣體發(fā)生對金屬表面的溶液進(jìn)行激烈地?cái)嚢?,從而促進(jìn)了油污從金屬表面脫離,同時金屬表面的溶液不斷得到更新,加速了皂化和乳化過程。電極上析出氣體時,能把附著在零件表面上的油膜撕裂,在氣泡作用下脫離金屬表面,并被氣泡帶到溶液的表面漂浮,不會滯留在溶液中重新污染金屬。與此同時,由于電流的作用,金屬表面電化學(xué)性質(zhì)也變化,表面就容易被水所潤濕,這使油污從金屬表面脫離,由于以上種種原因,使電化學(xué)除油比化學(xué)除油效果高得多。在一些電鍍中,由于使用了電化學(xué)除油,使鍍層獲得了更高的結(jié)合力。
在電化學(xué)除油中,適當(dāng)提高溫度與提高電流密度一樣,可以加快除油速度。在除油液中可以不加或盡量少加一些乳化劑。雖然乳化劑可以提高一些效果,但由于乳化劑發(fā)泡能力很強(qiáng),造成電解時液面被大量的氫氧混和氣體的氣泡所覆蓋,一遇到電極發(fā)出火花時,容易引起爆炸。
電解除油中,陰極除油效率比陽汲除油高些,而且一般不會產(chǎn)生鋁合金件的腐蝕。但由于陰極上有大量的氫氣析出,容易造成滲氫,而引起基體金屬的“氫脆”。同時電解液中的少量鋅、錫、銅、鋁等金屬離子雜質(zhì),能在金屬制件表面呈海綿狀的析出,使金屬表面發(fā)黑、發(fā)灰,造成鍍層結(jié)合不牢。鑒于上述優(yōu)、缺點(diǎn),可以采用陰、陽極聯(lián)合除油方法。即先用陰極除油5~7分鐘,再用陽極除油2~3分鐘。但高強(qiáng)度鋼及彈簧鋼件,只能采用陽極除油,不能采用陰極除油。相反,對有色金屬,如鋅、銅、鋁,錫及其合金,則只能采用陰極除油。