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電鍍中除油的種類

生活 更新时间:2025-02-01 11:51:42

電鍍中除油的種類?從工序上區分,電鍍加工門類可分為鍍前處理、電鍍和鍍後處理三大部分鍍後處理不是所有電鍍加工都必須的工序,但鍍前處理卻是任何電鍍都不可缺少的,我來為大家講解一下關于電鍍中除油的種類?跟着小編一起來看一看吧!

電鍍中除油的種類(第九講鍍前除油處理)1

電鍍中除油的種類

1 鍍前處理概述

從工序上區分,電鍍加工門類可分為鍍前處理、電鍍和鍍後處理三大部分。鍍後處理不是所有電鍍加工都必須的工序,但鍍前處理卻是任何電鍍都不可缺少的。

2 油污的來源及分類

2.1 來源制件表面總是或多或少地存在油污,其主要來源有:

(1)對基體材料的防蝕保護。對于易受大氣腐蝕的金屬材料,為增強其存放期間的防蝕性,出廠時要塗覆防鏽油脂。

(2)機械或壓鑄加工引入的油污。在對材料進行車、磨、鉗等機加工時,為保證加工性、延長加工刀具等的使用壽命,往往采用加油的潤滑、冷卻切削成型等;對加工後的工件作中間防鏽處理有時還故意塗覆或浸防鏽油脂。采用搓絲機對标件搓絲或采用打頭機打頭時都要淋油,故标準件鍍前都糊滿了油污(而自攻釘、水泥釘之一層很厚的氧化層)。鍍硬鉻的軸件、内腔體、模具等磨削後多打有防鏽油,甚至塗黃油。壓鑄件為了易于脫模,加了脫模劑;而冷拉拔件為了延長拉絲模壽命,有時也加入潤滑油脂。

(3)工序間防鏽處理。當工件加工程序多、加工周期長時,作為工序間防鏽,有時也用防鏽油脂。

(4)電鍍前其他工序引入。對需磨抛的工件要求高時,粗砂、細砂幹磨後要塗抛光膏拉“油砂”。用軟布輪、麻輪抛光時,則必須采用白油、黃油、綠油等抛光膏。工件表面,特别是孔眼周圍、盲孔内部,甚至糊有成團成堆的抛光油,很難去除幹淨。

(5)操作污染。在周轉、裝挂或栓挂工件時,工具、手套、汗手擺弄工件時,也附着油污。有時工件先作酸洗,酸洗液或清洗水表面的油膜也會附在工件上。

2.2 油污的分類

不同性質的油污要采用不同的去油方式與方法來去除,才能取得良好效果。從性質上分,油可分為兩大類:皂化類油與非皂化類油。動物油、植物油的主要成分為脂肪(甘油三酸酯等),它們能與堿發生皂化反應,生成溶于水的甘油和肥皂,因此,這類油稱為皂化類油。從石油、煤等地下礦産物提煉、裂解産生的礦物油,如汽油、煤油、柴油、機油、凡士林、瀝青、煤焦油等,其主要成分為碳氫化合物,它們不與堿發生皂化反應,因此稱為非皂化類油。

制件上往往同時含有兩類油。目前,礦物油類在工農業生産及日常生活中應用日廣,在油污中所占比例更大,而動植物油則主要用作食用油。

3 除油液中必備的兩大組分

由于實際工件上總是同時存在皂化類與非皂化類油污,因此除油液中必須同時含有能去除這兩類油污的兩種組分。

3.1 堿類物質

堿類物質對去除皂化類油的效果較好,分為強堿與弱堿兩類。

3.1.1 強堿類

強堿類物質堿性強,用量少。最常用的是氫氧化鈉,俗稱苛性鈉、燒堿、火堿,皮膚接觸時有熱燙的感覺。氫氧化鉀(苛性鉀)的堿性更強,但價貴,用于除油則成本太高。對于某些鍍液,如焦磷酸鹽鍍銅、HEDP鍍銅、鍍金、鍍銀等,采用K 時的效果比采用Na 時的效果好,則用苛性鉀。苛性鈉有用鐵桶裝的固體堿(稱為“桶堿”),用塑料袋裝的片狀物(稱為“片堿”),以及雜質多的溶液(稱為“液堿”)。桶堿相對便宜,但用時要先搗碎,較為麻煩。堿應密封保存,否則很易潮解,其與空氣中二氧化碳反應會部分轉化為碳酸鈉。苛性鈉溶于水為放熱反應,使用時應注意安全。特别是在搗碎桶堿時,慎防濺入眼中。

3.1.2 弱堿類

弱堿類從分子結構看多為鹽類,它們溶于水後因水解反應而顯堿性。

(1)純堿(即碳酸鈉,大蘇打),有無水、一水和十水3種,粉狀或結晶狀,一般工業品為含水物。其溶于水發生如下水解反應,生成碳酸氫鈉,即小蘇打。

(2)磷酸三鈉(正磷酸鈉)

其工業品常含12個結晶水,分子式為Na3PO4·12H2O。溶于水後水解成堿:

Na3PO4 H2O=NaOH Na2HPO4(磷酸氫二鈉)

Na2HPO4 H2O=NaOH NaH2PO4(磷酸二氫鈉)

由于苛性鈉與碳酸鈉除油後,工件表面殘堿很不易清洗幹淨(即水洗性差),再活化時與酸中和,工件表面易附着鹽類,因而效果不好。磷酸三鈉的水洗性好,加入磷酸三鈉後工件表面殘堿易于清洗幹淨,故除油液中往往既加碳酸鈉又加磷酸三鈉,且後者的加入量大于前者。堿類物質還有利于鋼鐵件在除油時處于鈍化态。具有一定的短暫防蝕功能。電解除油液中含有堿類物質,可提高除油液的電導率。對于鋅壓鑄件、精密鋁件之類的兩性金屬,溶液堿度過高時會受到腐蝕,因而不宜用苛性鈉等強堿,一般隻用碳酸鈉與磷酸三鈉。

3.2 表面活性劑

工件表面的油污常以礦物油居多(如标準件、機加工後的保護油等),而它們不與堿類發生皂化反應,難以用堿直接去除,隻能借表面活性劑的乳化作用(詳見第三講)來去除。表面活性劑的潤濕、滲透、分散等能力也可加快除油速度。乳化作用對皂化類油也有去除作用。故表面活性劑是除油液的必備組分。皂化反應生成的肥皂也是一種表面活性劑,但其作用很有限。如今,不少除油劑(粉)的實際成分主要是經篩選後複配的表面活性劑,有些還加有弱堿類物質。除油液中隻加堿而不加入表面活性劑,除油效果會很差。

表面活性劑中用得最多的是非離子型表面活性劑,如乳化作用良好的OP乳化劑;用陰離子型表面活性劑十二烷基硫酸鈉也有效。在複配表面活性劑時應注意,不能将陰離子型表面活性劑與陽離子型表面活性劑混用,否則兩者相互反應後會生成沉澱而失效。

3.3 其他物質

3.3.1 水玻璃(矽酸鈉)

水玻璃過去廣泛用作除油液的組分之一,它既具有堿性,又有表面活性作用,但現今均不主張采用。原因是除油後若不用熱水洗(現不少廠都去掉了該工序,特别是采用電加熱的)再冷水洗,稍未洗淨,在下一步活化時矽酸鈉會與酸反應生成附着牢固的矽膠,從而影響鍍層的結合力。

3.3.2 輔助類物質

采用三聚磷酸鈉或多聚磷酸鈉部分代替磷酸三鈉,除油效果更好。在對鋁件、鋅壓鑄件除油時,加入适量的焦磷酸鈉、葡萄糖酸鈉,也能獲得更好的效果。

4 除油方法

4.1 有機溶劑除油

利用對油污有溶解作用的汽油、煤油、酒精、三氯乙烯、四氯化碳、氟裡昂等進行浸泡、擦洗,對兩類油污均有去除作用。但有機溶劑價格貴、易揮發,多數具有易燃性,現已較少采用。對于成堆的抛光膏、黃油之類,有時還不得不用細布、棉紗等沾有機溶劑揩擦作為預除油。無專用設備而采用浸泡法除油時,有機溶劑重複使用,除油不會徹底,因為浸洗後,溶于其中的油污待溶劑揮發後又會殘留在工件表面。對于一些加工附加值很高、要求除油徹底而又無法電解除油的小件,如電子管、顯像管中的電真空小件、電子電鍍件(非連續帶材),有時仍采用有機溶劑除油,甚至采用三氯乙烯氣相除油專用設備(三氯乙烯可循環利用)進行除油。

4.2 手工抹油

對于大件(如長軸件鍍硬鉻),有時仍采用手工抹油。最省的方法是沾水泥漿擦抹,既帶堿性又有機械作用。但應注意沖洗後再抹淨表面的水泥,否則,一是水泥帶入鍍槽有害,二是鍍層易發花甚至麻砂。

4.3 化學除油

将工件懸挂或小件用框籃等盛裝後,置于加溫的化學除油液中浸洗或煮,則為化學除油。一般來說,液溫越高,除油效果越好。所謂的“室溫除油劑”,液溫低時也應加熱。原因是靜置條件下傳質主要靠擴散作用,液溫低時傳質效果不好;加熱時,除油液的熱運動更有助于對流傳質。對于易重疊的平面件,應及時翻動。除油液髒時,應及時地部分或全部更新。化學除油難以去除鋼鐵件酸洗後表面産生的黑膜、黑灰,一般僅适于除油要求不高的場合或作為電解除油的預除油。對油多而又需磨抛的工件,化學除油可作為磨抛前的預處理。

4.4 滾光或振篩除油

在滾光機或振篩機内加入除油劑進行除油,由于工件的滾動或振動,工件翻轉快,且除油液對制件表面有沖刷作用,比靜置化學除油快且效果好。一般僅适于标件等小件除油。若相互摩擦、撞擊會損傷工件表面,則應慎用。最好滾桶轉速、振動頻率與振幅都可調(如采用變速電機控制)。加入OP乳化劑與硫酸,有時可實現除油、除鏽一步完成。

4.5 氧化除油法

由于濃硫酸不具揮發性且有強氧化性,因此有時用作氧化除油。其氧化作用有2個用處:一是将油污氧化分解去除;二是除油後工件表面因氧化作用而處于鈍态,不緻發生腐蝕。故鋼鐵小件、鋅壓鑄件、鋁件、銅件上除油均可應用。一般于室溫除油即可,也可在加溫條件下除油。濃硫酸氧化法除油在标件氯化鉀滾鍍鋅上應用較多。該法在使用時應注意以下問題:

(1)工件必須在幹燥情況下進行除油。若表面或盲孔件附水多,硫酸被局部稀釋後則不具有強氧化性,反而會腐蝕工件。

(2)除油後瀝幹濃硫酸,接着應立即用大量冷水快速清洗幹淨,清洗速度不均勻時局部生成的稀硫酸也會腐蝕工件。用水洗槽清洗,其體積應小,清洗水要及時更換。

(3)使用後,濃硫酸表面的浮油應及時用細密的不鏽鋼絲網瓢打幹淨,否則工件取出後表面又會附着一層油污。切莫嫌麻煩而敷衍了事。

(4)操作時應穿戴好防護用品,防止出現人傷事故。

4.6 超聲波除油與清洗

用超聲波發生器與換能器對除油液施加超聲波的除油方法稱為超聲波除油。在超聲波作用下,溶液内交替産生減壓和增壓作用。在減壓作用下,溶液中形成無數小的真空點,蒸汽及液中溶解氣體進入其中形成很小的氣泡;在其後産生的瞬間增壓作用下,氣泡被壓破,發生飛散而産生沖擊波。氣泡破壞時可産生數千度高溫及數千大氣壓的壓力,具有非常強烈的攪拌作用。這種在超聲波作用下不斷發生的無數微氣泡的形成又破壞的作用,稱為超聲波的“空化作用”。

靜置條件下的化學除油缺乏攪拌作用(低溫條件下則更差),故除油速度與徹底性并不好。而超聲波的空化作用則極大地提高了除油速度與效果。但超聲波除油槽難以做大,故一般局限于小件應用。超聲波除油越來越多地用于抛光件、盲孔件和鉚接的夾層件,特别是鋅壓鑄件。超聲波除蠟則主要是指對小型抛光件上附着的抛光蠟采用超聲波的方法徹底去除。

在清洗水中施加超聲波,則成為超聲波清洗,它對于具有盲孔的複雜件、有鉚焊的夾層件的内部清洗有良好的效果。

4.7 電解除油

電解除油速度快、效果好,往往作為鍍前的最終除油工序。電解除油的反應實質為電解水。即在陽極上産生氧氣,在陰極上産生氫氣。猛烈析出的氣體起到強烈空氣攪拌的作用,能撕裂、粉碎油膜。氣泡上升,其表面也能黏附油污,将油污帶至液面。在電極極化作用下,降低了油/液界面的表面張力,使表面活性劑的乳化作用加快。

電解除油時,陰陽極間施加的電壓越高(或電流密度越大)、液溫越高,則除油越快、越徹底。因都應加溫,故除油槽最好加保溫層以節能。對于鋅壓鑄件、鋁件等兩性金屬,為防止基體腐蝕,液溫應控制在工藝規定的範圍内,故宜設數顯恒溫控制裝置(電加熱比蒸汽加熱更易于實現恒溫控制)。

4.7.1 陰極除油

将置放工件的銅杆與整流器輸出的負極相連,電解除油時工件作為陰極,這稱為陰極除油。陰極除油的優點是:

(1)由于電解2個水分子産生2個氫氣分子和1個氧氣分子,因此陰極上産生的氣體體積是陽極上的一倍(标準狀态下,1mol任意氣體的體積均為22.4L),故陰極上氣體的攪拌作用比陽極上的強,除油速度快。

(2)由于陰極上不會發生基體金屬的氧化溶解,且陰極上産生的活性氫原子具有還原作用,因此不會腐蝕基體,且能去除其表面的鈍化層。對鋁件、鋅壓鑄件、銅件等有色金屬的除油顯示出優越性。

陰極除油的缺點有:

(1)存在基體滲氫問題。由于陰極上産生氫氣,其分子體積小、滲透力強,易于滲入基體而産生氫脆,破壞基體的機械性能,甚至造成氫緻延遲斷裂。另外,滲入基體的氫氣在電鍍時逸出,會産生很大的壓力,甚至造成鍍層起泡。

(2)除油時因陰極沉積,故工件表面不幹淨。除油材料均用工業材料,且使用過程中會引入雜質。除油液稍髒,其中的金屬陽離子雜質會如電鍍時一樣,在工件表面沉積,産生黑色甚至海綿狀沉積物,影響鍍層結合力。

因此,單獨采用陰極除油是不可行的。

4.7.2 陽極除油

将工件置于陽極時的電解除油稱為陽極除油。其優缺點與陰極除油剛好相反。陽極除油的優點是:

(1)陽極上産生氧氣,故不存在基體滲氫問題。

(2)除油液中的陽離子雜質不會在陽極上沉積,故除油後工件表面很幹淨。對于酸洗過的鋼鐵件,其表面殘留的碳化鐵黑灰也因陽極溶解而被去除幹淨。

陽極除油的缺點有:

(1)除油速度比陰極除油慢。原因之一是陽極上産生的氧氣體積為陰極氫氣的一半,通入相同電量時陰極上産生的氣體較少,其攪拌作用以及對油膜的撕裂粉碎作用也較弱;再者,陽極上析氧消耗了OH−,工件界面液層的pH下降,不利于皂化反應的進行;三者,氧氣泡較氫氣泡體積大,在工件表面滞留的能力小,上浮時帶出油滴的作用也就弱。

(2)基體可能存在陽極腐蝕與氧化問題。鋼鐵件陽極除油後,正常情況下因生成氧化膜而處于鈍态,不會腐蝕;但鋁、鋅、錫、鉛、銅及銅合金等不易鈍化的金屬會因陽極溶解而受到腐蝕(紫銅件陽極除油後,表面被氧化而生成黑色的氧化銅)。對鋼鐵件陽極除油應強調一點:除油液中不允許引入過多的氯離子(如用鹽酸酸洗後未洗淨,尤其是複雜管件),否則Cl−會破壞除油後形成的鈍化膜,産生深坑點狀鐵鏽似的腐蝕物。此時,提高除油液中苛性鈉的含量,情況會有所緩解;若不行,隻能部分或全部更新除油液。

鎳上裝飾鍍鉻的不合格鉻層,用陽極電解除油褪除比用鹽酸褪除的效果好。原因是:用濃度較高的鹽酸(過稀的鹽酸對鉻無褪除作用)褪除時,鹽酸會滲入鎳層的孔隙之中,很難洗淨;清洗後再鍍鉻時,鹽酸滲出,鍍鉻後鉻層易發灰。陽極電解褪除無此問題,但褪鉻後鎳層因陽極鈍化嚴重,應認真活化後再套鉻。經磨光的鐵基體上所鍍的薄層(20μm以下)硬鉻,陽極電解褪鉻後不會降低基體本身的光亮度。

陽極電解除油速度較慢的問題,通常采用提高液溫、加大電流密度來解決。對鋼鐵件電解除油主張采用陽極除油。現多數直接将鋼槽與整流器輸出負極相連,槽體即作為陽極而不另設鐵闆陽極。

4.7.3 換向除油

為了發揮陰、陽極電解除油各自的優點、消除其缺點,可采用先陰極除油後陽極除油的“換向除油”法。有2種實施方案:

(1)雙槽法

采用2個電解除油槽,第一槽接成陰極除油,第二槽接成陽極除油。在第一槽中陰極除油後不清洗,再于第二槽中陽極除油。此法需兩套除油設備,手工操作時會增大勞動強度。若以鍍有色金屬為主且采用自動線生産,可考慮此方案,但陽極除油時間要短。

(2)單槽法過去采用大銅排制作的雙刀雙擲直流換向開關來實現先陰極後陽極電解除油。如今有了自動換向整流電源的問世,操作方便了,但電源較貴。

雙槽法的陰極除油或換向除油的除油液均要求十分清潔。

5 除油後的檢驗

檢驗除油徹底與否很簡單:工件表面應完全親水,即有一層完整的水膜,而不允許有不親水的部分或挂有水珠。在操作時,若發現有不親水的現象,則不能入槽電鍍,而應重新除油。注意:檢驗是否親水,應在活化、水洗後進行。原因是除油水洗後(特别是無熱水清洗工序時),工件表面附着的一層表面活性劑未被洗淨,其潤濕作用會造成親水的假象。活化再水洗後清洗比較徹底,有油則會“原形畢露”。

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