专利名称：：交流电化学除油工艺技术的制作方法交流电化学除油工艺技术
技术领域：
是金属工件的老"直流电化学除油工艺"向新"交流电化学除油工艺"在工艺理念和操作技术上全面的进步型换代。也是适宜与大型金属巻材的彩涂、印刷PS版、CTP版生产行业，在金属工件的预处理过程中,相配套的快速交流电化学除油工艺技术
背景技术：
在"交流电化学除油工艺技术"诞生前，相关的生产厂家一直延续着对金属工件进行在溶液加热状态中的"化学除油工艺"操作。除此之外，仅仅单纯有资料介绍的仍须对溶液在加热中进行的"直流电化学除油工艺技术"，也因在操作过程中存在着需要将零散工件逐个地人工接通电源的繁琐。以及金属工件在直流电化学除油过程中，会产生难以克服的，严重降低其机械强度的"氢脆"问题的困扰。终使尚在幼稚阶段的直流电化学除油工艺技术，一直处于有其名而无其实的尴尬境地。除此之外，上面陈述的一些相对陈旧的对金属工件除油技术，都存在着在工艺实施过程中能耗大、工艺历时长和工艺本身对一些有色金属工件表面还存在着相对严重的化学腐蚀的缺点。在这样的
背景技术：
中，发明人在探索中突破了学术界中一些在此以前尚不太完善的理论观念的束缚。剖析和充实了在交流电控制中的，液相内电极界面在极化过程中的新理论。终于使一项由多项优秀素质堆砌成的"交流电化学除油工艺技术"，在和谐的社会环境中破茧而出了。
发明内容交流电化学除油工艺技术利用在单相或三相交流电位控制中的对偶电极，在电解液中形成了同步于交流电变化的"长程电场力"，并按电极与电解液中置入的在一定程度上相对独立导体〈金属工件〉间的"液导"和"电位分压"原理，使除油电解液内的金属工件的相对界面电位，紧紧地跟随着交流电源所输出的电位变化规律，同步地发生着显示出相对极性的电位变化。当金属工件瞬间处于相对的阳极电位时，由工件界面离子双电层形成了阳极极化过电位。当这个过电位的能量大到一定程度时，使莅临工件电极界面最贴近的一层极性水分子，首次被解体为氢氧根离子Off和氢离子H+。H20'极化电离OH—+H+由极性水分子在阳极极化电离出来的氢离子H+在长程电场力的作用下,向阴极移动;氢氧根离子OH—则在工件界面足够强大的阳极极化过电位作用下，再次被解体分裂成为氢离子H+和氧离子02—。OH-极化电离H++02-次生的氢离子又在长程电场力的作用下，以最快的运动速度奔向阴极，去完成同时发生的阴极反应。剩余的氧离子02-继续在强大的阳极极化过电位所形成的场力作用下失去电子，变成了新生态的原子氧o，继而在同类物质"类聚"的理论规律中，每两个原子氧又立即结合成分子氧02，并以气体状态从瞬间的工件阳极界面析出。当电解液中的金属工件界面在交流电动作用下为瞬间的相对阴极状态时，极性水分子在阴极界面的足够强大的阴极极化过电位所形成的场力中，也发生着类似阳极界面极性水分子解体反应。在反应中分裂出的氢氧根离子OH-，在长程电场力作用下奔向阳极去完成阳板反应；从水分子解体中分裂出来的氢离子偕同从阳极反应中迁移过来的氢离子H+,—块在阴极界面得电子后析出氢气(恕不赘述)。从上面陈述在电极界面上发生的电化学反应过程看，每解体两个极性水分子，才能在阳极界面析出一个分子氧02;同时也在阴极界面析出两个分子氢H2。除油电解液中的由金属工件界面发生的瞬间电极析气反应中，其表面沾附的油污被析出的气体鼓落剩离，使之进入除油溶液的液相中。从瞬间阳极状态的工件界面被剥落的油污微粒带有正电荷，这些带有正电荷的油污微粒，在长程电场力的动力驱动下，迁移到阴极界面得到电子补给后又会带有负电荷。在此同时发生的，因析氢反应从阴极工件界面被剩离下来的油污，也一定会带有负电荷。不同批次带有负电荷的油污中的生物油脂(C7H15C17H35)C3H5微滴与除油电解液中的钠离子Na+立即发生皂化反应,生成了脂肪酸钠(C7l^广d7H35)CooNa和副产物丙三醇(俗称甘油)C3Hs(OH)3。(C7Hi5CnH35)C3H5(生物油污)+3NaOH=3(C7H15C17H35)CooNa^肪酸钠)+C3H5(OH)3(丙三醇)。在长程电场力的驱动中，另外还有一些带有负电荷的矿物性油污微粒迅速地向阳极运动，并于阳极界面放电后，又变成带有正电荷的油污微粒，继而又发生了在长程电场力作用中的向阴极移动行为。并且如此地往复不已，这种运动使被剥离的矿物油污在电解液中被乳化为极至状态。另外，在生物油皂化过程中衍生的副产品"丙三醇"C3H5(OH)3是一种油水兼顾的表面活性剂。它能使的依旧附在工件表示的残余油污顺利被剥除，又能使已经乳化了的矿物油污处于更稳定的乳化状态，以此，又增加了除油电解液的工作活性。在交流电化学除油过程中，金属界面相对的电极极性的变化周期仅为0.02.钟。在同一个金属工件界面上的一个极性变化周期中，析氢和析氧的过程各占了将近0.01秒钟。所以从交流电所导入的电解液中的相应工件界面电极产生的一种气体，到交流电过零后又被另外一种析出的气体所取代，每个过程频率交错而短暂。所以在每半个交流电的周期内由金属工件界面上逸出的气体数量十分微小，致使在每个析气过程中被剥离下来的油污颗粒也十分地细微，这些微粒油污的比表面积非常巨大。这种状况，又能够进一步强化了除油电解液对油污微粒皂化和乳化的能力。使交流电化学除油工艺升变为在常温状态中，就可以在极短的时间内完成原来需要加热的除油工艺，在较长的历时才能完成的金属工件表面油污的清除任务，实现了高达80%~85%的工艺节能。由于金属工件界面的相对极性变化迅速，在短暂的阴极状况时的工件界面析出氢气后，析出的氢气马上又被随之而来的同一界面的阳极状况时析出的氧气所驱除。这样一来析出的氢气就来不及渗入金属工件内部形成危害，从而彻底地根除了"氢脆"这个金属工件在原来直流电化学除油工艺中极易发生的顽症。使交流电化学除油能够成为与大型快速金属巻材的彩涂、印刷PS版、CTP版高速生产线相配套的时尚快速除油新技术。附图是"交流电化学除油工艺技术"示意图1.由PP—R工程塑料板或低碳钢板焊制交流电化学除油工艺池箱体2.防碰连挡板,由PP—R或PVC工程塑料制作3.A相电极(下电极)由厚度为5~8mm低碳钢板或不锈钢板制作4.工艺循环液溢流管5.碳钢基体外包复丁晴橡胶的上导向胶辊6.金属巻材工件(钢、铝或其它薄板金属)7.下导向胶辊(同5)8.工艺溶液进液口9.B相电极(上电极)材料同"3"，电极上应该钻有占1/4总电极面积的01012mm孑L10.节能绝缘隔板,用PP—R或PVC工程塑料板制作11.C相电极(上电极要求)同"9"12.溢流管皂化物滤网13.除油电解液储箱.由PVC工程塑料板或低碳钢板焊制14.除油电解液铸铁循环泵具体实施方式一.设备的制备1.用厚度1820mm的聚丙烯PP—R工程塑料板，或厚度为56mm的低碳钢板焊制工艺池体(规格按被除油的工件外形尺寸决定)。为了防止用钢板焊制的池体导电，金属池体内壁必须裱糊不少于两层玻璃纤维布和环氧基玻璃钢为合体的敷涂物。2.电解液储箱可用PVC-U工程塑料或低碳钢板焊制.用低碳钢板焊制的储箱内壁不必裱糊玻璃钢内衬物。'3.下电极(A相电极)的来、去料的两头各安装一块高度低于工件23mm的条形绝缘板，用以防止在除油的工艺过程中金属巻材一旦发生断板或紧急停车的工件积聚时可能发生的相间短路。4.除油变压器初次级变比380400V/4.5~6.5V、组别为Y/Y—12的三相油浸或干式变压器。若以在春秋季节运行一条运行速度10m/min的生产线为前提时，变压器的输出功率不低于20KW。为了适应不同生产状态的参数变化,变压器的输入端还应配置相应的可控硅调压装置。5.交流电化学除油工艺中的槽电压仅在23.5V范围内，除油的工艺相电流则在8001500A间。为了减少电能在超低电压和大电流传输过程中的损失，在保证设备与操作人员安全的条件下，除油变压器应该在尽量靠近工艺池的地方安装。6.由变压器到工艺池导电排载流量要求是采用铝导电排时，电流密度应选取在0.750.9A/mm2;采用铜导电排时，电流密度应选取在1.251.75A/mm2。导电排与工作电极应采用数量为68条，M1214的螺栓紧固。导电排与电极外延部搭接外的电流密度控制在0.040.06A/mm2以内[数据摘自"电解及设备"一书，1922页(化学工业出版社1997年10月第1版、1997年10月北京第1次印刷)]。7.除油电极用厚度68mm，宽度为150200rnrn的低碳钢板或不锈钢板制作，电极工作界面电流密度控制在3545A/dm2。8.为了防止除油上电极(B相和C相电极)工作过程中，因析出的气体积聚而产生的区块气泡绝缘现象的发生，每块上电极必须均匀地钻有总孔洞面积不小于1/4该电极面积的01012腿的孔洞。9.对电解液循环量的要求是能把工艺过程中，产生的皂化物从溢流口导出即可。当然，若能加大电解液的循环量还有利于从工件上剥离出来的矿物性油污的乳化。所以电解液循环泵流量Q^810m7h。即可满足生产要求。10.交流电化学除油属于在自然温度中的快速除油工艺技术。由于液温低被剥离的油污皂化后，皂化物能够漂浮于储池液面上。这种现象是比加温老工艺进化的一个优点，漂浮的皂化物可定时人工捞取或用120160目的丝网在回流的电解液进入储池前予以滤除。二.交流电化学除油的生产运行交流电化学除油工艺技术是，在自然温度中仅仅依靠除油电解液和对除油电量投入的调整，就能顺利地.完成对金属工件表面油污清除任务的快速和节能的时尚工艺。1.不同季节中使用的交流电化学除油配方(用自来水调配)。A、夏季除油电解液配方氢氧化钠6065g/e抑制剂1011me/eB、春季和秋季除油电解液配方氢氧化钠7080g/e抑制剂1213me/eC、冬季除油电解液配方氢氧化钠8595g/e抑制剂1415me/e配方中的氢氧化钠的作用是皂化和乳化金属中表面的油污。协助油污在工件电极的瞬间交替的析气电极反应中，从工件界面上剥离下来，完成交流电化学除油的主体过程。抑制剂主要成份是葡萄糖酸钠[CH20H(CH0H)4C00]Na。当工件在交流电化学除油完成后进入水洗阶段时，冷水中的酸式碳酸盐一碳酸氢钙Ca(HC03)2和碳酸氢镁Mg(HC03)2在工件带来的热力作用下释放出二氧化碳C02和水H20后，变成了能凝结于导向胶辊表面的硬垢碳酸盐一碳酸钙CaC03和碳酸镁MgC03。Ca(HC03)2lCaC031+C02t+H20Mg(HC03)2丄MgC03}+C02t+H20当冲洗水中水溶的酸式碳酸盐与工件从除油池沾带出来的抑制剂中的葡萄糖酸钠相遇后，立即生成了仍能溶于水的葡萄糖酸钙[CH20H(CHOH)4C00]2Ca和葡萄糖酸镁[CH20H(CHOH)4COOLMg，从而防止了次生碳酸盐因在胶辊表面的集结而产生结垢。但是葡萄糖酸钠又是弱电解质。当这种物质按配方所要求的剂量投入时，能使除油电解液的电导因而下降了1820%。所以，葡萄糖酸钠在电解液中的含量只要具备了起码的阻垢功能，就不要再过多地添加了。从生产实践中已经知道了，碳酸盐最容易集结在水洗环节的第一个胶辊上。防止第一道冲洗工序胶辊辊面结垢的另外一个提倡方式是，免去除油电解液中的抑制剂,将抑制剂改加到除油后的第一道水洗中，葡萄糖酸钠在第一道冲洗用水中的添加量达到0.0010.002%时即可。这种作法的好处是，可以在一定程度上添加除油溶液的电导，能够减少交流电化学除油工艺的电力消耗。2.操作程序是启动生产前引穿好金属巻材工件;启动除油电解液循环泵;再启动机列拖动电机。待这些操作程序完成并能正常运行时，立即接通交流电化学除油工艺池的工作电源。于是交流电化学除油设施就开始工作了。3.完成了除油工艺后的金属巻材工件，在机列的牵引中进入23个道次的喷淋水洗工艺环节，每个道次的水洗时间不少于6秒钟。4.交流电化学除油效果取决于电解液的浓度大小和工艺温度的高低，以及工艺过程中流经工件工艺界面上的，电流和工艺历时相乘后的除油工艺电量的多少。作为一条交流电化学除油生产线，因不同的季节所用溶液配方，工艺温度和工艺历时和机列运行速度己经成为定值，所以只能通过工件界面工艺电流密度的调整来实现工艺投入电量的改变。来调整除油力度，适度地增加工艺过程中投入的电量,才能提高交流电化学除油的工艺效果。交流电化学除油的工艺温度、工艺电量与功率消耗参数<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>以北京地区为参数基准的北方冬季,当室温为1012。C时，在工艺电流的热效作用下，除油电解液的工作温度会自动平衡在2426t:间。夏季室内温度为2628。C时，除油电解液的温度也会稳定在3438。C。所以对除油变压器的输出功率经过了再次核定后，只要不小于20KW时,完全能满足交流电化学除油工艺上的对电源需要。交流电化学除油工艺技术是个优秀的新生事物。这项工艺技术还革除了其它除油工艺在启动生产前的长达数小时的对工艺溶液的予热过程，完全可以在冷溶液状态中只要按工艺参数要求给电后，立即就能投入完美的除油工作状态。在这项工艺技术的实施中，只要规范地制造安装设备，交流电化学除油设施，能在比较漫长的生产运行中(数年)，实现免于维修的理想运行状态。仅这一点就是其它任何一种除油工艺模式无可比拟的。权利要求1、其特征是采用超低电压的单相或三相交流电，直接对金属卷材工件进行的交流电化学除油工艺技术2、与交流电化学除油工艺技术相配套的，"夏季除油电解液配方"、"春季及秋季除油电解液配方"和"冬季除油电解液配方"。3、除油工艺温度和工件界面投入的除油工艺电量的运行参数。全文摘要发明名称“交流电化学除油工艺技术”，是采用槽电压仅为2～4伏特的单相或三相交流电，对金属卷卷材表面用交流电进行电化学除油的工艺技术。这项发明解决了金属工件经直流电化学除油工艺后容易发生的“氢脆”顽症。这项新技术还实现了在自然液温中不需加温的理想作业模式，工艺历时也从老工艺所要求的35～45秒钟降至新工艺仅需要6～7秒钟，因此节约了80～85％的工艺能耗。这些技术上的长足进步，终使一直处于相对幼稚中的“直流电化学除油工艺”，跃变成为金属卷材工件的“交流电化学除油工艺技术”。文档编号C25F1/00GK101225538SQ20071016566公开日2008年7月23日申请日期2007年10月26日优先权日2007年10月26日发明者李文志申请人:李文志