专利名称：水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法
技术领域：
本发明涉及一种对碳钢极板的表面进行腐蚀的工艺方法，属于金属表面处理技术领域。
背景技术：
水电解是使水在直流电的作用下分解出氢气或氧气。整套水电解设备中电解槽是其最核心的装置之一。工业上常用的水电解槽根据需要由数十个到上百个电解小室按规律叠压构成。每个电解小室由阳极板、氧催化电极、阻气隔膜、绝缘密封垫片、氢催化电极、阴极板等组成。阳极板和阴极板通常采用碳钢钢板制成。由于强酸性电解质组成的电解液对金属具有强烈的腐蚀性，所以电解槽的电解液一般采用浓度为25%至30%的氢氧化钾或氢氧化钠溶液。在电场的作用下，钾离子或钠离子向负极移动，氢氧根离子向正极移动，从而析出氢气和氧气。为了降低过电位，减少电能消耗，电解槽的工作温度一般为85°C至90°C。这样的碱浓度和温度极易对碳钢钢板造成碱蚀，所以必须对阳极板和阴极板进行防腐处理。由于纯镍的耐碱蚀性能十分优异，目前，水电解行业通常采用镀镍的碳钢钢板作为水电解槽的阴阳极板。根据研究结果显示，由于镀镍的碳钢极板实际上并不可能被镀镍层完全地包覆，镀镍层上不可避免地会存有微孔。当极板处于有害离子形成的电解液中，这些有害离子可进入镀镍层的微孔中，并在微孔中富集，与铁离子发生水解反应，形成腐蚀性极强的酸，持续对极板进行腐蚀。此外，由于镀镍层是一种阴极性的镀层，镍的标准电极电位为-O. 25V，铁的标准电极电位为-O. 44V，镀镍层与碳钢基体会形成一对电偶，当它们同时暴露在电解液中就会发生电化学反应。在微孔内的铁是阳极，失去电子被溶解；在外的镍是阴极，得到电子，并将水电解放出氢。由此可知，采用一般工艺制成的镀镍碳钢极板被腐蚀的可能性极大。一旦极板出现严重的腐蚀会导致氢氧气体互串、漏碱以及电短路，很有可能引起爆炸，威胁人员和设备的安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出一种对碳钢极板的表面进行腐蚀处理，可有效提高极板镀镍后的耐腐蚀性的水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法。本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是一种水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法，包括以下步骤
A.对碳钢材质的极板表面进行清洁；
B.将极板浸泡在酸腐蚀溶液中5min至15min，对极板表面进行酸腐蚀，所述酸腐蚀溶液的成分为8wt%至15wt%的硝酸,2wt%至8wt%的乙二酸,其余为水；
C.将极板浸泡在铜离子溶液中3min至8min,铁与 铜离子发生置换反应；
D.将极板浸泡在碱腐蚀溶液中5min至15min,对极板表面进行碱腐蚀,所述碱腐蚀溶液由10g/L至30g/L的氢氧化钠溶液和10g/L至30g/L的硝酸钠溶液混合而成；E.将极板放入浓度大于或等于30%的强酸溶液中，去除极板表面的杂质。上述铜离子溶液是150mg/L至500mg/L的硫酸铜溶液或氯化铜溶液。上述强酸溶液是温度为25°C至50°C的硝酸溶液、盐酸溶液或硫酸溶液。上述酸腐蚀溶液的温度为40°C至60°C，所述铜离子溶液的温度为30°C至45°C，所述碱腐蚀溶液的温度为30°C至45°C。本发明具有积极的效果本发明的水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法是对极板进行腐蚀处理，使得极板的表面生成细小的微孔，表面变得粗糙，有利于镀覆处理时，镀层更好地与极板结合。腐蚀处理时，先进行酸性腐蚀在极板表面生成微孔，再进行碱性腐蚀在极板表面和微孔中生成更加细小的微孔，从而使得微孔位于更深层的位置，发生置换反应的部分碱性腐蚀效果较弱，从而使得微孔的分布更加分散，有利于增加粗糙度，提高镀覆层与极板的结合效果。
具体实施例方式(实施例1)
本实施例的水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法，具体步骤如下
A.对碳钢材质的极板表面进行清洁。 依次经过除油、水洗、酸洗工序，将附着在极板表面的油污、灰尘、锈蚀等清除。B.对极板表面进行酸腐蚀处理。将极板浸泡在温度为60°C的酸腐蚀溶液中lOmin，使得极板表面被初步腐蚀，形成微小的凹坑，凹坑的直径小于10 μ m。所述酸腐蚀溶液的成分为10wt%的硝酸，5wt%的乙二酸,其余为水。C.对极板表面进行离子置换处理。将极板浸泡在温度为40°C的铜离子溶液中5min，使得极板表面和凹坑内的部分铁与铜离子发生置换反应，析出铜。所述铜离子溶液是250mg/L的硫酸铜溶液。D.对极板表面进行碱腐蚀处理。将极板浸泡在温度为30°C的碱腐蚀溶液中lOmin，使得极板表面和凹坑内形成更多更细小的凹坑。所述碱腐蚀溶液由20g/L的氢氧化钠溶液和20g/L的硝酸钠溶液混合而成。E.对极板表面进行去垢处理。将极板放入常温的强酸溶液中进行搅动，去除极板表面的杂质，然后用清水进行冲洗。所述强酸溶液是浓度为30%的硝酸溶液。(实施例2)
本实施例的水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法，具体步骤如下
A.对碳钢材质的极板表面进行清洁。依次经过除油、水洗、酸洗工序，将附着在极板表面的油污、灰尘、锈蚀等清除。B.对极板表面进行酸腐蚀处理。将极板浸泡在温度为50°C的酸腐蚀溶液中15min。所述预腐蚀溶液的成分为8wt%的硝酸，8wt%的乙二酸,其余为水。C.对极板表面进行离子置换处理。将极板浸泡在温度为40°C的铜离子溶液中8min，使得极板表面和凹坑内的部分铁与铜离子发生置换反应，析出铜。所述铜离子溶液是200mg/L的硫酸铜溶液。D.对极板表面进行碱腐蚀处理。将极板浸泡在温度为35°C的碱腐蚀溶液中5min，使得极板表面和凹坑内形成更多更细小的凹坑。所述碱腐蚀溶液由10g/L的氢氧化钠溶液和30g/L的硝酸钠溶液混合而成。E.对极板表面进行去垢处理。将极板放入温度为40°C的强酸溶液中进行搅动，去除极板表面的杂质，然后用清水进行冲洗。所述强酸溶液是浓度为40%的盐酸溶液。(实施例3)
本实施例的水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法，具体步骤如下
A.对碳钢材质的极板表面进行清洁。依次经过除油、水洗、酸洗工序，将附着在极板表面的油污、灰尘、锈蚀等清除。B.对极板表面进行酸腐蚀处理。将极板浸泡在温度为55°C的酸腐蚀溶液中8min。所述预腐蚀溶液的成分为15wt%的硝酸，3wt%的乙二酸，其余为水。C.对极板表面进行离子置换处理。将极板浸泡在温度为40°C的铜离子溶液中5min,使得极板表面和凹坑内的部分铁与铜离子发生置换反应，析出铜。所述离子溶液是300mg/L的氯化铜溶液。D.对极板表面进行碱腐蚀处理。将极板浸泡在温度为40°C的碱腐蚀溶液中8min，使得极板表面和凹坑内形成更多更细小的凹坑。所述碱腐蚀溶液由30g/L的氢氧化钠溶液和15g/L的硝酸钠溶液混合而成。E.对极板表面进 行去垢处理。将极板放入常温的强酸溶液中进行搅动，去除极板表面的杂质，然后用清水进行冲洗。所述强酸溶液是浓度为40%的硝酸溶液。对经过实施例1至3的水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法的极板采用常规工艺进行镀镍，然后进行盐雾测试。将试样放入盐雾试验箱内，采用5%的NaCl溶液，湿度为70%，温度为50°C，每天持续喷雾8h，连续8天，极板表面无明显的腐蚀现象。
权利要求
1.一种水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法，包括以下步骤 A.对碳钢材质的极板表面进行清洁； B.将极板浸泡在酸腐蚀溶液中5min至15min，对极板表面进行酸腐蚀，所述酸腐蚀溶液的成分为8wt%至15wt%的硝酸,2wt%至8wt%的乙二酸,其余为水； C.将极板浸泡在铜离子溶液中3min至8min,铁与铜离子发生置换反应； D.将极板浸泡在碱腐蚀溶液中5min至15min,对极板表面进行碱腐蚀,所述碱腐蚀溶液由10g/L至30g/L的氢氧化钠溶液和10g/L至30g/L的硝酸钠溶液混合而成； E.将极板放入浓度大于或等于30%的强酸溶液中，去除极板表面的杂质。
2.根据权利要求1所述的水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法，其特征在于所述铜离子溶液是150mg/L至500mg/L的硫酸铜溶液或氯化铜溶液。
3.根据权利要求1所述的水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法，其特征在于所述强酸溶液是温度为25°C至50°C的硝酸溶液、盐酸溶液或硫酸溶液。
4.根据权利要求1所述的水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法，其特征在于所述酸腐蚀溶液的温度为40°C至60°C，所述铜离子溶液的温度为30°C至45°C，所述碱腐蚀溶液的温度为30°C至45°C。
全文摘要
本发明涉及一种水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法，包括以下步骤A．对碳钢材质的极板表面进行清洁，B．将极板浸泡在酸腐蚀溶液中5min至15min，对极板表面进行酸腐蚀，C．将极板浸泡在铜离子溶液中3min至8min，铁与铜离子发生置换反应，D．将极板浸泡在碱腐蚀溶液中5min至15min，对极板表面进行碱腐蚀，E．将极板放入浓度大于或等于30%的强酸溶液中，去除极板表面的杂质，属于金属表面处理技术领域。本发明的水电解极板镀覆前的表面腐蚀处理方法对碳钢极板的表面进行腐蚀处理，可有效提高极板镀镍后的耐腐蚀性的。
文档编号C23F1/40GK103046051SQ20121053841
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者黄东, 包金祥 申请人:苏州新区化工节能设备厂