一种去除不锈钢表面氧化皮的方法
【专利摘要】本发明公开了一种去除不锈钢表面氧化皮的方法，包括：（a）将待处理工件与放电极板相对固定设置在绝缘容器中，在所述绝缘容器中盛放复合缓冲工作液；（b）将高压脉冲电源的负极端与所述放电极板相连、高压脉冲电源的正极端与所述工件相连；（c）接通高压脉冲电源，使高压脉冲电源通过放电极板对所述工件放电，对浸没在所述复合缓冲工作液中的工件处理3-10min，断开所述高压脉冲电源，取出工件、清洗、干燥即可。本发明提供的方法不仅操作简单方便，而且去除后的工件表面干净、均匀，去除效率高、工作稳定性好、可靠性高、电极寿命长、成本低，在工业生产中实用性很强。
【专利说明】一种去除不锈钢表面氧化皮的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉金属材料氧化皮的清洗方法，具体地说是一种去除不锈钢表面氧化皮的方法。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展与冶炼技术不断的提高、成本的降低，不锈钢材料广泛的应用到各行各业，在工业、建筑、化工、医疗、装饰、食品机械、艺术品、家用电器、日常生活等方面，都起到不可欠缺的作用。不锈钢具有强度高、耐蚀性好等诸多优点，但是其颜色绝大部分是银白色的，无论是镜面不锈钢还是磨砂亚光不锈钢，都会给人一种冷冰冰、缺乏亲和力的感觉。因此，为了适应市场多样化需求，近年来行业内商家会对不锈钢工件进行着色镀膜。目前，不锈钢着色镀膜的方法主要有以下几种:1.化学氧化着色法；2.电化学氧化着色法；
3.离子沉积氧化物着色法；4.高温氧化着色法；5.气相裂解着色法。但是，无论哪种镀膜方法均要求不锈钢工件的镀膜表面要干净、平整。而不锈钢坯在冷轧、热轧及退火加工过程中，其表面都会产生一层结构致密的、与基体结合牢固的、且有一定厚度的氧化皮层，一般在十几个微米量级；这就在镀膜之前需要工作人员对氧化皮进行去除，如果该氧化皮去除不干净，镀膜与不锈钢基体结合就不牢固，容易造成局部褪色、变色，严重时镀膜脱落。可见，去除不锈钢表面氧化皮在镀膜不锈钢器件的加工中起着非常重要的作用。
[0003]目前，国内外去除不锈钢氧化皮主要采用以下几种方式:
1、物理机械方式，主要是通过动力使介质与不锈钢表面产生摩擦，如喷砂等；这种方法工序简单，但是这种单一的物理机械处理方式，存在处理效率低、对工件的折角处以及对薄板的处理平整度较差的问题；
2、化学与电化学方式，主要是通过酸洗、电解与不锈钢表面产生化学反应；这种方法耗时长、并产生大量氮氧化物，对环境危害较大，而且酸洗不充分导致氧化皮残留，过腐蚀又会导致工件表面平整度损失；此外，由于工件表面活性中心分布均匀度差，仅仅依靠肉眼很难检测加工质量，从而导致酸洗工件质量稳定性不好；
3、激光去除法,如CN1224644A公开了一种从金属表面去除氧化物的方法,包括:利用产生脉冲宽度很短，脉冲重复频率很高及平均功率很高的电磁辐射的激光器，产生辐射，使此辐射经过至少一个光学元件以使其聚焦成在与该金属表面接触点处至少约5MW/cm2的表面功率密度的入射光束，及使聚焦的辐射光束在横向上完全跨越覆盖金属表面的氧化物，以使通过一个或多个脉冲的相互作用由蒸发将该氧化物去除。该方法去除氧化皮不均匀、不干净，而且需要昂贵的激光器才能达到完成，实用性相对较差；
4、物理化学方式，主要是通过物理方式与化学方式相结合，如钢刷与酸洗结合、超声波与酸洗结合、超声波、酸洗与电解相结合等；这些方式在目前行业内使用较为广泛，如CN100402703C公开了一种去除热轧镍不锈钢材料氧化皮的方法，包括:(1)将不锈钢棒材或板材用化学酸洗液在5?95°C下浸泡4?180min，(2)将被清洗材料置于水中用超声波发生器超声处理5?120s，所述酸洗液的组分及重量配比为:硫酸或盐酸5%?25%，无机硫化物0.5?15%，其余为水。CN1900384A公开了一种采用超声波和电解组合去除零件表面氧化皮的工艺，是在同一电解液中利用不同电解与超声波组合去除氧化皮，通过控制电解、超声波工艺参数实现在20±2°C下、3?5min/5 μ m时间内完成去除金属材料表面氧化皮。这些方法相对单一物理法或化学法处理其功效较高，但是像超声波应用在去除不锈钢表面氧化皮上，本身存在着先天不足:①超声波声场在液体介质中传播，必然要衰减，也就是靠近超声换能器的位置声场强，越远离声场就越弱；②超声的空化作用也是不均匀的，空化泡会形成一层强、一层弱、一层强、一层弱的空间分布，所以在去除的不锈钢表面氧化皮时存在去除不均匀的问题；③超声波在液体中空化时伴随有空化泡的非线性振动会产生各次谐波和分谐波以及空化泡的崩溃会辐射出连续噪声，这些成分相互叠加会形成液体空化噪声。噪声透过水与空气界面向工作空间辐射，大约在85dB左右，危害工作人员身心健康。而电化学去除不锈钢表面氧化皮，也存在着一些不确定因素，主要有:①处理液:处理液中各物质状态(价态、活度、酸度、沉淀形成等)；处理液的温度变化；工件的材质、总面积和形状；工件表面活性中心分布；还原电极表面污染等等。若控制不当，会造成工件表面氧化皮去除不彻底或腐蚀过度，特别对面积大的不锈钢装饰板类工件，其处理过程参数更不易控制，很难做到稳定重现。②电极。当电流通过电极时，电极被极化，在电极的表面有新物质生成，使电极的稳定性变差、电催化效率降低；同时，在电极与处理液界面将会产生电化学热，在不同温度下电极的电荷传递系数、扩散系数和电极反应速率都会变化。可见，目前现有技术去除氧化皮存在较多不足，因此非常有必要开发一种新技术更有效地去除氧化皮，以满足当前不锈钢的镀膜需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是提供一种去除不锈钢表面氧化皮的方法，以解决去除不锈钢表面氧化皮存在去除不干净、不均匀，难以满足镀膜需求的问题。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种去除不锈钢表面氧化皮的方法，包括以下步骤:
Ca)将待处理工件与放电极板以10?30cm的间距相对固定设置在绝缘容器中，在所述绝缘容器中盛放复合缓冲工作液；所述复合缓冲工作液包括由醋酸-醋酸钠缓冲液和柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液按体积比为1: 0.5?2组成的混合缓冲液，以及在每升所述混合缓冲液中添加的脂肪醇聚氧乙烯醚0.1?3g、聚乙二醇单壬基苯基醚0.2?5g、氨基硫脲0.1?I g、六次甲基四胺5?20g、苯并三氮唑0.01?0.15g、草酸10?50g、乙二胺四乙酸二钠10?20g、苯胺0.1?0.5g、硫酸单异辛酯0.1?0.4g、有机酸0.1?0.5g、有机娃消泡剂0.01?0.lg、乙氧基炔丙醇I?3g、卩比唳10?20 g、丙炔磺酸钠0.05?I.Ig ;
(b)将高压脉冲电源的负极端与所述放电极板相连、高压脉冲电源的正极端与所述工件相连；所述高压脉冲电源的脉冲电压峰值为3000V?10000 V，脉冲电流的峰值约350?600A，脉冲频率10?40 Hz ;
(c )接通高压脉冲电源，使高压脉冲电源通过放电极板对所述工件放电，对浸没在所述复合缓冲工作液中的工件处理3?10 min，断开所述高压脉冲电源，取出处理后的工件、清洗、干燥即可。
[0006]本发明步骤(a)中所述有机酸为酒石酸、乳酸、苹果酸、白屈菜氨酸、丁二酸、丙酸、己二酸、琥珀酸、氨基乙酸、氨基丙酸、胱氨酸以及半胱氨酸中的一种或两种及两种以上任意比例的混合物。
[0007]本发明步骤(a)中所述有机酸为酒石酸、己二酸、氨基乙酸三种任意比例的混合物。
[0008]本发明步骤(a)中所述有机硅消泡剂的剂型:ZJ_822型；其生产厂家为:广州止境化工科技有限公司；
所述醋酸-醋酸钠缓冲液为每升缓冲液中含有冰醋酸60mL和无水醋酸钠160g ;所述朽1檬酸-朽1檬酸钠缓冲液为每升缓冲液中含一水合朽1檬酸8.6g与二水合朽1檬酸三钠15.2g0
[0009]本发明步骤(a)中所述复合缓冲工作液的初始电导率400?800 μ S/cm。
[0010]本发明步骤(b)中所述放电极板上设置有指向所述不锈钢工件表面氧化皮的若干电极尖端；所述电极尖端为分布在所述放电极板上凸孔的边沿尖端；所述电极尖端也可以为设置在所述放电极板上的不锈钢钉或可改变长度的尖端放电杆；所述电极尖端长短不一；所述电极尖端呈矩阵排布在所述放电极板上。
[0011]本发明步骤(b)中所述高压脉冲电源包括直流高压电源、限流电阻、触发开关、电容以及导线，所述直流高压电源与限流电阻、电容通过导线相串联，所述电容与所述触发开关、放电极板以及工件相并联，所述放电极板与高压脉冲电源的负极端相连、所述工件与高压脉冲电源的正极端相连；所述触发开关用于控制高压脉冲电源为所述放电极板及工件提供放电和断电。
[0012]本发明中所述触发开关为磁脉冲压缩开关、闸流管开关、火花隙开关以及高压放电触发开关，优选闻压放电触发开关，如CN103198956 A所公开的技术内容。
[0013]本发明中的复合缓冲工作液，是一种弱酸性(pH为5左右)溶液，其本身具有除油、溶锈、防止过度腐蚀、酸雾抑制、稳定酸度、防止沉淀、改善传质、促进气体脱附及光亮等功能。本发明将高压脉冲技术与复合缓冲工作液相结合，将脉冲高压施加到放电极板与工件上，在强电场的作用下，使放电极板与工件在复合缓冲工作液中形成放电；出现了从放电极板向工件表面方向延伸的高电导率的根须状放电通道，当通道一旦到达对面的工件时，电能就会沿着通道以浪涌式释放；此时，脉冲电能在微秒级的时间内向放电通道倾入，形成电子雪崩，巨大的脉冲电流(13?15A)使通道内形成高电能密度(12?103J/cm3)，由此引起局部高温(14?15K)，并出现弧光放电；进而将电能在复合缓冲工作液的协同下转化为力学效应、电磁效应、声学效应、热学效应、光学效应及化学效应，使工件上的氧化皮在各种效应的作用下，快速、均匀、干净地去除，由此实现了发明目的。
[0014]本发明提供的方法在去除不锈钢表面氧化皮的效果上优于现有技术，其主要在于:①高温高压状态下的超临界水氧化作用。在高温高压状态下，热膨胀引起复合缓冲工作液的密度减小，而压力的升高又使气液两相的相界面消失，成为均相体系的超临界状态。在这种状态下的复合缓冲工作液，具有反应速度快、反应时间短、反应温度低等独特的理化性质，对化学性质稳定的氧化皮的有很强的腐蚀性，从而加快了氧化皮的去除；②在复合缓冲工作液中放电导致电离或电子转移，元素价态发生变化。聚集在电极两端的电荷会产生极大的电压差，使得电极附近的复合缓冲工作液被击穿，产生从高压电极向外延伸的高电导率的电离通道，迅速将能量密度(12?103J/cm3)的电能注入复合缓冲工作液中，从而出现电子转移的过程，氧化皮在复合缓冲工作液中释放出或接受电子，改变了局部氧化皮层中某些氧化物的性质，提高了氧化皮的酸水溶性高压脉冲放电产生等离子体通道内的高温热解。在放电过程中，放电通道内完全由稠密的等离子体所充满，产生瞬间温度可达(14?15K)、压力可达(12?13 MPa)的高温高压，产生向外迅速膨胀的冲击波，这种对氧化皮的冲击远远强于喷砂、喷丸的效果。由于水具有不可压缩的特性，在高压下，复合缓冲工作液被压入氧化皮的鳞缝中并膨胀，松动工件基体上的氧化皮，为加速去除不锈钢表面氧化皮提供了条件；④当工作电压达到击穿电压时，在工件表面出现无数个游动、细小的银白色弧光放电点，并伴随轻微的反应声。这些弧光放电点存在的时间很短，没有固定位置，从而实现比较均匀地去除工件氧化皮的目的；⑤高压脉冲电源通过放电极板上电极尖端的巧妙设计结合复合缓冲工作液的协同作用，即使工件的形状及表面凸凹不平也能达到满意的效果。
[0015]本发明将高压脉冲放电与复合缓冲工作液相协同，将电能转化为力学效应、声学效应、热学效应以及化学效应等各种效应，实现了快速、均匀、干净地去除不锈钢表面氧化皮，同时，本发明使用的复合缓冲工作液，使用活性降低后也无需废弃，只需补充一部分母液即可继续循环使用。可见，本发明不仅方法简单、成本低廉、去除效率高、工作稳定性和可靠性高、放电极板的寿命长、去除氧化皮后的不锈钢表面十分光洁、能够满足再次镀膜的需求；而且在工业生产中无需频繁排放工作废液，既经济又环保；弥补了现有方法的不足，实用性强，应用前景广阔。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明所用氧化皮去除装置的结构示意图；
图2为本发明高压脉冲电源放电去除氧化皮的工作示意图；
图3为放电极板及电极尖端的局部结构放大示意图；
图4为实施例1处理前不锈钢工件表面显微镜图；
图5为实施例1处理后不锈钢工件表面显微镜图；
图6为对比例I处理前不锈钢工件表面显微镜图；
图7为对比例I处理后不锈钢工件表面显微镜图；
图8为对比例2处理前不锈钢工件表面显微镜图；
图9为对比例2处理后不锈钢工件表面显微镜图。
[0017]图中:1、可调直流高压源，2、放电电容，3、限流电阻，4、高压放电触发开关，5、绝缘容器，6、放电极板，7、复合缓冲工作液，8、工件，9、导线，1、根须状放电通道，11、电极尖端。
【具体实施方式】
[0018]下面实施例用于进一步详细说明本发明，但不以任何形式限制本发明。
[0019]按照图1所示结构组装成氧化皮去除装置，该装置包括高压脉冲电源和反应器两部分。
[0020]其反应器包括绝缘容器5、放电极板6、工件8以及复合缓冲工作液7，可以在绝缘容器5中设置有支架，将放电极板6与工件8相对固定安装在绝缘容器5中的支架上，以确保工件8与放电极板6相互平行且相对固定；然后将预先配好的复合缓冲工作液7倒入绝缘容器5内，浸没且超过放电极板6及工件8高度2?3cm，也可根据工件需要去除氧化皮的高度盛放复合缓冲工作液7，放电极板6与工件8的间距为10?30cm。
[0021]绝缘容器5可以为由塑料、电木等绝缘材料制作成的开上口的长方形容器，并要有一定的强度，底面安装一个排污阀门，供使用时定期排污；容器的容量由长、宽、高三个尺寸决定；长、宽、高要考虑放电极板6与工件8的间距、两者的高度以及与绝缘容器5容器侧壁的间距。本发明的实施例中绝缘容器5的实际内尺寸为长120cm、宽45cm、高120cm，将放电极板6、工件8距绝缘容器5的侧壁、底面的距离d约为10 cm，盛放的复合缓冲工作液7的液面高于工件8和放电极板6高度2 cm。
[0022]放电极板6和带氧化皮的工件8均可为普通不锈钢板，本发明中选用了 lCrl8Ni9不锈钢板(也称302板)，具有良好的耐腐蚀性能，对于小< 65%的硝酸的强氧化性酸，抗腐蚀性强，对于碱性溶液和大部分有机酸、无机酸也有一定的抗腐蚀性。本发明的实施例中选用板材的板厚均为0.5cm,面积为Im2,即:长X宽=100 cmX 100 cm。
[0023]放电极板6上均匀设置有若干电极尖端11，带有电极尖端11的放电极板6可制作成多种形式:如在不锈钢平板上冲压出多个阵列的凸起的尖端，凸起的尺寸可在(5^10cm) X (5^10 cm)范围选择；也可参照前一种方式，只是将冲压凸起的尖端改为安装一种可改变长度的尖端放电杆，以适应工件凸凹不平的表面，使放电间距基本保持一致。如图3所示，本发明的实施例中放电极板6上设有指向工件8氧化皮的多个电极尖端11，电极尖端11呈阵列，电极尖端11由锥度60°、直径Φ0.5cm的冲头冲压制成一圆环，任意两圆环中心间距L为5cm，圆环平均凸起高度X为0.3cm ;冲头在冲压过程中，将板材撕裂，由此圆环的顶部就形成了不规则的、凸凹不平的电极尖端U。
[0024]复合缓冲工作液7包括由醋酸-醋酸钠缓冲液和柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液按体积比为1: 0.5?2组成的混合缓冲液，以及在每升所述混合缓冲液中添加的脂肪醇聚氧乙烯醚0.1?3g、聚乙二醇单壬基苯基醚0.2?5g、氨基硫脲0.1?I g、六次甲基四胺5?20g、苯并三氮唑0.01?0.15g、草酸10?50g、乙二胺四乙酸二钠10?20g、苯胺0.1?0.5g、硫酸单异辛酯0.1?0.4g、有机酸0.1?0.5g、有机硅消泡剂0.01?0.lg、乙氧基炔丙醇I?3g、吡啶10?20 g、丙炔磺酸钠0.05?1.1g ;混合缓冲液是由醋酸(冰醋酸60mL/L)_醋酸钠(无水醋酸钠160g/L)缓冲液与柠檬酸(一水合柠檬酸8.6g/L)-柠檬酸钠(二水合柠檬酸三钠15.2g/L)水缓冲液组成。该复合缓冲工作液的初始电导率为400?800 μ S/cm,温度约为室温、pH为5左右。其中有机酸为酒石酸、乳酸、苹果酸、白屈菜氨酸、丁二酸、丙酸、己二酸、琥珀酸、氨基乙酸、氨基丙酸、胱氨酸以及半胱氨酸中的一种或两种及两种以上任意比例的混合物；优选酒石酸、己二酸、氨基乙酸三种任意比例的混合物；有机硅消泡剂的剂型:ZJ-822型；生产厂家为:广州止境化工科技有限公司。
[0025]如图1所示，高压脉冲电源包括可调直流高压电源1、限流电阻3、高压放电触发开关4、放电电容2以及若干导线9，其中直流高压电源I与限流电阻3、放电电容2通过导线9相串联，放电电容2、高压放电触发开关4与反应器中放电极板6和工件8相并联，为反应器提供了高压脉冲电源，将放电极板6与高压脉冲电源的负极端相连、所述工件8与高压脉冲电源的正极端相连；高压放电触发开关4用于控制高压脉冲电源为放电极板6及工件8提供放电或断电。本发明中高压放电触发开关4未CN103198956 A所公开的技术内容。其高压放电触发开关4也可以替换为磁脉冲压缩开关、闸流管开关以及火花隙开关等。
[0026]本发明中可调直流高压电源，其功率的大小、电压的调节范围视工件的工作面积及放电极板与工件的间距来确定；放电电容的容量、限流电阻的阻值、高压放电触发开关的转动频率，也与直流高压源的功率、电压及放电极板与工件的间距有关，这些参数的确定属于公知技术范畴。
[0027]本发明在处理不锈钢表面氧化皮时，启动高压放电触发开关4，接通高压脉冲电源，使高压脉冲电源通过放电极板6对工件8放电，对浸没在所述复合缓冲工作液7中的工件进行处理，当高压放电触发开关4转过接通状态，形成断路状态时，直流高压源通过限流电阻3为放电电容2充电，为下一个接通状态的放电做准备。在处理过程中直到将工件8上的氧化皮处理干净时，断开所述高压脉冲电源，取出处理后的工件、清洗、干燥即可。
[0028]高压脉冲电源将电能通过高压放电触发开关4形成脉冲高压施加到放电电极6与工件8上，放电电极6与工件8在复合缓冲工作液中形成放电。放电极板、工件间的复合缓冲工作液介质，在强电场的作用下，出现了从高压电极向外延伸的高电导率的分叉(如根须状)的通道(见图2)，当通道一旦到达对面的工件时，电能就会沿着通道以浪涌式释放。此时，电容器上存储的电能在微秒级的时间内向放电通道倾入，形成电子雪崩，巨大的脉冲电流(13?15A)使通道内形成高能密度(12?103J/cm3)，由此引起局部高温(14?15K),并出现弧光放电。以下为具体处理实施例:
实施例1
将带有氧化皮的工件8与放电极板6的间距设置为21cm，设置高压脉冲电源的脉冲电压峰值为4000V，脉冲电流的峰值约为430A，脉冲频率30Hz。
[0029]复合缓冲工作液按以下方式配制:采用醋酸(冰醋酸60mL/L)_醋酸钠(无水醋酸钠160g/L)缓冲体系与朽1檬酸(一水合朽1檬酸8.6g/L)_朽1檬酸钠(二水合朽1檬酸三钠15.2g/L)水缓冲溶液体系，两种缓冲溶液按照体积比为1:1.5混合配制100L，并添加在该混合缓冲液中添加脂肪醇聚氧乙烯醚300 g;聚乙二醇单壬基苯基醚(0π-10) 500 g；氨基硫脲10g ;六次甲基四胺500 g;苯并三氮唑15 g;草酸5000 g;乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)1000 g ;苯胺10 g ;硫酸单异辛酯40g ;有机酸50g (酒石酸10g、己二酸20g、氨基乙酸20g);有机硅消泡剂(ZJ-822型；广州止境化工科技有限公司)10 g ;乙氧基炔丙醇300g ;吡啶1000 g ;丙炔磺酸钠5 g，搅拌均匀构成复合缓冲工作液，其电导率约为650 μ S/cm，初始温度为27°C ；
启动高压放电触发开关4，频率为30Hz，使高压脉冲电源通过放电极板对所述工件放电，对浸没在所述复合缓冲工作液中的工件的氧化皮处理8 min，断开所述高压脉冲电源，冷却，取出处理后的工件、清洗、干燥即可。
[0030]实施例2
将带有氧化皮的工件8与放电极板6的间距设置为10cm，设置高压脉冲电源的脉冲电压峰值为3000V，脉冲电流的峰值约350A，脉冲频率40 Hz0
[0031]复合缓冲工作液按以下方式配制:采用醋酸(冰醋酸60mL/L)_醋酸钠(无水醋酸钠160g/L)缓冲体系与朽1檬酸(一水合朽1檬酸8.6g/L)_朽1檬酸钠(二水合朽1檬酸三钠15.2g/L)水缓冲溶液体系，两种缓冲溶液按照体积比为1: 2混合配制100L，并添加在该混合缓冲液中添加脂肪醇聚氧乙烯醚200 g;聚乙二醇单壬基苯基醚(O π-10) 250 g；氨基硫脲50g ;六次甲基四胺1000 g;苯并三氮唑10 g;草酸2500 g;乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na) 2000 g ;苯胺50 g ;硫酸单异辛酯30g ;有机酸30g (酒石酸10g、己二酸10g、氨基乙酸1g);有机硅消泡剂(ZJ-822型；广州止境化工科技有限公司)5 g ;乙氧基炔丙醇150g ;吡啶2000 g ;丙炔磺酸钠110g，搅拌均匀构成复合缓冲工作液，其电导率约为540μ S/cm，初始温度为26°C ；
启动高压放电触发开关4，频率为40Hz，使高压脉冲电源通过放电极板对所述工件放电，对浸没在所述复合缓冲工作液中的工件的氧化皮处理10 min，断开所述高压脉冲电源，冷却，取出处理后的工件、清洗、干燥即可。
[0032]实施例3
将带有氧化皮的工件8与放电极板6的间距设置为30cm，设置高压脉冲电源的脉冲电压峰值为10000 V，脉冲电流的峰值约600A，脉冲频率10 Hz0
[0033]复合缓冲工作液按以下方式配制:采用醋酸(冰醋酸60mL/L)_醋酸钠(无水醋酸钠160g/L)缓冲体系与朽1檬酸(一水合朽1檬酸8.6g/L)_朽1檬酸钠(二水合朽1檬酸三钠15.2g/L)水缓冲溶液体系，两种缓冲溶液按照体积比为1: 0.5混合配制100L，并添加在该混合缓冲液中添加脂肪醇聚氧乙烯醚250 g;聚乙二醇单壬基苯基醚(Οπ-10) 150 g；氨基硫脲1g ;六次甲基四胺2000 g ;苯并三氮唑I g;草酸4000 g;乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na) 1500 g ;苯胺35 g ;硫酸单异辛酯1g ;有机酸1g (酒石酸5g、乳酸5g);有机硅消泡剂(ZJ-822型；广州止境化工科技有限公司)I g ;乙氧基炔丙醇10g ;吡啶1500g ;丙炔磺酸钠80 g，搅拌均匀构成复合缓冲工作液，其电导率约为710 μ S/cm，初始温度为27 0C ；
启动高压放电触发开关4，频率为10Hz，使高压脉冲电源通过放电极板对所述工件放电，对浸没在所述复合缓冲工作液中的工件的氧化皮处理5 min,断开所述高压脉冲电源，冷却，取出处理后的工件、清洗、干燥即可。
[0034]实施例4
将带有氧化皮的工件8与放电极板6的间距设置为18cm，设置高压脉冲电源的脉冲电压峰值为8000 V，脉冲电流的峰值约520A，脉冲频率15 Hz0
[0035]复合缓冲工作液按以下方式配制:采用醋酸(冰醋酸60mL/L)_醋酸钠(无水醋酸钠160g/L)缓冲体系与朽1檬酸(一水合朽1檬酸8.6g/L)_朽1檬酸钠(二水合朽1檬酸三钠15.2g/L)水缓冲溶液体系，两种缓冲溶液按照体积比为1:1混合配制100L，并添加在该混合缓冲液中添加脂肪醇聚氧乙烯醚10 g;聚乙二醇单壬基苯基醚(0π-10)20 g;氨基硫脲10 g;六次甲基四胺480 g;苯并三氮唑8 g;草酸1000 g;乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)1500 g ;苯胺28 g ;硫酸单异辛酯25g ;丙酸35g ;有机硅消泡剂(ZJ-822广州止境化工科技有限公司)4g ;乙氧基炔丙醇250g ;卩比唳1700 g ;丙炔磺酸钠60 g,搅拌均勻构成复合缓冲工作液，其电导率约为400 μ S/cm，初始温度为25°C ；
启动高压放电触发开关4，频率为15Hz，使高压脉冲电源通过放电极板对所述工件放电，对浸没在所述复合缓冲工作液中的工件的氧化皮处理lOmin，断开所述高压脉冲电源，冷却，取出处理后的工件、清洗、干燥即可。
[0036]实施例5 将带有氧化皮的工件8与放电极板6的间距设置为20cm，设置高压脉冲电源的脉冲电压峰值为5000 V，脉冲电流的峰值约490A，脉冲频率35 Hz0
[0037]复合缓冲工作液按以下方式配制:采用醋酸(冰醋酸60mL/L)_醋酸钠(无水醋酸钠160g/L)缓冲体系与朽1檬酸(一水合朽1檬酸8.6g/L)_朽1檬酸钠(二水合朽1檬酸三钠15.2g/L)水缓冲溶液体系，两种缓冲溶液按照体积比为1:1.8混合配制100L，并添加在该混合缓冲液中添加脂肪醇聚氧乙烯醚200 g;聚乙二醇单壬基苯基醚(0π-10) 400 g；氨基硫脲40g ;六次甲基四胺1000 g;苯并三氮唑8 g;草酸3000 g;乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na) 1800 g ;苯胺35 g ;硫酸单异辛酯30g ;有机酸50g (丁二酸30g、己二酸20g)；有机硅消泡剂(ZJ-822广州止境化工科技有限公司)7 g ;乙氧基炔丙醇180g ;卩比啶1200g ;丙炔磺酸钠15 g，搅拌均匀构成复合缓冲工作液，其电导率约为700μ S/cm，初始温度为27 0C ；
启动高压放电触发开关4，频率为35Hz，使高压脉冲电源通过放电极板对所述工件放电，对浸没在所述复合缓冲工作液中的工件的氧化皮处理8 min，断开所述高压脉冲电源，冷却，取出处理后的工件、清洗、干燥即可。
[0038]实施例6
将带有氧化皮的工件8与放电极板6的间距设置为10cm，设置高压脉冲电源的脉冲电压峰值为8000 V，脉冲电流的峰值约560A，脉冲频率15 Hz0
[0039]复合缓冲工作液按以下方式配制:采用醋酸(冰醋酸60mL/L)_醋酸钠(无水醋酸钠160g/L)缓冲体系与朽1檬酸(一水合朽1檬酸8.6g/L)_朽1檬酸钠(二水合朽1檬酸三钠15.2g/L)水缓冲溶液体系，两种缓冲溶液按照体积比为1:1.5混合配制100L，并添加在该混合缓冲液中添加脂肪醇聚氧乙烯醚300 g;聚乙二醇单壬基苯基醚(O π-10) 500 g；氨基硫脲10g ;六次甲基四胺500 g ;苯并三氮唑15 g;草酸5000 g;乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na) 1000 g ;苯胺10 g ;硫酸单异辛酯40g ;有机酸50g (酒石酸10g、己二酸20g、氨基乙酸20g);有机硅消泡剂(ZJ-822广州止境化工科技有限公司)10 g ;乙氧基炔丙醇300g ;吡啶1000 g ;丙炔磺酸钠5 g，搅拌均匀构成复合缓冲工作液，其电导率约为800 μ S/cm，初始温度为26°C ；
启动高压放电触发开关4，频率为15Hz，使高压脉冲电源通过放电极板对所述工件放电，对浸没在所述复合缓冲工作液中的工件的氧化皮处理3min，断开所述高压脉冲电源，冷却，取出处理后的工件、清洗、干燥即可。
[0040]对比例I
采用酸浸泡洗涤方法:在本发明实施例中的绝缘容器5中，盛满浓度为6%的硝酸溶液，将带有的氧化皮的工件8浸泡在溶液中，用塑料棒不断搅拌液体，使液体运动，与工件8摩擦，处理时间5?8 min，取出处理后的工件、清洗、干燥即可。
[0041]对比例2
采用酸浸泡+超声洗涤:在本发明实施例中的绝缘容器5中，挂上(由苏州嘉辉超声波科技有限公司生产的JHZ-1048-28型)超声振板，超声频率为28KHz，额定功率2400W，共2块相对放置；在容器中盛满浓度为6%的硝酸溶液，将带有的氧化皮的工件8放置在两振板中间并浸泡在溶液中，开启超声电源开关，工件8在酸浸泡+超声环境中处理时间5?8 min,取出处理后的工件、清洗、干燥即可。
[0042]实施例7
实验方法:将实施例在处理之前将工件8上随机选取几处进行标记，并用100倍光学显微镜观察表面，处理后在相同的位置再用100倍光学显微镜观察比较。其结果见图4、图
5、图6、图7、图8及图9。
[0043]处理结果:
从图4、图5的比较可知，图5可以清楚、明显的看到晶界，光洁度好，氧化皮的去除率100%,观察整体表面光洁程度，基本均匀。
[0044]从图6、图7的比较可知，图7中显示不锈钢表面晶界几乎看不清楚，氧化皮基本没有去除，只是将表面的油溃污物去除，无明显效果。
[0045]从图8、图9的比较可知，图9中显示晶界虽可见且比较清晰，但表面光洁度不好，氧化皮没有完全去除。
[0046]可见，从检测结果可以看到，本发明的去除效果明显优于常规酸液浸泡洗涤以及酸液浸泡+超声洗涤等方法，也明显优于现有技术。
[0047]本发明列举的实施例旨在更进一步地阐明这种去除不锈钢材料氧化皮的工艺方法及在相关产业上的应用方向，而不对本发明的保护范围构成任何限制。
【权利要求】
1.一种去除不锈钢表面氧化皮的方法，其特征在于，包括以下步骤: (a)将待处理工件与放电极板以10?30cm的间距相对固定设置在绝缘容器中，在所述绝缘容器中盛放复合缓冲工作液；所述复合缓冲工作液包括由醋酸-醋酸钠缓冲液和柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液按体积比为1: 0.5?2组成的混合缓冲液，以及在每升所述混合缓冲液中添加的脂肪醇聚氧乙烯醚0.1?3g、聚乙二醇单壬基苯基醚0.2?58、氨基硫脲0.1?1 g、六次甲基四胺5?20g、苯并三氮唑0.01?0.15g、草酸10?50g、乙二胺四乙酸二钠10?20g、苯胺0.1?0.5g、硫酸单异辛酯0.1?0.4g、有机酸0.1?0.5g、有机娃消泡剂0.01?0.lg、乙氧基炔丙醇1?3g、卩比唳10?20 g和丙炔磺酸钠0.05?1.lg ; (b)将高压脉冲电源的负极端与所述放电极板相连、高压脉冲电源的正极端与所述工件相连；所述高压脉冲电源的脉冲电压峰值为3000V?10000 V，脉冲电流的峰值约350?600A，脉冲频率10?40 Hz ; (c )接通高压脉冲电源，使高压脉冲电源通过放电极板对所述工件放电，对浸没在所述复合缓冲工作液中的工件处理3?10 min，断开所述高压脉冲电源，取出处理后的工件、清洗、干燥即可。
2.根据权利要求1所述的去除不锈钢表面氧化皮的方法，其特征在于，步骤(a)中所述有机酸为酒石酸、乳酸、苹果酸、白屈菜氨酸、丁二酸、丙酸、己二酸、琥珀酸、氨基乙酸、氨基丙酸、胱氨酸以及半胱氨酸中的一种或两种及两种以上任意比例的混合物。
3.根据权利要求2所述的去除不锈钢表面氧化皮的方法，其特征在于，步骤(a)中所述有机酸为酒石酸、己二酸、氨基乙酸三种任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述的去除不锈钢表面氧化皮的方法，其特征在于，步骤(a)中所述复合缓冲工作液的初始电导率400?800 μ S/cm。
5.根据权利要求1所述的去除不锈钢表面氧化皮的方法，其特征在于，步骤(b)中所述放电极板上设置有指向所述不锈钢工件表面氧化皮的若干电极尖端。
【文档编号】C23G5/00GK104342714SQ201410565105
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】闫正, 杨敬伟, 孙宏丽, 田大水, 张强, 陈志刚 申请人:河北大学