一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法

本发明涉及金属零件表面处理，具体为一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法。

背景技术：

1、为了防止金属零件在空气中发生腐蚀和生锈，通常会在其表面覆盖一层油膜。此外，在生产、加工和运输过程中金属零件表面经常会黏附一些灰尘，形成一层污垢，影响其后续再加工和使用过程，需要提前予以去除。以铝合金为例，除油是表面处理中的一个重要过程，如果铝合金表面除油不干净，则以后的加工工作将难以进行。工作表面需要除去的污染物包括：铝合金在冲压、车、铣等加工过程中沾染的各种油污、残余抛光膏、手印迹、油封、表面蜡质等。

2、常见的除油方法可分为溶剂除油、化学除油、电化学除油等。其中，溶剂除油的速度比较快，一般不会腐蚀金属零件，但是其除油不彻底，还要经过化学或电解等深度除油过程。化学除油工艺可根据体系ph值分为酸性和碱性化学除油两种，效果较为彻底，但是容易对金属表面造成腐蚀。电解除油可分为阴极除油、阳极除油和阴极-阳极联合除油等，不同的除油方式得到的镀层质量和耐蚀性不同。一般来说，阳极除油对金属零件表面有较大的侵蚀作用，而阴极除油容易造成“氢脆”，时间均不宜太长。

3、对于铝合金而言，在酸性或碱性体系中均易发生腐蚀，如何在除油的同时保护铝合金零件本体，避免腐蚀成为研究和应用的热点问题。为了提高铝合金零件的除油效果，保护其表面不被氧化并降低工艺过程能耗，开发新型高效联合除油工艺对于铝合金表面处理具有决定性的意义。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，具备除油速度快对环境友好且无二次污染，金属在除油过程中保持稳定，有利于后续加工或使用等优点，解决了上述技术的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，包括以下步骤：

5、步骤一、制备除油液：将碱性物质、ph缓冲剂、分散剂、乳化剂、缓蚀剂、表面活性剂和消泡剂溶于水中，在室温下搅拌；

6、步骤二、电化学除油：将金属零件与直流电源阴极相连接，阳极采用不锈钢或者钛板连接；

7、步骤三、将金属零件等置于超声清洗装置中；

8、步骤四、使用超声催化氧化工艺去除金属零件表面油污，在此过程中利用电化学还原法保护阴极上的金属零件；

9、步骤五、金属零件表面氧化层脱落并保持单质(零价)状态，同时电解产生大量气体辅助油污从零件表面分离；

10、步骤六、铝合金表面脱落的油污在阳极被氧化，生成二氧化碳和水。

11、优选的，所述步骤一中碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠和漂白粉其中的一种或多种，所述ph缓冲剂ph值范围为11-13，所述ph缓冲剂包括磷酸盐缓冲溶液、hepes缓冲液和乙二胺四乙酸缓冲液中的一种或多种，所述分散剂包括阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂，所述乳化剂包括辛基酚聚氧乙烯醚、磷酸盐乳化剂、硫酸盐类乳化剂或磷酸三酯，所述缓蚀剂包括钠离子缓蚀剂、钾离子缓蚀剂、铜离子缓蚀剂、苯乙烯芳香磺酸盐或山梨醇柠檬酸盐，所述表面活性剂包括磷酸盐类表面活性剂缓蚀剂，所述消泡剂包括聚合物消泡剂、有机硅消泡剂、石油消泡剂或生物物质消泡剂中的一种。

12、优选的，所述步骤二中电化学除油的电流范围为0.5-5a/dm2，电压1-10v，电解时间1-10min。

13、优选的，所述金属先打开电化学除油系统，然后再打开超声除油工艺。

14、优选的，所述步骤二中金属零件与阳极之间距离小于10厘米，并且整体固定于超声清洗容器中。

15、通过上述技术方案，通过阴阳两极板之间距离小于10厘米以减少能量消耗。

16、优选的，所述步骤三中清洗装置超声功率为60-120w，除油时间为1-10min。

17、优选的，所述步骤三中金属零件整体浸入超声清洗装置槽内，且金属零件顶面与槽内液面距离大于自身高度1/5。

18、优选的，所述步骤四中超声将电化学产生的气泡切割成微纳气泡，与油污具有更大的接触角。

19、优选的，所述步骤四中超声催化氧化工艺将电化学过程中产生的气泡切割成微纳气泡，强化了其与金属零件表面油脂的结合能力。

20、优选的，所述电化学还原法包括以下步骤：

21、s1、通过直流电源将金属零件连接到阴极，同时将阳极采用不锈钢或者钛板连接；

22、s2、在电解质溶液中，阴极上的金属零件处于保护状态，当金属零件作为阴极时，它会受到电化学还原的保护作用，在电极表面形成一层保护性的金属离子沉积层；

23、s3、在电解过程中，金属离子从阳极释放到电解质溶液中，而阴极上的金属零件则接受这些离子并在表面还原成金属。

24、通过上述技术方案，通过金属零价与直流电流阴极相连，确保了除油过程中不被氧化；其次，电化学产生的气泡在超声的作用下形成微/纳米气泡，并与油污相结合，使其从零件表面分离，达到高效除油的目的，再者，产生的油污在阳极被氧化生成二氧化碳与水，无需更换清洗液和排放废水。

25、与现有技术相比，本发明提供了一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，具备以下有益效果：

26、1、本发明通过电化学-超声联合除油工艺利用了电化学除油和超声除油两种工艺，并将二者有机结合起来，除油方法以超声氧化法为主，电化学还原法保护阴极上的金属零件，使其表面氧化层脱落并保持单质(零价)状态，同时电解产生大量气体，这些气体在超声作用下变成微/纳米气泡，辅助油污从零件表面分离，提高了金属零件表面油污和氧化层的去除效果，且所使用的水系除油液所含成分价格便宜，消耗量少，可多次反复利用，达到了除油速度快对环境友好且无二次污染的有益效果。

27、2、本发明通过将金属零件与直流电流的阴极相连接，因此可以有效地保护金属零件，使其在除油过程中保持稳定，达到了金属在除油过程中保持稳定的有益效果。

28、3、本发明通过利用阳极氧化法将体系中的油污降解成二氧化碳与水，无后续的污水排放，达到了绿色低碳更加环保的有益效果。

技术特征：

1.一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，其特征在于：所述步骤一中碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠和漂白粉其中的一种或多种，所述ph缓冲剂ph值范围为11-13，所述ph缓冲剂包括磷酸盐缓冲溶液、hepes缓冲液和乙二胺四乙酸缓冲液中的一种或多种，所述分散剂包括阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂，所述乳化剂包括辛基酚聚氧乙烯醚、磷酸盐乳化剂、硫酸盐类乳化剂或磷酸三酯，所述缓蚀剂包括钠离子缓蚀剂、钾离子缓蚀剂、铜离子缓蚀剂、苯乙烯芳香磺酸盐或山梨醇柠檬酸盐，所述表面活性剂包括磷酸盐类表面活性剂缓蚀剂，所述消泡剂包括聚合物消泡剂、有机硅消泡剂、石油消泡剂或生物物质消泡剂中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，其特征在于：所述步骤二中电化学除油的电流范围为0.5-5a/dm2，电压1-10v，电解时间1-10min。

4.根据权利要求1所述的一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，其特征在于：所述金属先打开电化学除油系统，然后再打开超声除油工艺。

5.根据权利要求1所述的一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，其特征在于：所述步骤二中金属零件与阳极之间距离小于10厘米，并且整体固定于超声清洗容器中。

6.根据权利要求1所述的一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，其特征在于：所述步骤三中清洗装置超声功率为60-120w，除油时间为1-10min。

7.根据权利要求1所述的一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，其特征在于：所述步骤三中金属零件整体浸入超声清洗装置槽内，且金属零件顶面与槽内液面距离大于自身高度1/5。

8.根据权利要求1所述的一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，其特征在于：所述步骤四中超声将电化学产生的气泡切割成微纳气泡，与油污具有更大的接触角。

9.根据权利要求1所述的一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，其特征在于：所述步骤四中超声催化氧化工艺将电化学过程中产生的气泡切割成微纳气泡，强化了其与金属零件表面油脂的结合能力。

10.根据权利要求1所述的一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，其特征在于：所述电化学还原法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及金属零件表面处理技术领域，且公开了一种快速高效去除金属零件表面油污和氧化物的方法，包括以下步骤：步骤一、制备除油液：将碱性物质、pH缓冲剂、分散剂、乳化剂、缓蚀剂、表面活性剂和消泡剂溶于水中，在室温下搅拌；步骤二、电化学除油：将金属零件与直流电源阴极相连接，阳极采用不锈钢或者钛板连接；步骤三、将金属零件等置于超声清洗装置中；步骤四、使用超声催化氧化工艺去除金属零件表面油污，在此过程中利用电化学还原法保护阴极上的金属零件；步骤五、金属零件表面氧化层脱落并保持单质(零价)状态，同时电解产生大量气体辅助油污从零件表面分离；步骤六、铝合金表面脱落的油污在阳极被氧化，生成二氧化碳和水。

技术研发人员：李亮,杨鑫明,李飞鹏,唐古,陶红,杨婧,宋戴铭,燕玉飞,黄静怡
受保护的技术使用者：上海理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21