專利名稱：清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于等離子體清洗工藝，具體涉及一種清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝。
背景技術：
等離子體是物理科學研究中的一個分支，目前等離子體技術已被廣泛地用于國防、工業、農業、環境、通信等一系列國民經濟發展 領域，例如微電子電路等離子體鍍膜、拋光、清洗、刻蝕、沉積等加工過程，極大地推動了信息產業的發展，促進了工業科技進步。等離子體清洗作為物質的一種聚集狀態必須要求其空間尺度遠大于德拜長度，時間尺度遠大于等離子體清洗響應時間，在此情況下，等離子體清洗的集體相互作用起主要作用，在較大的尺度上正負電荷數量大致相等，滿足所謂的準中性條件。不銹鋼材料在真空鍍膜時，基體表面通常有一層氧化膜，該氧化膜除去后又能迅速再生成，因此，一般材料表面清洗工藝很難獲得附著力良好的鍍層。目前國內外均將等離子體清洗工藝技術應用于不銹鋼材料真空鍍膜之前的清洗活化處理，但是在應用中還存在很多電解液配方問題，如不環保的強酸，強堿的配液等造成了配液生產成本高，效率低，且嚴重污染環境。

發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的缺陷，提供一種配方成本低，且安全無公害的等離子體鍍膜清洗工藝。本發明的技術方案如下一種清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清洗工件為陽極，不溶性金屬或石墨為陰極，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，所述的電解液組分包括尿素O. 5-2000g/L、碳酸氫鈉O. 2-1000g/L ;優選值為尿素 100-500g/L、碳酸氫鈉 O. 5-20g/L。進一步，如上所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其中，電解液中的碳酸氫鈉可以用碳酸鈉替代，含量為5-1000g/L。進一步，如上所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其中，電解液中的還可以包含緩蝕劑O. 6-150g/L ;緩蝕劑的優選值為O. 6-10g/L。所述的緩蝕劑可采用十二烷基硫酸鈉或硫酸銨或硫酸鈉。進一步，如上所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其中，直流電的電壓控制在10-120V，清洗時間為5-60秒。進一步，如上所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其中，陰極電流密度為10-80A,陰陽極相對運動速度為12-60m/min。進一步，如上所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其中，清洗水溫為50-80。。。進一步，如上所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其中，在將陽極置于電解液槽之前，先對作為陽極的被清洗工件進行去除拋光膏的處理。可采用超聲波清洗工藝進行去除拋光膏的處理，水溫為80-90°C。本發明的有益效果如下本發明所提供的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，采用通過氣體放電產生等離子體，清洗中的自由電子與氣體中的原子和分子碰撞，引發原子、分子的內態變化產生激發離解和電離，所產生的物質的變化發生各種化學反應生成化合物。該工藝所使用的清洗液無強酸、強堿，溶液配方安全環保，生產成本低，加工效率高。
具體實施例方式下面結合具體的實施例對本發明進行詳細的描述。首先，說明一下等離子體清洗機理一黏性薄膜理論，等離子 體清洗主要是陽極電極過程和表面電解液形成共同作用的結果，從陽極溶解下來的金屬離子與電解液形成溶解度小、黏性大、擴散速度小的電解液，并慢慢地積累在陽極附近，粘接在陽極表面，形成了黏滯性較大的電解液層。以不銹鋼材料為例，不銹鋼材料在真空鍍膜時，基體表面通常有一層氧化膜，該氧化膜除去后又能迅速再生成，因此一般材料表面清洗工藝很難獲得附著力良好的鍍層。等離子體清洗工藝可用于不銹鋼材料真空鍍膜前的清洗活化處理，可保證鍍膜產品具有非常強的附著力，使鍍膜質量顯著提高。等離子體清洗工藝是以被清洗工件為陽極，不溶性金屬或石墨為陰極，兩電極浸入電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，陽極表面的等離子體強弱對清洗質量有很大的作用。不銹鋼產品的清洗工藝基本流程如下超聲波清洗一水洗一水洗一等離子清洗一水洗一水洗一活化一水洗一水洗一超聲波清洗一水洗一水洗一烘干。本發明所提供的清潔環保型等離子體清洗工藝與現有同類工藝技術的主要區別在于清洗電解液配方的不同。現有的同類工藝在清洗電解液的配方中多存在強酸、強堿等配液，會對環境造成嚴重的污染。本發明所提供的清洗電解液，無強酸、強堿配方，具有清潔環保的特點。本發明的電解液組分包括尿素0.5-2000g/L、碳酸氫鈉0.2-1000g/L。碳酸氫鈉可以用5-1000g/L的碳酸鈉替代，并且還可以加入緩蝕劑O. 6-150g/L，緩蝕劑的作用是適當減緩藥液對金屬的腐蝕，緩蝕劑可采用十二燒基硫酸鈉或硫酸銨或硫酸鈉。電解液組分的優選值可以為尿素100-500g/L、碳酸氫鈉O. 5-20g/L。如果加入緩蝕劑，緩蝕劑的優選值為O. 6-10g/L。具體的電解工藝中控制電壓10-120V，清洗時間5_60秒，陰極電流密度10-80A,陰陽極相對運動速度12-60m/min。電解工藝中電壓、電流密度、清洗時間等參數的控制應根據溶液中組分的濃度、清洗工件的數量、電源設備的類型等進行選擇和調整，對于一個具體的清洗產品材料體系，究竟采用哪種清洗配方，應根據清洗材質原因，環境條件，以期實現最佳的清洗效果，不能一概而論。下面提供幾種具體的工藝實施例實施例I清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清洗工件-鋅鋁合金材料為陽極，石墨為陰極，清洗面積為2000-4000平方厘米，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，所述的電解液組分包括尿素O. 5g/L、碳酸氫鈉5g/L、十二烷基硫酸鈉13g/L(也可以不使用)。電解工藝中控制電壓10v，清洗時間30秒，陰極電流密度10A，陰陽極相對運動速度12m/min，水溫50°C。通過這樣工藝清洗在鋅鋁合金電鍍件上，表面去除氧化層、油污、毛刺，提聞真空鍛I旲廣品的結合力，品質效率聞，能使后續加工獲得滿意效果。實施例2清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清 洗工件-電鍍材料為陽極，不銹鋼為陰極，清洗面積為500-2000平方厘米，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，電解液組分包括尿素2g/L、碳酸鈉20g/L、硫酸銨6g/L。電解工藝中控制電壓20v,清洗時間40秒，陰極電流密度20A，陰陽極相對運動速度20m/min，水溫50°C。這種工藝對電鍍類產品清洗，提高表面光潔度，除凈表面的油污，除去表面氧化物。實施例3清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清洗工件一鋁合金為陽極(或其它金屬產品、電鍍件)，石墨為陰極，清洗面積為200-1000平方厘米，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，電解液組分包括尿素100g/L、碳酸氫鈉20g/L、硫酸鈉100g/L。電解工藝中控制電壓120v，清洗時間5秒，陰極電流密度80A，陰陽極相對運動速度60m/min，水溫50°C。除去表面鈍化膜，露出金屬結晶組織。實施例4清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清洗工件-鋁合金為陽極(或其它金屬產品、電鍍件)，石墨為陰極，清洗面積為200-1000平方厘米，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，電解液組分包括尿素20g/L、碳酸鈉5g/L、十二烷基硫酸鈉6g/L。電解工藝中控制電壓30v，清洗時間30秒，陰極電流密度20A，陰陽極相對運動速度30m/min，水溫50°C。除去表面鈍化膜，露出金屬結晶組織，除凈表面的油污。實施例5清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清洗工件-不銹鋼材料為陽極，石墨為陰極，清洗面積為100— 2000平方厘米，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，電解液組分包括尿素70g/L、碳酸氫鈉50g/L、十二烷基硫酸鈉150g/L。電解工藝中控制電壓110v，清洗時間5秒，陰極電流密度70A，陰陽極相對運動速度55m/min，水溫80°C。這種清洗工藝，主要為不繡鋼類產品，除去產品加工中產生的氧化物和清除油污。實施例6清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清洗工件一不銹鋼材料為陽極，石墨為陰極，清洗面積為200-10000平方厘米，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，電解液組分包括尿素70g/L、碳酸鈉250g/L、硫酸鈉130g/L。電解工藝中控制電壓110v，清洗時間6秒，陰極電流密度70A，陰陽極相對運動速度50m/min，水溫80°C。這種清洗工藝，主要為不繡鋼類產品，除去產品加工中產生的氧化物和清除油污。實施例7清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清洗工件一不銹鋼材料為陽極，不銹鋼為陰極，清洗面積為500-1000平方厘米，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，所述的電解液組分包括尿素0. 5g/L、碳酸氫鈉0. 2g/L、十二烷基硫酸鈉0. 6g/L。電解工藝中控制電壓10v，清洗時間60秒，陰極電流密度10A，陰陽極相對運動速度12m/min，水溫70°C。這種清洗工藝，主要為不繡鋼類產品，除去產品加工中產生的氧化物和清除油污。實施例8
清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清洗工件-不銹鋼材料為陽極，石墨為陰極，清洗面積為200-10000平方厘米，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，電解液組分包括尿素1000g/L、碳酸鈉800g/L、硫酸鈉100g/L。電解工藝中控制電壓110v，清洗時間6秒，陰極電流密度70A，陰陽極相對運動速度50m/min，水溫80°C。通過這樣工藝清洗在不繡鋼件上，表面去除氧化層、油污、毛刺，提高真空鍍膜產品的結合力，品質效率聞，能使后續加工獲得滿意效果。實施例9清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清洗 工件一不銹鋼材料為陽極，石墨為陰極，清洗面積為5000-10000平方厘米，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，電解液組分包括尿素1000g/L、碳酸鈉1000g/L、硫酸鈉100g/L。電解工藝中控制電壓110v，清洗時間6秒，陰極電流密度70A，陰陽極相對運動速度50m/min，水溫50°C。通過這樣工藝清洗在不繡鋼件上，表面去除氧化層、油污、毛刺，提高真空鍍膜產品的結合力，品質效率高，能使后續加工獲得滿意效果。實施例10清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清洗工件一不銹鋼材料為陽極，石墨為陰極，清洗面積為200-10000平方厘米，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，電解液組分包括尿素1000g/L、碳酸氫鈉500g/L。電解工藝中控制電壓50-90v，清洗時間20秒-60秒，陰極電流密度50-80A，陰陽極相對運動速度50m/min，水溫80°C。通過這樣工藝清洗在不銹鋼，電鍍件上，表面去除氧化層、油污、毛刺，提高真空鍍膜產品的結合力，品質效率高，是相對較為理想的工藝狀態，能使后續加工獲得滿意效果。實施例11清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清洗工件-不銹鋼材料為陽極，石墨為陰極，清洗面積為500-10000平方厘米，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，電解液組分包括尿素2000g/L、碳酸氫鈉1000g/L。電解工藝中控制電壓50-90v,清洗時間20秒-60秒，陰極電流密度50-80A，陰陽極相對運動速度50m/min，水溫60°C。通過這樣工藝清洗在不銹鋼，電鍍件上，表面去除氧化層、油污、毛刺，提高真空鍍膜產品的結合力，品質效率高，能使后續加工獲得滿意效果。在上述具體實施例的基礎上，等離子體清洗工藝一般還應注意以下工藝要求(I)不銹鋼產品在等離子體清洗前必須徹底清除拋光膏，可采用超聲波清洗工藝進行去除拋光膏的處理，水溫為80-90°C。(2)在清洗過程中，需要經常測量電解液的相對密度和PH值。按周期化驗分析溶液，根據結果及時進行調整。(3)在溶液發生老化后，及時更換電解液。(4)及時清除陰極板上的沉積物，以保證電路通暢。(5)調整好陰極與陽極的距離，陰極與陽極之間的距離以100-300mm為宜。(6)控制合適的陽極電流密度，以獲得良好的等離子體清洗質量。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種形式上的改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，以被清洗工件為陽極，不溶性金屬或石墨為陰極，兩電極置于電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其特征在于所述的電解液組分包括尿素0. 5-2000g/L、碳酸氫鈉0. 2-1000g/L。
2.如權利要求I所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其特征在于電解液中的碳酸氫鈉可以用碳酸鈉替代，含量為5-1000g/L。
3.如權利要求I或2所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其特征在于電解液中的還可以包含緩蝕劑0. 6-150g/L。
4.如權利要求3所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其特征在于所述的緩蝕劑可采用十二烷基硫酸鈉或硫酸銨或硫酸鈉。
5.如權利要求I所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其特征在于所述的電解液組分的優選值為尿素100-500g/L、碳酸氫鈉0. 5-20g/L。
6.如權利要求5所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其特征在于電解液中的還可以包含緩蝕劑0. 6-10g/L。
7.如權利要求I或2所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其特征在于直流電的電壓控制在10-120V，清洗時間為5-60秒。
8.如權利要求I或2所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其特征在于陰極電流密度為10-80A，陰陽極相對運動速度為12-60m/min。
9.如權利要求I或2所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其特征在于清洗水溫為 50-80°C。
10.如權利要求I或2所述的清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝，其特征在于在將陽極置于電解液槽之前，先對作為陽極的被清洗工件采用超聲波清洗工藝進行去除拋光膏的處理，水溫為80-90°C。
全文摘要
本發明屬于等離子體清洗工藝，具體涉及一種清潔環保型等離子體鍍膜清洗工藝。該工藝以被清洗工件為陽極，不溶性金屬或石墨為陰極，兩電極同時浸入電解液槽中，通過直流電產生陽極溶液清洗，其中，所述的電解液組分包括尿素0.5-2000g/L、碳酸氫鈉0.2-1000g/L，碳酸氫鈉可用5-1000g/L的碳酸鈉替代，另外，還可加入緩蝕劑0.6-150g/L。本發明所使用的清洗液無強酸、強堿，溶液配方安全環保，生產成本低，加工效率高。
文檔編號C25F1/06GK102787346SQ20121027042
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月31日 優先權日2012年7月31日
發明者康斌生, 沙福國 申請人:北京天藝創新科技有限公司