電解脱脂

電解脱脂是將金屬浸在特定的電解液中，通上直流電進行電解處理，以達到脱脂的目的。要脱脂的工件可以是陰極，也可以是陽極。工件是陰極的叫陰極電解脱脂，工件是陽極的叫陽極電解脱脂。電解脱脂比化學脱脂效率高得多，並且脱脂徹底。

將金屬工件作為一個電極，浸在電解液中，通入直流電時，由於極化作用，金屬-溶液界面的界面張力降低，溶液很容易滲透到油膜下的工件表面，發生還原或氧化反應，析出大量的氫氣和氧氣。它們脱離金屬表面浮出，產生強烈的攪拌作用，猛烈地衝擊和撕裂油膜，使吸附在工件上的油膜被碎成細小的油珠，迅速與工件脱離，進入溶液後成為乳濁液，從而達到脱脂的目的。

鋁合金化學性質活潑，陽極電解會生成陽極氧化膜，或發生腐蝕溶解，所以不能使用陽極電解脱脂。鋁合金沒有氫脆現象，可以使用陰極電解脱脂。電解脱脂液一般是鹼性的。

1.氫氧化鈉的濃度

氫氧化鈉是強電解質，其水溶液導電能力強（濃度越高，導電能力越強）、電流密度大、脱脂速度快。氫氧化鈉對鋼鐵有鈍化作用，可以防止鋼鐵工件在陽極電解脱脂時腐蝕。氫氧化鈉對鋁合金有強烈的腐蝕性，所以不能用於鋁合金的電解脱脂。

2.表面活性劑的選擇

電解脱脂時，表面活性劑的作用已降到次要地位。通常不大量使用OP-10、烷基硫酸鈉、清洗劑6501、6502及肥皂等表面活性劑。因為他們的發泡能力強，若電解脱脂液中大量添加上述成分，工作時產生的大量含有氫氣、氧氣的泡沫會覆蓋整個槽液表面，長期堆積難以散去，遇到電極接觸不良產生的電火花，極易爆炸。因此，電解脱脂液中通常只加入磷酸三鈉、碳酸鈉、硅酸鈉和低泡表面活性劑。動物油和植物油在電解過程中會被加速除去，在鹼性狀態下，由於皂的生成會導致槽液泡沫越來越多。當槽液上面的泡沫太多時應及時驅散、取出和放進工件時要及時切斷電源，不能帶電上下槽，避免發生爆炸，防止發生安全事故。

3.電流密度

提供電流密度，可以提高脱脂速度和改善深孔與不通孔內的脱脂效果，但電流密度太高時，會形成大量的鹼霧，污染車間裏的空氣，還可能腐蝕工件。不僅在陽極脱脂時產生腐蝕作用，鋁合金工件在陰極脱脂時，電流密度太大，也會因陰極區溶液的PH值升高，而溶解腐蝕。合適的電流密度，保證析出足夠的氣體，才能將工件表面的油污清除乾淨，一般為3A/dm2~10A/dm2。

4.温度

提高温度可降低電解液的電阻，增加電流密度，促進油污的皂化和乳化作用，加快脱脂速度，提高脱脂效率，節約電能。但温度過高，不僅消耗大量的熱能，熱蒸汽污染車間的空氣，惡化勞動條件，還可能腐蝕鋁合金工件。合適的温度是35℃~60℃。槽液的温度一般低於化學脱脂，電解脱脂主要靠電解時產生的氣體對油污剝離，同時使溶液的乳化、皂化的作用大幅度加強。一般來講相同的油污用電解脱脂較化學方法效率要高很多。

5.槽體和電極材料

鋁合金的電解脱脂槽，應使用鋼質或襯鋼材料，但不能把鋼槽當電極使用。若鋼槽參加電解，就會破壞鋼槽的防腐層，導致鐵元素溶入電解液中，使電解液被污染而報廢。電極可以用不溶性材料製成，如石墨、不鏽鋼、鎳板等。

1）增加電流密度會促進水的電解，產生的氣體較多，攪拌效果增加，洗淨性向上。

2）温度上升時，金屬表面附着的油脂黏度會降低而容易流動，電導度增加有助於皂化作用，提高洗淨力。

3）電解洗淨液中蓄積的油分增加時，不但降低洗淨效果，洗淨液還有發泡增加的傾向，須設定油分濃度的管理限度範圍。

電解脱脂包括陰極電解脱脂(工件作陰極)、陽極電解脱脂(工件用作陽極)、換向法電解脱脂(工件的極性連續轉換)、PR法電解脱脂(使用PR電流)等。

(一)陰極電解脱脂

在陰極電解清洗中，工件作陰極，它上面殘留的油污在電解時被大量產生的氫氣攪拌沖走，初生態的氫還有還原表面氧化膜而起到活化的作用，有利於基體金屬與鍍層具有良好的結合強度。

反過來，它也有缺點，就是容易使鋼鐵發生氫脆。特別是對高碳鋼或彈簧鋼，極易發生氫脆。此外，溶於溶液中的金屬雜質可能附着在陰極(工件)上。如果溶液含有絡合劑或螯合化合物、異金屬雜質形成絡離子，可能電沉積在陰極工件上，影響鍍層與基體的結合力。當鐵板用作陽極材料時，在青銅和銅上可能形成一層鐵鍍層。在這種情況，使用的陽極材料必須是不溶性電極材料(如不鏽鋼、燒結炭等)。

陰極電解清洗溶液使用類似在鹼性化學脱脂中用的鹼及鹼性鹽，軟化水添加劑以及一些低泡高效專用表面活性劑。根據基體金屬不同，電解清洗液的組成與濃度都不一樣，一般濃度偏低。如果使用易於產生泡沫的表面活性劑，泡沫阻礙了陽極上氧氣和陰極上氫氣的析出，在兩個電極產生的氫氣和氧氣的氣泡達到一定比例遇到火花可能會引起爆鳴。因此，一定要採用有效的低泡表面活性劑。

(二)陽極電解脱脂

在陽極電解清洗中，工件表面上產生的氧氣也可以沖走油脂和其他污物，沒有氫脆產生，沒有雜質金屬電沉積的可能性。但在工件表面上會形成氧化膜，但可以通過將其浸入稀酸溶液中輕易地除去。因此工件用作陽極時，必須小心防止工件表面遭陽極溶解而腐蝕表面，或產生針孔。這種方法不適用於化學性質活潑的金屬材料如鋁、鋅和它們的合金的電解脱脂 ^[1]  。