環(huán)保節(jié)能的噴射式液相等離子除銹去污及表面改性方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬表面油污清洗領域，具體涉及液相等離子除銹去污及表面改性方法。
【背景技術】
[0002]金屬表面清洗主要是去除金屬表面的油、銹、氧化皮等污染物，按照清洗的作用原理分類，目前國內(nèi)外主要的清洗技術有以下幾種:
[0003]I)物理清洗法
[0004]物理清洗是利用各種力、熱、聲、光、電等物理作用清除污垢，其技術水平主要體現(xiàn)在設備及其優(yōu)化配置和綜合運用上。物理清洗不需要消耗各種原材料，只需要消耗一定的能源，不會產(chǎn)生各種廢液污染環(huán)境。包括手工清洗法、機械清洗法、噴射清洗法、超聲波清洗等，目前水射流清洗占主導地位，并呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢。但是物理清洗方法不能有效清洗很多氧化皮，清洗效率低，設備投入大，清洗效果不好。
[0005]2)化學清洗法
[0006]化學清洗法的發(fā)展與清洗劑的進步密切相關，也是目前國際國內(nèi)占主導地位的清洗方法，約在70%以上的產(chǎn)品靠化學方法來清洗，但是化學清洗方法主要靠清洗劑來進行清洗，目前主導的清洗劑主要有酸、堿和有機清洗劑等，這些清洗劑都對環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞和影響，在環(huán)境形勢越來越惡劣的情況下，應該逐步取代該清洗技術，或者發(fā)展新型環(huán)保的清洗劑。
[0007]3)生物清洗方法
[0008]生物清洗是利用微生物將設備表面附著的油污等污物轉(zhuǎn)化成為無毒無害的水溶性物質(zhì)。這類清洗劑可將污物如油類和有機物徹底分解，是一種真正意義上的環(huán)保型綠色清洗技術。微生物清洗技術在國外已取得很大發(fā)展，并成功地應用于許多領域，但在國內(nèi)生物清洗技術則仍處于研發(fā)階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種噴射式的液相等離子除銹去污及表面改性方法。
[0010]本發(fā)明的目的是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的，一種液相等離子除銹去污及表面改性方法，將電源的陰極或陽極與待清洗工件相連接，電源的另一極與噴頭連接，將液相等離子清洗液以噴射的方式噴射在待清洗工件表面。
[0011 ]作為優(yōu)選的方案，所述液相等離子清洗液為中性鹽溶液，優(yōu)選為碳酸氫鈉、碳酸鈉、硫酸鈉的混合溶液，該混合溶液具備離子的特點，同時其易獲取，偏中性，不含酸堿，不用進行廢棄液處理，也不會對環(huán)境造成危害?；旌先芤旱臐舛忍?，產(chǎn)生的等離子體過多，待清洗工件所在的第一電極的溫度過高會使待清洗工件表面產(chǎn)生損傷;混合溶液的濃度過低，產(chǎn)生的等離子體太少，等離子體對待清洗工件表面的沖擊作用較弱，造成待清洗工件表面油污等雜質(zhì)的清洗效果不佳，所以，碳酸氫鈉溶液的質(zhì)量濃度選為3%-15%、碳酸鈉的質(zhì)量濃度〈5%、硫酸鈉的質(zhì)量濃度〈5%，在待清洗工件表面清洗時，既具備良好的清洗效果，也能保護待清洗件不被損傷。為了使工件的清洗達到最佳的效果，本發(fā)明所述混合溶液中碳酸氫鈉的濃度最優(yōu)選為5%-10%。
[0012]作為優(yōu)選的方案，所述液相等離子清洗液的噴射壓力2IMPa0
[0013]作為優(yōu)選的方案，還可在所述液相等離子清洗液中摻雜質(zhì)量分數(shù)<5%的直徑為
0.001-2.0mm的硬質(zhì)顆粒，所述硬質(zhì)顆粒由氧化鋁、氧化鋯陶瓷、石英砂、金剛玉、不銹鋼或WC-Co硬質(zhì)合金制成。這些顆粒高速撞擊零件表面，造成零件表面的晶格扭曲變形，使表面硬度增高，可加速清洗金屬表面的油、銹和氧化皮等雜質(zhì)，同時使零件表面生成0.1-0.4mm深的硬化層，增加零件表面對塑性變形和斷裂的抵抗能力，并使表層產(chǎn)生壓應力，提高其疲勞強度;并使零件表面上的缺陷和由于機械加工所帶來的損傷減少，從而降低應力集中。
[0014]本發(fā)明所述環(huán)保節(jié)能的噴射式液相等離子除銹去污及表面改性方法，其特征在于:形成電場時溶液溫度在40°C?70°C，噴射速度>0.lm/s，由專用特制噴頭噴淋(見圖2)，噴頭與工件之間有2mm?20mm間距。電極距離待清洗工件距離較小，在工件表面形成電離區(qū)，以達到除銹去污及表面改性的目的。
[0015]本發(fā)明還提供了所述方法的專用噴頭，其特征在于:噴頭基材由絕緣的材料制成，導電電極根據(jù)待清洗零件決定(一般為不銹鋼板或者鈦板或者弧形碳板經(jīng)加工而成)，孔徑
0.5mm?2mm，孔間距2mm?3mm，如附圖2所示。
[0016]本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:
[0017]1、所用清洗液使用的是鹽溶液，不含酸堿，不用進行廢棄液處理，也不會對環(huán)境造成危害，是環(huán)保的除銹去污方法。
[0018]2、本發(fā)明運用高壓液相流與等離子復合的方法來對金屬表面進行除銹去污;高壓水流對金屬表面有形變加工強化的作用，而等離子帶有瞬間(千分之一秒)的高溫達到800?900°C，對金屬表面有退火以及淬火的作用，這兩種作用復合可以達到增強金屬表面的目的。
[0019]3、本發(fā)明運用金屬表面噴丸與等離子體復合處理的方法來對金屬表面進行除銹去污；同時可以使零件表面生成0.1-0.4mm深的硬化層，增加零件表面對塑性變形和斷裂的抵抗能力，并使表層產(chǎn)生壓應力，提高其疲勞強度;并且使零件表面上的缺陷和由于機械加工所帶來的損傷減少，從而降低應力集中。
[0020]4、本發(fā)明采用噴射法對產(chǎn)品表面進行去污，解決了傳統(tǒng)方法只能清洗較小產(chǎn)品的局限性，待清洗工件可以是金屬管件、棒件或者板件等，噴射液相等離子清洗液的噴頭可由機械手控制，通過設置相對于工件的行走程序，可以達到清洗整件產(chǎn)品的目的。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明液相等離子清洗液噴射示意圖(圖中箭頭方向是指噴頭的移動方向，
1、噴頭，2、等離子體，3、待清洗工件，4、液相等離子清洗液，5、電極)。
[0022]圖2為本發(fā)明液相等離子清洗液噴射所用噴頭結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述;應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[0024]實施例1
[0025]如圖1所示，是液相等離子清洗液噴射示意圖，將電源的陰極(或者陽極)與待清洗工件3相連接，電源的另一極與噴頭1(見圖1，基材由鈦板、碳板或不銹鋼板制成)相連接，噴頭I噴出的液相等離子清洗液4是以碳酸氫鈉、碳酸鈉、硫酸鈉為主的中性鹽溶液，其含量為5%碳酸氫鈉、3%碳酸鈉、3%硫酸鈉(質(zhì)量濃度，下同)，該噴頭I與空壓機相連接，能夠使液體加速噴出，帶來巨大的沖擊力，噴射壓力2 IMPa;噴出的液體流在適當?shù)碾妶鲎饔孟轮苯咏佑|待清洗工件3，在工件3表面產(chǎn)生等離子體2，在等離子體2與高壓液相流的復合作用下，快速有效的去除工件3表面上如鐵銹、氧化皮和油污等雜質(zhì)，并起到表面改性的目的。其中形成電場時溶液溫度在40°C?70°C，噴射速度>0.lm/s。
[0026]實施例2
[0027]與實施例1的不同之處在于:在液相等離子清洗液中摻雜質(zhì)量分數(shù)為5%的直徑為
0.001-2.0mm的氧化錯陶瓷顆粒。
[0028]實施例3
[0029]與實施例1的不同之處在于:所述液相等離子清洗液的含量為15%碳酸氫鈉、1%碳酸鈉、2%硫酸鈉。并在液相等離子清洗液中摻雜質(zhì)量分數(shù)為3%的直徑為0.001-2.0mm的石英砂顆粒。
[0030]實施例4
[0031]與實施例1的不同之處在于:所述液相等離子清洗液的含量為3%碳酸氫鈉、4%碳酸鈉、4.5 %硫酸鈉。并在液相等離子清洗液中摻雜質(zhì)量分數(shù)為3 %的直徑為0.001-2.0mm的氧化鋁顆粒。
[0032]實施例5
[0033]與實施例1的不同之處在于:所述液相等離子清洗液的含量為10%碳酸氫鈉、3%碳酸鈉、2%硫酸鈉。
[0034]以上實施方式均能快速有效的去除工件3表面上鐵銹、氧化皮和油污等雜質(zhì)，并起到表面改性的目的。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和領范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權項】
1.一種環(huán)保節(jié)能的噴射式液相等離子除銹去污及表面改性方法，其特征在于:將電源的陰極或陽極與待清洗工件相連接，電源的另一極與噴頭連接，將液相等離子清洗液通過噴頭以噴射的方式噴射在待清洗工件表面。2.按照權利要求1所述環(huán)保節(jié)能的噴射式液相等離子除銹去污及表面改性方法，其特征在于:所述液相等離子清洗液為中性鹽溶液。3.按照權利要求1或2所述環(huán)保節(jié)能的噴射式液相等離子除銹去污及表面改性方法，其特征在于:所述液相等離子清洗液為碳酸氫鈉、碳酸鈉、硫酸鈉的混合溶液。4.按照權利要求3所述環(huán)保節(jié)能的噴射式液相等離子除銹去污及表面改性方法，其特征在于:所述碳酸氫鈉的質(zhì)量濃度為3%?15%，碳酸鈉的質(zhì)量濃度〈5%，硫酸鈉的質(zhì)量濃度〈5%。5.按照權利要求5所述環(huán)保節(jié)能的噴射式液相等離子除銹去污及表面改性方法，其特征在于:所述碳酸氫鈉的濃度為5%?10%。6.按照權利要求1所述環(huán)保節(jié)能的噴射式液相等離子除銹去污及表面改性方法，其特征在于:液相等離子清洗液的噴射壓力2 IMPa07.按照權利要求1所述環(huán)保節(jié)能的噴射式液相等離子除銹去污及表面改性方法，其特征在于:在所述液相等離子清洗液中摻雜質(zhì)量分數(shù)<5%的直徑為0.001-2.0mm的硬質(zhì)顆粒。8.按照權利要求7所述環(huán)保節(jié)能的噴射式液相等離子除銹去污及表面改性方法，其特征在于:所述硬質(zhì)顆粒由氧化鋁、氧化鋯陶瓷、石英砂、金剛玉、不銹鋼或WC-Co硬質(zhì)合金制成。9.按照權利要求1所述環(huán)保節(jié)能的噴射式液相等離子除銹去污及表面改性方法，其特征在于:形成電場時溶液溫度在40°C?70°C，噴射速度>0.lm/s，噴頭與工件之間有2mm?2 Omm間距。10.一種權利要求1所述方法的專用噴頭，其特征在于:噴頭基材由絕緣的材料制成，導電電極根據(jù)待清洗零件決定，孔徑0.5mm?2mm，孔間距2mm?3mm。
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提供一種噴射式的液相等離子除銹去污及表面改性方法，其特征在于，將電源的陰極或陽極與待清洗工件相連接，電源的另一極與噴頭連接，將液相等離子清洗液以噴射的方式噴射在待清洗工件表面。采用該方法對產(chǎn)品表面進行去污，解決了傳統(tǒng)方法只能清洗較小產(chǎn)品的局限性，適用范圍廣，不會對環(huán)境造成危害，同時可以使零件表面生成0.1-0.4mm深的硬化層，增加零件表面對塑性變形和斷裂的抵抗能力，并使表層產(chǎn)生壓應力，提高其疲勞強度，降低應力集中。
【IPC分類】C23G5/00
【公開號】CN105543876
【申請?zhí)枴緾N201510909632
【發(fā)明人】王開陽, 劉林森, 陳奉文, 羅遠新, 李雷霆
【申請人】重慶市科學技術研究院
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月9日