可提高極板鍍鎳后的耐腐蝕性的水電解極板表面處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種可提高極板鍍鎳后的耐腐蝕性的水電解極板表面處理方法，包括：A．對碳鋼材質的極板表面進行清潔；B．將極板浸泡在溫度為50℃的酸腐蝕溶液中，對極板表面進行酸腐蝕；C．將極板浸泡在溫度為40℃的銅離子溶液中，鐵與銅離子發生置換反應；D．將極板浸泡在溫度為35℃的堿腐蝕溶液，對極板表面進行堿腐蝕；所述堿腐蝕溶液由10g/L的氫氧化鈉溶液和30g/L的硝酸鈉溶液混合而成；E．將極板放入溫度為40℃的強酸溶液中進行攪動，去除極板表面的雜質；F．將極板浸入25℃的處理液中，取出后用清水沖洗并烘干；極板表面形成耐腐蝕保護膜。
【專利說明】可提高極板鍍鎳后的耐腐蝕性的水電解極板表面處理方法
[0001]本申請是分案申請，原申請的發明創造名稱:水電解極板表面處理方法，申請號:201210538399.X，申請日:2012-12_13。
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種對碳鋼極板的表面進行腐蝕處理并形成保護膜的工藝方法，屬于金屬表面處理【技術領域】。
【背景技術】
[0003]水電解是使水在直流電的作用下分解出氫氣或氧氣。整套水電解設備中電解槽是其最核心的裝置之一。工業上常用的水電解槽根據需要由數十個到上百個電解小室按規律疊壓構成。每個電解小室由陽極板、氧催化電極、阻氣隔膜、絕緣密封墊片、氫催化電極、陰極板等組成。陽極板和陰極板通常采用碳鋼鋼板制成。
[0004]由于強酸性電解質組成的電解液對金屬具有強烈的腐蝕性，所以電解槽的電解液一般采用濃度為25%至30%的氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液。在電場的作用下，鉀離子或鈉離子向負極移動，氫氧根離子向正極移動，從而析出氫氣和氧氣。為了降低過電位，減少電能消耗，電解槽的工作溫度一般為85°C至90°C。這樣的堿濃度和溫度極易對碳鋼鋼板造成堿蝕，所以必須對陽極板和陰極板進行防腐處理。由于純鎳的耐堿蝕性能十分優異，目前，水電解行業通常采用鍍鎳的碳鋼鋼板作為水電解槽的陰陽極板。
[0005]根據研宄結果顯示，由于鍍鎳的碳鋼極板實際上并不可能被鍍鎳層完全地包覆，鍍鎳層上不可避免地會存有微孔。當極板處于有害離子形成的電解液中，這些有害離子可進入鍍鎳層的微孔中，并在微孔中富集，與鐵離子發生水解反應，形成腐蝕性極強的酸，持續對極板進行腐蝕。此外，由于鍍鎳層是一種陰極性的鍍層，鎳的標準電極電位為-0.25V，鐵的標準電極電位為-0.44V，鍍鎳層與碳鋼基體會形成一對電偶，當它們同時暴露在電解液中就會發生電化學反應。在微孔內的鐵是陽極，失去電子被溶解；在外的鎳是陰極，得到電子，并將水電解放出氫。由此可知，采用一般工藝制成的鍍鎳碳鋼極板被腐蝕的可能性極大。一旦極板出現嚴重的腐蝕會導致氫氧氣體互串、漏堿以及電短路，很有可能引起爆炸，威脅人員和設備的安全。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是，提出一種對碳鋼極板的表面進行腐蝕處理并形成保護膜，可有效提高極板鍍鎳后的耐腐蝕性的水電解極板表面處理方法。
[0007]本發明為解決上述技術問題提出的技術方案是:一種水電解極板表面處理方法，包括以下步驟:
A.對碳鋼材質的極板表面進行清潔；
B.將極板浸泡在酸腐蝕溶液中5min至15min，對極板表面進行酸腐蝕，所述酸腐蝕溶液的成分為8wt%至15wt%的硝酸，2wt%至8wt%的乙二酸，其余為水； C.將極板浸泡在銅離子溶液中3min至8min，鐵與銅離子發生置換反應；
D.將極板浸泡在堿腐蝕溶液中5min至15min，對極板表面進行堿腐蝕，所述堿腐蝕溶液由10g/L至30g/L的氫氧化鈉溶液和10g/L至30g/L的硝酸鈉溶液混合而成；
E.將極板放入濃度大于或等于30%的強酸溶液中，去除極板表面的雜質；
F.將極板浸泡在處理液中1min至20min，在極板表面形成保護膜，所述處理液的成分為5wt%至12wt%的次氨基三乙酸，0.5wt%至3wt%的絡合劑，0.2wt%至2wt%的緩蝕劑，0.lwt%至0.5wt的表面活性劑，0.02wt%至2wt%的pH調節劑，其余為水；所述處理液的pH值為3至6。
[0008]上述絡合劑是檸檬酸鈉、乳酸鈉、蘋果酸鈉中的一種或多種。
[0009]上述緩蝕劑是苯并三氮唑、碘化鉀、甲基苯并三唑中的一種或多種。
[0010]上述表面活性劑是十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或正辛基硫酸鈉中的一種或多種。
[0011]上述pH調節劑是三乙醇胺、三乙胺中的一種或兩種。
[0012]上述銅離子溶液是150mg/L至500mg/L的硫酸銅溶液或氯化銅溶液。
[0013]上述強酸溶液是溫度為25°C至50°C的硝酸溶液、鹽酸溶液或硫酸溶液。
[0014]上述酸腐蝕溶液的溫度為40°C至60°C，所述銅離子溶液的溫度為30°C至45°C，所述堿腐蝕溶液的溫度為30°C至45 °C。
[0015]上述處理液的溫度為25°C至45°C，極板從處理液中取出后用清水沖洗并烘干，烘干溫度為80 °C至150°C。
[0016]本發明具有積極的效果:本發明的水電解極板表面處理方法是先對極板進行腐蝕處理，再在極板表面形成保護膜，腐蝕處理使得極板的表面生成細小的微孔，表面變得粗糙，有利于保護膜更好地復合在極板上。腐蝕處理時，先進行酸性腐蝕在極板表面生成微孔，再進行堿性腐蝕在極板表面和微孔中生成更加細小的微孔，從而使得微孔位于更深層的位置，發生置換反應的部分堿性腐蝕效果較弱，從而使得微孔的分布更加分散，有利于增加粗糙度，提高保護膜的復合效果。處理液以次氨基三乙酸作為主要成分，以絡合劑、緩蝕劑、表面活性劑作為輔助成分，可以在極板的表面形成致密的保護膜，有效地隔離鐵與鍍鎳層接觸，有效地提升極板的耐腐蝕性。次氨基三乙酸由三個羧基通過各自的氧和氮作二配位至四配位可以與鐵離子形成絡合物，螯合能力極強；加入絡合劑和緩蝕劑可以進一步提高保護膜的耐腐蝕性，加入表面活性劑可以明顯提高保護膜的表面張力使得極板保護膜更加致密。本發明的處理液中不采用鈍化劑，不過多地采用絡合劑、緩蝕劑，而是大量采用成本低廉的次氨基三乙酸，可以在保證成膜質量的前提下，大大降低生產成本，具有廣泛的應用前景。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
本實施例的水電解極板表面處理方法，具體步驟如下:
A.對碳鋼材質的極板表面進行清潔:依次經過除油、水洗、酸洗工序，將附著在極板表面的油污、灰塵、銹蝕等清除。
[0018]B.對極板表面進行酸腐蝕處理。將極板浸泡在溫度為60°C的酸腐蝕溶液中lOmin，使得極板表面被初步腐蝕，形成微小的凹坑，凹坑的直徑小于1 μ m。所述酸腐蝕溶液的成分為10wt%的硝酸，5wt%的乙二酸，其余為水。
[0019]C.對極板表面進行離子置換處理。將極板浸泡在溫度為40°C的銅離子溶液中5min，使得極板表面和凹坑內的部分鐵與銅離子發生置換反應，析出銅。所述銅離子溶液是250mg/L的硫酸銅溶液。
[0020]D.對極板表面進行堿腐蝕處理。將極板浸泡在溫度為30°C的堿腐蝕溶液中lOmin，使得極板表面和凹坑內形成更多更細小的凹坑。所述堿腐蝕溶液由20g/L的氫氧化鈉溶液和20g/L的硝酸鈉溶液混合而成。
[0021]E.對極板表面進行去垢處理。將極板放入常溫的強酸溶液中進行攪動，去除極板表面的雜質，然后用清水進行沖洗。所述強酸溶液是濃度為30%的硝酸溶液。
[0022]F.將極板浸入40°C的處理液中15min，取出后用清水沖洗并烘干，烘干溫度為90°C。極板表面形成耐腐蝕保護膜。所述處理液的成分為:10wt%的次氨基三乙酸，3￥丨％的檸檬酸鈉，lwt%的苯并三氮唑，0.3wt%的十二烷基硫酸鈉，其余為水，用三乙醇胺調節pH值為3。
[0023]實施例2
本實施例的水電解極板表面處理方法，具體步驟如下:
A.對碳鋼材質的極板表面進行清潔:依次經過除油、水洗、酸洗工序，將附著在極板表面的油污、灰塵、銹蝕等清除。
[0024]B.對極板表面進行酸腐蝕處理。將極板浸泡在溫度為50°C的酸腐蝕溶液中15min。所述預腐蝕溶液的成分為8wt%的硝酸，8wt%的乙二酸，其余為水。
[0025]C.對極板表面進行離子置換處理。將極板浸泡在溫度為40°C的銅離子溶液中8min，使得極板表面和凹坑內的部分鐵與銅離子發生置換反應，析出銅。所述銅離子溶液是200mg/L的硫酸銅溶液。
[0026]D.對極板表面進行堿腐蝕處理。將極板浸泡在溫度為35°C的堿腐蝕溶液中5min，使得極板表面和凹坑內形成更多更細小的凹坑。所述堿腐蝕溶液由10g/L的氫氧化鈉溶液和30g/L的硝酸鈉溶液混合而成。
[0027]E.對極板表面進行去垢處理。將極板放入溫度為40°C的強酸溶液中進行攪動，去除極板表面的雜質，然后用清水進行沖洗。所述強酸溶液是濃度為40%的鹽酸溶液。
[0028]F.將極板浸入25°C的處理液中20min，取出后用清水沖洗并烘干，烘干溫度為80°C。極板表面形成耐腐蝕保護膜。所述處理液的成分為:8wt%的次氨基三乙酸，^^%的乳酸鈉，0.5wt%的碘化鉀，0.2wt%的十二烷基苯磺酸鈉，其余為水，用三乙胺調節pH值為4.5。
[0029]實施例3
本實施例的水電解極板表面處理方法，具體步驟如下:
A.對碳鋼材質的極板表面進行清潔:依次經過除油、水洗、酸洗工序，將附著在極板表面的油污、灰塵、銹蝕等清除。
[0030]B.對極板表面進行酸腐蝕處理。將極板浸泡在溫度為55°C的酸腐蝕溶液中8min。所述預腐蝕溶液的成分為15wt%的硝酸，3wt%的乙二酸，其余為水。
[0031]C.對極板表面進行離子置換處理。將極板浸泡在溫度為40°C的銅離子溶液中5min，使得極板表面和凹坑內的部分鐵與銅離子發生置換反應，析出銅。所述離子溶液是300mg/L的氯化銅溶液。
[0032]D.對極板表面進行堿腐蝕處理。將極板浸泡在溫度為40°C的堿腐蝕溶液中Smin，使得極板表面和凹坑內形成更多更細小的凹坑。所述堿腐蝕溶液由30g/L的氫氧化鈉溶液和15g/L的硝酸鈉溶液混合而成。
[0033]E.對極板表面進行去垢處理。將極板放入常溫的強酸溶液中進行攪動，去除極板表面的雜質，然后用清水進行沖洗。所述強酸溶液是濃度為40%的硝酸溶液。
[0034]F.將極板浸入35°C的處理液中12min，取出后用清水沖洗并烘干，烘干溫度為120°C。極板表面形成耐腐蝕保護膜。所述處理液的成分為:12wt%的次氨基三乙酸，2wt%的蘋果酸鈉，0.5wt%的甲基苯并三唑，0.2wt%的正辛基硫酸鈉，其余為水，用三乙醇胺調節PH值為4。
[0035]對經過實施例1至3的水電解極板表面處理方法的極板采用常規工藝進行鍍鎳，然后進行鹽霧測試。將試樣放入鹽霧試驗箱內，采用5%的NaCl溶液，濕度為70%，溫度為50°C，每天持續噴霧8h，連續10天，極板表面無明顯的腐蝕現象。
【權利要求】
1.一種水電解極板表面處理方法，其特征在于包括步驟如下: A.對碳鋼材質的極板表面進行清潔； B.將極板浸泡在溫度為50°C的酸腐蝕溶液中15min，對極板表面進行酸腐蝕；所述預腐蝕溶液的成分為8wt%的硝酸，8wt%的乙二酸，其余為水； C.將極板浸泡在溫度為40°C的銅離子溶液中8min，鐵與銅離子發生置換反應； D.將極板浸泡在溫度為35°C的堿腐蝕溶液中5min，對極板表面進行堿腐蝕；所述堿腐蝕溶液由10g/L的氫氧化鈉溶液和30g/L的硝酸鈉溶液混合而成； E.將極板放入溫度為40°C的強酸溶液中進行攪動，去除極板表面的雜質，然后用清水進行沖洗；所述強酸溶液是濃度為40%的鹽酸溶液； F.將極板浸入25°C的處理液中20min，取出后用清水沖洗并烘干；極板表面形成耐腐蝕保護膜；所述處理液的成分為:8wt%的次氨基三乙酸，lwt%的乳酸鈉，0.5wt%的碘化鉀，.0.2wt%的十二烷基苯磺酸鈉，其余為水，用三乙胺調節pH值為4.5。
【文檔編號】C25B1/04GK104451724SQ201410673424
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2012年12月13日 優先權日:2012年12月13日
【發明者】不公告發明人 申請人:吳小再