CZ290256B6

CZ290256B6 - Elektrolytický způsob čiątění elektricky vodivých povrchů

Info

Publication number: CZ290256B6
Application number: CZ19982986A
Authority: CZ
Inventors: Valerij Leontievich Steblianko; Vitalij Makarovich Riabkov
Original assignee: Metal Technology, Inc.
Priority date: 1996-03-20
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2002-06-12
Also published as: CZ298798A3; CZ290299B6; BR9612561A; WO1997035050A1; EP0904428A1; JP2001508122A; GR3034242T3; PT904428E; JP2001501674A; RU2077611C1; EP0888465A1; DE69608579T2; AU6708296A; DE69608579D1; CZ298698A3; CA2253311A1; AU720588B2; ES2149491T3; EP0904428B1; WO1997035051A1

Abstract

Elektrolyt se p°iv d do anody a pomoc otvor v anod se st° k na povrch zpracov van ho p°edm tu, kter² je katodou. Povrch zpracov van ho p°edm tu nen pono°en v elektrolytu. Nap t se vol tak, e se na povrchu zpracov van ho p°edm tu vytv °ej bubliny plynu a/nebo p ry.\

Description

Elektrolytický způsob čištění elektricky vodivých povrchů

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká způsobu čištění elektricky vodivého povrchu, jako je kovový povrch.

Kovy, zejména ocel v mnoha formách, je před konečným použitím obvykle nutno čistit a/nebo chránit před korozí. Vyrobená ocel běžně obsahuje na povrchu film z okují (černý oxid), který není jednotně přilnutý a způsobuje, že látka má sklon ke galvanické korozi. Okuje musí být proto z oceli odstraněny před tím, než se ocel natírá, potahuje nebo pokovuje (například zinkem). Kov může také na povrchu obsahovat jinou formu znečištění (známou jako průmyslové znečištění), včetně rzi, oleje nebo mastnoty, barveného maziva na tažení kovů, odřezků a řezné kapaliny a vyhlazovacích a leštících sloučenin. Všechny tyto látky je nutno odstranit. Dokonce i nerezavějící ocel může na povrchu obsahovat nadbytek směsných oxidů, které je před dalším použitím nutno odstranit.

Mezi tradiční způsoby čištění kovových povrchů patří kyselé moření (které je stále nepřípustnější, protože je drahé a je ekologicky problematické vzhledem k likvidaci použité kyseliny); čištění ošleháváním brusnými materiály; čištění v bubnu za vlhka nebo za sucha; kartáčování, odstranění okují v solné lázni; alkalické odstranění okují a kyselé čištění. Čisticí proces o několika krocích může například zahrnovat (i) opálení organických látek nebo odstranění rozpouštědel, (ii) pískování nebo otiyskávání ocelovou drtí, aby se odstranily okuje a rez a (iii) elektrolytické čištění jako konečnou operaci při přípravě povrchu. Pokud se bude čištěný povrch chránit pomocí pokovování, nátěru nebo potahu z plastu, musí se takové úpravy provést rychle, aby nedošlo k opětovné oxidaci povrchu. Zpracování o několika krocích je účinné, ale drahé, jak pokud jde o spotřebu energie, tak pokud jde o čas. Mnoho běžných způsobů zpracování je také nepřijatelné s ohledem na životní prostředí.

Elektrolytické způsoby čištění kovových povrchů jsou často začleněny do postupů zpracování, jako například při galvanizaci a galvanickém pokovování pásové oceli a plechů. Mezi běžné potahy patří zinek, slitiny zinku, cín, měď, nikl a chrom. Samostatné elektrolytické čisticí stupně se také používají pro následné zpracovatelské operace. Elektrolytické čištění (nebo „elektročištění“) běžně zahrnuje použití alkalického čisticího roztoku, který tvoří elektrolyt, zatímco obrobek může být buď anodou, nebo katodou elektrolytického článku nebo se polarita může měnit. Tyto způsoby se obvykle provádějí při nízkém napětí (typicky při 3 až 12 voltech), proudové hustotě 1 až 15 A/dm². Spotřeba energie se tedy pohybuje mezi 0,01 až 0,5 kWh/tn². Odstranění nečistot se provádí pomocí generování bublin plynu, který odnáší nečistoty z povrchu. Pokud je povrch obrobku katodou, povrch se nejenom čistí, ale také „aktivuje“, čímž se dosáhne zlepšeného přilnutí potahu, který se nanese později. Elektrolytické čištění není normálně možné při odstraňování těžkých okují, což se tedy provádí v oddělené operaci, jako je kyselé odstraňování rzi a/nebo ošleháváním brusným materiálem.

Běžné elektrolytické čisticí a pokovovací způsoby se provádějí při režimu s nízkým napětím, kdy elektrický proud roste monotónně s použitým napětím (viz. obr. 1 níže část A). Za některých podmínek, když roste napětí, se dosáhne bodu, kdy dojde k nestabilitě a proud začíná klesat se vzrůstajícím napětím (viz. obr. 1 níže část B). Nestabilní stav označuje začátek elektrického vybíjení („mikrooblouky“ nebo „mikroplazmy“) probíhají, pokud je na povrchu přítomna jakákoli vhodná nevodivá vrstva, jako je vrstva plynu nebo páry. K tomuto jevu dochází proto, že gradient potenciálu v takových oblastech je velmi vysoký.

-1 CZ 290256 B6

Dosavadní stav techniky

GB-A-1 339 710 uvádí, že kovové povrchy mohou být čištěny elektrolyticky, bez přehřívání a bez nadměrné spotřeby energie, pokud se způsob provádí v oblasti mimo nestabilní oblast, „nestabilní oblast“ je definována jako oblast, ve které s rostoucím napětím klesá proud. Posunem k trochu vyšším napětím, kde proud roste s rostoucím napětím a na zpracovávaném povrchu se ustaví kontinuální film plyn/pára, se dosáhne účinného čištění. Avšak spotřeba energie při tomto způsobuje vyšší (10 až 30 kWh/m²), oproti spotřebě energie při kyselém odstraňování rzi (0,4 až 1,8 kWh/m²).

SU-A-1 599 446 popisuje elektrolytický elektrojiskrový způsob čištění při vysokém napětí pro svařovací elektrody, který využívá extrémně vysokou proudovou hustotu, řádově 1000 A/dm², v roztoku kyseliny fosforečné.

SU-A-1 244 216 popisuje mikroobloukový čisticí proces pro části strojů, který pracuje při 100 až 350 V a využívá anodické zpracování. Neobsahuje žádný konkrétní způsob manipulace s elektrolytem.

Jiné elektrolytické čisticí způsoby jsou popsány v GB-A-1 306 337, kde se elektrojiskrový stupeň používá v kombinaci s odděleným chemickým nebo elektrochemickým čisticím krokem pro odstranění oxidových okují; v US-A-5 232 563, kde se znečišťující látky odstraňují při nízkém napětí 1,5 až 2 V z polovodičových plátků pomocí tvorby bublin plynu na povrchu plátu, které odnášejí znečišťující látky; EP-A-0 657 564 uvádí, že běžné elektrolytické čištění při nízkém napětí je neúčinné při odstraňování mastnoty, ale že elektrolyticky oxidovatelné kovy, jako je hliník, mohou být uspokojivě odmaštěny za podmínek vysokého napětí (mikrooblouk) pomocí kyselé anodizace.

Použití proudu elektrolytu umístěného blízko elektrod v elektrolytické čisticí lázni za vzniku turbulentního toku o vysoké rychlosti v čistící oblasti je uvedeno například v JP-A-08 003 797 a DE-A-4 031 234.

Elektrolytické čištění radioaktivně znečištěných předmětů za použití jednoho proudu elektrolytu bez celkového ponoření předmětu, je popsáno v EP-A-0 037 190. Češtěný předmět je anodou a používá se napětí 30 až 50 V. Aby se dosáhlo narušení povrchu, doporučují se krátké doby působení, řádově 1 sekunda, a úplné odstranění oxidu je nežádoucí. Neúplné ponoření se také popisuje v CA-A-1 165 271, kde je elektrolyt čerpán nebo nalit na anodu tvaru krabice s otvory ve dně. Účelem takového uspořádání je umožnit galvanické pokovování kovových pásů pouze na jedné straně a vyhnout se použití spotřebovatelné anody.

DE-A-37 15 454 popisuje čištění drátů pomocí bipolámího elektrolytického zpracování tak, že se drát nechá projít přes první komoru, ve které je drát katodou a druhou komorou, ve které je drát anodou. Ve druhé komoře vzniká vrstva plazmy na povrchu anody drátu pomocí ionizace vrstvy plynu, který obsahuje kyslík. Drát je v průběhu celého procesu ponořen v elektrolytu.

EP-A-0 406 417 popisuje kontinuální způsob pro tažení měděného drátu z měděné tyče, kdy se měděná tyč před tažením plazmaticky čistí. Kryt „plazmatronu“ je anodou a drát je také obklopen vnitřní souosou anodou ve formě děrovaného obalu ve tvaru písmene U. Aby se zahájilo produkování plasmy, napětí se udržuje na nízké, ale nespecifikované hodnotě, hladina elektrolytu nad ponořeným drátem je snížená, a aby se podnítil začátek vybíjení na povrchu drátu, sníží se průtok.

Zatímco je při přípravě kovových povrchů pro elektrolytické nebo jiné potažení velmi rozšířené elektrolytické čištění při nízkém napětí, není možné odstranit silné nánosy oxidu, jako jsou okuje,

-2CZ 290256 B6 bez nepřijatelně vysokých nákladů na energii. Takové elektrolytické čisticí způsoby musí být proto použity ve spojení s jinými čisticími způsoby při operaci o několika krocích.

Nyní jsme vyvinuli zvláště účinný způsob čištění kovů, pomocí kterého je možné odstranit silné vrstvy oxidů.

Podstata vynálezu

V jednom aspektu tedy předkládaný vynález poskytuje elektrolytický způsob pro čištění povrchu obrobku elektricky vodivého materiálu, přičemž tento způsob zahrnuje:

i) přípravu elektrolytického článku s katodou skládající se z povrchu obrobku a s inertní anodou;

ii) zavedení elektrolytu do oblasti vytvořené mezi anodou a katodou pomocí proudění za tlaku jedním nebo více otvory, kanály nebo Štěrbinami v anodě, čímž elektrolyt kontinuálně naráží na katodu, povrch katody není jinak ponořen do elektrolytu; a iii) zavedení napětí mezi anodu a katodu a práci v režimu, při kterém elektrický proud klesá nebo zůstává téměř konstantní za zvýšení napětí použitého mezi anodou a katodou a zároveň v režimu, při kterém jsou na povrchu obrobku během zpracování přítomny oddělené bubliny plynu a/nebo páiy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 schematicky ilustruje pracovní režim, kde elektrický proud klesá nebo neroste při vzrůstajícím použitém napětí;

Obr. 2a, 2b a 2c ilustrují pracovní parametry, při kterých se dosáhne požadovaných pracovních podmínek;

Obr. 3 schematicky ilustruje způsob podle předkládaného vynálezu;

Obr. 4 schematicky ilustruje aparaturu pro provádění čisticího způsobu podle předkládaného vynálezu na jedné straně předmětu;

Obr. 5 schematicky ilustruje aparaturu pro provádění čisticího způsobu podle předkládaného vynálezu pro čištění obou stran předmětu;

Obr. 6 schematicky ilustruje aparaturu pro provádění způsobu podle předkládaného vynálezu pro čištění dvou stran předmětu v různé míře; a

Obr. 7 schematicky ilustruje zařízení pro čištění vnitřního povrchu trubky.

Podrobný popis vynálezu

Termín „inertní“ znamená, že se z anody na obrobek nepřenáší žádná látka.

Při provádění způsobu podle předkládaného vynálezu má obrobek povrch, kteiý tvoří katodu elektrolytického článku. Anodu tvoří inertní vodivý materiál, například uhlík. Způsob se provádí v režimu, kdy elektrický proud klesá nebo alespoň významně neroste, s rostoucím napětím použitým mezi anodou a katodou. Způsob podle předkládaného vynálezu je možné provádět jako

-3CZ 290256 B6 kontinuální nebo částečně kontinuální proces pomocí uspořádání pro vzájemný pohyb obrobku vzhledem k anodě nebo anodám. Alternativně je možné pomocí způsobu podle předkládaného vynálezu zpracovávat nehybný předmět. Do pracovní oblasti mezi anodu a katodu se elektrolyt zavede pomocí průtoku za tlaku nejméně jedním otvorem, kanálem nebo štěrbinou v anodě, čímž dojde k tomu, že elektrolyt naráží na katodu (zpracovávaný povrch).

Všechny tyto charakteristiky jsou podrobněji popsány níže.

Katodové uspořádání zpracovávaného povrchu

Obrobek může mít jakýkoli tvar nebo formu včetně plechu, plátu, trubky, roury, drátu a tyče. Povrch obrobku, který se zpracovává v souladu se způsobem podle předkládaného vynálezu, je katodou. Z bezpečnostních důvodů je katodický obrobek běžným způsobem uzemněný. Toto opatření nebrání použití střídání polarity. Použité pozitivní napětí na anodě může být impulsové.

Katodické procesy probíhající na zpracovávaném povrchu jsou komplexní a mimo jiné mohou zahrnovat jevy chemické redukce oxidu, kavitace, destrukce krystalové mřížky rázovou vlnou a implantaci iontů.

Složení anody

Anodu tvoří inertní vodivý materiál, jako je uhlík, například uhlík ve formě jednoho nebo více kvádrů, tyčí, plátů, drátů nebo vláken nebo ve formě vhodného substrátu obaleného grafitem.

Fyzická forma anody

Anoda má obvykle takový tvar, že její povrch leží v téměř konstantní vzdálenosti („pracovní vzdálenost“) od katody (povrch, který se zpracovává). Tato vzdálenost se běžně pohybuje okolo 12 mm. Pokud je tedy zpracovávaný povrch rovina, povrch anody bude obecně také rovinou, ale pokud je zpracovávaný povrch zakřivený, anoda může být také s výhodou zakřivená tak, aby se dosáhlo téměř konstantní vzdálenosti. Pro zachování pracovní vzdálenosti v případech, kdy pracovní vzdálenost není snadno kontrolovatelná jiným způsobem, se mohou použít nevodivé vodicí lišty nebo oddělovače.

Anoda může mít jakoukoli vhodnou velikost, ačkoli velkých účinných ploch anod může být vhodněji dosaženo pomocí použití množství menších anod, protože anody usnadňují tok elektrolytu a úlomků z pracovní oblasti a zlepšují rozptyl tepla.

Klíčovým aspektem předkládaného vynálezu je, že se elektrolyt zavádí do pracovního prostoru pomocí toku za tlaku přes anodu, která je pro tento účel opatřena nejméně jedním a s výhodou mnoha otvory, kanály nebo štěrbinami. Takové otvory mají obvykle velikost 1 až 2 mm v průměru a jsou od sebe vzdálené 1 až 2 mm.

Efekt této manipulace s elektrolytem je takový, že povrch obrobku, který se má zpracovat, je ostřelován proudy, postřikem nebo tryskem elektrolytu. Elektrolyt, společně s úlomky vzniklými při čištění, odtéká od obrobku, může se, pokud je to nutné, shromažďovat, filtrovat, chladit a znovu poslat do oběhu. Průtokové uspořádání se obvykle používá při elektropokovování (viz. US 4 405 432; US 4 529 486 a CA 1 165 271), ale nebylo dříve použito v mikroplazmatickém režimu.

Může se použít jakákoli fyzická forma anody, která umožňuje manipulaci s elektrolytem takovým způsobem, jako bylo popsáno výše.

-4CZ 290256 B6

Popřípadě může být mezi anodu a obrobek zasunuto elektricky izolované stínítko obsahující jemnější otvory než samotná anoda. Toto stínítko slouží pro zjemnění proudu vycházejícího z anody na jemnější proudy, které potom narážejí na obrobek.

Režim procesu

Způsob se provádí v režimu, při kterém elektrický proud klesá nebo alespoň významně neroste s rostoucím napětím použitým mezi anodou a katodou. Tento režim popisuje úsek B na obr. 1 a byl již dříve uváděn jako „nestabilní úsek“ vUK-A-1 399 710. Při tomto režimu jsou na povrchu obrobku, který se zpracovává, přítomny oddělené bubliny plynu nebo páry, spíše než souvislý film nebo vrstva plynu. Toto odlišuje použitý režim od režimu použitého v UK-A1 399 710, kteiý jasně uvádí, že film plynu musí být kontinuální.

Úspěšné ustavení požadovaného „bublinového“ režimu závisí na nalezení vhodné kombinace mnoha proměnných, včetně napětí (nebo spotřeby energie), vnitřního oddělení elektrod, průtoku elektrolytu, teplotě elektrolytu a vnějších vlivech, které jsou v této oblasti známé, jako je ozáření ultrazvukem.

Rozsahy proměnných

Rozsahy proměnných, při kterých se dosáhne vhodných výsledků, jsou následující:

Napětí

Rozsah použitého napětí je uveden v obr. 1 v části B, a je takový, že při něm s rostoucím napětím proud klesá nebo zůstává téměř konstantní. Skutečná číselná hodnota napětí závisí na mnoha proměnných ,ale obecně se pohybuje v rozmezí 10 V až 250 V, závislosti na podmínkách. Začátek nestabilního úseku, a tedy nižší konce využitelného rozmezí napětí (onačeno jako V_cr), může representovat rovnice tvaru:

V_cr = n(l/d) (λ/αδ_Η)^0,5 kde n je číselná konstanta je mezielektrodová vzdálenost d je průměr bublin plyn/pára na povrchu λ je koeficient přenosu tepla elektrolytu a je teplotní koeficient emise tepla δχ je počáteční měrná elektrická vodivost elektrolytu

Tato rovnice uvádí, jak kritické napětí pro začátek nestability závisí na určitých proměnných systému. Pro daný elektrolyt může být určeno kritické napětí, ale pouze pokud n a d jsou známy, takže rovnice neumožňuje předpovědět kritické napětí ab initio. Rovnice však ukazuje, jak kritické napětí závisí na mezielektrodové vzdálenosti a na vlastnostech roztoku elektrolytu.

Vzdálenost elektrod

Oddělení anody a katody, nebo také pracovní vzdálenost, se obvykle pohybuje v rozmezí 3 až 30 mm, s výhodou v rozmezí 5 až 20 mm.

-5CZ 290256 B6

Průtok elektrolytu

Průtoky se mohou měnit v širokém rozmezí mezi 0,02 až 0,2 litry za minutu na čtverečný centimetr anody (1/min.cm²). Průtokové kanály, přes které elektrolyt vchází do pracovní oblasti mezi anodou a obrobkem, jsou s výhodou uspořádány tak, aby vzniklo jednotné pole toku v celé této oblasti. Dále může být tok elektrolytu podporován pomocí trysek nebo rozprašovačů umístěných blízko anody a obrobku, jak je v této oblasti známo, tak, že část (ale ne všechen) elektrolytu neprochází přes samotnou anodu.

Teplota elektrolytu

Teplota elektrolytu může mít také významný vliv na dosažení požadovaného „bublinového“ režimu. Vhodně se mohou použít teploty v rozmezí 10 až 85 °C. Je třeba poznamenat, že vhodného způsobu může být dosaženo zahříváním nebo chlazením elektrolytu a tedy udržováním vhodné pracovní teploty.

Složení elektrolytu

Elektrolyt tvoří elektricky vodivý vodný roztok, který chemicky nereaguje s žádnou látkou, se kterou přijde do styku, jako je roztok uhličitanu sodného, uhličitanu draselného, chloridu sodného, dusičnanu sodného nebo jiných solí. Roztok může být obvykle přítomen v koncentraci 8 až 12 %, což je zde uvedeno pouze jako příklad, který nijak neomezuje rozsah koncentrací.

Popřípadě může elektrolyt obsahovat jako jednu ze složek nebo jako jedinou složku rozpustnou sůl vhodného materiálu. V tomto případě jmenovaný kov potahuje během čisticího procesu obrobek. Koncentrace soli kovu, která může být například 30 %, se musí udržovat přidáváním, protože se spotřebovává.

Vhodné kombinace proměnných

Je třeba poznamenat, že požadovaného „bublinového“ režimu není možné dosáhnou libovolnou kombinací proměnných uvedených výše. Požadovaný režim se získá pouze tehdy, když se vybere vhodná kombinace těchto proměnných. Jedna taková vhodná sada hodnot může být ilustrována křivkami uvedenými na obr. 2a, 2b a 2c, která ukazuje (pouze formou příkladů) některé kombinace proměnných, při kterých se ustanoví požadovaný režim, za použití 10 % roztoku uhličitanu sodného. Jakmile se vybere a nastaví anodový prostor, pracovní vzdálenost, průtok elektrolytu a teplota elektrolytu, zvyšuje se napětí za měření proudu, dokud wattový výkon (napětí x proud) nedosáhne úrovně uvedené na obr. 2a, 2b a 2c. Odborníkům v této oblasti je jistě zřejmé, že k dosažení „bublinového“ režimu za dosažení s uspokojivých výsledků mohou být použity jiné kombinace proměnných, než je uvedeno na obr. 2a, 2b a 2c.

Způsob podle předkládaného vynálezu může být použit pro ošetření povrchu obrobku jakéhokoli požadovaného tvaru nebo uspořádání. Konkrétně může být způsob použit pro zpracování kovů ve formě plechu, nebo pro zpracování vnitřku nebo vnějšku ocelových trubek nebo pro ošetření povrchu volně stojícího předmětu.

U většiny známých způsobů elektrolytického čištění a pokovování je nutné ponořit povrch obrobku, který se bude zpracovávat, do elektrolytu. Zjistili jsme, že pokud se způsob podle předkládaného vynález provádí bez toho, aby anoda a ošetřovaný povrch byly ponořeny v elektrolytu, dochází k velkému a překvapivému snížení spotřeby energie (ve srovnání s provedením za ponoření).

Způsob podle předkládaného vynálezu je ve srovnání s běžnými způsoby šetrný k životnímu prostředí a energeticky účinný. Čištěné povrchy mají vysoký stupeň drsnosti, což usnadňuje přilnutí nanášených povlaků. Dále, pokud se způsob podle předkládaného vynálezu provádí

-6CZ 290256 B6 s elektrolytem obsahujícím rozpustnou sůl vhodného kovu, takto získaný kovový povlak proniká do povrchu a spojí se s kovem obrobku.

Způsob podle předkládaného vynálezu nabízí ekonomické výhody oproti existujícím čisticím/potahovacím způsobům. Dalším charakteristickým rysem je to, že ačkoli způsob může být prováděn za ponoření obrobku do elektrolytu, ponoření není výhodné a práce bez ponoření, pomocí ostřikování nebo poprašování elektrolytu přes otvory kanálů nebo štěrbiny v anodě, tak, že elektrolyt naráží na povrch, který se ošetřuje, přináší snížení spotřeby energie vzhledem ke způsobům, při kterých dochází k ponoření, což je další komerční výhodou. Práce bez ponoření také odstraňuje ze způsobu omezení způsobené požadavkem na obklopení elektrolytem a umožňuje in šitu zpracování volně stojících předmětů různých tvarů.

Způsob podle předkládaného vynálezu je dále popsán pomocí odkazů na obrázky 3 až 7 uvedené na přiložených schématech. Pokud jde o tyto výkresy, aparatura pro provádění způsobu podle předkládaného vynálezu je schematicky ilustrována na obrázcích 3 až 4. Přímý zdroj 1 proudu má kladně nabitý pól připojený k anodě 2, která je opatřena kanály 3, kterými se čerpá elektrolyt ze zásobní nádrže 4. Obrobek 7 je v aparatuře připojen jako katoda a je popřípadě uzemněn. Elektrolyt ze zásobní nádrže 4 se pumpuje pomocí děliče 10 do anody 2, a tak se zajistí průtok elektrolytu do kanálů 3 v anodě. Elektricky izolovaná přepážka 9, která má jemnější děrování než kanály 3 v anodě, se umístí mezi anodu a obrobek 7, a tak se zajistí, že elektrolyt stříká z anodových kanálů 3 a rozprašuje se nájemný sprej.

Jak je schematicky uvedeno na obr. 3, aparatura je opatřena filtrační nádrží pro oddělení úlomků z elektrolytu a čerpadlem 6, které umožňuje oběh filtrovaného elektrolytu zpátky do zásobní nádrže. Jak je také uvedeno na obr. 4, počítá se také s tím, že obrobek 7 bude procházet pracovní komorou 8, která je konstruována tak, že může probíhat podélný pohyb obrobku přes komoru. Komora 8 je také opatřena zařízením pro řízení toku elektrolytu do filtračního bloku 5.

Obr. 5 schematicky ilustruje část aparatury pro čištění obou stran obrobku 7, která obsahuje dvě anody 2 umístěné na každé straně obrobku 7 a obě anody jsou stejně vzdálené od obrobku.

Obr. 6 schematicky ilustruje část aparatury pro čištění obou stran obrobku 7. Jak je vidět, dvě anody 2 jsou umístěny v různých vzdálenostech od povrchů obrobku 7, a tak se dosáhne různé míry čištění na obou stranách obrobku. Alternativně mohou mít dvě anody různou délku (což není na obrázku uvedeno), čímž dojde k tomu, že se doba zpracování pohybujícího se obrobku pro každou stranu liší.

Obr. 7 schematicky ilustruje část aparatury pro čištění vnitřního povrchu trubky, která tvoří obrobek 7. V tomto uspořádání je anoda 2 umístěna do trubky s vhodným uspořádáním, které umožňuje dodat k anodě elektrolyt.

Při provádění způsobu podle předkládaného vynálezu se podmínky vyberou tak, že se na povrchu 11 obrobku 7 tvoří oddělené bubliny plynu a/nebo páry. Elektrický výboj pomocí bublin plynu nebo páry vytvořených na povrchu způsobí, že se během způsobu z povrchu odstraní nečistoty a tyto nečistoty odtečou s elektrolytem a filtrují se ve filtračním bloku 5.

Předkládaný vynález bude dále popsán pomocí následujících příkladů.

-7CZ 290256 B6

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Za horka válcovaný plát oceli obsahující na povrchu 5mikrometrovou vrstvu okují (černý oxid) se zpracoval podle způsobu podle předkládaného vynálezu za použití uhlíkové anody. Anoda se připraví pomocí strojového drážkování grafitové desky, ve dvou směrech v pravých úhlech za získání pracovního povrchu, který má pravoúhlé sloupky, které zvětšují pracovní plochu. Otvory pro průtok elektrolytu měly průměr 2 mm a vytvořily se v každém sloupku a tenké části desky. Obrobek zůstával nehybný a nebyl ponořen do elektrolytu. Použily se následující parametry:

Elektrolyt:	10 % (hmotn.) vodný roztok uhličitanu sodného
Napětí Vzdálenost elektrod:	120 V 12 mm
Plocha anody:	100 cm²
Zpracovávaná plocha:	80 cm²
Průtok elektrolytu:	9 1/min celkově
Teplota elektrolytu:	60 °C

Po době čištění 15 sekund a měrné spotřebě energie 0,42 kWh/m² se získal čistý šedý povrch kovu, který nevykazoval žádné stopy oxidu, jak vizuálně, tak při testování za použití rastrovacího elektronového mikroskopu využívajícího analýzy pomocí rozptýlených rentgenových paprsků. Topografie povrchu byla v mikroskopickém měřítku hluboce děrována a získal se tak povrch pro případné připevnění jakéhokoli dalšího povlaku.

Příklad 2

Opakoval se postup z příkladu 1, ale za použití ocelového pásu s 15mikrometrovou vrstvou okují. Doba čištění byla 30 sekund a měrná spotřeba energie byla 0,84 kWh/m².

Srovnávací příklad 3

Opakovaly se postupy z příkladu 1 a 2 s obrobkem ponořeným do elektrolytu do hloubky 5 mm. Měrná spotřeba energie byla potřebná k úplnému vyčištění byla následující:

mikrometrů okují mikrometrů okují

3,36 kWh/m²

6,83 kWh/m²

Je zřejmé, že ponoření obrobku působí na zvýšení spotřeby energie s činitelem okolo 8, a tedy značně zvyšuje energetickou nákladnost.

Příklad 4

Způsob z příkladu 1 se opakoval za použití pásu oceli bez okují, ale obsahujícího rez a obecné znečištění na svém povrchu. Úplného vyčištění se dosáhlo po 2 sekundách nebo dříve, při měrné spotřebě 0,06 kWh/m².

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Elektrolytický způsob čištění povrchu obrobku z elektricky vodivého materiálu, vyznačující se t í m , že zahrnuje:

i) přípravu elektrolytického článku s katodou, kterou tvoří povrch obrobku, a s inertní anodou;

ii) zavádění elektrolytu do oblasti vytvořené mezi anodou a katodou za vyvolání toku za tlaku přes jeden nebo více otvorů, kanálů nebo štěrbinami v anodě, čímž elektrolyt kontinuálně naráží na katodu, povrch katody není jinak ponořen do elektrolytu; a iii) vložení napětí mezi anodu a katodu a práci v režimu, kdy elektrický proud klesá nebo zůstává téměř konstantní se zvyšujícím se napětím vloženým mezi anodu a katodu a zároveň v režimu, kdy jsou na povrchu obrobku během zpracování přítomny oddělené bubliny plynu a/nebo páry.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že obrobek má povrch z kovu nebo slitiny.

3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se použije anoda vyrobená z uhlíku.

4. Způsob podle nároku 3, v y z n a č u j í c í se t í m , že uhlíkovou anodu tvoří jeden nebo více kvádrů, tyčí, plátů, drátů nebo vláken nebo substrát, na který je nanesen grafitový povlak.

5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se v anodě vytvoří množství otvorů, kanálů nebo štěrbin.

6. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se do elektrolytického článku blízko anody umístí elektricky izolovaná přepážka, pomocí které se zjemní proud elektrolytu vycházející z anody na jemnější proud, který naráží na katodu.

7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se použije mnoho anod.

8. Způsob podle nároku 7, v y z n a č u j í c í se tí m, že se nejméně jedna anoda umístí na jednu stranu obrobku, který se zpracovává, a nejméně jedna anoda se umístí na opačnou stranu obrobku, který se zpracovává, kdy se opačné strany jmenovaného obrobku čistí.

9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že obrobek má formu kovového pásu, kovového plechu nebo kovové desky.

10. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že obrobkem je trubka.

11. Způsob podle kteréhokoli z nároku 1 nebo 10, vyznačující se tím, že obrobek je vyroben z nerezové oceli.

-9CZ 290256 B6

12. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že se povrch obrobku během zpracování pohybuje vzhledem k anodě nebo anodám.

5 13. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že elektrolyt obsahuje sůl kovu, který během tohoto způsobu vytváří povlak na povrchu obrobku.