[發(fā)明專利]可形成保護(hù)膜的水電解極板表面處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410814214.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN104451707A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吳小再
• 主分類號(hào): C23F17/00
• 分類號(hào): C23F17/00;C23G1/08;C23G1/19;C23C22/50
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本申請(qǐng)是分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的發(fā)明創(chuàng)造名稱：水電解極板表面處理方法，申請(qǐng)?zhí)枺?01210538399.X，申請(qǐng)日：2012-12-13。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對(duì)碳鋼極板的表面進(jìn)行腐蝕處理并形成保護(hù)膜的工藝方法，屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

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(shè)備中電解槽是其最核心的裝置之一。工業(yè)上常用的水電解槽根據(jù)需要由數(shù)十個(gè)到上百個(gè)電解小室按規(guī)律疊壓構(gòu)成。每個(gè)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。

由于強(qiáng)酸性電解質(zhì)組成的電解液對(duì)金屬具有強(qiáng)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(chǎng)的作用下，鉀離子或鈉離子向負(fù)極移動(dòng)，氫氧根離子向正極移動(dòng)，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℃至90℃。這樣的堿濃度和溫度極易對(duì)碳鋼鋼板造成堿蝕，所以必須對(duì)陽極板和陰極板進(jìn)行防腐處理。由于純鎳的耐堿蝕性能十分優(yōu)異，目前，水電解行業(yè)通常采用鍍鎳的碳鋼鋼板作為水電解槽的陰陽極板。

根據(jù)研究結(jié)果顯示，由于鍍鎳的碳鋼極板實(shí)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(huì)存有微孔。當(dāng)極板處于有害離子形成的電解液中，這些有害離子可進(jìn)入鍍鎳層的微孔中，并在微孔中富集，與鐵離子發(fā)生水解反應(yīng)，形成腐蝕性極強(qiáng)的酸，持續(xù)對(duì)極板進(jìn)行腐蝕。此外，由于鍍鎳層是一種陰極性的鍍層，鎳的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.25V，鐵的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.44V，鍍鎳層與碳鋼基體會(huì)形成一對(duì)電偶，當(dāng)它們同時(shí)暴露在電解液中就會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。在微孔內(nèi)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(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕會(huì)導(dǎo)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(shè)備的安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出一種對(duì)碳鋼極板的表面進(jìn)行腐蝕處理并形成保護(hù)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。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：一種水電解極板表面處理方法，包括以下步驟：

A．對(duì)碳鋼材質(zhì)的極板表面進(jìn)行清潔；

B．將極板浸泡在酸腐蝕溶液中5min至15min，對(duì)極板表面進(jìn)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(fā)生置換反應(yīng)；

D．將極板浸泡在堿腐蝕溶液中5min至15min，對(duì)極板表面進(jìn)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(qiáng)酸溶液中，去除極板表面的雜質(zhì)；

F．將極板浸泡在處理液中10min至20min，在極板表面形成保護(hù)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(luò)合劑，0.2wt%至2wt%的緩蝕劑，0.1wt%至0.5wt的表面活性劑，0.02wt%至2wt%的pH調(diào)節(jié)劑，其余為水；所述處理液的pH值為3至6。

上述絡(luò)合劑是檸檬酸鈉、乳酸鈉、蘋果酸鈉中的一種或多種。

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。

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。

上述pH調(diào)節(jié)劑是三乙醇胺、三乙胺中的一種或兩種。

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。

上述強(qiáng)酸溶液是溫度為25℃至50℃的硝酸溶液、鹽酸溶液或硫酸溶液。

上述酸腐蝕溶液的溫度為40℃至60℃，所述銅離子溶液的溫度為30℃至45℃，所述堿腐蝕溶液的溫度為30℃至45℃。

上述處理液的溫度為25℃至45℃，極板從處理液中取出后用清水沖洗并烘干，烘干溫度為80℃至150℃。