[发明专利]水电解极板表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对碳钢极板的表面进行腐蚀处理并形成保护膜的工艺方法，属于金属表面处理技术领域。

背景技术

水电解是使水在直流电的作用下分解出氢气或氧气。整套水电解设备中电解槽是其最核心的装置之一。工业上常用的水电解槽根据需要由数十个到上百个电解小室按规律叠压构成。每个电解小室由阳极板、氧催化电极、阻气隔膜、绝缘密封垫片、氢催化电极、阴极板等组成。阳极板和阴极板通常采用碳钢钢板制成。

由于强酸性电解质组成的电解液对金属具有强烈的腐蚀性，所以电解槽的电解液一般采用浓度为25%至30%的氢氧化钾或氢氧化钠溶液。在电场的作用下，钾离子或钠离子向负极移动，氢氧根离子向正极移动，从而析出氢气和氧气。为了降低过电位，减少电能消耗，电解槽的工作温度一般为85℃至90℃。这样的碱浓度和温度极易对碳钢钢板造成碱蚀，所以必须对阳极板和阴极板进行防腐处理。由于纯镍的耐碱蚀性能十分优异，目前，水电解行业通常采用镀镍的碳钢钢板作为水电解槽的阴阳极板。

根据研究结果显示，由于镀镍的碳钢极板实际上并不可能被镀镍层完全地包覆，镀镍层上不可避免地会存有微孔。当极板处于有害离子形成的电解液中，这些有害离子可进入镀镍层的微孔中，并在微孔中富集，与铁离子发生水解反应，形成腐蚀性极强的酸，持续对极板进行腐蚀。此外，由于镀镍层是一种阴极性的镀层，镍的标准电极电位为-0.25V，铁的标准电极电位为-0.44V，镀镍层与碳钢基体会形成一对电偶，当它们同时暴露在电解液中就会发生电化学反应。在微孔内的铁是阳极，失去电子被溶解；在外的镍是阴极，得到电子，并将水电解放出氢。由此可知，采用一般工艺制成的镀镍碳钢极板被腐蚀的可能性极大。一旦极板出现严重的腐蚀会导致氢氧气体互串、漏碱以及电短路，很有可能引起爆炸，威胁人员和设备的安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出一种对碳钢极板的表面进行腐蚀处理并形成保护膜，可有效提高极板镀镍后的耐腐蚀性的水电解极板表面处理方法。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种水电解极板表面处理方法，包括以下步骤：

A．对碳钢材质的极板表面进行清洁；

B．将极板浸泡在酸腐蚀溶液中5min至15min，对极板表面进行酸腐蚀，所述酸腐蚀溶液的成分为8wt%至15wt%的硝酸，2wt%至8wt%的乙二酸，其余为水；

C．将极板浸泡在铜离子溶液中3min至8min，铁与铜离子发生置换反应；

D．将极板浸泡在碱腐蚀溶液中5min至15min，对极板表面进行碱腐蚀，所述碱腐蚀溶液由10g/L至30g/L的氢氧化钠溶液和10g/L至30g/L的硝酸钠溶液混合而成；

E．将极板放入浓度大于或等于30%的强酸溶液中，去除极板表面的杂质；

F．将极板浸泡在处理液中10min至20min，在极板表面形成保护膜，所述处理液的成分为5wt%至12wt%的次氨基三乙酸，0.5wt%至3wt%的络合剂，0.2wt%至2wt%的缓蚀剂，0.1wt%至0.5wt的表面活性剂，0.02wt%至2wt%的pH调节剂，其余为水；所述处理液的pH值为3至6。

上述络合剂是柠檬酸钠、乳酸钠、苹果酸钠中的一种或多种。

上述缓蚀剂是苯并三氮唑、碘化钾、甲基苯并三唑中的一种或多种。

上述表面活性剂是十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或正辛基硫酸钠中的一种或多种。

上述pH调节剂是三乙醇胺、三乙胺中的一种或两种。

上述铜离子溶液是150mg/L至500mg/L的硫酸铜溶液或氯化铜溶液。

上述强酸溶液是温度为25℃至50℃的硝酸溶液、盐酸溶液或硫酸溶液。

上述酸腐蚀溶液的温度为40℃至60℃，所述铜离子溶液的温度为30℃至45℃，所述碱腐蚀溶液的温度为30℃至45℃。

上述处理液的温度为25℃至45℃，极板从处理液中取出后用清水冲洗并烘干，烘干温度为80℃至150℃。