專利名稱：使用電解和氣蝕作用從金屬表面去膜的方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及從包括如線、桿、棒、帶和薄板等的移動的金屬基板上除去如潤滑劑和氧化物等膜的方法和系統(tǒng)。
在如鋼金屬線、棒和帶等的不同金屬制品的制造中，潤滑劑和/或氧化膜通常留在初步處理后的金屬上。例如，在金屬線的制造中，線從金屬桿上“拉制”出，在需要減少摩擦的處理步驟之后，潤滑劑膜留在某個制造的金屬制品的表面上。
為了減少拉伸強度，當金屬加熱到高溫時，在氧氣存在的情況下，在其它制造的金屬制品(基板)例如鋼的表面上形成了氧化膜。在目前的制造工藝中，在金屬基板上也存在其它種類的膜。
在進行如鍍鋅、澆注或電鍍等的隨后的處理步驟之前，這種膜(潤滑劑和氧化物)一般必須除去。除非潤滑劑和/或氧化膜已完全除去，否則這些附加的處理步驟一般不會成功。由此需要有效和低成本地除去這些膜。
通常通過涉及溶劑和蒸汽脫脂以及強堿或酸清洗的技術除去潤滑劑型膜。然而在這些方法中使用的溶劑或化學物質通常是腐蝕性的，使用后要中和，很昂貴或對健康有害，需要專門的處理方法。此外，已將機械振動或電解作用與化學清洗結合使用，而且，也已使用超聲波轉換器在金屬基板周圍產生化學物質的振動。
在電解系統(tǒng)中，使用的電解槽包括陽極“極板”、金屬制品基板和酸性、中性或堿性電解液。然而，這些系統(tǒng)經常需要投入大量的物質，但經常不能完全凈化金屬基板，很可能是由于不存在氣穴使電解液清洗差或氧化膜的斷裂性能差。
例如，U.S.專利5,449,447介紹了一種使用由鉻鹽或鹽酸制成的含鉻電解液電解“酸洗”并用電解系統(tǒng)脫脂的工藝。本發(fā)明人嘗試使用該工藝以100ft/min的速度移動，0.48安培cm2的電流密度，以54Hz的頻率49.1％的占空比，在120克/升氯化鈉電解液濃度的電解槽中，在38℃的溫度下酸洗1006低碳鋼線(直徑2.5mm)1.6秒鐘沒有成功。產生有毒的氯氣，線的表面仍有殘留氧化物。
特別是除去氧化物型膜，通常的清洗方法包括使用化學物質或一些形式的機械清洗或這兩者的組合。如噴磨和彎曲基板(如線或線桿)等的機械系統(tǒng)能夠除去大量的氧化物小塊，但仍然不能獲得滿意的徹底凈化。在化學清洗中，例如酸洗，金屬基板浸在酸性池中。該技術廣泛地使用，但也存在不足。首先，酸本身很昂貴、腐蝕性和有毒。甚至在清洗后，酸殘留物也經常留在金屬基板上，由此在不進行進一步的處理時，使金屬部件易于加速腐蝕。此外，酸洗池中的酸濃度很難維持，很難均勻地腐蝕金屬表面。
在另一氧化物清洗嘗試中，使用了電解技術和/或超聲波能量。包括超聲波的超聲波清洗顯示在U.S.專利5,409,594中，都在聲頻范圍和超聲范圍內(通常為20-40kHz，然而’594專利建議頻率超過500kHz)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)特別是超聲波裝置可以增強機械和/或酸技術的氧化物凈化，但對大多數的應用來說，它們自身沒有產生滿意的清潔度。
最近，也有一些嘗試，例如U.S.專利5,407,544所示，將基板的機械受力與電解凈化結合連續(xù)地移動金屬基板除去氧化物。這種特別裝置的電解液是氯化鈉和水，不存在有害的酸基系統(tǒng)。然而，這些組合系統(tǒng)仍有一些缺點，包括較長的電解時間并且增加了基板的拉伸強度，是由于單極彈簧負載的電接觸滾柱或導架引起基板的機械受力。
此外，由于高電流通過電接觸點的應用會發(fā)生電火花，導致基板不希望的變壞，例如高碳含量的鋼上形成馬氏體。
因此，本發(fā)明是提供從金屬表面上除去膜的系統(tǒng)，包括以下部分向金屬基板表面上的膜施加應力以使膜斷裂的裝置；在具有兩個電極裝置的電解槽內移動基板的裝置，其中基板包括所述兩個電極裝置中的一個；向所述電極裝置施加電信號以便電信號流到基板的裝置，使(1)膜和(2)金屬基板的表面中至少一個上產生效果；將所述金屬基板浸在氣穴流中并移動所述基板穿過其中；在氣穴流中朝向金屬基板產生能量，由此，在靠近膜的位置中產生空化氣泡，這樣當所述氣泡膨脹并斷裂時，往往會產生從金屬基板上除去膜的效果。


圖1為本發(fā)明的方框圖。
圖2A-2F示出了本發(fā)明用于潤滑劑膜的工藝中的一系列步驟。
圖3A-3F示出了本發(fā)明用于氧化膜的工藝中的一系列步驟。
圖4A-4E為示出本發(fā)明的一個實施例的變形的方框圖。
圖5A-5D為示出本發(fā)明的另一個實施例的方框圖。
如上所述，本發(fā)明提供一種從金屬基板上除去包括各種潤滑劑和氧化物膜的系統(tǒng)和方法。金屬基板可以為不同的形狀和尺寸。這種基板(金屬制品)的例子包括常規(guī)的桿和線，但也包括不同尺寸和結構的棒以及金屬帶甚至大的薄板。在這種金屬制品的制造中，得到的產品通常由如潤滑劑或氧化物等的膜覆蓋，如上所述。本發(fā)明能夠從這些金屬制品上除去各種各樣具有不同機械和冶金特性的氧化膜及潤滑劑。如上所述，要從包括鍍鋅和/或電鍍的隨后的處理步驟中獲得良好的結果，徹底的清洗很重要。
在本發(fā)明中，例如參考圖1、4和5，具體針對除去氧化膜，首先完成被膜覆蓋的基板的機械或熱應力。如果深入到下面的金屬基板14，該機械或熱應力步驟將導致膜至少局部開裂或斷裂。這在圖1中的位置12處示意性地示出，并在圖3B中圖示出。
圖3A示出了帶氧化膜的基板的微觀圖。通過各種各樣的技術可以完成機械斷裂，包括在一個或兩個方向內施加張應力或彎曲基板，包括輕微地偏移彎曲，或扭曲或“噴射清理”。超聲波振動或噴射高能水能夠在金屬基板表面產生氣蝕效應，也可用于產生氧化膜的開裂或斷裂。這些僅為這種應力技術的幾個例子，不僅限于此。
在熱應力的使用中，溫度梯度的顯著變化產生氧化膜的開裂或斷裂，或增強機械斷裂的效果。因此，熱應力可以單獨或與機械應力一起使用，取決于氧化膜的特性和斷裂氧化物的要求。
機械和/或熱應力的該步驟在U.S.專利5,407,544和U.S.專利5,464,510中有更詳細的介紹，這兩個專利都已轉讓給本發(fā)明的受讓人。
在如圖3B所示導致氧化膜開裂或斷裂的機械或熱應力的步驟后，金屬基板14在電解槽內移動，通常顯示在圖1中的位置16處。電解槽16可以采用不同的結構和布局；通常具有為中性鹽溶液的電解液，例如硫酸鈉或硫酸鉀和水，這樣克服了常規(guī)酸和堿電解清洗系統(tǒng)的許多缺點。
電解液可以在一定程度上改變，以容納金屬基板的特性。例如，電解液可以為輕度酸性、中性或輕度堿性?？梢蕴砑欲}分別產生這些結果，包括硫酸氫鈉、硫酸鈉和碳酸鈉。此外，可以使用不同電解液的混合物；例如，如硫酸鈉的中性鹽可以和稀釋的硫酸混合，或碳酸鈉可以和稀釋的氫氧化鈉混合。此外，可以選擇電解液，以便在電解期間除了產生并進入溶液中的金屬離子之外，在金屬基板的表面產生氧氣。
電解槽可以為不同的形式。圖4A-E和5A-D示出了兩種不同的電解槽布局。在圖4A-E中，有兩個串聯(lián)的電解槽池。在第一電解槽池20中，金屬基板22形成電解槽的陰極，而一個或兩個分離的、基本上不可溶的石墨或鈦上的氧化銥、電極24、26(圖4B、4D、4E)形成陽極，并連接到電源的正極側。在第二電解槽池30中，布局相反，以使金屬基板22形成陽極，兩個分離的、基本上不溶的電極32和34，例如不銹鋼，形成陰極。
每個電解槽具有溢流孔29-29，通過溢流孔29-29電解液流進溢流罐31，利用泵33通過常規(guī)的閥被抽到電解槽。圖5A-SD示出了基板35的三個串聯(lián)的電解槽處理布局，其中第一電解槽36為陽極的(金屬基板為陽極)，第二電解槽38為陰極的，第三電解槽40為陽極的。每個電解槽具有兩個分離的電極，極性與基板的極性相反，例如第一電解槽36的陽極電極37和39?？梢允褂冒ǜ郊哟?lián)的電解槽的其它系統(tǒng)。
應該明白，相對于圖4和5的實施例，電極不需要如圖所示垂直地安裝。例如，可以使用一個或兩個水平的電極，可以為多孔或無孔。如圖4D和4E所示。電極還可以具有不同的形狀，例如L形、U形或彎曲的半球形。
此外，可以使用單個電解槽，其中基板的極性和分開的電極周期性地反向，所以在第一時間周期期間，金屬基板形成陰極，兩個分離的電極形成陽極，在下一時間周期內，金屬基板形成陽極，兩個分離的電極形成陰極。然而，在以上設置中，在移動的金屬基板和電系統(tǒng)中沒有直接的接觸。這樣防止了不希望的火花效應。
用于電解槽的電驅動信號可以不同的方式施加。電信號可以是交流、脈沖的直流或恒定的直流。脈沖DC信號還具有不同的占空比。然而，電信號不能是單極的。金屬基板的脈沖直流電解處理在U.S.專利5,407,544和U.S.專利5,409,594中有更詳細的介紹，這兩個專利都由本發(fā)明的受讓人擁有。
圖2A(用于潤滑劑)和3A(用于氧化物)示出了在電解之前顯微鏡下膜的狀態(tài)。電解槽自身對基板和/或膜具有重要的調節(jié)/腐蝕效果，導致產生不適當的位置，如下所述，以容納在本發(fā)明工藝的下一步驟中產生的空化氣泡。此外，當腐蝕基板的表面時，除去了微小的金屬顆粒，但為這些空化氣泡提供了核。圖2B為電解后潤滑劑膜的微觀圖。
微腔或凹坑通常形成在潤滑劑/氧化膜下的基板表面。只要基板的區(qū)域處于電解槽中，基板的特定區(qū)域內的腔或凹坑就繼續(xù)生長。凹坑的形狀可以通過電解槽的操作參數和施加到電解槽的電信號控制，對于電信號包括它的電流密度和占空比，對于電解槽，包括電解液的化學物質以及濃度、溫度和它的pH。
掃描電子顯微鏡顯示出當電解液具有低電解液濃度時，形成較深的腔、弧坑或凹坑，電解時間增加，并且電信號具有高占空比和/或低電流密度。在圖3D中代表性地示出了較深的凹坑。用高濃度的電解液、減少的電解時間和/或低溫電解液，以及高密度和/或低占空比電信號，形成較淺的腔或凹坑，如圖3C所示。用于潤滑劑的圖2C示出了在基板中基本上沒有腔，而圖2D顯示出有腔或凹坑。圖2C/2D和圖3C/3D分別示出了電解步驟之后可選的潤滑劑和氧化物的微觀圖。
由于在基板的表面上形成氫氣，當基板為陰極時，除了電解對基板的基本的調節(jié)/腐蝕效應之外，電解步驟還有助于氧化物或潤滑劑的斷裂。
在本發(fā)明的下一步驟中，膜和/或金屬基板的表面已斷裂并由電解調節(jié)后，在膜下的空腔內或膜內裂縫中形成空化氣泡。顯示在圖1中的塊50中。本發(fā)明中的氣穴是指微小氣泡(直徑為1-10,000微米)的形成、生長和破裂。當液體暴露到振蕩的壓力波時，例如峰值壓力幅度超過液體中的流體凈壓力的超聲波，形成空化氣泡?？栈瘹馀萦蓺怏w或液體蒸汽填充。
空化氣泡通常形成在基板的微?；蚧覊m或液體中的雜質的核周圍，或者可以在氣體氣泡周圍形成，位于膜和/或基板的斷裂處、孔或腔附近。根據下面的公式當氣泡的半徑r0達到共振值時，發(fā)生氣蝕r0=(3.9/f)2/3
其中f為產生氣泡的壓力波的頻率的赫茲數，r0的單位為厘米。
在共振尺寸，空化氣泡劇烈地共振，在它們周圍產生局部的液體的“微型噴氣發(fā)動機(microjets)”。然后空化氣泡破裂、將它們的氣體或蒸汽成分釋放到液體中，并產生通常超過1000大氣壓的振動波。無論該表面膜是氧化物或潤滑劑或這兩者的組合，由于空化氣泡破裂產生的所得振動波效果與微型噴氣發(fā)動機的效果一起對表面膜產生顯著的清洗作用。
氣穴振動波和微型噴氣發(fā)動機作用的有效范圍為約1.5倍的空化氣泡的共振半徑。由于距離很小，如果空化氣泡與要清洗的膜表面接觸，那么空化氣泡通常僅對清洗有效。振動波的振幅與聲能源的聲能功率成正比，與工作頻率成反比。
由膜上的氣穴產生的振動波的沖擊在膜中產生高切變應力，導致膜開裂或斷裂。微型噴氣發(fā)動機作用腐蝕了表面上的任何顆粒，并提供了與基板表面正切的液體流，導致相對于基板對斷裂膜的沖洗效應。通常，對如氧化膜等的較硬膜，氣穴很有效。對于如潤滑劑等的彈性膜，膜不會開裂或破裂為較小的部分，但取而代之的是通過生長空化氣泡，膜大塊地剝離。此外，將包括酸、堿核溶劑的某些化學物質添加到氣穴流，通過溶解膜有助于氣蝕期間潤滑劑的去除。
對于給定的氣蝕頻率，僅有某個范圍尺寸內的氣泡經歷需要的氣蝕效應。小于共振尺寸的氣泡通過擴散工藝生長直到它們接近需要的共振尺寸。大于共振尺寸的氣泡不會發(fā)生氣蝕。它們將振動和生長，直到它們的浮力更大，然后移動到液體的表面?？栈瘹馀蒿@示在圖2F和3F中得基板腔內，而圖2E和3E顯示出膜中裂縫中的空化氣泡。
當在膜裂縫或基板上的膜下面的凹坑或腔內產生空化氣泡時，所得的振動波和氣蝕產生的微型噴氣導致升力，結果剝落或剝離表面膜。這清楚地顯示在圖2F和3F中。當空化氣泡的尺寸等于或稍小于形成氣泡的腔或凹坑，以及等于或稍大于膜的整個厚度時，這個特別的升力特別有效。實際上通過氣穴作用除去的膜厚度取決于膜的強度和硬度以及它與基板的粘接。
現(xiàn)有多種合適的氣蝕產生系統(tǒng)。一般來說，設置這種系統(tǒng)使氣穴產生的能量波聚焦在移動的基板，以便基本上所有的能量都在工件的附近。這樣可以有效的方式產生較高的制造速度。一種類型的系統(tǒng)包括產生頻率大于16kHz超聲波的超聲波裝置。這種系統(tǒng)包括壓電、磁致伸縮或靜電裝置。使用聚焦的裝置的超高頻即200kHz以上可以產生高制造速度。此外，可以使用多種連續(xù)的串聯(lián)轉換器。這種高頻裝置顯示在U.S.專利5,409,594中?！?94專利涉及基板自身的超聲波清洗，已證明效果有限。
氣蝕也可以在2Hz到16kHz范圍內的聲頻以及通過各種共振機械裝置產生的16kHz以上的超聲波頻率制成，所述各種共振機械裝置包括管、角形容器或噴管，可以由多種電源驅動。在這些頻率連續(xù)清洗基板特別有效的系統(tǒng)包括使用氣蝕噴射管，液體以很高的壓力穿過噴管被抽出。這種系統(tǒng)的空化氣泡的尺寸和數量可以由孔的形狀和尺寸以及流速和噴管的特殊設計控制。
這里中請人利用了以上原理，特別是以上介紹的順次步驟，以便從各種基板上清除氧化物和潤滑劑。在一個例子中，14AWG的低碳鋼線要除去氧化物和潤滑劑。首先對氧化膜施加機械應力使它斷裂。然后線移動到電解槽中，電解槽在水溶液中含有每升40克的硫酸鈉并配置有對置極板，顯示在圖4A-4C中，其中移動的線首先由來自第一電解槽中分離的、基本上不可溶的電極例如石墨(鈦上的氧化銥)電磁感應制成陰極，使用50％的占空比的脈沖DC信號。
在第二電解槽中使用分離的不銹鋼陰極將線制成陽極，使用50％的占空比的脈沖DC信號。然后將線移到超聲波清洗系統(tǒng)，超聲波清洗系統(tǒng)含有固定到清洗箱底座的0.8英寸直徑的盤形式的1.6MHz的PZT轉換器，朝線聚焦。由掃描電子顯微鏡和X射線分析確定，處理過的線沒有氧化物和潤滑劑。以前僅通過電解或僅通過超聲波除去氧化物和潤滑劑的嘗試即使氧化物已斷裂也是不成功的。
在另一例子中，使用附加的電解槽，其中線交替地變?yōu)殛枠O或陰極。在第三個例子中，施加到電解槽的電流是恒定的DC電流。
在又一例子中，使用0.7MHz的PZT轉換器產生氣穴效應，在另一例子中使用20kHz的轉換器。在另一例子中，使用單個電解槽，線的極性和分離的電極以交換的方式切換。在每種情況中，都能成功地除去氧化物和/或潤滑劑。
在又一例子中，在膜上使用專門的噴嘴的高壓氣穴水系統(tǒng)刺激氣穴。該系統(tǒng)也能成功地工作。因此，不需要超聲波轉換器產生需要的氣穴。
如上所述，當要除去基本上僅為無孔氧化物或這種氧化物和潤滑劑的組合時，必須以公開的順序使用以上全部三個步驟。然而，如果僅要除去潤滑劑或有孔氧化物，一般不需要機械/熱應力步驟。在這種情況中電解和氣蝕步驟的組合特別適于不合氯離子的電解液，例如含硫酸鹽的電解液，可以防止形成不希望的氯氣，并由于氣蝕沖洗滿意地除去硫酸鹽電解液殘留物。
作為可能的附加步驟，可以給定線的最后的清洗，顯示在圖1中的60，通過使用磨料顆粒的刷和/或水沖洗，以清除掉任何剩余的膜或殘留物。
在金屬部件的連續(xù)的雙極清洗中，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在金屬部件的陽極部分上發(fā)生兩個可能的反應。這些反應是(1)(2)其中M=金屬原子n=金屬離子的化合價發(fā)生在線的陰極部分上的反應如下(3)對于許多金屬，例如鐵、鋼和銅，反應(1)的過電壓(驅動電化學反應需要的電壓)低于反應(2)的過電壓。當線的陽極部分在低于某個閾值電流密度下工作時，金屬部件上的過電壓可以低于發(fā)生反應(2)需要的電化學電壓。在該例中，僅有反應(1)發(fā)生在金屬部件的陽極部分上。該例中的電化學反應在100％電流效率下進行，以溶解金屬。進行某種表面處理的某種金屬具有溶解金屬的低過電壓。在中性電解液中這些金屬的雙極酸洗通常溶解很多金屬，在金屬表面超過了金屬的溶解限度。然后金屬氧化物或金屬鹽沉積在金屬表面，經常將電化學產生的“酸洗殘渣”留在表面。
現(xiàn)已確定通過降低金屬溶解反應的電流效率，通過反應(2)與反應(1)組合，可以獲得下面金屬清洗的有益效果。首先，反應(2)與金屬溶解反應(1)組合產生的質子(H+)降低了金屬表面的pH，由此增加了金屬離子在金屬表面的溶解限度，由此防止形成電化學產生的酸洗殘渣。第二，由反應(2)與金屬溶解反應(1)組合產生的氧氣(O2)紊流增加了金屬離子從表面離去的擴散速率，也防止了形成電化學產生的酸洗殘渣。
此外，由于反應(3)產生的氫氧離子(OH-)使金屬部件表面的pH增加，留在金屬部件表面的溶解的金屬離子進入陽極電解槽時，作為氧化物或鹽沉淀。線上的陰極電流密度越大，每個單元面積上產生的氫氧離子的體積越多，由此金屬部件的表面上pH越高。因此，在較低的陰極電流密度下進行很有利(同時保持高陽極電流密度)。這可以通過增加陰極電解槽的尺寸來實現(xiàn)。下面的例子示出了對于3mm直徑的流動層退火線的上述原理。
No.1陽極線電解槽的數量=4.5陽極線電解槽的平均長度=18英寸陰極線電解槽的數量=4陰極線電解槽的平均長度=18英寸電解液=120克/升硫酸鈉電解液溫度=37攝氏度工作電流=608安培工作電壓=25.0伏線速度=150英尺/分鐘陽極電流密度=2.85A/cm2陰極電流密度=3.2A/cm2每噸線的功率輸入=75.0kwh/tonNo.2陽極線電解槽的數量=6陽極線電解槽的平均長度=9英寸陰極線電解槽的數量=5陰極線電解槽的平均長度=18英寸電解液=120克/升硫酸鈉電解液溫度=63攝氏度工作電流=441安培工作電壓=24.3伏線速度=150英尺/分鐘陽極電流密度=3.10A/cm2陰極電流密度=1.86A/cm2每噸線的功率輸入=52.9kwh/ton現(xiàn)已證明在各例中的以上方法和系統(tǒng)比僅采用特定的步驟或其它組合都卓有成效。由于不需要酸或其它腐蝕劑，因此沒有相應的處理問題，因此這些系統(tǒng)和方法很有利。這些系統(tǒng)和方法還具有高制備速率，由此相當經濟。
雖然為說明公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但應該明白這些實施例可以進行不同的變化、修改和替換，而不脫離由權利要求書限定的本發(fā)明的精神。
權利要求
1．一種從金屬表面上去膜的系統(tǒng)，包括以下部分向金屬基板表面上的膜施加應力以使膜斷裂的裝置；移動基板通過具有兩個電極裝置和電解液的電解槽的裝置，其中基板包括所述兩個電極裝置中的一個；向所述電極裝置施加電信號以便電信號流到基板的裝置，使(1)膜和(2)金屬基板的表面中至少一個上產生條件效應；將所述金屬基板浸在氣穴流中并移動所述基板穿過其中；以及在氣穴流中朝向金屬基板產生能量，由此，在靠近膜的位置中產生空化氣泡，這樣當所述氣泡膨脹并斷裂時，會從金屬基板上產生除去膜的效果。
2．根據權利要求1的系統(tǒng)，其中電信號是雙極電信號。
3．根據權利要求1的系統(tǒng)，其中施加到膜上的應力是機械應力。
4．根據權利要求1的系統(tǒng)，其中施加到膜上的應力是熱應力。
5．根據權利要求1的系統(tǒng)，其中電信號施加裝置的特征在于不與基板直接電接觸。
6．根據權利要求1的系統(tǒng)，包括用于在電解槽中交替電極裝置極性的裝置。
7．根據權利要求1的系統(tǒng)，其中其它電極裝置是單個電極。
8．根據權利要求1的系統(tǒng)，其中其它電極裝置包括兩個電極部件，相互分離，同時基板在兩個電極部件之間移動。
9．根據權利要求1的系統(tǒng)，包括多個電解槽，其中基板和其它電極裝置極性分別交替。
10．根據權利要求1的系統(tǒng)，其中條件效應包括在基板的表面內產生空腔，其中所述空腔的尺寸通過電信號和電解槽的選擇特性確定。
11．根據權利要求10的系統(tǒng)，其中所述電信號的選擇特性包括占空比，其中所述電解槽的選擇特性包括電解液的濃度和溫度。
12．根據權利要求10的系統(tǒng)，其中所述空化氣泡具有與基板的表面內的所述空腔基本相同的尺寸。
13．根據權利要求1的系統(tǒng)，其中能量產生裝置為超聲波頻率轉換器。
14．根據權利要求1的系統(tǒng)，其中能量產生裝置為聲頻轉換器。
15．根據權利要求1的系統(tǒng)，其中能量產生裝置為氣蝕水噴嘴。
16．根據權利要求1的系統(tǒng)，其中電解槽具有的電解液pH選自包括(1)中性、(2)微酸性和(3)微堿性組成的組。
17．根據權利要求1的系統(tǒng)，包括用于從基板清洗任何膜的殘留物的裝置。
18．根據權利要求1的系統(tǒng)，其中其它電極裝置為鈦上的氧化銥。
19．一種從金屬表面上去膜的方法，包括步驟向金屬基板表面上的膜施加應力以使膜斷裂；移動基板通過具有兩個電極裝置和電解液的電解槽，其中基板包括所述兩個電極裝置中的一個；向所述電極裝置施加電信號以便電信號流到基板，使(1)膜和(2)金屬基板的表面中至少一個上產生條件效應；將所述金屬基板浸在氣穴流中并移動所述基板穿過其中；以及在氣穴流中朝向金屬基板產生能量，由此，在靠近膜的位置中產生空化氣泡，這樣當所述氣泡膨脹并斷裂時，會從金屬基板上產生除去膜的效果。
20．根據權利要求19的方法，其中電信號是雙極電信號。
21．根據權利要求19的方法，其中電信號施加裝置的特征在于不與基板直接電接觸。
22．根據權利要求19的方法，包括在電解槽中交替電極裝置極性的步驟。
23．根據權利要求19的方法，其中其它電極裝置是單個電極。
24．根據權利要求19的方法，其中其它電極裝置包括兩個電極部件，相互分離，同時基板位于兩個電極部件之間。
25．根據權利要求19的方法，包括多個電解槽，在其中基板和其它電極裝置極性分別交替。
26．根據權利要求25的方法，包括在選擇的電解槽中增加過壓的步驟，其中基板是陽極，增加過壓達到這樣的程度使在所述選擇的電解槽中溶解金屬的電流效率小于100％。
27．根據權利要求26的方法，包括在所述選擇的電解槽中充分地減少其它電極裝置尺寸的步驟，使所述選擇的電解槽中的所述電流效率小于100％。
28．根據權利要求26的方法，包括在所述選擇的電解槽中充分地減少電解液溫度的步驟，使所述選擇的電解槽中的所述電流效率小于100％。
29．根據權利要求26的方法，其中基板為陰極的選擇的電解槽的尺寸要足夠大，使基板表面上的pH不高，使在前一電解槽中產生的任何剩余金屬離子不足以沉積在基板上。
30．根據權利要求19的方法，其中條件效應包括在基板的表面內產生空腔，其中所述空腔的尺寸通過電信號和電解槽的選擇特性確定。
31．根據權利要求30的方法，其中所述電信號的選擇特性包括占空比，其中所述電解槽的選擇特性包括電解液的濃度和溫度。
32．根據權利要求19的方法，其中所述空化氣泡具有與電極的表面內的所述空腔基本相同的尺寸。
33．根據權利要求19的方法，其中能量產生裝置為氣蝕水噴嘴。
34．一種從金屬表面上除去潤滑劑的系統(tǒng)，包括以下部分移動其上具有潤滑劑膜的金屬基板通過具有兩個電極裝置和電解液的電解槽的裝置，其中基板包括所述兩個電極裝置中的一個；向所述電極裝置施加電信號以便電信號流到基板的裝置，使(1)膜和(2)金屬基板的表面中至少一個上產生條件效應；將所述金屬基板浸在氣穴流中并移動所述基板穿過其中，其中氣穴流包括幫助溶解所述潤滑劑的化學物質；以及在氣穴流中朝向金屬基板產生能量，由此，在靠近膜的位置中產生空化氣泡，這樣當所述氣泡膨脹并斷裂時，會從金屬基板上產生除去膜的效果。
35．根據權利要求34的系統(tǒng)，其中電信號是雙極電信號。
36．根據權利要求34的系統(tǒng)，其中電信號施加裝置的特征在于不與基板直接電接觸。
37．根據權利要求34的系統(tǒng)，其中條件效應包括在基板的表面內產生空腔，其中所述空腔的尺寸通過電信號和電解槽的選擇特性確定。
38．一種從金屬表面上除去潤滑劑的方法，包括步驟移動其上具有潤滑劑膜的金屬基板通過具有兩個電極裝置和電解液的電解槽，其中基板包括所述兩個電極裝置中的一個；向所述電極裝置施加電信號以便電信號流到基板，使(1)膜和(2)金屬基板的表面中至少一個上產生條件效應；將所述金屬基板浸在氣穴流中并移動所述基板穿過其中，其中氣穴流包括幫助溶解所述潤滑劑的化學物質；以及在氣穴流中朝向金屬基板產生能量，由此，在靠近膜的位置中產生空化氣泡，這樣當所述氣泡膨脹并斷裂時，會從金屬基板上產生除去膜的效果。
39．根據權利要求38的方法，其中電信號是雙極電信號。
40．根據權利要求38的方法，其中電信號施加裝置的特征在于不與移動基板直接電接觸。
41．根據權利要求38的方法，其中條件效應包括在基板的表面內產生空腔，其中所述空腔的尺寸通過電信號和電解槽的選擇特性確定。
全文摘要
要從金屬基板上除去如氧化物和潤滑劑等的膜,首先將機械或熱應力施加到膜上,以使膜從基板斷裂。然后基板在具有一個或兩個電極裝置的電解槽內移動,兩電極部件具有相反極性。電信號施加到電極,電信號流到金屬基板,導致金屬基板的表面浸蝕或點蝕。之后,移動的基板浸在氣蝕流中。產生聲能或超聲波能并聚焦到移動的基板上,以便空化氣泡形成在膜下的金屬基板的凹坑部分內。當氣泡膨脹并斷裂時,所得氣蝕振動波和微氣噴作用對金屬基板的膜產生升力效果。
文檔編號B08B3/12GK1218521SQ97194521
公開日1999年6月2日 申請日期1997年4月4日 優(yōu)先權日1996年4月10日
發(fā)明者穆罕默德·阿爾-吉布里, 諾曼·喬, 克里夫·洛·多·米, 克勞斯·H·奧赫, 里米·斯塔科瓦克 申請人:動力有限公司