表面活性劑在電鍍

關(guān)于表面活性劑在電鍍第1頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六1表面活性劑簡(jiǎn)介表面活性劑雙親結(jié)構(gòu)特殊分子洗滌、潤(rùn)濕、滲透、分散、乳化、增溶、起泡、柔軟、抗靜電、抗腐蝕、殺菌等功能界面吸附、定向排列、生成膠束等特性第2頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六

表面活性劑陰離子型陽離子型兩性離子型非離子型高級(jí)脂肪酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽等胺鹽、季銨鹽等氨基酸型、甜菜堿型等聚乙二醇型、多元醇型等表面活性劑分類第3頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六2電鍍簡(jiǎn)介

金屬的電沉積是指在直流電的作用下，電解液中的金屬離子被還原，并沉積到零件表面形成具有一定性能的金屬鍍層的過程。

電鍍與一般的金屬沉積不同，電鍍層往往有一定要求，如鍍層要與基體有牢固的結(jié)合力、鍍層均勻、結(jié)晶細(xì)致、無空隙、耐腐蝕等。第4頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六2.1電鍍種類單金屬電鍍：鍍鋅、鍍銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍銀、鍍金、鍍鐵等合金電鍍復(fù)合電鍍第5頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六2.2電鍍工藝基體的整平磨光拋光除油除銹電鍍后處理烘干清洗第6頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六2.3鍍液的成分主鹽是指沉積金屬的鹽類，可以是單鹽或絡(luò)鹽絡(luò)合劑改變了鍍件的電化學(xué)性質(zhì)和金屬離子沉積的電極過程導(dǎo)電鹽提高電鍍?nèi)芤旱膶?dǎo)電能力，降低槽端電壓，提高工藝電流密度緩蝕劑使鍍液有自行調(diào)節(jié)pH的能力，保持溶液的穩(wěn)定性陽極活化劑使在陰極析出的金屬量與陽極溶解量相等，保持鍍液成分平衡添加劑改善鍍液性能，提高鍍層質(zhì)量第7頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六光亮劑提高鍍層光亮度整平劑使基體顯微粗糙表面變得平整，提高光潔程度應(yīng)力消除劑消除鍍層在電鍍過程中可能誘發(fā)的拉應(yīng)力抑霧劑防止電鍍過程中可能產(chǎn)生的酸霧、堿霧、絡(luò)霧等，減少環(huán)境污染潤(rùn)濕劑降低金屬與溶液的界面張力，使鍍層與基體能更好的附著，使陰極上析出的氫氣泡容易脫離，防止生成針孔添加劑的種類第8頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六2.4表面活性劑的作用拓寬電鍍液的pH值、溫度和電流密度的使用范圍對(duì)電鍍中析出的金屬粒子具有良好的分散作用，有利于提高鍍件表面的平滑和光亮度降低表面張力，有利于對(duì)鍍件的潤(rùn)濕。促進(jìn)在陰極表面產(chǎn)生的氫氣盡快脫離，防止鍍件產(chǎn)生凹痕和針孔提高前處理過程中除油、除銹效果節(jié)省耗電量第9頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六3表面活性劑在電鍍中的應(yīng)用3.1被鍍零件的鍍前預(yù)處理目的：保證鍍層與基體結(jié)合緊密，鍍層完整無缺

預(yù)處理包括機(jī)械整平除油除銹清洗干燥第10頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六3.1.1除油制品表面粘附的油污動(dòng)物油植物油礦物油：石蠟、凡士林、潤(rùn)滑油非皂化油皂化油第11頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六常用除油方法：有機(jī)溶劑除油、化學(xué)除油、電化學(xué)除油和超聲波除油化學(xué)除油堿液除油借助堿對(duì)油脂的皂化作用來除油，通常在堿液中加入硅酸鈉、表面活性劑以提高去污能力。在堿液中適用的表面活性劑有：乳化劑OP-10（辛基酚聚氧乙烯醚）、乳化劑FM（油酸三乙醇胺）、平平加O-20（月桂醇環(huán)氧乙烷縮合物）、等。第12頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六乳化液除油這種乳化液有很強(qiáng)的脫脂能力且克服了有機(jī)溶劑易燃、易揮發(fā)的特點(diǎn)。常用的表面活性劑：十二烷基乙二醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基醇酰胺磷酸酯、N，N-油酰甲基牛磺酸鈉、甲氧基脂肪酰胺苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、油酸鈉、油酸三乙醇胺、十二烷基苯磺酸鈉和烷基苯磺酸銨等。第13頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六酸性除油由有機(jī)酸、無機(jī)酸和表面活性劑混合而成，它可同時(shí)除去油污和金屬表面的氧化物。常用的表面活性劑：OP乳化劑、平平加、烷基苯磺酸鈉等。表面活性劑除油以表面活性劑為主要成分，輔以助溶劑和緩蝕劑。它除油主要靠表面活性劑的乳化作用，因此需要攪拌，可以在室溫或稍高溫度下進(jìn)行，節(jié)省能源。該方法適用于各種金屬零件，但由于成本高，目前僅用于一些精密部件的除油。應(yīng)用最多的是非離子型和陰離子型表面活性劑。第14頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六3.1.2浸蝕

金屬零件浸漬在酸性溶液中，除去銹蝕產(chǎn)物或氧化膜的過程稱為浸蝕。性質(zhì)劃分化學(xué)浸蝕電化學(xué)浸蝕用途劃分浸蝕強(qiáng)浸蝕光亮浸蝕弱浸蝕第15頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六

由于金屬氧化物大都屬堿性氧化物，浸蝕液一般呈酸性，所以浸蝕又稱為“酸洗”。大部分浸蝕液都采用硫酸或鹽酸的水溶液以及它們的混合物。酸在溶解金屬氧化物的同時(shí)也會(huì)溶解金屬本身，為了減少金屬的溶解，常需加入緩蝕劑。

緩蝕劑：若?。ǘ徏妆搅螂澹?、硫脲、硫胺、烏洛托品等。

第16頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六表面活性劑：烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯（5,11）脫氫松香胺、蓖麻油聚氧乙烯醚、二甲酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚醚等。在浸蝕過程中，由于酸液表面會(huì)產(chǎn)生酸霧，既影響身體健康，又污染環(huán)境，而且腐蝕車間的設(shè)備。加入表面活性劑后，一方面表面活性劑分子在液面定向排列，形成一層致密的表面膜，阻礙酸霧的逸出；另一方面，表面活性劑可以在液面形成泡沫，也能抑制酸霧的揮發(fā)。有的表面活性劑可能同時(shí)起到洗滌、緩蝕、抑霧等作用。第17頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六3.2單金屬電鍍3.2.1鍍鋅

按鍍鋅溶液可分為：堿性鍍鋅、酸性鍍鋅和弱酸性鍍鋅。目前生產(chǎn)中較常用的有：氰化物鍍鋅、鋅酸鹽鍍鋅、氯化銨鍍鋅和氯化鉀鍍鋅等。第18頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六(1)氰化物鍍鋅優(yōu)點(diǎn)：分散和深鍍能力好、結(jié)晶細(xì)密、與基體結(jié)合力強(qiáng)、耐腐蝕性好、工藝范圍寬、鍍液穩(wěn)定性好、對(duì)雜質(zhì)不太敏感等。缺點(diǎn)：有劇毒，污染環(huán)境。氰化物鍍鋅液氧化鋅氰化鈉氫氧化鈉添加劑溶液中鋅離子的來源主要絡(luò)合劑，使鍍層結(jié)晶細(xì)致提高電導(dǎo)和電流效率起到光亮作用，是鍍層結(jié)晶細(xì)致第19頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六添加劑

鍍鋅添加劑可分為無機(jī)和有機(jī)兩大類，最常用的無機(jī)添加劑是硫化鈉（Na2S）,它是一種含硫化合物，能與某些重金屬雜質(zhì)（Pb2+、Cu2+、Sn4+等）化合后產(chǎn)生沉淀，從而凈化槽液。另外，硫化鈉還能起到一些光亮作用，使鍍層結(jié)晶細(xì)致。因此，在氰化物鍍鋅槽中應(yīng)保持一定量的硫化鈉。有機(jī)添加劑（光亮劑）種類很多，有高分子化合物，如明膠、聚乙烯醇、聚乙烯亞胺；有芳香醛和雜環(huán)化合物，如糠醛、洋茉莉醛、大茴香醛、藜蘆醛（3,4-二甲氧基苯甲醛）、對(duì)羥基苯甲醛等。第20頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六(2)鋅酸鹽鍍鋅名稱含量/(g/L)配方1配方2氧化鋅氫氧化鈉DE添加劑DE－Ⅲ添加劑混合光亮劑香豆素三乙醇胺12～20100～1604～5mL/L0.1～0.50.4～0.610～15100～3004～6mL/L12～30mL/L溫度/℃陰極電流密度/（A/dm2）10～450.5～410～400.5～3DE型和DE－Ⅲ型鍍液配方和工藝條件使鍍層結(jié)晶細(xì)致第21頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六

鋅酸鹽鍍液中的添加劑是保證鍍層質(zhì)量的關(guān)鍵，在不含添加劑時(shí)，只能得到海綿狀的沉積，鍍層不能使用。當(dāng)加入某些有機(jī)添加劑后，提高了鍍液的陰極極化值，才會(huì)獲得均勻細(xì)致的鍍層。

常用的無氰鍍鋅添加劑有DE、DPE–Ⅰ、DPE–Ⅱ、和DPE–Ⅲ等，其中DE、DPE–Ⅲ是有機(jī)大分子化合物，屬水溶性表面活性劑物質(zhì)。添加劑DPE–Ⅰ和DPE–Ⅱ是小分子有機(jī)胺。這些添加劑能吸附在電極表面上，有較寬的吸附點(diǎn)位范圍，能增大陰極極化，使鍍層結(jié)晶細(xì)致。但鍍層無光澤。因此，為了得到光亮的鍍層，必須同時(shí)加入一些醛類光亮劑以及混合光亮劑。第22頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六(３)氯化銨鍍鋅

優(yōu)點(diǎn)：鍍層結(jié)晶細(xì)致，光澤美觀，分散能力和深鍍能力好，適合于復(fù)雜零件的電鍍，而且電流效率高，氫脆性較小。

缺點(diǎn)：鍍液存在鈍化膜易變色，鍍液腐蝕性大，廢水中重金屬難處理，氨對(duì)魚類有毒等。第23頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六組分（g/L）及工藝條件氯化銨-氨三乙酸氯化銨-檸檬酸氯化鋅（ZnCl2）氯化銨（NH4Cl）氨三乙酸檸檬酸聚乙二醇（相對(duì)分子質(zhì)量﹥6000）硫脲洗滌劑30～40240～28020～301～21～20.1～0.235～45230～26040～501～21～2少量pH值溫度/℃陰極電流密度/(A/dm2)陰陽極面積比5.5～6.215～400.8～22︰15～6室溫1～22︰1銨鹽鍍鋅的鍍液配方和工藝條件主鹽潤(rùn)濕作用第24頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六添加劑（光亮劑）第一類是載體光亮劑，主要作用是增加光亮劑在水中的溶解性，使其高度分散在鍍液中，充分發(fā)揮光亮劑的作用，另外載體光亮劑還能特性吸附在陰極表面，降低電極與溶液的界面張力，增加潤(rùn)濕性，消除鍍層針孔，使鍍層結(jié)晶細(xì)致。第二類是主光亮劑，它對(duì)鍍層有強(qiáng)烈的出光效果，并有較好的整平性。主要是一些芳香醛、芳香酮和一些雜環(huán)化合物。第三類是輔助光亮劑，它的光亮作用不如主光亮劑那么強(qiáng)，只能起到半光亮的作用，同時(shí)能擴(kuò)大電流密度范圍和提高鍍液的深鍍能力。氯化銨鍍鋅一般不需要加入輔助光亮劑。第25頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六(4)氯化鉀鍍鋅氯鋅-1號(hào)CT-2A組合光亮劑氯化鋅/(g/L)氯化鉀/(g/L)硼酸/(g/L)氯鋅一號(hào)/(mL/L)CT-2A/(mL/L)組合光亮劑/(mL/L)60～70180～22025～3514～1855～75210～24025～3012～1850～80200～25025～3515～25溫度/℃pH值DK/(A/dm2)S陰/S陽（面積比）滾鍍轉(zhuǎn)速/(r/min)10～154.6～61～61︰1.5～2≧105～505.4～6.20.5～3.51︰1.5～210～304.5～61～41︰1.5～2氯化鉀鍍鋅液組成劑工藝條件主鹽導(dǎo)電鹽緩沖劑第26頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六添加劑

載體光亮劑多是一些非離子型表面活性劑，主要有：脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、季銨型陽離子表面活性劑、氨基酸型表面活性劑、聚丙烯酰胺等。

主光亮劑有芳香醛、芳香酮、雜環(huán)醛、雜環(huán)酮等。

輔助光亮劑有芳香族羧酸，如煙酸、肉桂酸等；芳香羧酸鹽，如苯甲酸鈉、水楊酸鈉等；芳香磺酸鹽，如亞甲基雙萘磺酸鈉。第27頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六3.2.2鍍鎳應(yīng)用防護(hù)裝飾性功能性自行車、縫紉機(jī)、鐘表、家用電器、五金制品、儀表、汽車等的零部件修復(fù)被磨損、被腐蝕的零件，采用刷鍍技術(shù)進(jìn)行局部電鍍，作為耐磨鍍層鍍鎳的種類：暗鎳、光亮鎳、多層鎳、黑鎳、氨基磺酸鎳等。鍍鎳液的類型：硫酸鹽型、氯化物型、氨基磺酸鹽型、檸檬酸型、氟硼酸鹽型。第28頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六表面活性劑的作用潤(rùn)濕作用降低界面張力，使氫氣泡快速逸出，不在陰極表面滯留，防止和減少針孔的產(chǎn)生；光亮作用使鍍層的結(jié)晶更細(xì)，更光亮，用于光亮鍍鎳。常用的表面活性劑：十二烷基硫酸鈉、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、2-乙基己基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚等。第29頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六光亮鎳初級(jí)光亮劑其作用是使鍍層的結(jié)晶細(xì)小，并給予鍍層一定的光澤。次級(jí)光亮劑其作用是與初級(jí)光亮劑配合使用，可以獲得全光亮、整平性和延展性良好的鍍層。輔助光亮劑單獨(dú)使用時(shí)鍍層的光亮度不佳，對(duì)鍍層的光亮性僅起輔助作用。與初級(jí)光亮劑和次級(jí)光亮劑配合使用，能提高出光速度和整平速度，改善覆蓋能力。第30頁，共34頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)49分，星期六3.2.3鍍銅銅鍍層的化學(xué)穩(wěn)定性較差，一般不單獨(dú)用作防護(hù)裝飾性鍍層，而