表面活性劑在電鍍

1、表面活性劑在單金屬電鍍中的應(yīng)用,1 表面活性劑簡介,表面活性劑,雙親結(jié)構(gòu)特殊分子,洗滌、潤濕、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,表面活性劑,陰離子型,陽離子型,兩性離子型,非離子型,高級脂肪酸鹽、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,2 電鍍簡介,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)晶細致、無空

2、隙、耐腐蝕等。,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 復合電鍍,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,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性質(zhì)和金屬離子沉積的電極過程 導電鹽 提高電鍍?nèi)芤旱膶щ娔芰?，降低槽端電壓，提高工藝電流密?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,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

3、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,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，有利于對鍍件的潤濕。促進在陰極表面產(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,3 表面活性劑在電鍍中的應(yīng)用,3.1 被鍍零件的鍍前預處理,目的：保證鍍層

4、與基體結(jié)合緊密，鍍層完整無缺,預處理包括,機械整平,除油,除銹,清洗,干燥,3.1.1 除油,制品表面粘附的油污,動物油,植物油,礦物油：石蠟、凡 士林、潤滑油,非 皂 化 油,皂 化 油,常用除油方法：有機溶劑除油、化學除油、電化學除 油和超聲波除油,化學除油,堿液除油 借助堿對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。,乳化液除油 這種乳化液有很強的脫脂能力且克服了有機溶劑易燃、易揮發(fā)的特點。,常用的表面活性劑：十二烷基乙

5、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?；撬徕c、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。,酸性除油 由有機酸、無機酸和表面活性劑混合而成，它可同時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。,3.1.2 浸蝕,金屬

6、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,化學浸蝕,電化學浸蝕,用途劃分,浸蝕,強浸蝕,光亮浸蝕,弱浸蝕,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也會溶解金屬本身，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。,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，由于酸液表面會產(chǎn)生酸霧，既影響身體健康，又污染環(huán)境，而且腐

7、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起到洗滌、緩蝕、抑霧等作用。,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。,(1) 氰化物鍍鋅,優(yōu)點：分散和深鍍能力好、結(jié)晶細密、與基體結(jié)合力強、耐腐蝕性好、工藝范圍寬、鍍液穩(wěn)定性好、對雜質(zhì)不太敏感等。 缺點：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

8、源,主要絡(luò)合劑，使鍍層結(jié)晶細致,提高電導和電流效率,起到光亮作用，是鍍層結(jié)晶細致,添加劑,鍍鋅添加劑可分為無機和有機兩大類，最常用的無機添加劑是硫化鈉（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)晶細致。因此，在氰化物鍍鋅槽中應(yīng)保持一定量的硫化鈉。 有機添加劑（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）、對羥基苯甲醛等。,(2) 鋅酸鹽鍍鋅,de型和de型鍍液配方和工藝條件,主鹽,

9、使鍍層結(jié)晶細致,光亮作用,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，只能得到海綿狀的沉積，鍍層不能使用。當加入某些有機添加劑后，提高了鍍液的陰極極化值，才會獲得均勻細致的鍍層。 常用的無氰鍍鋅添加劑有de、dpe、 dpe、和dpe等，其中de、dpe是有機大分子化合物，屬水溶性表面活性劑物質(zhì)。添加劑dpe和dpe是小分子有機胺。這些添加劑能吸附在電極表面上，有較寬的吸附點位范圍，能增大陰極極化，使鍍層結(jié)晶細致。但鍍層無光澤。因此，為了得到光亮的鍍層，必須同時加入一些醛類光亮劑以及混合光亮劑。,() 氯化銨鍍鋅,優(yōu)點：鍍層結(jié)晶細致，光澤美觀，分散能力和深鍍能力好，適合于復雜零件

10、的電鍍，而且電流效率高，氫脆性較小。 缺點：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，氨對魚類有毒等。,銨鹽鍍鋅的鍍液配方和工藝條件,主要 絡(luò)合劑,主鹽,光亮作用,潤濕作用,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，增加潤濕性，消除鍍層針孔，使鍍層結(jié)晶細致。 第二類是主光亮劑，它對鍍層有強烈的出光效果，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，只能起到半光亮的作用，同時能

11、擴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。,(4) 氯化鉀鍍鋅,氯化鉀鍍鋅液組成劑工藝條件,主鹽,導電鹽,緩沖劑,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。,3.2.2 鍍鎳,應(yīng) 用,防護裝飾性,功能性,自行車、縫紉機、鐘表、家用電 器、五金制品、儀表、汽車等的零部件,修復被磨損、被腐蝕

12、的零件，采用 刷鍍技術(shù)進行局部電鍍，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。,表面活性劑的作用,潤濕作用 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，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。,光亮鎳,初級光亮劑 其作用是使鍍層的結(jié)晶細小，并給予鍍層一定的光澤。 次級光亮劑 其作用是與初級光亮劑配合使用，可以獲得全光亮、整平性和延展性良好的鍍

13、層。 輔助光亮劑 單獨使用時鍍層的光亮度不佳，對鍍層的光亮性僅起輔助作用。與初級光亮劑和次級光亮劑配合使用，能提高出光速度和整平速度，改善覆蓋能力。,3.2.3 鍍銅,銅鍍層的化學穩(wěn)定性較差，一般不單獨用作防護裝飾性鍍層，而常用作其他鍍層的中間層或底層，以提高表面鍍層與基體金屬的結(jié)合力。,鍍銅大體分為氰化物鍍銅、酸性硫酸鹽鍍銅、焦磷酸鹽鍍銅、hedp鍍銅以及其他類型鍍銅。 表面活性劑在鍍銅中有兩種作用：一是防止和減少鍍層產(chǎn)生針孔、麻點等缺陷；二是用作光亮劑。,鍍銅光亮劑通常包括三個組分，即載體光亮劑、主光亮劑和整平劑。 載體光亮劑 常用表面活性劑，這些表面活性劑在電極表面上的吸附比其他添加劑都要強。但單獨添加這類表面活性劑并不能獲得光亮鍍層，必須與其他添加劑配合使用。 主光亮劑 這類光亮劑單獨使用就有光亮作用，如與載