表面活性剂在电镀

关于表面活性剂在电镀1表面活性剂简介表面活性剂双亲结构特殊分子洗涤、润湿、渗透、分散、乳化、增溶、起泡、柔软、抗静电、抗腐蚀、杀菌等功能界面吸附、定向排列、生成胶束等特性第2页,共34页，2024年2月25日，星期天

表面活性剂阴离子型阳离子型两性离子型非离子型高级脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐等胺盐、季铵盐等氨基酸型、甜菜碱型等聚乙二醇型、多元醇型等表面活性剂分类第3页,共34页，2024年2月25日，星期天2电镀简介

金属的电沉积是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子被还原，并沉积到零件表面形成具有一定性能的金属镀层的过程。

电镀与一般的金属沉积不同，电镀层往往有一定要求，如镀层要与基体有牢固的结合力、镀层均匀、结晶细致、无空隙、耐腐蚀等。第4页,共34页，2024年2月25日，星期天2.1电镀种类单金属电镀：镀锌、镀铜、镀镍、镀铬、镀银、镀金、镀铁等合金电镀复合电镀第5页,共34页，2024年2月25日，星期天2.2电镀工艺基体的整平磨光抛光除油除锈电镀后处理烘干清洗第6页,共34页，2024年2月25日，星期天2.3镀液的成分主盐是指沉积金属的盐类，可以是单盐或络盐络合剂改变了镀件的电化学性质和金属离子沉积的电极过程导电盐提高电镀溶液的导电能力，降低槽端电压，提高工艺电流密度缓蚀剂使镀液有自行调节pH的能力，保持溶液的稳定性阳极活化剂使在阴极析出的金属量与阳极溶解量相等，保持镀液成分平衡添加剂改善镀液性能，提高镀层质量第7页,共34页，2024年2月25日，星期天光亮剂提高镀层光亮度整平剂使基体显微粗糙表面变得平整，提高光洁程度应力消除剂消除镀层在电镀过程中可能诱发的拉应力抑雾剂防止电镀过程中可能产生的酸雾、碱雾、络雾等，减少环境污染润湿剂降低金属与溶液的界面张力，使镀层与基体能更好的附着，使阴极上析出的氢气泡容易脱离，防止生成针孔添加剂的种类第8页,共34页，2024年2月25日，星期天2.4表面活性剂的作用拓宽电镀液的pH值、温度和电流密度的使用范围对电镀中析出的金属粒子具有良好的分散作用，有利于提高镀件表面的平滑和光亮度降低表面张力，有利于对镀件的润湿。促进在阴极表面产生的氢气尽快脱离，防止镀件产生凹痕和针孔提高前处理过程中除油、除锈效果节省耗电量第9页,共34页，2024年2月25日，星期天3表面活性剂在电镀中的应用3.1被镀零件的镀前预处理目的：保证镀层与基体结合紧密，镀层完整无缺

预处理包括机械整平除油除锈清洗干燥第10页,共34页，2024年2月25日，星期天3.1.1除油制品表面粘附的油污动物油植物油矿物油：石蜡、凡士林、润滑油非皂化油皂化油第11页,共34页，2024年2月25日，星期天常用除油方法：有机溶剂除油、化学除油、电化学除油和超声波除油化学除油碱液除油借助碱对油脂的皂化作用来除油，通常在碱液中加入硅酸钠、表面活性剂以提高去污能力。在碱液中适用的表面活性剂有：乳化剂OP-10（辛基酚聚氧乙烯醚）、乳化剂FM（油酸三乙醇胺）、平平加O-20（月桂醇环氧乙烷缩合物）、等。第12页,共34页，2024年2月25日，星期天乳化液除油这种乳化液有很强的脱脂能力且克服了有机溶剂易燃、易挥发的特点。常用的表面活性剂：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-油酰甲基牛磺酸钠、甲氧基脂肪酰胺苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、油酸钠、油酸三乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠和烷基苯磺酸铵等。第13页,共34页，2024年2月25日，星期天酸性除油由有机酸、无机酸和表面活性剂混合而成，它可同时除去油污和金属表面的氧化物。常用的表面活性剂：OP乳化剂、平平加、烷基苯磺酸钠等。表面活性剂除油以表面活性剂为主要成分，辅以助溶剂和缓蚀剂。它除油主要靠表面活性剂的乳化作用，因此需要搅拌，可以在室温或稍高温度下进行，节省能源。该方法适用于各种金属零件，但由于成本高，目前仅用于一些精密部件的除油。应用最多的是非离子型和阴离子型表面活性剂。第14页,共34页，2024年2月25日，星期天3.1.2浸蚀

金属零件浸渍在酸性溶液中，除去锈蚀产物或氧化膜的过程称为浸蚀。性质划分化学浸蚀电化学浸蚀用途划分浸蚀强浸蚀光亮浸蚀弱浸蚀第15页,共34页，2024年2月25日，星期天

由于金属氧化物大都属碱性氧化物，浸蚀液一般呈酸性，所以浸蚀又称为“酸洗”。大部分浸蚀液都采用硫酸或盐酸的水溶液以及它们的混合物。酸在溶解金属氧化物的同时也会溶解金属本身，为了减少金属的溶解，常需加入缓蚀剂。

缓蚀剂：若丁（二邻甲苯硫脲）、硫脲、硫胺、乌洛托品等。

第16页,共34页，2024年2月25日，星期天表面活性剂：烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯（5,11）脱氢松香胺、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。在浸蚀过程中，由于酸液表面会产生酸雾，既影响身体健康，又污染环境，而且腐蚀车间的设备。加入表面活性剂后，一方面表面活性剂分子在液面定向排列，形成一层致密的表面膜，阻碍酸雾的逸出；另一方面，表面活性剂可以在液面形成泡沫，也能抑制酸雾的挥发。有的表面活性剂可能同时起到洗涤、缓蚀、抑雾等作用。第17页,共34页，2024年2月25日，星期天3.2单金属电镀3.2.1镀锌

按镀锌溶液可分为：碱性镀锌、酸性镀锌和弱酸性镀锌。目前生产中较常用的有：氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、氯化铵镀锌和氯化钾镀锌等。第18页,共34页，2024年2月25日，星期天(1)氰化物镀锌优点：分散和深镀能力好、结晶细密、与基体结合力强、耐腐蚀性好、工艺范围宽、镀液稳定性好、对杂质不太敏感等。缺点：有剧毒，污染环境。氰化物镀锌液氧化锌氰化钠氢氧化钠添加剂溶液中锌离子的来源主要络合剂，使镀层结晶细致提高电导和电流效率起到光亮作用，是镀层结晶细致第19页,共34页，2024年2月25日，星期天添加剂

镀锌添加剂可分为无机和有机两大类，最常用的无机添加剂是硫化钠（Na2S）,它是一种含硫化合物，能与某些重金属杂质（Pb2+、Cu2+、Sn4+等）化合后产生沉淀，从而净化槽液。另外，硫化钠还能起到一些光亮作用，使镀层结晶细致。因此，在氰化物镀锌槽中应保持一定量的硫化钠。有机添加剂（光亮剂）种类很多，有高分子化合物，如明胶、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺；有芳香醛和杂环化合物，如糠醛、洋茉莉醛、大茴香醛、藜芦醛（3,4-二甲氧基苯甲醛）、对羟基苯甲醛等。第20页,共34页，2024年2月25日，星期天(2)锌酸盐镀锌名称含量/(g/L)配方1配方2氧化锌氢氧化钠DE添加剂DE－Ⅲ添加剂混合光亮剂香豆素三乙醇胺12～20100～1604～5mL/L0.1～0.50.4～0.610～15100～3004～6mL/L12～30mL/L温度/℃阴极电流密度/（A/dm2）10～450.5～410～400.5～3DE型和DE－Ⅲ型镀液配方和工艺条件使镀层结晶细致第21页,共34页，2024年2月25日，星期天

锌酸盐镀液中的添加剂是保证镀层质量的关键，在不含添加剂时，只能得到海绵状的沉积，镀层不能使用。当加入某些有机添加剂后，提高了镀液的阴极极化值，才会获得均匀细致的镀层。

常用的无氰镀锌添加剂有DE、DPE–Ⅰ、DPE–Ⅱ、和DPE–Ⅲ等，其中DE、DPE–Ⅲ是有机大分子化合物，属水溶性表面活性剂物质。添加剂DPE–Ⅰ和DPE–Ⅱ是小分子有机胺。这些添加剂能吸附在电极表面上，有较宽的吸附点位范围，能增大阴极极化，使镀层结晶细致。但镀层无光泽。因此，为了得到光亮的镀层，必须同时加入一些醛类光亮剂以及混合光亮剂。第22页,共34页，2024年2月25日，星期天(３)氯化铵镀锌

优点：镀层结晶细致，光泽美观，分散能力和深镀能力好，适合于复杂零件的电镀，而且电流效率高，氢脆性较小。

缺点：镀液存在钝化膜易变色，镀液腐蚀性大，废水中重金属难处理，氨对鱼类有毒等。第23页,共34页，2024年2月25日，星期天组分（g/L）及工艺条件氯化铵-氨三乙酸氯化铵-柠檬酸氯化锌（ZnCl2）氯化铵（NH4Cl）氨三乙酸柠檬酸聚乙二醇（相对分子质量﹥6000）硫脲洗涤剂30～40240～28020～301～21～20.1～0.235～45230～26040～501～21～2少量pH值温度/℃阴极电流密度/(A/dm2)阴阳极面积比5.5～6.215～400.8～22︰15～6室温1～22︰1铵盐镀锌的镀液配方和工艺条件主盐润湿作用第24页,共34页，2024年2月25日，星期天添加剂（光亮剂）第一类是载体光亮剂，主要作用是增加光亮剂在水中的溶解性，使其高度分散在镀液中，充分发挥光亮剂的作用，另外载体光亮剂还能特性吸附在阴极表面，降低电极与溶液的界面张力，增加润湿性，消除镀层针孔，使镀层结晶细致。第二类是主光亮剂，它对镀层有强烈的出光效果，并有较好的整平性。主要是一些芳香醛、芳香酮和一些杂环化合物。第三类是辅助光亮剂，它的光亮作用不如主光亮剂那么强，只能起到半光亮的作用，同时能扩大电流密度范围和提高镀液的深镀能力。氯化铵镀锌一般不需要加入辅助光亮剂。第25页,共34页，2024年2月25日，星期天(4)氯化钾镀锌氯锌-1号CT-2A组合光亮剂氯化锌/(g/L)氯化钾/(g/L)硼酸/(g/L)氯锌一号/(mL/L)CT-2A/(mL/L)组合光亮剂/(mL/L)60～70180～22025～3514～1855～75210～24025～3012～1850～80200～25025～3515～25温度/℃pH值DK/(A/dm2)S阴/S阳（面积比）滚镀转速/(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氯化钾镀锌液组成剂工艺条件主盐导电盐缓冲剂第26页,共34页，2024年2月25日，星期天添加剂

载体光亮剂多是一些非离子型表面活性剂，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、季铵型阳离子表面活性剂、氨基酸型表面活性剂、聚丙烯酰胺等。

主光亮剂有芳香醛、芳香酮、杂环醛、杂环酮等。

辅助光亮剂有芳香族羧酸，如烟酸、肉桂酸等；芳香羧酸盐，如苯甲酸钠、水杨酸钠等；芳香磺酸盐，如亚甲基双萘磺酸钠。第27页,共34页，2024年2月25日，星期天3.2.2镀镍应用防护装饰性功能性自行车、缝纫机、钟表、家用电器、五金制品、仪表、汽车等的零部件修复被磨损、被腐蚀的零件，采用刷镀技术进行局部电镀，作为耐磨镀层镀镍的种类：暗镍、光亮镍、多层镍、黑镍、氨基磺酸镍等。镀镍液的类型：硫酸盐型、氯化物型、氨基磺酸盐型、柠檬酸型、氟硼酸盐型。第28页,共34页，2024年2月25日，星期天表面活性剂的作用润湿作用降低界面张力，使氢气泡快速逸出，不在阴极表面滞留，防止和减少针孔的产生；光亮作用使镀层的结晶更细，更光亮，用于光亮镀镍。常用的表面活性剂：十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、2-乙基己基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚等。第29页,共34页，2024年2月25日，星期天光亮镍初级光亮剂其作用是使镀层的结晶细小，并给予镀层一定的光泽。次级光亮剂其作用是与初级光亮剂配合使用，可以获得全光亮、整平性和延展性良好的镀层。辅助光亮剂单独使用时镀层的光亮度不佳，对镀层的光亮性仅起辅助作用。与初级光亮剂和次级光亮剂配合使用，能提高出光速度和整平速度，改善覆盖能力。第30页,共34页，2024年2月25日，星期天3.2.3镀铜铜镀层的化学稳定性较差，一般不单独用作防护装饰性镀层，而常用作其他镀