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摘要：表面活性剂作为电镀中添加剂的一种，无论是离子型、还是非离子型表面活性剂，在电镀中起着不可缺少的作用。表面活性剂除了用于脱脂、除油处理之外，在电镀中还有着广泛的应用。表面活性剂的种类有:阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂以及阳离子型表面活性剂。本文论述了它们的结构、性能、特点，并介绍了其在电镀生产中的作用及应用。
关键词：表面活性剂；电镀；应用
前言：水溶液中的电沉积是发生在金属与电解质界面上的电化学反应，因此,界面性质和电解质溶液的组成对电沉积过程产生很大影响。下面就表面活性剂在碱性除油中的应用、在酸洗和镀铬中的应用、镀液的润湿剂、光亮镀液中的光亮剂等电镀施工中的各种应用作一个简单的分析和阐述。
1.在碱性除油中的应用
金属工件在电镀前，首先必须除油清洗，使之表面干净，否则，沉积层在表面结合不良，严重时甚至得不到沉积层。典型的碳钢零件除油液配方：氢氧化钠20～309／L，磷酸三钠30～409／L，碳酸钠30～409／L，OP乳化剂1～29／L，30～50。C。工件表面的油污有动、植物油脂和矿物油类。动、植物油脂在碱性溶液中可以发生皂化反应，形成水溶性的肥皂和甘油而去除；而矿物油或其他不皂化油则不能用碱使之化学分解，必须借助表面活性剂的作用才能从金属表面除去。在除油过程中，表面活性剂分子首先吸附于油与溶液的界面上，油污在表面活性剂的亲油基和亲水基的作用下，再加上溶液的对流和搅拌作用，逐渐从金属表面脱离而进入溶液，呈极细小的球形成乳浊液。当然，在使用乳化剂除油时，溶液的温度不能太高，否则表面活性剂会产生盐析现象而失去应有的作用。
2.在酸洗和镀铬中的应用
当零件表面在去除氧化皮进行强腐蚀时，腐蚀过程中产生各种有害气体，气体在逸出时产生酸雾，对环境和设备影响很大。若在酸洗槽中加入少量OP乳化剂后，酸洗溶液表面能产生一层泡沫，防止了酸雾的逸出。在镀铬时电流效率极低(10％～15％)，而且使用不溶性铅阳极，通电后两极产生大量的氢和氧，容易产生有害的铬酸烟雾。铬雾不仅污染环境，危害操作人员的健康，而且引起设备的腐蚀。为了抑制铬雾的产生，可以在镀铬液中加入少量全氟烷基醚磺酸盐表面活性剂，在镀铬时溶液表面形成一层泡沫，抑制了铬雾逸出，既确保了操作者的健康，又可降低铬酸消耗。
3.镀液的润湿剂
在电镀过程中金属离子在阴极还原的同时，还伴随着析氢副反应，随着析氢反应的进行，电镀溶液的表面张力下降，润湿性能降低，此时，氢气泡容易在阴极表面上停留，从而使沉积层出现凹痕和针孔。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了防止该缺陷的产生，在电镀液中加入表面活性剂，以降低液一气和液一固问的界面张力，这样氢气泡就难以在阴极表面停留。如在氰化物镀铜溶液中加入少量的油醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚等非离子型表面活性剂，防止产生凹痕的效果很好。在酸性硫酸盐光亮镀铜、弱酸性硫酸盐光亮镀镍溶液中，加入少量的十二烷基硫酸钠阴离子型表面活性剂，可以防止镀层产生针孔。
4.光亮镀液中的光亮剂
酸性光亮镀铜和酸性光亮镀锡溶液中，非离子型表面活性剂聚乙二醇(M一6000)可用作初级光亮剂使用。初级光亮剂能在金属表面发生吸附，对电沉积过程产生影响，细化晶粒，得到半光亮的镀层。若初级光亮剂和其他光亮剂组合使用，则可获得全光亮的沉积层。在光亮镀液中加入表面活性剂，利用它的分散作用可以获得全光亮的沉积层。如在酸性硫酸亚锡镀锡溶液中，以甲醛和邻甲苯胺的缩合物为光亮剂，辛基硫酸钠或壬基酚聚氧乙烯醚为分散剂，在搅拌状态下能获得全光亮的锡沉积层。在氯化钾镀锌溶液中，亚苄基丙酮作为光亮剂，二萘甲烷二磺酸钠为分散剂，可以获得全光亮的锌沉积层。为了获得光亮性、整平性良好及结晶细致的沉积层，电镀溶液中需加入光亮剂。有些光亮剂微溶于水或不溶于水，利用表面活性剂的增溶作用，可以将其分散成细小的粒子，从而在溶液中均匀分布。酸性光亮镀铜工艺的市场用量比光亮镀镍约多3倍左右，它是装饰性电镀的主体镀种。由于它的高光亮、高整平以及结晶细致平滑，是优秀的中间镀层，无论钢铁基体、锌合金基体或铝合金基体都少不了它。欲得到高光亮、高整平性的铜层，关键是要有高性能的酸铜添加剂，最近十余年一直是电镀添加剂市场各商家角逐的焦点。一个优秀的酸铜光亮剂必须具备宽广的光亮电镀密度范围；在高、中、低区不仅都光亮、通透、无任何白雾，而且高、中、低区的整平性都好，关键材料是黑、黄、红三种改性染料和一些化学结构很特殊的表面活性剂。酸性光亮镀铜的添加剂分为有染料酸铜和无染料酸铜。例如在我国电镀市场销量很大的日本大阪特殊化工株式会社的大和210、 Atotech的510等；以及El本EBARA-Udylite的Ubac33，日本千叶、共荣等进口品牌。我国25年前自行研发的M，N宽温度全光亮酸性镀铜以及近年来改进的新产品，如上海诺博公司用于挂镀的2037、用于滚镀的2020都是受客户欢迎的成功例子。此外，美国 EPl公司以及德国迪宝化工率先开发的无染料酸铜都已应用于电镀生产。无论有染料酸铜或无染料酸铜都少不了数种特殊表面活性剂。
在各金属镀种中的主要应用情况如下：（1）镀镍。镀镍是应用表面活性剂较早也较多的镀种，在镀镍液中加入表面活性剂，依据组合和使用的目的，分别可以起到光亮作用、防针孔作用、整平作用，应力消除作用及各抑制杂质作用等。（2）镀铜。表面活性剂在镀铜中也有较多的应用，特别是在酸性镀铜中，聚乙二醇、聚乙烯亚胺和各种聚氧乙烯型非离子表面活性剂对于扩大光亮区范围、改善低电流密度区镀层沉积能力、提高镀层光亮度和改进镀层质量，都有很大的帮助。（3）镀锌。镀锌是电镀工业中应用量最大的镀种，无论是碱性镀锌还是酸性镀锌，都要用到表面活性剂，特别是酸性氯化物光亮镀锌，作为光亮剂的载体，所用的都是表面活性剂，这类表面活性剂分子质量较大，比较典型有：烷基酚、聚氧乙烯等。（4）镀锡。酸性镀锡是电子电镀中应用较多且量较大的镀种之一，也有碱性镀锡、中性镀锡和酸性镀锡等不同的镀锡工艺。与镀锌类似的是酸性光亮镀锡采用的表面活性剂较多，所选用的表面活性剂也相似。（5）复合电镀。为了保持复合镀液的特性而有利于复合镀层中微粒的共沉积，复合电镀也往往需要用到表面活性剂，表面活性剂在金属氧化物微粒表面的吸附对微粒在阴极区与金属共沉积是有益的。
参考文献：
[1]电镀锌及锌合金[M]. 机械工业出版社 , 沈品华,屠振密编著, 2002
[2]电镀合金原理与工艺[M]. 国防工业出版社 , 屠振密主编, 1993
[3]表面活性剂应用手册[M]. 化学工业出版社 , 刘程主编, 1992
论文作者:刘星岑
论文发表刊物:《防护工程》2017年第2期
论文发表时间:2017/6/8
标签：表面活性剂论文; 光亮剂论文; 光亮论文; 溶液论文; 酸性论文; 镀铜论文; 镀锡论文; 《防护工程》2017年第2期论文;