表面活性剂在电镀工艺中的应用

为 5～10A／dm2条件下，电解lmin，即可除去黄铜表面的油污及抛光胶，而且可抑制碱雾逸
出。但用于钢铁制件的电解除油时，通电时间大于 2min，钢铁制件表面会形成黑色的、难
活化去除的氧化膜，从而影响电镀层与基体的结合力。加入十二烷基硫酸钠和 0P乳化剂则
效果较好。
电解除油的组分及工艺条件如下。
组分
表 1 碱性除油剂的工艺规范
含 量 钢铁
铜及铜合 铝及铝合金
锌及锌合 镁 锡及锡合
（ g/
金
金
及金
L）
镁
合
金
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
NaOH 50 ～ 20 20 10
25
100
～～
～
30 15
30
Na2CO 20 ～ 20 30 20 10 40 15 15 15 20 10 25
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
一聚氧丙烯嵌段聚醚等。阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、阳离子表面活性剂氯化
十六烷基吡啶(CPC)及非离子表面活性剂辛烷基酚聚氧乙烯醚(OP)在盐酸介质中的缓蚀效率
还与它们的浓度有关，在较低的浓度范围内对铅的缓蚀率顺序为 CPC>SDS>OP，但当浓度达
2 单金属电镀
2．1 镀锌
镀锌是电镀行业中用量最大的镀种，约占总电镀量的 60％以上。它是一种防护性镀层，
也有一定的装饰性，但随着光亮剂的不断更新，光亮镀锌的应用逐渐增加了其装饰功能。按
镀锌溶液可爱为：碱性镀锌、酸性镀锌和弱酸性镀锌。目前生产中较常使用创有：氰化物镀
锌、锌酸盐镀锌、氯化铵镀锌和氯化钾镀锌等。
3
40
～～～～～～～～～～
40 30 20 50 20 20 30 25 20 30
Na3PO 30 ～ 20 30 50 10 40
15
10
4·12 40
～～～～
～
～
H2O
40 70 20 50
30
20
NaHC
5～
O3
10
Na4P2
10 10
O7 · 1
～～
0H2O
15 15
Na2Si 5～15 30
配方 l
l05 清洗剂
组分(质量分数)
组分(质量分数)
聚氧乙烯脂肪醇醚
24
十二烷基二乙醇酰胺
24
l02
OP 一 10 乳化剂
12
水
40
该配方使用时可稀释至 2％～5％，适用于钢铁和铝制零件，对铜有腐蚀。
配方 2
771 清洗剂
组分(质量分数)
组分(质量分数)
聚醚
ห้องสมุดไป่ตู้35
油酸三乙醇胺
30
二乙醇酰胺
15
稳定剂
用于表面附有氧化皮
1
OP-10乳化剂 (9.2g／L)
60～65℃ 及 少 量 油 污 的 黑 色 金
若丁
(5g／L)
属制品
硫酸(d=1.84) (80～135mL／L)
2
平平加乳化剂 (1525mL／L)
0～85℃
硫腺
(1～2mL／L)
盐酸(d=1.19) (185mL／L)
用于表面附有疏松
3
OP乳化剂
除油质量。对细孔和盲孔中的油污用一般化学和电化学除油方法往往难以除去，如果用超声
波，则很容易清除。但超声波发生器价格昂贵，短时间难以普及。
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。浸蚀是电镀工艺
中的重要工序之一，按其性质一般分为化学浸蚀和电化学浸蚀两大类，按其用途大致又可分
③酸性除油 酸性除油液由有机酸、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。常用的表面活性剂有 OP 乳化剂、平平加、烷基苯胺磺酸钠等。不同
用途的酸性除油液配方及应用见表 3。
表 3 几种酸性除油液的配方及应用
序号 组 成
使用温度 用 途
硫酸(d=1.84) (256mL／L)
然，往往还加有洗涤助剂、缓蚀剂、抗再沉积剂、填充剂等，可参见第二章有关内容。表 2
中列出了几种常用的乳化除油剂的配方。
表 2 乳化除油剂的配方及使用温度范围
配方(g／L)和工艺条件
1
2
3
煤油
89.0
60
粗汽油
82
三乙醇胺
3.2
4.3
5
三氯乙烯
20
表面活性剂
10
15
水
余量
余量
余量
温度/℃
20～40 20～40 20～40
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 含硫的化合物，能与某些重金属杂质(pb2+、Cu2+、Sn4+等)化合后产生沉淀，从而净化了槽液。
另外硫化钠还能起到一些光亮作用，使镀层结晶细致。因此在氰化镀锌槽中应保持一定量的
硫化钠。氰化镀锌工艺规范见表 4。
表 4 氰化镀锌工艺规范
到某一值后顺序改变为 SDS>CPC>OP。
在浸蚀过程中，由于酸液表面会产生酸雾，既影响工人的身体健康，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。
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。为了增进乳化清洗液在水中的溶解度和增加污
垢的溶解，往往还加入助溶剂尿素。此外，还加入稳泡剂椰子油酸二乙醇酰胺、烷基醇酰胺
磷酸酯等。有时为减少泡沫要加入硅油、Span20、Span80、Span85、低分子醇等消泡剂。当
1 被镀零件的镀前预处理 被电镀的零件通常表面不够平整．甚至还可能有铸造时留下的砂粒，在加工、存储、运 输等过程中，表面还会黏附油脂、灰尘、氧化物、手汗等污物，所以在电镀前必须进行彻底 的表面预处理，才能保证镀层与基体结合比较紧密，镀层完整无缺陷。通常预处理包括机械 整平、除油、除锈、清洗、干燥。这里我们只着重介绍与表面活性剂相关的工序。 1．1 除油 金属制品除油是电镀前的一个很重要的工序。因为被油污黏附的地方通常不导电，导致 镀层产生麻点、针孔以及与基体结合不牢等弊端。制品表面黏附的油污，不外乎矿物油、动 物油和植物油。前文我们提到动植物油与碱作用发生皂化，称为皂化油。而各种矿物油如石 蜡、凡士林、多种润滑油等不与碱发生皂化，统称为非皂化油。根据油污的特性和污染的程 度，可以有针对性地选择除油方法。常用的除油方法有：有机溶剂除油、化学除油、电化学 除油和超声波除油等。有机溶剂对油脂有很强的溶解能力，如能溶解重质油、老化变质油和 抛光膏中的油脂等。常用的溶剂有汽油、煤油、三氯乙烯、四氯化碳等。它们存在一些缺点， 如易燃、易挥发、对人体有害等。近年来，由于非溶剂除油方法的发展，已可替代溶剂除油 工艺，这里不再赘述。 (1)化学除油 ①碱液除油 碱液除油主要是借助碱对油脂的皂化作用来除油，它对可皂化油的去除能 力强，而对非皂化油的作用很弱。通常在碱液中加入硅酸钠、表面活性剂等以提高它的去污 能力。 用于碱性洗液的表面活性剂必须是耐碱的，即在碱性溶液中能够稳定存在。可选用非离 子型和阴离子型表面活性剂，并以两种或多种表面活性剂复配效果更好。在碱性溶液中适用 的表面活性剂有：乳化剂 0P 一 10(辛基酚聚氧乙烯醚)、TX-10(仲辛基酚聚氧乙烯醚)、乳 化剂 FM(油酸三乙醇胺)、平平加 0 一 20(月桂醇环氧乙烷缩合物)、乳化剂 6501(十二烷基 二乙醇酰胺)、6503(十二烷基二乙醇酰胺磷酸酯)、LAS(十二烷基苯磺酸钠)等。用于不同金 属的碱性除油剂配方如表 1 所示。
CKZ-840／(mL／L)
5～6
2
温度／℃ 二电流密度／(A／dm2)
15～45 2～6
常温 2～4
常温 2～6
15～45 2～6
滚镀电流 滚镀电流
4—8A·kg 5～10A·kg
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 一二甲氧基苯甲醛)、
(5～7.5g／L)
50～60℃ 锈 蚀 产 物 及 少 量 油 污
乌洛托品
(5g／L)
的黑色金属制品
盐酸(d=1.19) (800～900mL／L)
4
烷基苯胺磺酸钠(48～49g／L)
室温
硫脲
(10g／L)
硫酸(d=1.84)(35～45mL／L)
用于表面兼有氧化皮、
5
盐酸(d=1.19) (950～960mL几)
锈蚀产物及少量油污
OP乳化剂 (1～29／L)
80～95℃ 的黑色金属制品
乌洛托品 (3～59／L)
硫酸(d=1.84)(1OOmL／L)
室温
用于铜和铜合金制品
6
OP乳化剂 (25g／L)
硫酸(d=1.84)(300mL／L)
用于耐酸塑料制品
7
重铬酸钾 (15g／L)
室温
OP乳化剂 (8g／L)
④表面活性剂除油 表面活性剂除油剂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，因此使用时应有搅拌，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，但由于成本较高，目前仅应用于一些精密部 件的除油。应用最多的是非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂。