表面活性剂在电镀.ppt

1、表面活性剂在单金属电镀中的应用,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,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,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

2、隙、耐腐蚀等。,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,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,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,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

3、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,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,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

4、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,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,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。,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

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。,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。,3.1.2 浸蚀,金属

6、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,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。,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

7、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。,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。,(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

8、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,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。,(2) 锌酸盐镀锌,DE型和DE型镀液配方和工艺条件,主盐,

9、使镀层结晶细致,光亮作用,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、 DPE、和DPE等，其中DE、DPE是有机大分子化合物，属水溶性表面活性剂物质。添加剂DPE和DPE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。,() 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

10、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。,铵盐镀锌的镀液配方和工艺条件,主要 络合剂,主盐,光亮作用,润湿作用,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

11、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。,(4) 氯化钾镀锌,氯化钾镀锌液组成剂工艺条件,主盐,导电盐,缓冲剂,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。,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

12、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。,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。,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

13、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。,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，而常用作其他镀层的中间层或底层，以提高表面镀层与基体金属的结合力。,镀铜大体分为氰化物镀铜、酸性硫酸盐镀铜、焦磷酸盐镀铜、HEDP镀铜以及其他类型镀铜。 表面活性剂在镀铜中有两种作用：一是防止和减少镀层产生针孔、麻点等缺陷；二是用作光亮剂。,镀铜光亮剂通常包括三个组分，即载体光亮剂、主光亮剂和整平剂。 载体光亮剂 常用表面活性剂，这些表面活性剂在电极表面上的吸附比其他添加剂都要强。但单独添加这类表面活性剂并不能获得光亮镀层，必须与其他添加剂配合使用。 主光亮剂 这类光亮剂单独使用就有光亮作用，如与载