表面活性剂

 

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表面活性剂在电镀中的应用

发布时间:2023-07-18 浏览量:625

表面活性剂是金属表面处理技术领域的材料之一,也是绝大多数电镀添加剂不可缺少的组成之一。在电镀的整个工艺过程中,如镀前处理的化学脱脂、酸洗除锈、电解脱脂、基体活化到电镀中单金属、合金电镀用的添加剂、镀后处理的防镀层变色剂、镀层保护膜乃至电镀废水处理,几乎都用到表面活性剂。在液体和空气的界面上,液体表面的分子受到液体分子内部的引力大于受到空气分子的引力,由此造成液体表面上的收缩作用叫做表面张力。 

    表面活性剂是一种在低浓度下能降低水和其他溶液体系的表面张力或界面张力的物质。从分子结构上一定是有非极性的亲油性基和极性的亲水基两部分不所组成的化合物。降低表面张力即是表面活性。极大部分表面活性剂是水溶性的、油溶性的只占极少数。
    表面活性剂分子结构中,能在水溶液中降低表面张力的那部分称为活性部分。分子在水中离解后,活性部分呈各种离子状态或分子状态。表面活性剂的活性部分是由亲水基团与憎水基团构成。憎水基团通常含C8~C18的各种非极性碳-氢长链基团,它具有排水的作用,亲水基是极性基团(如羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸盐、有机胺盐、季铵盐、多元醇及聚氧乙烯长链等)他具有水分子相互吸引的作用。表面活性剂分子的亲水基与憎水基是构成界面吸附层、分子定向排列等现象。  表面活性剂能起到润滑、分散、乳化、渗透、增溶、发泡及洗涤等作用。表面活性剂在电镀工业中应用及其广泛。利用其乳化、润滑及增溶作用来提高镀件的除油效率及除油质量;利用其在金属和溶液界面上的定向排列及吸附作用,来改善镀层的结晶组织、提高阴极极化从而降低镀层的分散能力;利用其润滑作用,可防止析出的氢气在镀件表面滞留,从而防止镀层出现麻点及针孔。
    表面活性剂的最大特性之一就是即使在低浓度下也能显著地降低水的表面张力,纯水的表面张力在20℃时为72.7dyn/cm。当添加微量典型的阴离子表面活性剂烷基硫酸钠或非离子表面活性剂癸基聚氧乙烯醚后,水溶液的表面张力就降低到30dyn/cm左右。  一般认为表面张力下降越多,表面活性就越大。所谓表面张力就是使液体表面尽量缩小的力,也可认为是作用于液体分子间的凝聚力。  当水中加入表面活性剂之后,水的表面张力会下降,表面活性剂的亲水基留在水中,憎水基与水相斥而伸向与液面交界的空气。于是表面活性剂的单分子聚集在空气与水接触的界面上,随着表面活性剂浓度的增加,在水的表面形成空间排列的单分子膜,此时的表面张力已降到最低点,若再增加浓度,表面活性剂的分子在水中为了使其憎水基不被排斥,它的分子会不停转动,憎水基互相靠在一起,以尽量减少憎水基和水的接触面积,就形成了胶束的稳定大分子。  表面活性剂在溶液中使其表面张力降到最低点,液面呈水平状态,而溶液中表面活性剂分子形成胶束。表面活性剂形成胶束的最低浓度,称之为临界胶束浓度,以CMC表示。  对于表面活性剂来说,CMC是一个非常重要的数据。当表面活性剂浓度大于临界胶束浓度时,水溶液表面已形成由表面活性剂单分子吸附于水面而定向排列的单分子膜,才能显示出相应物理性能。

一般离子型表面活性剂的CMC在10-4~10-2mol/L,非离子型表面活性剂的CMC在10-4mol/L以下。  表面活性剂水溶液的浓度达到临界胶束浓度时,原先以少数分子状态存在原表面活性剂胶束,立刻形成很大集团,成为一个整体。因此以临界胶束浓度为界限,高于或低于此浓度时,水溶液的表面张力,及其他许多物理性质都有很大的差异。因此在使用表面活性剂时,只有当表面活性剂的浓度稍大于临界胶束浓度时,才能充分显示其作用。