电镀电镀是应用氟碳表面活性剂比较早和成功的 - 中国表面活性剂网.pdf

电镀 电镀是应用氟碳表面活性剂比较早和成功的领域。由于电镀工艺有不少苛刻的要求，诸 如强酸、强氧化还原、电镀液配方的严格配比、镀层质量等，所以一般的表面活性剂无法使 用。有很高热稳定性、化学稳定性和高表面活性的氟碳表面活性剂自然很快得到应用。 (1)抑制铬酸雾[62] 电解镀铬工艺目前仍在广泛应用。电镀过程由于产生气体的膨泡作 用，不断有铬酸雾逸出，造成环境污染。操作环境恶化。导致接触人员和操作人员发生恶性 病变。为防止铬酸雾从电镀槽中向空气中逸出，电镀工业界曾采取过各种措施，如在镀铬槽 中加入空心玻璃球、泡沫塑料块、塑料球、十二烷基磺酸钠、塑料挡板或塑料网络等，效果 甚微。使用氟碳表面活性剂全氟烷基醚磺酸盐作为抑铬雾剂，抑制铬酸雾效果良好，一举解 决了镀铬电槽长期难以解决的铬酸雾污染问题。每升标准铬镀液加 0．02～0．04g抑铬雾剂， 三氧化铬的逸出浓度为 0．005～0．002mg／m3，只有国家标准的l／30 至1／50(允许排放标 准 0．1mg／m3)。添加全氟烷基醚磺酸钾对装饰铬、硬铬的镀层质量无影响，在硬度、裂纹 方面却有所改善，抑铬雾剂结构如下： F(CF CF ) 0CF CF S0 K n=2，3，4 2 2 n+1 2 2 3 抑铬雾效果和对镀层质量的影响讨论如下。 铬酸或铬酸盐在酸性溶液中与二苯氨基脲产生紫红色可溶物。此反应非常灵敏(可达 0．25μg／10mL)，为铬离子的特有反应，因此可用作比色法测定空气中的铬酸量。 如加全氟烷基醚磺酸钾 0．01g／L，镀槽边的三氧化铬浓度由 90mg／m3急剧降至 0．093mg 3，抑制效率 99．89％；当加入全氟烷基醚磺酸钾 0．04g／L时，槽边三氧化铬的浓度为 ／m 0．004mg／m3，抑制效率 99．99％。 ①改变硫酸根比值的影响 加全氟烷基醚磺酸钾时，随着镀液中硫酸根比值的增加，铬 酸雾的释出量也逐渐增加，这是由于硫酸根比值提高，镀铬阴极效率降低，致使释出的氢气 增加。 在添加全氟烷基醚磺酸钾的镀液中，随着溶液中硫酸根比值的增加，虽然阴极效率减低， 但铬雾的释出量却反而有所降低，主要是由于全氟烷基醚磺酸钾的抑制作用。 ②改变抑铬雾剂浓度的影响 随着全氟烷基醚磺酸钾的增加，铬雾释出量也随着下降， 下降到一定数值后便不再下降。在一般条件下，添加抑铬雾剂 0．03～0．04g／L 时，逸出 铬雾量为国家标准的 1／30。 ③改变电流密度和镀液温度的影响 未添加抑铬雾剂时，随着电流密度的增大和温度升 高，释出的铬雾量也显著增加。添加抑铬雾剂达一定量后，不管电流密度的大或小(除大电 流集中一点释氢外)，温度的高或低，对铬雾的抑制效果仍然良好。 ④改变镀铬时的操作条件 添加抑铬雾剂为 0．04g／L，电流密度为 1A／cm2时，释出 的铬雾量比电流密度为 0．15A／cm2时有所增加，但仍低于国家标准。而在模拟镀铬自动线 条件时，虽然有镀件出槽，测定结果表明释出的铬雾量与静止状态一致。 ⑤大电流集中一点对铬雾释出量的影响 在测试中发现一定量的抑铬雾剂在较大电流 密度集中于一点时，铬雾的逸出量可能超过允许含量，其原因是电流集中在阴极上，大量产 生的氢气将铬雾抑制剂所形成的泡沫层冲开，造成铬雾逸出，一般在镀硬铬时出现这种情况。 可用机械方法使氢气分散，避免泡沫层被冲开。例如在 200L镀液中，加抑铬雾剂 0．04g／L， 镀件总电流为 450A，集中一点释出氢气，泡沫层被冲开，中间呈空洞，测定铬雾量为 0．175mg 3 。将塑料的氢气分散板固定在镀件挂具上，高于镀件，低于液面 10cm，分散板上打孔， ／m 中心位置孔小而稀，外围逐渐增加孔径和密度。这样便可避免泡沫层被冲破，测定结果表明 3 铬雾的逸出量为 0．006mg／m 。 全氟烷基醚磺酸钾与镀铬质量的关系如下。 ①与镀铬溶液表面张力的关系 加入抑铬雾剂后。随着抑铬雾剂浓度的增加，镀液的表 面张力降低，降至一定值(约 20mN／m)后不再下降。 ②全氟烷基醚磺酸钾对阴极极化的影响 添加抑铬雾剂后，极化值有所减小，添加量在 0．02～0．06g／L 时，其值变化不大。 ③镀铬层表面光亮度的