表面活性剂在金属表面处理中的作用
表面活性剂在日化行业中应用广泛,在金属防护、表面处理行业中也有非常重要的地位。
1.简介
表面活性剂按表面结构可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型四种类型。分子中不对称的两亲结构,在溶液中界面吸附、定向排列及形成胶束,结果是使界面张力降低,体系趋于稳定。表现出润湿、乳化、洗涤、渗透、增溶及起泡等特性。
2.应用
2.1 金属除油清洗
通常采用的除油剂为碱性,温度较高时才能达到理想的除油效果。若在除油剂中加入表面活性剂,两亲基团吸附于油水界面上,极性基指向水,非极性基指向油污,定向排列,降低油-水间的界面张力,使金属表面的油污分散、悬浮,脱离工件表面并不再吸附于工件上。可大大提高除油效果,达到低温除油的目的。
2.2 金属酸洗光亮
将表面活性剂加入到酸洗液中得到光亮酸洗液,可以代替传统的高铬、高氮、污染严重的光亮浸蚀液。表面活性剂吸附于工件表面并形成阻挡吸附膜。由于工件的抖动,溶液的对流和扩散作用,造成微观凸出部位的吸附膜较凹陷部位容易脱附,而使凸出部位的锈蚀及氧化皮被酸集中溶解,且溶解速度大于凹陷部位。往复的吸附、脱附和溶解,还使工件表面的微观划痕也被填平,得到平整光亮的基材表面。表面活性剂起到了整平、光亮、缓蚀的作用。
3.电镀工艺
在镀液中加入很少量表面活性剂,原理是表面活性剂的吸附作用,不仅改变了镀件表面的电流分布,使微观沟槽填平,达到表面平整,且改变了电极的电位分布,增大了阴极极化,促进了晶核的生成,使镀层晶粒细化。另外有一些表面活性剂带有羟基羧基等基团,可取代水合离子中的H2O,与金属离子形成络合物。这些络合物中的金属离子在阴极放电沉积时,夹杂在镀层中,可以增加镀层的光亮度。
4.金属缓蚀
有些表面活性剂和有机胺化合物一样可作为金属的缓蚀剂。分子中含有( N、O、S、P 等原子) 带孤对电子的极性基团和烃基非极性基团。通过极性基上孤对电子与金属表面的络合,形成静电物理和化学吸附。不饱和双、叁键及苯环上π电子云与金属也形成化学键,使金属表面具有双电层吸附膜,而非极性基团定向排列形成疏水性保护膜,抑制了介质对金属的腐蚀。表面活性剂也可与其它缓蚀剂复配使用,依靠竞争吸附和协同效应来增加缓蚀剂主组分的缓蚀作用。
5.封闭作用
铝合金阳极氧化后需要进行封闭处理,以提高氧化膜的耐蚀性。很多封闭方法不同程度地存在挂灰、起霜现象,影响封闭质量。封闭液中加入表面活性剂,利用其润湿、渗透、吸附的特性,改善封闭液的性能,降低固-液界面张力,促进封孔的水化作用,提高了室温封闭效果,能够起到防粉、去污、絮凝的作用。
表面活性剂应用广泛,使用时要注意其适用范围和局限性,根据其特性及需要进行选择。工业表面活性剂的大量使用,也会造成有机物污染。因此,应尽量选用无毒、稳定、多功能的表面活性剂。