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氢氧化钠,化学式为NaOH,俗称烧碱、火碱、苛性钠,为一种具有强腐蚀性的强碱,一般为片状或块状形态,易溶于水(溶于水时放热)并形成碱性溶液,另有潮解性,易吸取空气中的水蒸气(潮解)和二氧化碳(变质),可加入盐酸检验是否变质。是化学实验室其中一种必备的化学品,亦为常见的化工品之一。纯品是无色透明的晶体。密度2.130g/cm³。熔点318.4℃。沸点1390℃。工业品含有少量的氯化钠和碳酸钠,是白色不透明的晶体。有块状,片状,粒状和棒状等。式量39.997。上期讲到金属表面处理中酸浸蚀方面的应用详谈,本期我们来详解常见金属表面处理工艺中氢氧化钠的应用主要表现在以下几个方面。

氢氧化钠

(1)除油

氢氧化钠与动植物油中的硬脂酸酯产生皂化反应,生成水溶性的硬脂酸钠(肥皂)和丙三醇(甘油)。当氢氧化钠浓度降低,pH小于10.5时,硬脂酸钠发生水解,除油效果降低;浓度太高,会使硬脂酸钠和表面活性剂的溶解度降低,使水洗性变差,氢氧化钠用量一般不超过100g/L。

氢氧化钠被大量用于金属零件,如各种钢类、钛合金、镍、铜等,及非金属零件如各种塑料零件的镀前除油处理等。但碱溶性的铝及锌等金属零件不宜采用氢氧化钠除油。

塑料零件的碱性除油适用于ABS、聚砜、改性聚苯乙烯等。玻璃纤维增强塑料、酚醛塑料等不耐碱性溶液的零件不适用碱性除油。

(2)金属蚀刻

在铝合金氧化前的处理中大量使用氢氧化钠来进行碱蚀,这一方法是铝合金氧化前的标准处理方法,铝合金纹理蚀刻也使用大量的氢氧化钠。

在铝及合金的化学蚀刻加工中氢氧化钠是重要的蚀刻材料,也是现在通用的蚀刻方法,在对铝及合金的蚀刻工艺中,氢氧化钠的含量一般控制在100~200g/L,并随着氢氧化钠浓度的提高,蚀刻速度加快,但过高的浓度一则增加成本,二则会对防蚀层有更高的要求,三则过高的氢氧化钠浓度也会使某些铝材料的蚀刻质量劣化。其反应如下AI+NaOH+H2O===NaAIO2+H2 ↑ 

(3)电镀和化学镀

在碱性镀锡及碱性镀锌中都会使用大量的氢氧化钠,特别在碱性镀锌中足够量的氢氧化钠是保持溶液稳定的基本条件;在化学镀中用于化学镀铜的pH调节;用于铝合金化学镀/电镀前的浸锌溶液的配制等。

在氰化物镀锌中的应用

氢氧化钠是镀液中的另一络合剂,与锌离子络合形成锌酸盐离子,使镀液更稳定,且能提高镀液的电导率,因而提高了镀液的阴极电流效率和分散能力。氢氧化钠含量偏高时,阳极溶解加快,使镀液中锌含量升高,镀层粗糙,若氢氧化钠过低,镀液导电性差,电流效率下降,镀层也会粗糙。在不含氢氧化钠的镀液中,阴极效率很低,随着氢氧化钠浓度的增高,阴极效率逐渐增大,当氢氧化钠浓度达到一定量时(如80g/L),阴极效率达到最高值,此后基本保持恒定。

在锌酸盐电镀中的应用

氢氧化钠是一络合剂,也是导电盐,稍过量一些的氢氧化钠能使络离子更加稳定,导电性更好,有利于提高镀液的分散能力,并使阳极正常溶解。锌酸盐镀液中的氧化锌与氢氧化钠的质量比,以保持1:(10~14)左右为好,吊镀取下限,滚镀取上限。当氢氧化钠含量过高时,阳极溶解过快,镀液中锌离子浓度过高,镀层结晶粗糙,若含量过低,镀液导电能力降低,且易生成氢氧化锌沉淀,影响镀层质量。

在碱性镀锡中的应用

在碱性镀锡中氢氧化钠主要作用是与锡盐形成稳定的配合物,改善导电性能,有利于阳极的正常溶解。并随氢氧化钠浓度的升高,极化作用加强,分散能力提高,但电流效率降低。氢氧化钠过高,阳极不易保持半钝化状态,并以二价锡溶解,导致镀层质量变劣。所以控制,则氢氧化钠的浓度远比控制锡盐含量重要,通常氢氧化钠控制在7~15g /L,如果是采用氢氧化钾,则控制在10~20g/L。

在碱性化学镀铜工艺中氢氧化钠主要用于调节镀液的pH值,保持溶液的稳定性和提供甲醛还原作用的碱性环境。在一定条件下,增加氢氧化钠的浓度可适当提高化学沉铜速度,但过高的氢氧化钠浓度并不能使沉铜速度再增加,反而会使化学镀液的稳定性降低。 在钢铁氧化中也大量采用氢氧化钠,其氢氧化钠的浓度直接影响到钢铁的氧化速度,高碳钢氧化速度快,可采用较低的浓度(550~650g/L),低碳钢氧化速度慢,可采用较高的浓度(600~700g/L)。当氢氧化钠浓度较高时氧化膜较厚,但膜层疏松多孔,易出现红色挂灰,如果氢氧化钠浓度超过1100g/L,则磁性氧化铁被溶解而不能成膜,氢氧化钠浓度太低,则氧化膜薄且表面发花,保护性能差。

(4)污水处理

氢氧化钠是电镀、阳极氧化等所排放废水的常用中和剂及金属离子沉淀剂。


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