Применение гидроксида натрия в процессе обработки металлических поверхностей

Гидроксид натрия, широко известный как каустическая сода, представляет собой сильное едкое щелочное вещество, выпускаемое в виде хлопьев, гранул или блоков. Он легко растворим в воде (при растворении выделяется тепло) и образует щелочной раствор. Кроме того, он обладает свойством деликвесценции — легко поглощает из воздуха водяной пар (деликвесценция) и углекислый газ (превращение). Для проверки на разложение можно добавить соляную кислоту. Хорошо растворяется в воде, этаноле и глицерине; нерастворим в ацетоне и эфире. Чистый продукт — бесцветные прозрачные кристаллы. Плотность 2,13 г/см³. Температура плавления 318 °C. Температура кипения 1388 °C. Промышленные продукты содержат небольшие количества хлорида натрия и карбоната натрия; это белые непрозрачные кристаллы. Каковы практические области применения гидроксида натрия в процессах обработки металлических поверхностей?

Применение для удаления масла
Гидроксид натрия реагирует со стеариновыми эфирами в животных и растительных маслах, образуя водорастворимый стеарат натрия (мыло) и глицерин. При снижении концентрации гидроксида натрия и значении pH ниже 10,5 стеарат натрия подвергается гидролизу, что приводит к ослаблению моющего эффекта; если же концентрация слишком высока, это уменьшает растворимость стеарата натрия и поверхностно‑активных веществ, что ведёт к ухудшению смываемости водой. Дозировка гидроксида натрия обычно не превышает 100 г/л.
Гидроксид натрия широко применяется для обезжиривания металлических деталей — различных сталей, титановых сплавов, никеля, меди — а также неметаллических изделий, включая различные пластиковые детали, перед гальваническим покрытием. Однако такие щелочестойкие металлические детали, как алюминий и цинк, не следует обезжиривать с использованием гидроксида натрия.
Щелочная обезжиривающая обработка пластиковых деталей подходит для АБС, полисульфона, модифицированного полистирола и др. Такие материалы, как армированные стекловолокном пластики и фенольные пластики, не устойчивые к щелочным растворам, для щелочной обезжиривающей обработки не пригодны.
2. Применение метода травления металла
① При предварительной обработке оксидирования алюминиевых сплавов для щелочного травления применяется большое количество гидроксида натрия. Этот метод является стандартным способом предварительной обработки перед оксидированием алюминиевых сплавов, а также используется для травления текстуры алюминиевых сплавов с применением значительного количества гидроксида натрия.
② Гидроксид натрия является важным травильным реагентом и широко применяемым методом травления в процессе химического травления алюминия и его сплавов. В ходе травления алюминия и его сплавов концентрация гидроксида натрия обычно поддерживается на уровне 100–200 г/л. С повышением концентрации гидроксида натрия скорость травления возрастает. Однако чрезмерно высокая концентрация не только увеличивает затраты, но и предъявляет более жёсткие требования к антикоррозионному покрытию. Кроме того, избыточная концентрация гидроксида натрия может ухудшать качество травления некоторых алюминиевых материалов. Реакция протекает следующим образом: Al + NaOH + H₂O = NaAlO₂ + H₂ ↑
3. Применение гальванопластики и химического покрытия
Большое количество гидроксида натрия применяется при щелочном оцинковании и щелочном цинковании; в частности, при щелочном цинковании его достаточное содержание является одним из основных условий обеспечения стабильности раствора. Используется для регулирования pH при безэлектролитном меднении; а также для приготовления растворов для погружного цинкования алюминиевых сплавов в химическом и электрохимическом процессах.
① Применение в цианидном цинковом гальваническом покрытии
Гидроксид натрия является ещё одним комплексообразующим агентом в гальваническом растворе; он образует ионы солей цинка за счёт комплексообразования с ионами цинка, что повышает стабильность раствора и улучшает его проводимость, тем самым повышая катодную токовую эффективность и диспергирующую способность гальванического раствора. При высоком содержании гидроксида натрия ускоряется анодное растворение, что приводит к повышению содержания цинка в гальваническом растворе и к получению шероховатого покрытия. Если же содержание гидроксида натрия слишком низко, проводимость раствора ухудшается, токовая эффективность снижается, а покрытие также становится шероховатым. В гальваническом растворе без гидроксида натрия катодная эффективность крайне низка. По мере увеличения концентрации гидроксида натрия катодная эффективность постепенно растёт. Когда концентрация гидроксида натрия достигает определённого значения (например, 80 г/л), катодная эффективность достигает своего максимального уровня и в дальнейшем остаётся практически неизменной.
② Применение в гальванопластике с использованием цинковых солей
Гидроксид натрия является комплексообразующим агентом и проводящей солью. Несколько избыточное количество гидроксида натрия повышает стабильность комплексных ионов, улучшает электропроводность, усиливает диспергирующую способность гальванического раствора и обеспечивает нормальное растворение анода. Массовое соотношение оксида цинка к гидроксиду натрия в гальваническом растворе цинковых солей следует поддерживать примерно на уровне 1:(10–14), при этом нижний предел устанавливается для вешальной гальванопластики, а верхний — для роликовой гальванопластики. При слишком высоком содержании гидроксида натрия анодное растворение протекает чрезмерно быстро, концентрация ионов цинка в гальваническом растворе становится чрезмерно высокой, а структура покрытия получается грубой. Если же содержание гидроксида натрия слишком низко, снижается электропроводность раствора, легко образуются осадки гидроксида цинка, что отрицательно сказывается на качестве покрытия.
③ Применение в щелочном оцинковании оловом
Основная функция гидроксида натрия в щелочном оцинковании заключается в образовании стабильного комплекса с солями олова, повышении электропроводности и обеспечении нормального растворения анода. С увеличением концентрации гидроксида натрия усиливается поляризационный эффект и улучшается диспергирующая способность, однако снижается токовая эффективность. Избыток гидроксида натрия затрудняет поддержание анодом полупассивного состояния и приводит к его растворению в двухвалентном олове, что ухудшает качество покрытия. Поэтому контроль концентрации гидроксида натрия гораздо важнее, чем контроль содержания солей олова. Как правило, концентрация гидроксида натрия поддерживается на уровне 7–15 г/л; при использовании гидроксида калия она регулируется в пределах 10–20 г/л.
В процессе щелочного безэлектролитного меднения гидроксид натрия применяется главным образом для регулирования значения pH гальванического раствора, поддержания его стабильности и создания щелочной среды, необходимой для восстановления формальдегида. При определённых условиях повышение концентрации гидроксида натрия может несколько увеличить скорость химического осаждения меди. Однако чрезмерно высокая концентрация гидроксида натрия не способствует дальнейшему ускорению осаждения меди, а, напротив, снижает стабильность химического гальванического раствора. Гидроксид натрия широко используется также при окислении стали; его концентрация непосредственно влияет на скорость окисления стали. У высокоуглеродистой стали скорость окисления высока, поэтому можно применять более низкие концентрации — 550–650 г/л. У низкоуглеродистой стали скорость окисления невелика, поэтому целесообразно использовать более высокие концентрации — 600–1000 г/л. При высокой концентрации гидроксида натрия образуется более толстая оксидная плёнка, однако её структура становится рыхлой и пористой, что приводит к появлению красной золы. Если концентрация гидроксида натрия превышает 1100 г/л, оксид железа растворяется и не успевает образовать защитную плёнку. При слишком низкой концентрации оксидная плёнка получается тонкой, поверхность выглядит как «цветочный узор», что существенно снижает её защитные свойства.
4. Применение очистки сточных вод
Гидроксид натрия — широко используемый нейтрализующий реагент и осадитель металлических ионов в сточных водах, образующихся при гальванопокрытии, анодировании и других технологических процессах.
Отказ от ответственности: Настоящие материалы опубликованы через Интернет, официальный аккаунт в WeChat и другие публичные каналы с целью распространения дополнительной информации. Компания «Цинъюань Кемикал» придерживается нейтральной позиции по отношению к изложенным в тексте взглядам; представленная информация предназначена исключительно для ознакомления и обмена опытом. Авторское право на воспроизведённые материалы принадлежит их первоначальным авторам и организациям. В случае выявления нарушений просим связаться с нами для их удаления.