众所周知，我们在进行电镀前的每一步前处理有至关重要，从统计资料分析指出，电镀产品中40%的不良品都是由于镀前处理不到位导致的。做好每一步电镀前处理，能从源头上降低不良品的产出率，有效的降低电镀成本。电镀前处理涉及的步骤较多，对不同基体材质的处理方法与要求也各不相同，但是镀前除油这一道工序是共性的、几乎任何工件都不可避免。
电镀除油剂核心成分就是表面活性剂，早期的除油剂是以乳化剂的乳化作用为主，如脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）系列、烷基酚聚氧乙烯醚（TX、NP）系列等，通过表面活性剂的皂化、乳化、润湿、增溶、分散、溶解、渗透等作用将工件表面的矿物油、抛光膏、润滑油、粉垢、金属粉屑、指纹等除去，以保证后面流程顺利进行。
除油剂的主要成分及其功能包括
1、乳化剂：主要是各类能起乳化、润湿、增溶、分散、溶解作用的表面活性剂，如辛基酚聚氧乙烯醚、平平加(高级醇聚氧乙烯醚)、月桂醇−环氧乙烷缩合物、6501(十二烷基二乙醇酰胺)等。
2、湿润剂：主要是能降低除油液的表面张力，提高工件润湿性的表面活性剂，如伯烷基硫酸酯盐(AS)、季铵盐等。
3、分散剂：主要是能将附着于工件表面的固体微粒分散到溶液中去的配位剂或无机盐，如葡萄糖酸盐、柠檬酸盐、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、磷酸钠等。
4、缓蚀剂：主要是能降低除油液对金属腐蚀的药剂，如硫脲、苯胺、硅酸钠等。
乳化作用主要是表面活性剂利用其自身形成的胶束将油污包裹在胶束内并分散到溶液中去。表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)是衡量其增溶效果的重要指标。表面活性剂的浓度高于 CMC 时，增溶效果才明显；因此，表面活性剂的 CMC 越低，其除油效果越好，加药量也越少，成本越低。另一方面，表面活性剂的亲水基和疏水基之比(即亲疏平衡值 HLB)越高，亲油基团对油脂颗粒的持有力就越弱。因此可以通过表面活性剂的 CMC 和 HLB 来优选合适的表面活性剂。
一、低泡除油剂成分筛选
当我们在进行镀前除油工艺时，若搅拌或鼓气产生大量泡沫就会干扰清洗，容易导致工作液溢出。不仅造成了物料浪费，提高了清洗成本，更可能污染工件表面，给生产带来操作不便。另外，过多的泡沫将阻碍油污的冲洗，以及减缓污垢的沉淀和分离。排放除油剂时若泡沫过多，也会加重环境污染。因此在保证除油剂的除油效果的前提下，除油剂起泡能力应尽量低些。目前实现除油剂低泡沫的方法主要是在除油剂中添加消泡剂，但这往往又存在消泡能力随除油工序的进行而降低的问题，甚至有些含硅类消泡剂在除油过程中会产生硅胶或引起硅斑等问题。另一种获得低泡效果的方法是通过对表面活性剂筛选与复配，提高表面活性剂的除油效率，减少表面活性剂的使用量。因此，了解更多表面活性剂的结构、理化性能与除油效果之间的关联，筛选适用于金属表面除油的几种低泡沫表面活性剂，利用表面活性剂之间的相互协同与增效作用，将几种低泡表面活性剂进行复配，并获得最佳的低泡除油效果，是目前金属除油剂研发的方向。
含 EO/PO(环氧乙烷/环氧丙烷)嵌段醇醚的非离子表面活性剂在水溶液里易形成胶束，由于亲水基和亲油基交错混合排列，空间相互阻碍而形成大量液膜空隙，减弱了液膜强度，形成的泡沫膜强度弱，易破裂，因此具有低泡性。
举例：中国洁氏C-200低泡表面活性剂
性能特点:
C-200低泡表面活性剂具有泡沫低、低泡稳定不反弹、耐高温、适合所有温度范围内使用
应 用:
● 与常规无机助剂复配，用于工业无泡或低泡洗涤剂、除油粉、脱脂粉。
● 用于在纺织、印染、电镀、润滑、光学玻璃清洗、塑胶等行业。
● 中高温喷淋洗涤使用较常见，常温去污能力比较突出。
● 由于科学的设计与使用需求，该产品在泡沫测试中高度较高，但真正在规模使用环境中泡沫会迅速稳定，以此达到低泡清洗过程中长时间保持去污力均衡(反之亦然)。
一般用于无泡或低泡工业洗涤，如金属表面清洗剂、金属脱脂剂、洗瓶剂、玻璃清洗剂、塑胶清洗剂等，最常见的典型用途为喷淋清洗剂、喷淋脱脂剂、高压水冲洗添加剂、超声波清洗剂等。
二、低温除油剂成分的筛选
过去用的除油剂大都是高温的，最高可达 90 °C，能耗很大，不符合节能减排的要求，因此低温除油剂就成了近年来研究的热点之一。除油剂若能在常温条件下除去钢铁表面的油污，不仅可以降低生产成本，产生可观的经济效益，而且可以节省大量能源，产生显著的环境效益。目前国内销售的所谓常温型金属除油剂产品一般必须在 60 °C 以上才能有效地清洗重油垢，低于 50 °C 则除油效果大为逊色。能在低温下有良好除油功能的表面活性剂主要是在非离子表面活性剂中选择浊点低、润湿渗透能力强的APEO 和其他含氮含苯环的化合物，如烷基二乙醇酰胺、异构醇聚氧乙烯醚、长链羧酸酯聚氧乙烯脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮等，但出于环保的考虑，不应继续使用。
经过实验室多次实验得出：以AEO-9为主， LAS、A9、和168这3种表面活性剂为辅，然后再加入加入碳酸钠、自制的有机溶剂、乌洛托品和Na2EDTA 作为助剂，配制了一种中低温低泡除油剂。
最终配方为：AEO-9 4.79%, A9 0.7%，168 2.1%，LAS 1.4%，有机溶剂7%，碳酸钠4.7%，乌洛托品0.25%，Na2EDTA 0.38%，水余量。该除油剂的pH为10.7，在35 °C时的除油能力为95.26%，具有节省能源，不危害操作者健康，减少污染，保护环境，不燃，清洗成本低等诸多优点。
三、环保型易生化降解除油剂的成分筛选
表面活性剂生物降解示意图
影响表面活性剂降解的因素很多，除自身结构外，还有微生物种类、光源、浓度、温度、氧化剂、pH等。 在所有表面活性剂中，环境对两性表面活性剂的接受能力最强，故一般对生物降解性的研究不涉及两性表面活性剂。阳离子表面活性剂的降解一般被认为是在需氧的情况下进行的。在欧洲，以往柔软剂的主要成分──双长链季铵盐(DTMAC)大量被双长链酯季铵盐(EQ)代替。一般在 EQ 中，酯基和氮原子间有 2 个碳，酯基断裂产生脂肪酸和具有更大水溶性的季铵二醇或三醇。这些降解产物都是低毒的，并且能够很快以其他途径代谢。故这类表面活性剂被称为“可裂解的表面活性剂”。另外，阳离子表面活性剂的疏水链长度增加，降解速率便减慢。
通常，我们所熟知的绿色表面活性剂主要分3种类型：烷基糖苷(APG)及葡萄糖酰胺(AGA)，醇醚羧酸盐(AEC)及酰胺醚羟酸盐(AAEC)，单烷基磷酸酯(MAP)及烷基醚磷酸酯(MAEP)。它们生物降解快，对人体温和，性能优良，与其他表面活性剂的协同性好。其中，APG 具有很好的最终生物降解性，糖酯在十几个小时内几乎 100%降解。在糖酯的降解过程中，首先发生的是酯键水解，而不是醚键水解，说明APG的降解首先进行的是烷基链的氧化，即碳链末端的 ω−氧化，然后发生 β−氧化，每次减少 2 个碳。当碳链上有支链时，则发生 α−氧化脱去支链，然后继续进行 β−氧化，碳链降解后的小分子被氧化为生物质。
环保型非离子表面活性剂及衍生物有：
▲ 十碳和十三碳异构醇聚氧乙烯醚；
▲ 改性油脂乙氧基化物磺酸钠(SNS80)；
▲ 直链/异构脂肪醇烷基糖苷(APG1214/0810/IC06/IC08)；
▲ 脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)；
▲ 脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯(MAP)；
▲ 脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)；
▲ 改性油脂乙氧基化物(SOE-N-60)；
▲ 脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠(AEC)。
举例：中国洁氏仲醇AEO-9
性能特点:
● 仲醇S90具有冻点低、粘度柔、0°℃几乎没有凝胶现象;
● 超强润湿乳化能力、低温洗涤性能优异以及高温洗涤突出;
● 起泡均匀稳定且细腻，生物降解好对环境与人体皮肤友好:
● 无不适应气味，适合大部分场景使用。
应 用:
● 该产品属绿色表面活性剂，是千基酚聚氧乙烯醚、三聚磷酸钠等的优良替代品，耐酸碱、耐高温:
● 且与天然醇醚相比其性能也更加优异。广泛应用干工业清洗剂、日化洗涤、纺织、皮革以及其他化
● 工行业;是高效的乳化剂、渗透剂和润湿剂。
● 该产品大量用于水包油型乳化剂、复配水包油型乳化剂大大提高去污效果、中高温酸性洗涤剂中尤为突出，配置高价值粉剂脱脂剂，脱墨剂以及电镀添加剂等广泛用干工业加工领域。
四、无磷环保常温除油剂的进展
磷酸三钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠、有机多膦酸盐(如 HEDP、ATMP、EDTMP 等)对固体污物有很好的分散、溶解、配位、水软化等作用，具有优良的水洗性，是一类优良的助洗剂，很早就被广泛应用在各类除油剂中。这类化合物都含有磷，易被细菌分解为磷酸盐，成为细菌和水生植物的营养品，在非流动的池塘和湖泊中易造成水生植物的过量繁殖，造成水中缺氧，使鱼、虾等水生动物大量死亡。这就是富营养化效应。随着环保要求的提高，为了防止富营养化效应的出现，国家对废水中磷的排放量有了非常严格的限制，所以原来用磷化物的工艺都要实现无磷化，如采用无磷除油剂、无磷洗涤剂等。
除油液中使用的磷酸盐主要起以下几种作用：
(1) 作为一种强碱，使油污皂化成可溶性脂肪酸盐(即皂)。皂是一种阴离子表面活性剂，本身就具有乳化、润湿、增溶、分散等作用，可进一步加速油污的去除。
(2) 大多数的磷酸盐(特别是焦磷酸钠、多聚磷酸钠和有机多膦酸盐)都是优良的螯合剂，可使金属氧化物和硬水中的钙镁沉淀转化为可溶性的螯合物，这有利于除去污垢。
(3) 磷酸盐都是多元酸，本身是很好的 pH 缓冲剂，而且对金属有良好的缓蚀作用。因此，磷酸盐一直是金属除油剂不可缺少的组分。
事实上，磷酸盐的这些作用都可用其他物质取代。皂化作用可用其他的碱取代，如氢氧化钠和碳酸钠；螯合作用和 pH 缓冲作用可用其他优良的螯合剂取代，如柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钠、Na2EDTA等；而缓蚀作用可用偏硅酸钠、水玻璃等缓蚀剂替代。
无磷环保型除油添加剂的筛选
我们仔细研究了助洗剂和表面活性剂对除油率的影响，结合大量除油剂的基础配方实验结果得知，柠檬酸钠、偏硅酸钠、异构醇聚氧乙烯醚、长链羧酸酯聚氧乙烯等成分均对常温除油剂的除油效果有显著影响，其影响程度由大到小依次是：异构醇聚氧乙烯醚>长链羧酸酯聚氧乙烯>偏硅酸钠>柠檬酸钠。该除油剂水洗性良好，除油率高，在30 °C下处理10min的除油率可达99.0%，1L除油液可除 0.62 m2的工件。其开发的无磷环保型除油剂的最佳配方是：氢氧化钠1g/L，柠檬酸钠3g/L，偏硅酸钠6.5g/L，异构醇聚氧乙烯醚4g/L，长链羧酸酯聚氧乙烯醚(LMEO)1 g/ L。
目前，全球环保形势严峻，节能减排、绿色环保、资源回收和循环利用已经成为各生产企业的指导精神和发展的风向标。 随着老式表面活性剂被逐步取缔，绿色环保为新型表面活性剂提供了硬性考核标准和研发方向。
@ 奥威尔
