硫酸盐电镀锡添加剂20110807.docVIP

硫酸盐电镀锡添加剂 尹国光* 肖海明 曲仕文 张辛浩 （泉州师范学院化学与生命科学学院，福建泉州 362000） [摘要] 研究硫酸盐镀锡溶液稳定剂和光亮剂。通过比较不同试剂对镀液变黄和变浊时间以及pH值的影响，筛选合适的稳定剂。用霍尔槽试验不同光亮剂组合对镀液性能的影响。用电化学工作站测试钒酸盐含量对镀锡溶液开路电位以及苄叉丙酮和复合添加剂含量对镀液阴极极化曲线的影响。通过划痕试验、弯曲试验和热震试验检测镀层结合力。通过孔隙率试验和盐雾试验测试镀层耐蚀性。结果表明，当钒酸盐含量为0.05g/L时, 镀锡溶液开路电位明显提高，添加一次能维持镀液70天不变黄，90天不浑浊。当苄叉丙酮含量为0.10g/L，复合添加剂含量为2.3g/L时,吸附电位范围在-0.53V～-0.78V之间，阴极极化度提高，获得镜面光亮锡镀层的电流密度范围为0.5-5.0A/dm2。 阴极电流效率为93%，沉积速度为92um/h。 镀层孔隙率为0.063个/cm2，24hr中性盐雾试验为10级。结合力均合格。该镀锡添加剂能还原镀液中的溶解氧和Sn4+离子，有效抑制Sn2+离子的氧化,细化镀层结晶。 [关键词] 电镀锡；光亮剂；稳定剂；钒酸盐；苄叉丙酮；极化曲线 [中图分类号] TQ153.1 [文献标识码] A （稿号2010-0448的修改稿） 0 前言 纯锡镀层具有无毒、易焊接、延展性好、导电性好、耐蚀性好等特点,随着环保要求的提高，被广泛用于食品容器、食品加工设备、电子电器以及轴承、阀门、活塞等密合机械零件的润滑、减磨和密封【1】。虽然甲基磺酸盐电镀锡溶液稳定、可在较高电流密度下操作【2】【3】，但该体系生产成本高，对有些企业不适用，不利于大规模推广。硫酸盐镀锡工艺生产成本低，原料易得,镀液无毒，电流效率高,镀层细致,可焊性好，长期以来应用广泛【4】。 硫酸盐镀锡添加剂包括稳定剂和光亮剂。目前国内外使用的硫酸盐镀锡添加剂均为配方必威体育官网网址的商品液，许多镀锡添加剂存在镀液性能不稳定、易浑浊变质、泡沫多、光亮区电流密度范围较窄等缺陷。普通硫酸亚锡镀液很不稳定，在常温下敞开放置几天后就开始变浑，不到10天就完全浑浊，出现黄色沉淀，再也不能镀出合格的产品【5】。由于Sn2+离子的交换电流密度大，在不含添加剂的酸性镀锡溶液中，只能镀出疏松、粗糙、树枝状或海绵状镀层。在强酸性溶液中很难找到可以大幅度抑制金属离子电沉积的配位剂。加入可在结晶生长点上选择吸附的有机添加剂可以抑制结晶生长，促进晶核生成，获得平整、光亮的镀层【6】。本文通过老化对比试验、电化学测试和正交试验，筛选出能显著提高镀锡溶液稳定性和增加镀层光亮性的添加剂。使用该添加剂的镀液性能稳定，不易浑浊，泡沫很少，电流密度范围较宽，可在室温下工作，镀层细致光亮，结合力优良。 1 试验 1.1 镀锡工艺 镀液基础工艺配方：40 g/L 硫酸亚锡(SnSO4)，154 g/L 硫酸(H2SO4)，稳定剂、光亮剂适量，温度100C～350C，阴极电流密度 0.5～5 A/dm2，阳极为99.9%的锡板。 工艺流程：一次除油→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→二次除油→热水洗→冷水洗→活化→冷水洗→去离子水洗→镀锡→冷水洗→中和→热水洗→冷水洗→钝化→冷水洗→去离水洗→烘干。其中一次除油为50g/L INT-10化学除油粉，65～700C，时间5min; 二次除油为35g/L NaOH，30g/L Na2CO3，40g/L Na3PO4·12H2O，1g/L OP-10，温度80～85℃，时间5min; 酸洗采用1：1的盐酸；活化采用145 g/L硫酸溶液；中和液为10%磷酸钠；挂镀用试片为40.0mm×40.0mm×0.8mm A3钢；镀锡带电入槽，阴极移动。 1.2 镀液性能测试 福建省泉州师范学院硕士学位授予权立项学科建设资助 通信作者： 尹国光，副教授，泉州师范学院表面技术研究所，主要从事电镀、化学复合镀研究，电话E-mail: ygg09@163.com 镀液稳定性试验：分别用34号无色广口瓶盛100ml镀液，敞口放置于恒温水浴锅内，溶液温度为250C-260C，记录镀液开始变为淡黄色或变混浊所需的时间。pH值测量用PHS-3C数字酸度计。 霍尔槽试验用250mL霍尔槽，100mm×70mm×0.2mm黄铜试片，试验电流为1A，时间为3分钟。用称重法测定锡镀层的沉积速度，阴极电流密度为3A/dm2。用铜库仑计法测定阴极电流效率。采用CHI660C型电化学工作站（上海辰华仪器有限公司）测量电镀溶液阴极极化曲线。测试方法为线性扫描伏安法（LSV）。用三电极体系进行测量，研究电极为A3钢，面积为3.8mm2。辅助电极为铂电极，面积为2