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碱性镀锡溶液

放大字体  缩小字体发布日期:2012-08-22  浏览次数:2625
核心提示:配制镀液时,先将氢氧化钠或氢氧化钾溶解在欲配溶液体积2/3的水中,把锡酸钠或锡酸钾与醋酸钠或醋酸钾溶解在上述溶液中,加水至规定体积,沉降后过滤。加l.5~2mL/L双氧水,搅拌均匀,通电处理2h后即可使用。
 

(1)镀液的配制

配制镀液时,先将氢氧化钠或氢氧化钾溶解在欲配溶液体积2/3的水中,把锡酸钠或锡酸钾与醋酸钠或醋酸钾溶解在上述溶液中,加水至规定体积,沉降后过滤。加l.5~2mL/L双氧水,搅拌均匀,通电处理2h后即可使用。

对新配制的镀液,镀液的密度是镀液含量的量度;但是,密度与含量之间不存在固定不变的可靠关系。当镀液老化时,随着镀液中氢氧化钠(或钾)与空气中二氧化碳的作用,碳:酸盐不断增加,镀液的密度往往会上升。

(2)镀液中各主要成分的作用及工艺条件的影响

1)锡酸盐

Na2Sn(OH)6或K2Sn(OH)6是碱性镀锡的主盐,只要控制得当,钾盐与钠盐溶液都得到满意的镀层,其差别主要在于溶液特性和成本。钠盐成本低,但钾盐溶液的阴极电流效{率比钠盐高,尤其在高电流密度时更明显;钾盐溶液必要时可在90℃下工作,而钠盐溶液在75~80℃以上工作时,电流效率很低,因此钠盐溶液的阴极电流密度不超过5A/dm2,而{钾盐溶液在90℃时可使用7~9A/dm2的电流密度;锡酸钾在水中的溶解度比锡酸钠大,而且随温度升高溶解度增大。因此,钾盐溶液可以采用高浓度钾盐高温下工作,电流密度可增至40A/dm2;钾盐溶液的导电性能比钠盐好,因而更适于滚镀。

在实际生产中采用钾盐还是钠盐溶液,要根据具体情况而定。如需要采用较高的电流密度和较好的溶液特性,应选择钾盐溶液。

锡酸盐的浓度并没有严格的控制,提高锡酸盐含量有利于提高阴极电流密度上限值,提高电流效率和沉积速度,但导致极化作用降低,且带出损失大。钠盐镀液在0.5~3A/dm2的电流密度下操作时锡的含量以35~40g/L为宜[相当于Na2Sn(OH)685~lO0g/。钾盐镀锡液在4~5A/dm2的电流密度下操作时锡的含量以40g/L为宜。但如果希望较高的电镀速度,锡含量几乎可以任意增加,锡含量可高达300g/L,但由于成本高只在特殊场合下使用。

2)氢氧化钠(钾)

氢氧化钠(钾)是碱性镀锡不可缺少的成分,它可保证镀液导电性、防止锡盐水解、有利于阳极正常溶解,并抑制空气中CO2影响。

由于锡酸钠(钾)水解反应为

 


 

 


 

因此,镀液中保持一定量的游离碱,可使上述水解反应向左进行,从而防止锡酸盐的水解,起稳定溶液的作用。

碱性镀锡溶液中存在着[Sn(OH)6]2一阴络离子,它能吸收空气中的二氧化碳而按下1分解,即

 


 

从而使镀液的pH值降低。保持一定量的游离碱可吸收空气中的二氧化碳,产生碳酸钠(钾),减缓了对主盐的影响。

在阳极电流密度适中时,阳极反应按下式进行,即

 


 

保持一定游离量的氢氧化钠(钾)并与电流密度、镀液温度相适应,使阳极以四价锡正常溶解。

当碱的含量过高时,阴极电流效率会下降,阳极不易保持金黄色半钝化状态,阳极溶解下来的是二价锡,导致镀层质量变差,镀液不稳定;当碱的含量过低时,阳极则易钝化,镀液的分散能力下降,镀层易烧焦,同时镀液中还会出现锡酸盐水解。所以控制游离碱的含量远比控制锡盐含量重要。通常氢氧化钠控制在7~l5g/L,氢氧化钾10~20g/L范围。如果需要降低碱度,要用1:9的冰醋酸溶液。添加时应强烈搅拌,缓缓加入。1g冰醋酸约可中和1g氢氧化钾或鲁氢氧化钠。

3)醋酸盐

生产中常用醋酸来中和过量的游离碱,故在镀液中总是存在一定量的醋酸盐,同时醋酸盐的存在,有利于提高镀液导电性。

4)双氧水

生产中出现阳极溶解不正常时,镀液中会出现二价锡离子,导致形成灰暗甚至海绵状的镀层。双氧水的加入是一种应急办法,可使镀液中的二价锡离子氧化成四价锡。少量双氧水在镀液中很快分解不会残留,双氧水的加入量视二价锡离子的量而定,一般加入量为1~2mL/L。

5)阴极电流密度

阴极电流密度要与锡浓度、温度相适应。随阴极电流密度升高,沉积速度加快,阴极电流效率降低,甚至产生灰暗、多孔、粗糙的镀层。一般钠盐槽用l~2A/dm2;钾盐槽用1~5A/dm2。碱性镀锡的电流波形以平滑直流最好,其次是三相全波整流。波动因素大的单相整流、脉冲电流都不适用。

6)温度

碱性镀锡需在70℃以上的高温下作业。温度低于65℃镀层发暗,阴极电流效率低,阳极易发黑(钝化)温度过高时,阳极表面黄绿色膜脱落,容易产生二价锡。当锡酸盐浓度高,且温度过高时锡酸钠易水解生成胶状沉淀,影响镀层质量。镀液温度一般控制在70~85℃。 77)阳极可以用纯锡阳极、含1%铝的“高速”锡阳极或不溶性阳极(如钢和镍合金)。

含镉多的阳极使阳极溶解效率显著下降;含铅多的阳极,将使镀层含铅,镀件不适于储装食品。鉴别时取少许镀液加少许硫化钠,产生棕黑色沉淀即证明有铅。

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