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高氰镀铜锡合金

放大字体  缩小字体发布日期:2013-03-26  浏览次数:1021
核心提示:在高氰溶液中电镀铜锡合金工艺最成熟,镀液分散能力好,镀层成分和色泽容易控制。缺点是使用强碱性氰化物溶液工作温度较高,对环境污染较严重。

在高氰溶液中电镀铜锡合金工艺最成熟,镀液分散能力好,镀层成分和色泽容易控制。缺点是使用强碱性氰化物溶液工作温度较高,对环境污染较严重。

1.工艺规范(见表4—1—1)

2.镀液的配制方法

(1)将氰化钠(其量等于所需氰化亚铜量的l.1倍另加游离氰化钠的量)溶于40℃热水中,然后在搅拌下加入已用少量水调成糊状的氰化亚铜(发热反应)慢慢加入,使之完全溶解。

表4—1—1高氰化物镀铜锡合金

高氰化物镀铜锡合金

(2)把氢氧化钠溶于水中后加热至沸,在搅拌下加入锡酸钠,使之完全溶解。

(3)将(1)和(2)混合,稀至总体积搅匀,电解数小时后过滤,即可进行试镀。

(4)光亮剂可直接加入(3)过滤液中,搅拌均匀。

(5)明胶的制备是将40g明胶和25g氢氧化钠共溶于l000mL水中,加热煮沸数分钟,按所需量加入大槽中。

(6)氯化亚锡、四氯化锡要溶于焦磷酸盐碱性溶液中,要防止锡盐水解沉淀。

3.镀液成分和工艺参数的影响

(1)铜盐和锡盐提供被沉积的金属离子。其浓度变化会显著地影响合金镀层的组成和外观,故控制金属离子浓度比很重要,低锡青铜Cu/Sn=(2~3):1;为获得高锡青铜合金,Cu/Sn比应为1:3左右。当金属离子浓度比一定时,增加金属盐的总浓度则对合金成分影响小。在镀液中金属总浓度高时,则允许电流密度范围提高,阴极电流效率增加。但镀液的分散能力随之下降。

(2)络合剂。铜与氰化物形成Cu(CN)32-络离子;锡与氢氧化钠形成Sn(OH)62络离子,两种离子分别用各自的络合剂,而不互相干扰,使得这种镀液成为比较理想的镀液,可以镀取从低锡到高锡的各种合金。当金属比一定时,控制游离络合剂的量即可得组成相对稳定的合金。当游离氰化钠含量高时,铜的析出电位变负,这样就有利于锡的析出;当游离氢氧化钠高时,锡的析出电位变负,有利于铜的析出。实际生产中控制游离络合剂量甚至比控制金属浓度比更为重要。

锡要以四价形式存在,若阳极产生二价锡离子,将导致镀层发灰和产生毛刺等疵病,一般可用双氧水将其氧化成四价锡,消除其有害影响。中锡和滚镀高锡用氯化亚锡作主盐,亚锡盐比锡酸钠容易电沉积,所以加人量少,而且要严加控制。

(3)明胶。起细化结晶的作用,使镀层产生半光亮。

(4)光亮剂。新开发的铜-锡合金光亮剂通常由主光剂(含有胺基或亚胺基长链聚合物)、增光剂(含炔烃和二烯烃的直链化合物)、表面活性剂(脂类化合物)、稳定剂(含有两个以上羟基的碳水化合物)等复配而成的起光亮和整平作用,可以直接镀取全光亮的低锡青铜,易于套铬。光亮剂过低,不光亮且发雾,过高脆性增加。“铜-锡91”光亮剂补加量为250mL/kAh;CSNU—A配槽用,生产中李}力口CSNU—B,200mL/kAh~250mL/kAh。

(5)电流密度。提高阴极电流密度镀层中锡含量相应增加。但阴极电流效率明显降低,所以在没有高浓度、高温度等条件配合时,采用高电流密度是不适当的。光亮镀液宜用2A/dm2~4A/dm2。

(6)温度。对镀层的合金组成、质量和电流效率都有较大的影响。在50℃~55℃时能获得优质的镀层。随温度增加,镀层中锡含量相应增加;温度过低,不但降低电流效率,镀层的质量也显著变差。

(7)阳极。电镀低锡青铜用铜和锡按比例浇铸的可溶性阳极,含锡量低于l4%的合金阳极金相结构为单相固溶体,因而两金属在一定电位下能按比例均匀溶解。含锡量为l0%左右溶解性最好。阳极浇铸后应在700℃下退火2h~3h,随后在空气中冷却。如果不退火溶解性不良。

铜-锡合金阳极也同纯锡相似,锡的溶解反应比较复杂,在铜18g/L,锡28g/L,游离氰化钾27g/L,氢氧化钾13g/L的溶液中实验测得的阳极极化曲线,如图4—1—1所示。曲线分为三段,在第l段阳极电位低时,铜以一价形式进入镀液,而锡则以二价形式溶解。随阳极电流密度升高,电位上升到某一数值时,出现电位的第一次突跃。在曲线第Ⅱ段,铜以一价,锡以四价形式正常溶解,这时阳极上出现黄绿色的半钝化膜。继续增加阳极电流,接近于4A/dm2时,电位又一次发生更大幅度的突跃,阳极上被一层黑色膜覆盖,合金阳极不再溶解,处于完全的钝态,阳极电位达到氧的析出电位,氧气剧烈析出:

铜g锡合金的阳极溶解曲线

图4—1—1铜g锡合金的阳极溶解曲线

40H--4e→2H20+02↑

这种情况同纯锡阳极有相同的规律。二价锡对合金电镀同样十分有害,小于0.8g/L镀层产生毛刺,大于1.3g/L,镀层发暗,严重时出现海绵状镀层。

镀合金时,阳极开始挂少一些,使电流密度,>4A/dm2,使阳极上生成黄绿色的半钝化膜,然后降至3A./dm2下工作。

由于合金阳极随锡含量增大而溶解性能变差,故镀高锡青铜时通常用铜、锡联合阳极,或者单用铜阳极,补充锡盐。

高氰镀铜-锡合金常见故障及纠正方法(见表4—1—2)。

表4—1—2高氰镀铜-锡合金常见故障及纠正方法

高氰镀铜-锡合金常见故障及纠正方法
 

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