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浅谈卤素法电镀锡工艺

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-04  浏览次数:1259

1概述

电镀属于电化学领域的范畴,它是利用电化学方法对产品进行表面加工的一种工艺。电镀锡板又称马口铁,它是高技术含量和高附加值的深加工产品,用它来制作包装容器以及作为非包装材料等,具有强度高、焊接性好、耐腐蚀和无毒性等特点,因而被广泛地应用于食品、医药、轻工、汽车和家电等行业。

目前生产镀锡板的方法主要分为热镀锡和电镀锡两大类。热镀锡工艺是让带钢通过装有熔融锡的槽子,将锡热镀在带钢表面。由于热镀锡生产效率低,耗锡量大,目前在生产中已很少采用。电镀锡工艺是让带钢通过电镀槽,在直流电源的作用下将锡镀在带钢表面。由于电镀锡生产效率高,耗锡量少,产品质量好,在生产中被广泛采用。

2电镀锡工艺

在电镀锡工艺中,根据镀液成分的不同,分为碱性法、硫酸亚锡法(又称弗洛斯坦法)、氟硼酸亚锡法(又称拉色斯坦法)和卤素法(又称哈罗根法)4种。由于碱性镀液中四价锡离子沉积量为1.107 g/Ah,比酸性镀液中二价锡离子沉积量2.214 g/Ah要小。故碱性电镀法生产效率低,能耗大,碱性电镀工艺已逐渐被淘汰。目前大都采用酸性镀锡工艺生产镀锡板,现就这4种镀锡工艺的特点和技术指标进行比较,见表1。

从表1各技术指标可知,卤素法电镀工艺具有机组运行速度范围宽、电流密度范围大和电流效率高等优点,下面就卤素法电镀锡工艺作一介绍。

3卤素法镀锡工艺

3.1卤素法镀锡工艺配方

氯化亚锡30—60 L,氟化钠35~50 g/L,二氟化钠30~40 g/L,氯化钠50~100 g/L,亚铁氰化钠0.2~1.0 g/L,添力Ⅱ剂0.9~1.2 g/L。

3.2电镀液各成分的作用

(1)氯化亚锡提供部分二价锡离子和氯离子,大部分二价锡离子与氟化物结合生成络合离子sn一阴离子,在镀液中起缓冲作用,减慢阴极附近镀液pH值升高的速率。

(2)氟化钠和二氟化钠提供氟离子,用来调节和减慢镀液pH值上升。

(3)氯化钠提供部分氯离子,氯离子对提高镀液的电导和促进锡阳极的溶解起着重要作用。

(4)亚铁氰化钠作为一种抗氧化剂,主要用来沉淀镀液中的铁和铜等杂质,因为镀液中铁和铜离子会促使二价锡离子氧化,沉淀进入锡渣而造成锡的非正常损失。如果亚铁氰化钠在镀液中不过量,则锡渣量就会很大,会使成本成倍地增加。

(5)添加剂能提高阴极极化作用,可显著改善镀锡层的形态和结构,提高镀锡层的附着力,对光亮镀锡板的生产起重要作用。

4卤素法镀锡工艺流程简介

(1)入口段

冷轧薄板新钢卷(即原板)首先利用张力控制开卷,新钢卷经双层剪切机切除不合要求的头部,停留在焊接机入口侧。当工作卷的钢带尾端切平后,与新钢卷头部搭接,焊轮在两个钢卷的头尾搭接处滚压焊接,焊好后的钢带进入活套塔。

焊接机焊接完毕,入口段以大于工艺段的运行速度运行,使活套塔又马上储满钢带,然后入口段钢带运行速度又恢复到与工艺段速度相一致。

(2)工艺段

钢带进入工艺段后,先是在化学清洗槽内进行化学脱脂,采用磷酸盐、氢氧化钠和表面活性剂配成的复合清洗液,可使钢带表面90%以上的油污得到清除。

化学脱脂完毕进入电解清洗槽进行电解脱脂。当钢带运行到与阳极相对的位置时,钢带的电位相对阳极要负,则作为阴极,此时在钢带表面析出氢气,其电极反应2H20+2e=H2↑十+20H一;当钢带与阴极相对时,钢带电位相对阴极要正,则作为阳极,此时在钢带表面析出氧气,其电极反应40H一一4e=O2↑+H20。在钢带表面和油膜之间产生气泡,油滴在气泡的作用下,脱离钢带表面被气泡带到清

洗液中除去。电解脱脂后的钢带进入冲洗槽洗去表面的碱性清洗液。

接着钢带进入酸洗槽除去铁锈以活化钢带表面,酸洗液采用质量分数为10%左右的稀硫酸溶液。酸洗后带钢表面呈金属结晶组织的活化状态,可保证带钢和镀锡层之间有良好的结合力。酸洗后再进入冲洗槽洗去钢带表面的酸液。

经过化学脱脂和电解脱脂后,表面清洁活化的钢带先进入底部电镀槽,锡沉积在钢带的底面。经过封闭转向槽,刚镀好的钢带底面朝上进入上部电镀槽,开始对钢带的另一面进行电镀。

然后进入回收槽和水洗槽,再经过助熔剂槽和烘干器,镀锡板被进一步清洗干净,并使镀锡板在软熔前粘上助熔剂成分,助熔剂可以降低熔融锡的表面张力,使锡层在软熔时能均匀分布在钢带表面。

(3)后处理段

从工艺段出来的镀锡板没有光泽,而且镀锡层附着力也较差,必须经软熔处理。软熔采用电阻加热法。

为了防止镀锡板软熔后的锡层在高温下迅速氧化,并保持软熔时产生的光泽表面,镀锡板必须浸入淬水槽进行淬水冷却处理,经淬水后的镀锡板表面平整光亮。

 

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