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錫鍍層變色的原因和控制

文章出處：新聞資訊責(zé)任編輯：惠州市思凱表面處理材料有限公司發(fā)表時(shí)間：2016-11-11

　　錫具有銀白色的外觀，化學(xué)穩(wěn)定性高，在大氣中耐氧化不易變色，與硫化物不起反應(yīng)，與硫酸、鹽酸、硝酸及一些有機(jī)酸等溶液也幾乎無(wú)反應(yīng)，即使在濃硫酸、濃鹽酸中也要在加熱條件下才能緩慢反應(yīng)。但錫鍍層容易變黃，原因及控制應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：
　　(1)銅錫擴(kuò)散層的增厚與時(shí)間呈線性關(guān)系，增加中間層(阻擋層)能根除由于銅錫擴(kuò)散而引起的變色。中間層可選擇鎳鍍層、高鉛及錫合金等，其中以高Pb-Sn合金最佳。這是由于鎳中間層雖能阻止銅錫擴(kuò)散，但不能阻止表面錫層的氧化，經(jīng)高溫處理后，其可焊性急劇下降，而Pb-Sn作為中間層時(shí)，Pb能擴(kuò)散到Sn層，形成的Pb-Sn合金可降低熔點(diǎn)，提高潤(rùn)濕力，有利于焊接。
　　(2)變色與鍍層的表面狀態(tài)有關(guān)。由于析氧及鍍液被污染等原因，鍍層將不可避免產(chǎn)生針孔，而針孔里的殘酸如果清洗不凈，也將引起變色。
　　(3)變色與清洗方式及清洗水質(zhì)有關(guān)，采用純水加噴淋，對(duì)鍍層變色有很大的抑制作用。
　　(4)變色與光亮劑在鍍液中的含量有關(guān)。有時(shí)候?yàn)榱?/strong>追求鍍層外觀，最大限度地添加光亮劑，但適得其反，鍍層很容易變色，這可能是由于光亮劑較多夾雜在鍍層中，有機(jī)物的含量隨之增加而引起的。以芐叉丙酮為主光劑的工藝?yán)?，它在鍍液中的正常含量?.4～0.6g/L，但如果將其含量提高到0.8～1g/L時(shí)，鍍層帶米黃色，放置一段時(shí)間之后，則出現(xiàn)“麻點(diǎn)”，因此，在生產(chǎn)中切忌過(guò)量添加光亮劑

錫是一種銀白色的金屬，無(wú)毒，具有良好的焊接和延展性等，廣泛應(yīng)用電子、食品、汽車等工業(yè)。電鍍錫溶液主要有堿性和酸性兩大類，酸性體系中又分硫酸鹽、甲基磺酸體系及氟硼酸體系鍍錫等。酸性鍍錫工藝的特點(diǎn)是溶液穩(wěn)定、鍍層光亮度高、鍍液電流效率高，操作簡(jiǎn)便，但鍍液的分散能力差、二價(jià)錫易水解等。堿性鍍錫液穩(wěn)定且均鍍能力好，缺點(diǎn)是工作溫度高，電流效率低，不光亮等。甲基磺酸體系以其沉積速率高，廢水容易處理等優(yōu)點(diǎn)而被應(yīng)用到連續(xù)電鍍生產(chǎn)中。氟硼酸鹽鍍錫液成本比硫酸鹽鍍液高，還存在著氟化物的污染等缺點(diǎn)，幾乎不被使用。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是硫酸鹽、甲基磺酸體系的酸性光亮鍍錫工藝。
　　硫酸鹽光亮鍍錫液成分簡(jiǎn)單，主要有硫酸亞錫、硫酸、光亮添加劑、穩(wěn)定劑等成分。硫酸亞錫含量高時(shí)可用較大的電流密度，使沉積速度加快，含量過(guò)高會(huì)使鍍錫層粗糙。含量低時(shí)，允許的陰極電流密度降低，鍍層容易燒焦，對(duì)形狀簡(jiǎn)單的零件可用硫酸亞錫含量低一些的鍍液。
　　硫酸可以增加鍍錫液的導(dǎo)電性能，促進(jìn)錫陽(yáng)極的溶解，并能抑制鍍液中二價(jià)錫的水解，硫酸含量過(guò)高會(huì)使陽(yáng)極溶解加快，使鍍液中錫含量增加，使鍍錫層粗糙。硫酸含量過(guò)低，會(huì)使鍍液分散能力下降，陰極電流密度降低，影響鍍錫層的光亮性，使二價(jià)錫容易水解，導(dǎo)致鍍液的渾濁。
　　光亮添加劑可以使鍍錫層光亮，光亮添加劑一般是醛、酚之類的有機(jī)物和增溶的表面活性劑等組成。光亮添加劑含量太多會(huì)降低陰極電流效率，同時(shí)過(guò)多的光亮添加劑在鍍液中的氧化又會(huì)加速鍍錫液的渾濁。
　　鍍錫液中加入穩(wěn)定劑是為了防止酸性鍍錫液中的二價(jià)錫水解，因?yàn)樗夂蟮亩r(jià)錫呈乳狀渾濁(有時(shí)這種渾濁包括二價(jià)錫水解也包括光亮劑的氧化分解產(chǎn)物)，當(dāng)然在電鍍過(guò)程中，穩(wěn)定劑會(huì)隨鍍液的帶出而需要及時(shí)補(bǔ)充，才能保持酸性光亮鍍錫溶液的穩(wěn)定性。市場(chǎng)上的穩(wěn)定劑主要是絡(luò)合劑、抗氧劑和還原劑的混合物，如異煙酸、硫酸亞鐵、酚類物質(zhì)等。

　光亮硫酸鹽鍍錫電流效率高，沉積速度快，可在室溫下工作，且原料易購(gòu)，成本較低，同時(shí)錫鍍層柔軟、孔隙小，既可作表面裝飾性鍍層如代銀等，也可作可焊性鍍層。因此，光亮硫酸鹽鍍錫在電子工業(yè)和輕工業(yè)中應(yīng)用很廣泛。然而，其工藝中存在著二價(jià)錫易氧化及添加劑分解造成鍍液混濁及性能惡化、鍍層光亮區(qū)變窄等問(wèn)題，故需對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。
　　2 鍍液各成分作用及工藝流程
　　2.1 鍍液中各成分作用光亮硫酸鹽鍍錫液主要成分為硫酸亞錫和硫酸，生產(chǎn)中其含量隨所采用的添加劑不同而不同。
　　2.1.1 鍍液中主要成分的作用
　　2.1.1.1 硫酸亞錫硫酸亞錫為主鹽，含量一般控制在40～100g/L。但生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高濃度硫酸亞錫雖然可以提高陰極電流密度，加快沉積速度，但使鍍液分散能力明顯下降，且使鍍層結(jié)晶粗、光亮區(qū)域變小，甚至大大縮短了鍍液的處理周期。 SnSO4含量控制在20～60g/L為宜，若取下限，可以通過(guò)加快鍍液循環(huán)速度及電極(陰極或陽(yáng)極)移動(dòng)速度等辦法進(jìn)行“補(bǔ)償”，仍可鍍出優(yōu)良產(chǎn)品，但不宜過(guò)低。
　　2.1.1.2 硫酸硫酸具有降低亞錫離子的活性、防止其水解、提高鍍液導(dǎo)電性能及陽(yáng)極電流效率等作用。當(dāng)硫酸量不足時(shí)，亞錫離子易氧化成四價(jià)錫。從動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)分析，當(dāng)有足夠的H2SO4時(shí)，可以減慢二價(jià)錫的水解，穩(wěn)定鍍液，實(shí)際生產(chǎn)中H2SO4含量一般在80～150mL/L。

　化學(xué)鍍的優(yōu)點(diǎn)有：可以對(duì)各種材料制成的鍍件進(jìn)行金屬鍍覆，包括半導(dǎo)體及非導(dǎo)體，如陶瓷、塑料等?；瘜W(xué)鍍不用外加電流不會(huì)受電流分布的限制，與鍍件的幾何形狀無(wú)關(guān)。因而不論零件的幾何形狀如何復(fù)雜，均能在其表面獲得厚度均勻的金屬鍍層。
而化學(xué)鍍鎳由于鍍層的結(jié)晶細(xì)致，孔隙率低，硬度高，鍍層均勻，可焊性好，鍍液溶鍍能力好，化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于電子、航空、航天、機(jī)械、精密儀器、日用五金、電器和化學(xué)工業(yè)中。
　　下面介紹兩款化學(xué)鍍鎳添加劑：
　　1.DN -2700 堿性化學(xué)鍍鎳添加劑
　　特點(diǎn)：
　　1. DN-2700 是一種化學(xué)閃鍍鎳溶液，用于鋁合金上化學(xué)鎳或電鍍前的處理。這種堿性化學(xué)鎳工藝鍍出一層非常薄、均勻、活躍的鎳鍍層。然后可進(jìn)行結(jié)合力好的化學(xué)鎳或化學(xué)鍍銅和光亮鎳電鍍。
　　2. 專門為去除鋁上少量鋅而配制，可防止再次氧化。
　　3. 在電鍍中DN-2700 也可用以代替鋁材上鍍氰化閃鍍銅。在電鍍工藝中，它減少對(duì)氰的需要，并明顯提高閃鍍層的覆蓋力，即使是在復(fù)雜形狀的零件上。
　　4. 使用DN-2700化學(xué)鍍鎳工藝，可延長(zhǎng)后續(xù)酸性化學(xué)鎳的工作壽命。
　　2.DN-2900高性能化學(xué)鍍鎳添加劑（酸性），DN-2900 鍍層磷含量為7-13%，具有優(yōu)良的腐蝕性能，能耐酸、耐堿等多種化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。
　　特點(diǎn)：
　　1．鍍層為非晶體Ni-P合金，鍍層呈非磁性，低應(yīng)力。
　　2．鍍層厚度均勻，耐磨，耐蝕。
　　3．可在施鍍溫度下調(diào)整鍍液。
　　4．鍍液穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)（8-12個(gè)周期）。

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