锡镀层变色的原因和控制

日期: 2024-08-18 14:13:09|浏览: 93|编号: 89092

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锡镀层变色原因控制

锡的外观呈银白色,化学稳定性高,在大气中耐氧化,不易变色。与硫化物不发生反应,与硫酸、盐酸、硝酸及某些有机酸等溶液几乎不发生反应,即使在浓硫酸、浓盐酸中,也只能在加热条件下缓慢地发生反应。但锡镀层易变黄,其原因及控制应从以下几个方面考虑:

(1)铜锡扩散层厚度与时间呈线性关系。增加中间层(阻挡层)可消除铜锡扩散引起的变色。中间层可以是镀镍、高铅锡合金,其中以高Pb-Sn合金最好。这是因为镍中间层虽然可以阻止铜锡的扩散,但不能阻止表面锡层的氧化,经高温处理后,其可焊性急剧下降。当采用Pb-Sn作中间层时,Pb可以扩散到Sn层中,形成的Pb-Sn合金可降低熔点,提高润湿力,便于焊接。

(2)变色与镀层表面状况有关。由于镀液的析氧和污染,镀层中不可避免地会出现针孔,而针孔中的残酸若清洗不彻底,也会造成变色。

(3)变色与清洗方法、清洗水质有关,采用纯净水、喷淋可大大抑制涂层的变色。

(4)变色与镀液中光亮剂的含量有关。有时为了追求镀层的外观,把光亮剂加到最大限度,但适得其反,镀层容易变色。这可能是由于镀层中混入了较多的光亮剂,有机物含量也相应增多所致。在以苄基丙酮为主要光亮剂的工艺中,其在镀液中的正常含量为0.4-0.6g/L,但若将其含量提高到0.8-1g/L,镀层就会呈米黄色,放置一段时间后,就会出现“麻点”。因此,在生产中,应避免光亮剂加入量过大。

锡是银白色金属,无毒,具有良好的焊接性和延展性等,广泛应用于电子、食品、汽车等行业。电镀锡溶液主要分为碱性和酸性两大类,酸性体系又分为硫酸盐镀锡、甲烷磺酸体系镀锡和氟硼酸体系镀锡。酸性镀锡工艺的特点是溶液稳定,镀层光亮度高,镀液电流效率高,操作简单,但镀液分散性差,二价锡易水解。碱性镀锡溶液稳定,镀层能力好,但缺点是工作温度高,电流效率低,光亮度不足。甲烷磺酸体系由于具有沉积速率高、废水易处理等优点,应用于连续电镀生产。氟硼酸镀锡溶液成本比硫酸盐镀锡溶液高,也有氟化物污染等缺点,因此几乎不使用。在实际生产中,硫酸盐和甲烷磺酸体系的酸性光亮镀锡工艺应用较为广泛。

硫酸盐光亮镀锡液成分简单,主要有硫酸亚锡、硫酸、光亮添加剂、稳定剂等成分。硫酸亚锡含量高时,可采用较大的电流密度,以加快沉积速度。含量过高会使镀锡层粗糙。含量低时,允许的阴极电流密度降低,镀层易烧损。对于形状简单的零件,可以采用硫酸亚锡含量较低的镀液。

硫酸能提高镀锡液的导电性,促进锡阳极的溶解,抑制镀液中二价锡的水解。硫酸含量过高,会加速阳极的溶解,镀液中锡含量增加,使镀锡层粗糙。硫酸含量过低,会降低镀液的分散性,降低阴极电流密度,影响镀锡层的光亮度,使二价锡易水解,造成镀液浑浊。

光亮添加剂可以使镀锡层变得光亮。光亮添加剂一般由醛类、酚类等有机物和增溶表面活性剂组成。光亮添加剂含量过多会降低阴极电流效率。同时,光亮添加剂在镀液中的过度氧化会加速镀锡液的浑浊。

稳定剂加入镀锡液中是为了防止酸性镀锡液中的二价锡水解,因为水解后的二价锡呈乳白色,浑浊(有时这种浑浊包括二价锡的水解和光亮剂的氧化分解产物)。当然,在电镀过程中,稳定剂会随镀液带走,需要及时补充,以保持酸性光亮镀锡液的稳定性。市场上的稳定剂主要是络合剂、抗氧化剂和还原剂的混合物,例如异烟酸、硫酸亚铁、酚类物质等。

光亮硫酸盐镀锡具有电流效率高、沉积速度快、可在室温下工作,且原材料易购、成本低,镀锡层柔软、孔隙小等特点,可作为银代用品等表面装饰镀层,也可作为可焊镀层,因此光亮硫酸盐镀锡在电子工业、轻工业中得到广泛的应用。但其工艺上存在二价锡易氧化、添加剂分解等问题,导致镀液混浊、性能变差,镀层光亮区变窄等问题,需要加以改进。

2. 电镀液各成分的作用及工艺流程

2.1镀液中各组分的作用光亮硫酸盐镀锡液的主要成分是硫酸亚锡和硫酸,在生产中它们的含量随所用的添加剂的不同而不同。

2.1.1镀液中主要成分的作用

2.1.1.1硫酸亚锡 硫酸亚锡为主要盐类,其含量一般控制在40~100g/L。但生产试验结果表明,高浓度硫酸亚锡虽然能提高阴极电流密度,加快沉积速度,但却明显降低镀液的分散能力,使镀层晶体粗大,光亮区减少,甚至大大缩短镀液处理周期。SnSO4含量控制在20~60g/L为宜。若取下限,可通过加快镀液循环速度和电极(阴极或阳极)移动速度来“补偿”,仍可镀出优良产品,但也不宜过低。

2.1.1.2硫酸硫酸具有降低亚锡离子活度,防止其水解,提高镀液导电性和阳极电流效率的作用。当硫酸用量不足时,亚锡离子易被氧化为四价锡。从动力学角度看,有足够的H2SO4时,可减缓二价锡的水解,使镀液稳定。实际生产中,H2SO4含量一般为80~150mL/L。

化学镀的优点是:金属镀层可应用于各种材料制成的零件,包括半导体和非导体如陶瓷和塑料。化学镀不需要外部电流,也不受电流分布的限制,与镀件的几何形状无关。因此,无论零件的几何形状多么复杂,都可以在其表面获得均匀的金属镀层。

化学镀镍由于其结晶细密、孔隙率低、硬度高、镀层均匀、可焊性好、镀液溶解性好、化学稳定性高等特点,广泛应用于电子、航空、航天、机械、精密仪器、日用五金、电器及化工等行业。

以下是两种化学镀镍添加剂

1.DN-2700碱性化学镀镍添加剂

特征:

1. DN-2700 是一种化学镀镍闪光溶液,用于铝合金的预化学镀镍或电镀处理。这种碱性化学镀镍工艺可产生非常薄、均匀、活性的镍涂层。然后可进行化学镀镍或化学镀铜,具有良好的结合力和光亮的镍电镀。

2. 特殊配方,可去除铝中的少量锌,防止再次氧化。

3、在电镀方面,DN-2700也可用来替代铝件上的氰化物闪镀铜,在电镀过程中可减少对氰化物的需要,并显著提高闪镀层的覆盖率,即使是形状复杂的部件,也能获得良好的效果。

4、采用DN-2700化学镀镍工艺,可延长后续酸性化学镍的使用寿命。

2、DN-2900高性能化学镀镍添加剂(酸性),DN-2900镀层磷含量为7-13%,具有优异的耐腐蚀性能,能抵抗酸、碱等多种化学物质的腐蚀。

特征:

1、镀层为非晶态Ni-P合金,无磁性、应力低。

2、涂层厚度均匀、耐磨、耐腐蚀。

3.镀液的电镀温度可进行调整。

4、镀液稳定,使用寿命长(8-12次循环)。

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