電鍍光亮用錫以及錫合金的穩定劑及其製備方法與流程
2023-07-18 03:41:06 2
本發明的內容是提供一種電鍍光亮用錫以及錫合金的穩定劑，本發明還提供一種電鍍光亮用錫以及錫合金的穩定劑的製備方法。
背景技術：
在電子工業中，對光亮鍍錫及錫合金的要求十分嚴格，不僅應滿足常規的結合力好、結晶細緻光滑、脆性低、可焊性能好等諸多要求外，還要求鍍層無錫須、漏點、針孔、麻點；鍍液還應沉積速度快、能在較高的溫度下工作；因為，超過了30℃則溶液易渾濁、沉澱、Sn4+極易產生，並隨之產生鍍層外觀呈現霧狀、灰斑、並有針孔、麻點，甚至有晶須產生。這將對微電子線路帶來極大的危害。
在當今的鍍錫及錫合金工業中，主要是用二價錫鹽鍍錫，而二價錫鍍錫過程中，由於原料的帶入以及陽極上電化學陽極氧化，致使鍍液極不穩定，不能有效地抑制四價錫的產生。四價錫離子越積累越多，當到達一定的濃度後，將造成陰極電流效率下降、鍍液分散能力差、鍍層粗糙、並有錫須產生等諸多問題。
目前的光亮鍍錫所採用的硫酸鹽——硫酸液工藝。其特點是成份簡單，沉積速度快，操作方便，成本低廉，所得的鍍層基本可以滿足上述要求。但不足之處是，鍍液適應的溫度較低，一般只能在15-25℃之間，超過了30℃則溶液易渾濁、沉澱、Sn4+極易產生，並隨之產生鍍層外觀呈現霧狀、灰斑、並有針孔、麻點，甚至有晶須產生。這將對微電子線路帶來極大的危害。
在當今的微電子工業以及信息產業的鍍錫及錫合金電鍍中，對鍍層的光亮性、平整型、分散性、邊角無晶須性要求十分嚴苛；這就對鍍液中所用的光亮劑有著更高的要求。可作為光亮鍍Sn或Sn合金的光亮劑的物質很多，但不外乎是含有醛基的如苯甲醛、肉桂醛以及含酮基類物質如苯亞甲丙酮等，再輔以芳基一鈉鹽或聯雙芳基的鈉鹽等。這些成份組成的光亮劑具有良好的光亮作用，對鍍液的分散性能亦具有較好的幫助。但明顯的缺陷是不適宜較高的液溫，消耗量過快，且致鍍層脆性增加，及可焊性下降。
技術實現要素：
本發明提供一種適用於電鍍光亮Sn、以及Sn-Pb、Sn-Zn、Sn-Co-Zn、Sn-Ni、Si-Bi合金鍍液的穩定、光亮劑，其屬於金屬的表面處理領域。
電鍍光亮用錫以及錫合金的穩定劑，按重量份包括：
所述聚乙二醇為分子量M＝6000-12000的聚乙二醇，優選分子量為M＝8000或分子量為M＝12000的聚乙二醇。
一種電鍍光亮用錫以及錫合金的穩定劑的製備方法，包括以下步驟：
a)稱取聚乙二醇，加入蒸餾水，所添加聚乙二醇與蒸餾水的比例按重量為1:15-1:20，加熱、攪拌至完全溶解；
b)再加入次亞磷酸鈉，攪拌至完全溶解；
c)在上述液中再加入抗壞血酸，攪拌至完全溶解；
d)在上述液中再加入對-氨基苯磺酸，攪拌至完全溶解；
e)補充添加蒸餾水使聚乙二醇的濃度達到30g/L-40g/L，攪拌均勻後即可。
本發明所述的用於鍍Sn及Sn合金的穩定劑，由聚乙二醇(M＝6000～12000)、次亞磷酸鈉、對氨基苯磺酸以及抗壞血酸組成。它不僅抑制Sn2+的氧化、對Sn2+有良好的穩定作用，還對Sn4+有較強的還原作用，可以將溶液中已存在的Sn4+有效地還原為Sn2+；並能對溶液中的浮懸物有凝聚沉澱功能，保證了溶液的長時間透明；還能對鍍液中有害的有機物有掩蔽作用。其中，聚乙二醇起凝絮作用；對-氨基苯磺酸有掩蔽鍍液中有機雜質作用；次亞磷酸鈉有較強的還原作用能將Sn4+還原為Sn2+；而抗壞血酸具有消耗氧及強的還原作用，能將溶液中的氧大量消耗掉，又可將溶液中高價態的Sn4+還原為Sn2+，其氧化產物「去氫抗壞血酸」又可藉助於陰極上的析氫而又被還原為「抗壞血酸」。這些組分單獨使用時，不能達到穩定鍍液的效果，只有聯合使用、即共同存在鍍液中時的鍍液非常穩定。同樣的基本溶液在同一條件下實際對比，沒有穩定劑的溶液，靜止放置僅3-5天，就出現渾濁現象；而加入了穩定劑的溶液則在3個月後才出現輕微渾濁。
本發明所述電鍍光亮用錫以及錫合金的穩定劑，具有以下有益效果：
1、通過在穩定劑中加入還原劑，可顯著提高鍍液的覆蓋能力和鎳層抗腐蝕能力，使該電鍍液具有抗腐蝕能力強和覆蓋能力佳等優點；
2、加入該穩定劑的電鍍液具有優良的穩定性及電鍍效率高、可長期存放、成本低、安全環保，電鍍所得的鍍層外觀均勻光亮、耐腐蝕、硬度高、富有深衝性能；
3、加入抗壞血酸後去除了大量的氧離子，使鍍錫溶液穩定，所生產的產品質量好；
4、鍍液配方簡單、環保、穩定性好，電鍍工藝易於控制，電鍍出的鍍層均勻、緻密、結合力好，在焊接方面應用廣泛。在電鍍過程中鍍液不會產生氣泡，且鍍液一直保持清澈；
5、原料成本低且來源豐富，易於實施推廣。
具體實施方式
以下通過具體實施方式對本發明作進一步闡述，但並不作為對本發明的限定。
實施例1
a)稱取30克的聚乙二醇(M＝6000)，放入一容器中，加入約600毫升蒸餾水，加熱，攪拌至完全溶解；b)在a的溶液中,加入120克次亞磷酸鈉，攪拌至完全溶解；c)在上述液中再加入30克抗壞血酸，攪拌至完全溶解；d)在上述液中再加入15克對-氨基苯磺酸，攪拌至完全溶解；e)補加蒸餾水至1000毫升，攪拌均勻，即成。
實施例2
加入各組分的量如表1所述，其製備步驟如下：a)將聚乙二醇(M＝8000)放入一容器中，加入約600毫升蒸餾水，加熱，攪拌至完全溶解；b)在a的溶液中加入次亞磷酸鈉，攪拌至完全溶解；c)在上述液中再加入抗壞血酸，攪拌至完全溶解；d)在上述液中再加入對-氨基苯磺酸，攪拌至完全溶解；e)補加蒸餾水至1000毫升，攪拌均勻，即成。
實施例3
加入各組分的量如表1所述，其製備步驟如下：a)將聚乙二醇(M＝6000)放入一容器中，加入約600毫升蒸餾水，加熱，攪拌至完全溶解；b)在a的溶液中，加入次亞磷酸鈉，攪拌至完全溶解；c)在上述液中再加入抗壞血酸，攪拌至完全溶解；d)在上述液中再加入對-氨基苯磺酸，攪拌至完全溶解；e)補加蒸餾水至1000毫升，攪拌均勻，即成。
實施例4
加入各組分的量如表1所述，其製備步驟如下：a)將聚乙二醇(M＝12000)放入一容器中，加入約600毫升蒸餾水，加熱，攪拌至完全溶解；b)在a的溶液中加入次亞磷酸鈉，攪拌至完全溶解；c)在上述液中再加入抗壞血酸，攪拌至完全溶解；d)在上述液中再加入對-氨基苯磺酸，攪拌至完全溶解；e)補加蒸餾水至1000毫升，攪拌均勻，即成。
實施例5
加入各組分的量如表1所述，其製備步驟如下：a)將聚乙二醇(M＝9000)放入一容器中，加入約600毫升蒸餾水，加熱，攪拌至完全溶解；b)在a的溶液中加入次亞磷酸鈉，攪拌至完全溶解；c)在上述液中再加入抗壞血酸，攪拌至完全溶解；d)在上述液中再加入對-氨基苯磺酸，
攪拌至完全溶解；e)補加蒸餾水至1000毫升，攪拌均勻，即成。
實施例6
加入各組分的量如表1所述，其製備步驟如下：a)將聚乙二醇(M＝7000)放入一容器中，加入約600毫升蒸餾水，加熱，攪拌至完全溶解；b)在a的溶液中加入次亞磷酸鈉，攪拌至完全溶解；c)在上述液中再加入抗壞血酸，攪拌至完全溶解；d)在上述液中再加入對-氨基苯磺酸，攪拌至完全溶解；e)補加蒸餾水至1000毫升，攪拌均勻，即成。
表1電鍍光亮用錫以及錫合金的穩定劑各組分含量
應用
將所製得的穩定劑用於Sn及Sn合金的電鍍領域，其具體如下：
A)電鍍光亮鍍錫(Sn)：
硫酸亞錫30克/升、硫酸(d＝1.84，96％)70毫升/L、本發明的穩定劑80-100毫升/升、光亮劑50-80毫升/升，在pH5～6，室溫、電流密度為Dk(A/dm2)0.2～3.0；
B)電鍍光亮錫鉛(Sn-Pb)合金：檸檬酸鈉90-110克/升、乙二胺四乙酸30-35克/升、乙酸銨40-60克/升、硼酸25-35克/升、乙酸鉛10-15克/升、氯化亞錫40-60克/升、本發明的穩定劑80-100毫升/升、光亮劑50-80毫升/升、pH5～6、室溫、電流密度Dk(A/dm2)2～10；
C)電鍍光亮錫鋅(Sn-Zn)合金：檸檬酸三鈉80-100克/升、醋酸銨45-55克/升、乙二胺四乙酸25-35克/升、氯化亞錫40-50克/升、氯化鋅60-80克/升、本發明的穩定劑80-100毫升/升、光亮劑50-80毫升/升、pH5～6、T(℃)5～35、電流密度Dk((A/dm2)1～3.5；
D)電鍍光亮錫鈷鋅(Sn-Co-Zn)合金：檸檬酸三鈉100-150克/升、乙二胺四乙酸二鈉20-30克/升、氯化亞錫15-20克/升、硫酸鈷25-35克/升、氯化鋅15-20克/升、本發明的穩定劑60-100毫升/升、光亮劑15-20毫升/升、pH4～6、T(℃)5～35、電流密度Dk(A/dm2)0.5～5.0；
E)電鍍光亮錫鎳(Sn-Ni)合金：檸檬酸三鈉90-110克/升、乙二胺四乙酸二鈉30-40克/升、氯化亞錫20-30克/升、硫酸鎳250-300克/升、糖精2克/升、十二烷基硫酸鈉0.2克/升、本發明的穩定劑50-80毫升/升、光亮劑40-60毫/升、T(℃)30～40、pH3～4、電流密度Dk(A/dm2)1～3；
F)電鍍光亮錫鉍(Sn-Bi)合金：檸檬酸三鈉100-120克/升、乙二胺四乙酸30-40克/升、硫酸亞錫25-30克/升、硼酸30-40克/升、聚乙二醇(6000)2-3克/升、鉍酸鈉3-5克/升、本發明的穩定劑20-30毫升/升、光亮劑20-30毫升/升、pH4.0～4.5、T(℃)10～30、電流密度Dk(A/dm2)0.5～1.25。
對錫電鍍液來說，穩定劑能使得各組分分散均勻，保證該電鍍液的穩定性，現有的穩定劑如異煙酸、硫酸亞鐵等不能很好的防止烷基磺酸亞錫的亞錫離子水解，這樣會導致電離出的亞錫離子因水解而導致電鍍液呈乳狀渾濁。而本發明所述的穩定劑，在保證電鍍液中各組分分散均勻的基礎上，能有效的防止亞錫離子水解，保證該電鍍液的清亮透明。在具體地電鍍過程中，穩定劑會隨鍍液的帶出而需要及時補充，才能保持酸性光亮鍍錫溶液的穩定性。經電鍍測試表明，加入本穩定劑的電鍍液，所電鍍出來的金屬表面光亮、耐久性強。達到了預期效果。
當然，以上僅是本發明的具體應用範例，對本發明的保護範圍不構成任何限制。除上述實施例外，本發明還可以有其它實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明所要求保護的範圍之內。