一種硫酸鹽光亮電鍍錫的溶液的製作方法

2023-05-26 23:54:41

一種硫酸鹽光亮電鍍錫的溶液的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種硫酸鹽光亮電鍍錫的溶液，能顯著提高光亮電鍍錫工藝中的鍍液和鍍層性能。本發明含有的添加劑為苄叉丙酮、甲醛和抗壞血酸；組成及含量如下：硫酸亞錫為35-55g/L，98％的硫酸為90-110g/L，苄叉丙酮為0.2-0.4g/L，甲醛為4-7mL/L，抗壞血酸為7-10g/L，錫粒為3-4粒/L，其餘為去離子水。本發明是一種無毒、無害、價格低廉的硫酸鹽電鍍錫溶液，含有的特殊添加劑，能改善電鍍錫鍍液的穩定性和提高錫鍍層的質量，延長了鍍液壽命，錫鍍層的表面光亮平滑，晶粒非常平整、排列有序。
【專利說明】-種硫酸鹽光亮電鍍錫的溶液

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種硫酸鹽光亮電鍍錫的溶液，能顯著提高光亮電鍍錫工藝中的鍍液 和鍍層性能。

【背景技術】
[0002] 錫鉛合金因其能抑制錫鬚生長而被長期作為優質的可焊性鍍層使用，目前因《關 於限制在電子電器設備中使用某些有害成分的指令》（R0HS)通過，金屬鉛的使用受到嚴格 限制，這將影響錫鉛合金的使用範圍，因此無鉛的純錫鍍層被逐漸受到重視，其也是一種優 質可焊性鍍層，被廣泛應用於電子和食品工業。酸性鍍錫工藝中以硫酸鹽電鍍錫的應用最 為廣泛，其優點是成分簡單、維護方便、沉積速度快、鍍層光亮、整平性及可焊性好；其缺點 是鍍液不穩定，容易被氧化，且鍍層容易長錫須而使電子產品產生安全隱患。
[0003] 目前國內雖有不少電鍍錫專用添加劑，對電鍍錫性能有所改善，但不僅售價不菲， 而且耐溫性能和抗氧化性能還不夠理想，還容易造成環境汙染。


【發明內容】

[0004] 針對現有電鍍錫技術存在的問題，本發明的目的在於提供一種硫酸鹽光亮電鍍錫 的溶液，其中含有特殊添加劑，該添加劑可有效改善鍍液性能、延長鍍液壽命、改善鍍層質 量，為電鍍錫工藝的快速發展提供重要的技術保障。
[0005] 本發明的技術方案：一種硫酸鹽光亮電鍍錫的溶液，含有的添加劑為苄叉丙酮、甲 醛和抗壞血酸；組成及含量如下：硫酸亞錫為35-55g/L，98%的硫酸為90-110g/L，苄叉丙 酮為0. 2-0. 4g/L，甲醛為4-7mL/L，抗壞血酸為7-10g/L，錫粒為3-4粒/L，其餘為去離子 水。
[0006] -種硫酸鹽光亮電鍍錫的溶液，其工作溫度為15_40°C，工作電流密度為 1. 5-2. 5A/dm2。
[0007] 鍍液的配置方法：向1升電鍍槽中添加500ml的去離子水，然後依次添加稱重準確 的濃硫酸（98% )和硫酸亞錫，攪拌溶解，將用0P乳化劑處理過的苄叉丙酮加入到電鍍液 中，加入準確稱量的甲醛，加入準確稱量的抗壞血酸，加入一些錫粒；最後用去離子水定容 至1L。
[0008] 由於本發明鍍液的主鹽是硫酸亞錫，亞錫離子很容易被氧化，尤其是高溫情況下 二價錫很容易被氧化成四價錫。
[0009] 鍍液中存在以下2個反應過程：
[0010] 02+4H.+2Sn2+- 2Sn4++2H20 (1)
[0011] Sn+Sn4+- 2Sn2+ (2)
[0012] 反應式（1)使鍍液氧化，反應式（2)使鍍液得到保護。兩個反應都屬於多相反應， 鍍液與空氣接觸使鍍液裡溶解氧，或者鍍液中存在其他氧化性物質，都會使反應式（1)的 速度大於反應式（2)，儘管有錫陽極板存在，但隨著時間推移，鍍液仍然會被緩慢氧化，也即 Sn2+被氧化成Sn4+，Sn4+濃度積累上升到一定程度後，由於Sn 4+水解作用大於Sn2+，遂水解產 生水解混濁物（α -錫酸轉變成的β -錫酸）。水解過程如下式（3)所示：
[0013] Sn4++4H20 - Sn (OH) 4+4Η+ (3)
[0014] Sn(0H)4由α -錫酸最終轉變成的β -錫酸，β -錫酸是一種不溶於酸或鹼的物質， 從而使鍍液混濁。
[0015] 因此可在溶液中放置少許錫粒以防止二價錫離子被氧化。
[0016] 本發明是一種無毒、無害、價格低廉的硫酸鹽電鍍錫溶液，含有的特殊添加劑，能 改善電鍍錫鍍液的穩定性和提高錫鍍層的質量，延長了鍍液壽命，錫鍍層的表面光亮平滑， 晶粒非常平整、排列有序。為電鍍錫工藝的發展提供強大的技術支持，這對因鉛受到限制而 被影響的可焊性鍍層來說是一個重大的利好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發明實施例1電鍍後的錫鍍層的效果照片。
[0018] 圖2為本發明實施例1電鍍後的錫鍍層的電鏡照片。
[0019] 圖3為本發明實施例1鍍液的陰極極化曲線圖；
[0020] 圖3中：Α-無添加劑的電鍍錫液；Β-含有添加劑的電鍍錫液。
[0021] 圖4為本發明實施例5電鍍後的錫鍍層的效果照片。
[0022] 圖5為本發明實施例5電鍍後的錫鍍層的電鏡照片。

【具體實施方式】
[0023] 本發明旨在探索出來源廣泛、成本低廉、對環境無汙染的添加劑，以獲得一種獨特 的硫酸鹽電鍍錫鍍液，以改善鍍液性能和提高鍍層質量。
[0024] 酸性電鍍錫的總體工藝流程如下：
[0025] 除油一水洗一除鏽一水洗一電鍍一水洗一水封一吹乾一檢驗一產品，本發明應用 於電鍍工序中。
[0026] 下面通過實施例對本發明做詳細說明。
[0027] 實施例1
[0028] 先配製電鍍液，向1升電鍍槽中添加500ml的去離子水，然後依次添加稱重準確濃 度為98%的濃硫酸10(^，硫酸亞錫4(^，用0?乳化劑處理過的苄叉丙酮0.38，甲醛61^，抗 壞血酸8g，最後用去離子水定容至1L。
[0029] 向上述配製好的電鍍液中放置一些錫粒（3-4粒/L)後即可利用該鍍液進行電鍍 錫。錫板作陽極，鐵片作陰極，溫度為20°C、電流密度為2A/dm 2,處理時間為30秒。
[0030] 圖1、圖2為獲得電鍍錫的實物圖和電鏡掃描圖，從這兩圖中可以看出錫鍍層的表 面光亮平滑，晶粒非常平整、排列有序。從圖3中可看出，這種特殊添加劑能有效提高陰極 的極化作用，使鍍層細緻，從而可獲得細緻、光亮與分散能力強的鍍錫層。
[0031] 鍍液的穩定性能好，在常溫常壓下放置30天未變渾濁，在40°C的溫度下仍可進行 電鍍錫，電流效率達98. 5%。
[0032] 實施例2
[0033] 先向1升電鍍槽中添加500ml的去離子水，然後依次添加稱重準確濃度為98%的 濃硫酸l〇〇g，硫酸亞錫40g，用OP乳化劑處理苄叉丙酮後加入到電鍍液中，苄叉丙酮0. 2g， 甲醒4mL，抗壞血酸7g，最後用去離子水定容至1L。
[0034] 向上述配製好的電鍍液中放置一些錫粒（3-4粒/L)後即可利用該鍍液進行電鍍 錫。錫板作陽極，鐵片作陰極，溫度為20°C、電流密度為2A/dm 2,處理時間為30秒。
[0035] 所獲得的鍍層表面光亮平滑，晶粒平整有序，鍍液的穩定性能也較好，在常溫常壓 下放置30天未變渾濁，在40°C的溫度下仍可進行電鍍錫，電流效率達93. 5%。
[0036] 實施例3
[0037] 按與實施例1同樣方式配製電鍍液，其中，濃度為98%的濃硫酸100g/L，硫酸亞錫 40g/L，不加苄叉丙酮、甲醛和抗壞血酸。
[0038] 向上述配製好的電鍍液中放置一些錫粒（3-4粒/L)後即可利用該鍍液進行電鍍 錫。錫板為陽極，鐵片為陰極，溫度為20°C、電流密度為2A/dm 2,處理時間為30秒。
[0039] 通過實施例3獲得的錫鍍層表明粗糙、不光亮，鍍層質量較差，鍍液經24小時後就 有渾濁現象發生。
[0040] 實施例4
[0041] 先向1升電鍍槽中添加500ml的去離子水，然後依次添加稱重準確濃度為98%的 濃硫酸l〇〇g，硫酸亞錫40g，用0P乳化劑處理苄叉丙酮後加入到電鍍液中，苄叉丙酮0. 5g， 甲醒8mL，抗壞血酸llg，最後用去離子水定容至1L。
[0042] 向上述配製好的電鍍液中放置一些錫粒（3-4粒/L)後即可利用該鍍液進行電鍍 錫。錫板作陽極，鐵片作陰極，溫度為20°C、電流密度為2A/dm 2,處理時間為30秒。
[0043] 所獲得的鍍層表面大部分光亮平滑，但在鍍層的邊角部分有些地方不光亮，大部 分晶粒平整有序，鍍液的穩定性能也較好，在常溫常壓下放置30天未變渾濁，電流效率達 96. 3%。
[0044] 實施例5
[0045] 按與實施例1同樣方式配製電鍍液，其中，濃度為98%的濃硫酸100g/L，硫酸亞錫 40g/L，節叉丙酮0· 4g/L，甲醒6mL/L，抗壞血酸8g/L。
[0046] 向上述配製好的電鍍液中放置一些錫粒（3-4粒/L)後即可利用該鍍液進行電鍍 錫。錫板為陽極，鐵片為陰極，溫度為35°C、電流密度為2A/dm 2,時間為30秒。
[0047] 在實施例1的基礎上，增加苄叉丙酮含量和增加溫度到35°C後，獲得的錫鍍層如 圖4、圖5所示，從實物圖和電鏡掃描圖中可看出錫鍍層的表面光亮平滑，晶粒非常平整、排 列有序。鍍液的穩定性也較好，可連續電鍍14天，電流效率達95. 3%。
[0048] 實施例6
[0049] 按與實施例1同樣方式配製電鍍液，其中，濃度為98%的濃硫酸120g/L，硫酸亞錫 60g/L，節叉丙酮0. 4g/L，甲醒6mL/L，抗壞血酸8g/L。
[0050] 向上述配製好的電鍍液中放置一些錫粒（3-4粒/L)後即可利用該鍍液進行電鍍 錫。錫板為陽極，鐵片為陰極，溫度為20°C、電流密度為2A/dm 2,時間為30秒。
[0051] 所獲得的鍍層表面光亮，但結晶較粗大，鍍液穩定性也較差。
[0052] 實施例7
[0053] 按與實施例1同樣方式配製電鍍液，其中，濃度為98%的濃硫酸80g/L，硫酸亞錫 30g/L，節叉丙酮0· 4g/L，甲醒6mL/L，抗壞血酸8g/L。
[0054] 向上述配製好的電鍍液中放置一些錫粒（3-4粒/L)後即可利用該鍍液進行電鍍 錫。錫板為陽極，鐵片為陰極，溫度為20°C、電流密度為2A/dm 2,時間為30秒。
[0055] 所獲得的鍍層表面部分光亮，有些地方沒有鍍上金屬錫。
[0056] 實施例8
[0057] 按與實施例1同樣方式配製電鍍液，其中，濃度為98%的濃硫酸100g/L，硫酸亞錫 40g/L，節叉丙酮0· 3g/L，甲醒6mL/L，抗壞血酸8g/L。
[0058] 向上述配製好的電鍍液中放置一些錫粒（3-4粒/L)後即可利用該鍍液進行電鍍 錫。錫板為陽極，鐵片為陰極，溫度為20°C、電流密度為1. OA/dm2,時間為30秒。
[0059] 所獲得的鍍層表面部分光亮，有些地方沒有鍍上金屬錫。
[0060] 實施例9
[0061] 按與實施例1同樣方式配製電鍍液，其中，濃度為98%的濃硫酸100g/L，硫酸亞錫 40g/L，節叉丙酮0· 3g/L，甲醒6mL/L，抗壞血酸8g/L。
[0062] 向上述配製好的電鍍液中放置一些錫粒（3-4粒/L)後即可利用該鍍液進行電鍍 錫。錫板為陽極，鐵片為陰極，溫度為20°C、電流密度為2. 8A/dm2,時間為30秒。
[〇〇63] 所獲得的鍍層表面部分光亮，在邊角處有黑色斑點出現，且有條紋現象產生。
【權利要求】
1. 一種硫酸鹽光亮電鍍錫的溶液，其特徵是：含有的添加劑為苄叉丙酮、甲醛和抗 壞血酸；組成及含量如下：硫酸亞錫為35-55g/L，98%的硫酸為90-110g/L，苄叉丙酮為 0. 2-0. 4g/L，甲醛為4-7mL/L，抗壞血酸為7-10g/L，錫粒為3-4粒/L，其餘為去離子水。
2. 根據權利要求1所述的一種硫酸鹽光亮電鍍錫的溶液，其特徵是：其工作溫度為 15-40°C，工作電流密度為1. 5-2. 5A/dm2。
3. 根據權利要求1所述的一種硫酸鹽光亮電鍍錫的溶液，其特徵是：最佳參數為：按每 1升電鍍錫溶液添加稱重準確濃度為98 %的濃硫酸100g，硫酸亞錫40g，用OP乳化劑處理 過的苄叉丙酮〇. 3g，甲醛6mL，抗壞血酸8g，其餘為去離子水，向上述配製好的電鍍液中放 置錫粒3-4粒/L。
【文檔編號】C25D3/30GK104087983SQ201410305060
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】李立清, 廖春發, 肖友軍, 唐雲志, 楊麗欽, 李敏 申請人:江西理工大學