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电镀工艺学 电镀锡
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浅谈酸性镀锡光亮剂
核心提示：1　前言自上海市轻工所研制的820体系光亮剂问世以来,我国镀锡业有了更快发展。国产光亮剂基本组成由以下三部份组成:表面活性剂(O1　前言
自上海市轻工所研制的820体系光亮剂问世以来,我国业有了更快发展。国产光亮剂基本组成由以下三部份组成:表面活性剂(OP 21、OP 10、TX 10)、苄叉丙酮和甲醛。由于采用的表面活性剂型号、质量不一样,光亮剂的配方和附加剂(萘酚、烟酸、甲酚、对(间、邻)苯二酚、酚磺酸、二氨基二苯甲烷)不同,其性能各有差异。但作为稳定剂,应该具有以下三个特点:
(1)对Sn4+有强络合能力;
(2)对Sn2+有抗氧化性能;
(3)没有其他副作用。
但采用氟化物作稳定剂要慎用,它不仅对钛管有强烈的腐蚀作用,而且可能对溶液性能有不良的影响。进口光亮剂虽然在走位能力、抗氧化性能和耗量方面优于国产光亮剂,但至今,进口、国产光亮剂都未取得突破性进展,即锡镀层通过高温老化(185&C、2h或155&C、16h)后,其焊接性能不稳定,因此,必须进一步提高光亮剂性能,完善镀锡工艺。
2　光亮剂特点
以&820&体系光亮剂为例。镀锡光亮剂一般不冠以&开缸剂&和&补充剂&,&820&、&821&统称为光亮剂,在配缸和日常过程中都要同时加入,只是加入量不同而已。光亮剂的控制,最好按消耗量来添加,如滚镀电流100A,每小时添加&821&40ml,&820&80～100ml。在此基础上,根据工艺具体情况(电流的波动、溶液温度的高低以及溶液带出量)和镀件光亮度的变化,酌情增减。
3　溶液的配制
(1)颜色发黄和溶解性差的硫酸亚锡不能用;(2)硫酸和酒石酸锑钾选用试剂级;(3)硫酸亚锡完全溶解后,溶液必须立即冷却到室温以下,以防止Sn2+水解成Sn4+,使溶液性能变坏。加了光亮剂&820&15ml L左右后(光亮剂&820&严禁用水稀释),搅匀溶液,用瓦楞状极板以0.2A dm2左右低电流电解4h以上,最好利用过滤机或冷却循环泵使溶液处于搅动状况下。这样促使光亮剂充分络合于溶液中。电解结束后,溶液在合适的温度下,可以进行试镀。试镀前,可以加光亮剂&821&0.5ml L左右,滚镀10min左右,若零件不太亮,再加光亮剂&821&0.5ml L。经过这样几次反复,零件上的锡镀层应该达到满意的光亮度。通过以上分级加光亮剂试镀,零件上锡镀层仍达不到满意的光亮度或不亮,就应该检查以下几方面原因:(1)整流器电源是否缺相;(2)导电块与导线之间接触是否良好;(3)有没有大量氯离子进入溶液中。
4　各工艺参数的控制及影响
4.1　硫酸亚锡
硫酸亚锡允许含量范围很宽,即使每升含量只有几克,也能镀出色泽、亮度正常的镀层。因此,其含量过高、过低主要对电流密度有影响,尤其对挂镀更为明显。其最佳含量范围是20～35g L。对没有焊接性能要求的镀件,硫酸亚锡含量可控制在20g L以下。一般只要阳极不发生钝化,溶液中锡离子是会保持平衡的,但必须:(1)硫酸含量正常;(2)阳极面积足够;(3)添加适量的稳定剂。
硫酸允许含量范围虽然很宽,但必须认真控制。硫酸含量过高、过低对阳极溶解都是不利的,尤其过低,不仅使阳极钝化,Sn2+离子水解成Sn4+离子,使溶液性能变坏,而且使锡镀层光亮度变差。没有化学分析条件的,可以通过观察电压的变化来控制其含量。在锡板无钝化又经过洗刷条件下,电压升高,就意味着硫酸含量过低,就必须添加硫酸,可以分几次少量添加,一直添加到电压恢复正常为止。
4.3　溶液的温度
实践证明,溶液的温度控制低些,有利于溶液性能的稳定,有利于锡镀层结晶更致密。溶液温度低,光亮剂耗量少,镀层光亮度好;溶液温度高,情形则相反。溶液最佳温度为10～20&C,滚镀控制在下限8～15&C,挂镀为上限10～18&C为宜。
4.4　电流密度
在滚镀中,可以按镀件真实面积计算,阴极电流密度控制在0.4～0.7A dm2为宜。或者观察液面不冒大量气泡前提下,尽量开大电流。
4.5　通电量
在设计镀槽时,每升溶液通电量应控制在0.4～0.6A比较合适,这样既有利于溶液的稳定,同时也不浪费能源。
4.6　滚桶转速
v根据镀件的特点,选择合适的滚桶转速,是成功镀取光亮镀层的一个关键。认为提高滚桶转速,可以增加锡镀层的光亮度,这是完全错误的。镀锡滚桶的转速控制在8～18r min为宜。
5　镀液的维护
酸性镀锡液与其他金属镀液相比,很不稳定,溶液中Sn2+随着时间的推移,逐渐被氧化成Sn4+,即使添加了稳定剂,在较低温度下运行,这一氧化反应都是不能避免的,更不可能使已生成的Sn4+重新被还原成Sn2+。溶液性能的好坏,首先取决于Sn4+离子的积累,其次才是光亮剂的有机分解物及金属杂质。
5.1　溶液的大处理
镀锡液经过一段时间电镀后(通电量必须达100Ah L以上),溶液性能变差,镀层光亮度下降,色泽变暗,表面易产生发雾、斑点等,焊接性能也不佳。另外,阳极也很容易产生钝化现象。老化的镀锡液经大处理后,其性能有所好转,但不能达到新配制的溶液性能。所以对焊接性能要求高的产品,尽量使用新配制的溶液。Sn4+离子可用聚丙烯酰胺(分子量比较小为好)处理。有机分解物可用活性炭吸附。Cu2+可用亚铁氰化钾溶液除去.
5.2　日常维护
(1)溶液停止使用时,常用瓦楞状极板低电流密度电解。(2)大量水冲入镀槽后,要马上加入硫酸至配方中规定含量,以免Sn2+水解成Sn4+,使溶液性能变坏。(3)平时补加硫酸亚锡可用镀液直接溶解,或者用稀硫酸溶解,严禁用水溶解。
6　前处理及底镀层
(1)紫铜件、磷铜件通过滚光除油就可以了,不必进行三酸酸洗,但入槽前必须经稀硫酸活化。
(2)黄铜件、铁件镀紫铜,其厚度尽量达2&m以上。
(3)锌铝合金经浓硫酸除膜,铬酸、氢氟酸、硝酸等混合酸抛光,氢氟酸和硫酸混合液活化后,铜层厚度必须大于3&m以上。
(4)采用铜 镍作底层,尽管是优良的阻挡层,但要充分注意到镍层易钝化,放置时间过长或活化不充分,锡镀层易产生起泡现象,以至高温老化时也会产生起泡现象。
7　后处理及抗变色
一般来说,亮白的锡镀层经过适当的后处理是不会变色的。镀锡最好不要搞逆流漂洗,否则镀层易发雾,尤其是滚镀件,从滚桶里倒入盆中后,马上倾入清水,搅匀后,把水倒掉,这样反复3次,然后浸泡50&C左右磷酸三钠稀溶液(手感滑腻即可),再经3次水洗即可。镀件经过钝化(10g LK2Cr2O7、20g LNa2CO3)处理,对防变色是有效果的,但必须清洗干净。浸渍硬脂酸溶液,在镀件表面形成保护膜,是经济有效的防变色方法。对于贮运周转时间长的镀件,最好用符合卫生标准的厚纸袋包装,外面套以塑料袋。
8　镀层焊接性
近十年来,国内一些有关电镀书刊资料介绍了关于镀锡溶液中添加含有锑、铋、铟、铈、镉等金属元素的无机盐,试图形成锡合金,从而提高其焊接性能,这不仅在理论上,而且实践也证明了这样说法和做法都是没有意义的。应该说,只有当锡金属中引入铅元素才能真正形成合金,并且从根本上提高其可焊性。实践证明,添加酒石酸锑钾溶液对于稳定镀层光亮度是有好处的。要提高锡镀层可焊性,必须采取以下措施:(1)用铜 镍做底镀层;(2)保持良好的溶液性能;(3)尽量低温操作;(4)硫酸亚锡含量控制在20～35g L范围内;(5)镀层厚度必需大于8&m,镀层单向厚度可以按0.5A dm2-8&m-30min关系式换算。
9　重镀和退镀
锡镀层因各种原因需重镀,可先在5%左右稀盐酸中浸泡10～20s,洗净后即可入槽电镀。不良锡镀层的退除(对基体不会损伤)
(1)基体为铁或镍
氢氧化钠,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　g L70～90
间硝基苯磺酸钠(防染盐S),　　　　　　　　　　　g L70～90
T,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　&C&80
(2)基体为铜及其合金(无烟酸洗配方)
硫酸(工业),　　　　　　　　　　ml L400～500
硝酸(工业),　　　　　　　　　　ml L40～50
盐酸(工业),　　　　　　　　　　ml L8～12
硝酸钠(工业),　　　　　　　　　g L70～80
明　胶,　　　　　　　　　　　　g L1～1.5
聚乙二醇,　　　　　　　　　　　g L1～1.5
T　　　　　　　　　　　　　　室温
&&&&& &&&&&氯化亚铜在有机合成工业中常作催化剂．它是一种白色，微溶于水、不溶于酒精，易溶于酸．见光易分解，易与空气中氧气反应的物质．以下是从含Cu2+、Fe3+等的电镀废水中制备氯化亚铜的工艺流程图．
下图是滤液中Cu2+的含量与pH的关系及CuCl产率与pH的关系图．
请回答以下问题：
（1）由反应①制备CuCl时的最佳pH在3.5左右；
（2）反应①在隔绝空气条件下进行时CuCl产率较高的原因是易与空气中氧气反应，根据其见光易分解的性质，氯化亚铜应保存在棕色瓶的试剂瓶中．
（3）在电镀废水中加入碱的目的是将Cu2+、Fe3+转化为氢氧化铜和氢氧化铁沉淀．欲得到高纯度氯化亚铜，在电镀污泥中加酸时，pH应控制在4.1与4.7之间，发生的化学反应方程式为Cu（OH）2+H2SO4=CuSO4+2H2O．．已知氢氧化铁和氢氧化铜沉淀的pH（见下表）．
（4）反应①中生成硫酸亚铁、硫酸钾等物质，请写出化学反应方程式：2CuSO4+Fe+2KCl=2CuCl↓+FeSO4+K2SO4；
（5）从滤液中制得晶体的实验操作为：蒸发浓缩、加入酸调整溶液pH在3.5 左右使氯化亚铜成为沉淀析出、过滤、洗涤、干燥；
（6）用酒精洗涤晶体得到产品的优点是防止氯化亚铜溶于水．扫扫二维码，随身浏览文档
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宽温低浓度光亮镀锡工艺研究
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