O 前言 锡是一种银白色的金属，具有抗腐蚀、无毒、易钎焊、柔软和延展性好等优点，锡镀层耐有机酸，与硫及硫化物几乎不起作用，具有较好的抗腐蚀性能。目前使用的镀锡工艺主要有酸性硫酸盐镀锡、苯酚磺酸镀锡、卤化物镀锡、氟硼酸镀锡和碱性镀锡等。硫酸盐镀锡电流效率高，沉积速度快，原料易得，成本低廉，是最重要的镀锡工艺之一；卤化物镀锡主要用于钢板的快速电镀，镀液比硫酸盐镀锡液稳定，且能在相当宽的镀液浓度范围内进行电镀；苯酚磺酸镀锡工艺成分简单，操作容易，维护方便，适应性强，但镀层外观粗糙，孔隙很多，抗蚀性差，在实际使用中，是在镀件施镀后再经过软熔处理；氟硼酸盐镀锡的优点是电流密度范围宽，沉积速度快，分散能力好，能镀出光亮的细晶镀层，但氟硼酸盐的成本高，且有一定的腐蚀性和毒性；锡酸盐镀锡工艺的主要特点是分散能力比酸性镀锡好，溶液呈强碱性，对钢铁基体不腐蚀，又有一定的去油能力，因而特别适合于镀形复杂的零件。 甲基磺酸盐镀锡是近年来出现的新镀锡技术，该镀锡液可在宽电流密度范围内获得均匀的镀层，且生产效率等同于甚至超过卤化物镀液体系，而无氟化物沉淀产生。在化学需氧量(COD)方面，甲基磺酸盐镀锡液的COD是苯酚磺酸镀液的l／3，甲基磺酸盐镀锡液无毒及完全生物降解，废水处理简单，不含氰、氟或游离酚等有毒物质，沉积物产生率低，已逐步替代了传统的镀液。 本研究主要针对甲基磺酸盐镀液性能以及镀层性能进行了研究，为实际镀锡生产提供技术支持。 l 实验方法 实验中采用规格为300mm×100mm×O.5mm的普通钢铁试片作为实验材料。 研究中首先对预镀试样进行电解除油和电解酸洗前处理，处理后的试样进行甲基磺酸盐镀锡，镀锡后试样进行软熔处理。在甲基磺酸盐镀锡研究中，采用赫尔槽试验确定电流密度，电镀温度，并采用远近阴极法、内孔法测定甲基磺酸盐镀锡体系的分散能力和覆盖能力，采用重量法测定了甲基磺酸盐镀锡体系的电沉积速率，使用库仑计来测量电流效率。 采用CHl650A电化学工作站研究甲基磺酸盐镀锡的电极过程，并采用53X型正置金相显微镜及SSX-550型扫描电镜(SEM)研究了不同工艺条件下镀层表面形貌的变化。 2结果与分析 研究中通过赫尔槽试验确定了甲基磺酸盐镀锡的电流密度为1.5A／dm2，通过对比试验确定了电镀工艺参数电镀时间10s，电镀温度45℃，在此工艺条件下镀锡液的电导率、分散能力和覆盖能力等见表1。
2.1 电解液的极化能力 在不同温度下甲基磺酸盐镀锡液的极化曲线见图1。
由图可以看出，在不同温度下甲基磺酸盐镀锡液的极化曲线非常接近(即镀层沉积速率相差不是很大)，比较而言在45℃=时的极化能力略优于30℃和60℃=时的极化能力。镀液的极化性能很大程度上决定了镀层的结晶情况，极化能力若大则可使镀层晶粒细化，反之则粗，极化性能相近，那么两者所得镀层形貌也应相似，图2是在30℃=(图2(a))和45℃(图2(b))时镀层的电镜形貌图，可看出得到的镀层晶粒粗细程度非常相近。
2.2添加剂对镀层的影响 在可溶性阳极的甲基磺酸盐镀锡体系中，分别研究了有无添加剂情况下的阴极过程，结果见图3，图4。
由图3可以看出，曲线1斜率比曲线2的斜率大，说明有添加剂镀液的阴极极化增大。由图4可知，无添加剂的循环伏安曲线1从稳定电位约-0.42V开始负扫描至-0.51V，阴极电流迅速增大，此过程阴极表面并未沉积上镀层却有大量冒气泡逸出，说明此时阴极反应主要为析氢反应，电位继续往负扫描至-0.55V时出现一很明显的还原峰，此时已达到sn2+离子的析出电位，发生强烈的锡沉积，当电位往负扫描，阴极电流保持很小的幅度继续缓慢增大并未再出现明显的还原峰，还原峰的出现是因为剐发生锡的电沉积瞬间电极附近Sn2+离子浓度最大，浓差极化小。反向正扫描时，阳极电流平稳缓慢增加，至-0.50V时阳极电流迅速增大是因为发生了析氧反应。有添加剂的循环伏安曲线2形状跟曲线1非常类似，说明发生的电极反应基本相同，除了出现锡电沉积时的初期还原峰外再也没有出现其它还原或氧化峰，所以可断定该体系中有机添加剂并未发生氧化和还原过程，只是与锡离子发生单一的络合过程和在电极表面的吸脱附，但观察发现两曲线的阴极还原峰位置不同，曲线2的还原峰电极电位比曲线1还原峰电位值负移了大约30mv，所以有机添加剂的加入提高了锡离子的析出电位。 图5是有无添加剂时镀层的微观形貌，可以明显看出添加剂的加入使镀层的结晶状况明显改善，未加添加剂时镀层形貌粗糙，晶体颗粒粗大；加入添加剂后，镀层外观变得光洁细腻，晶体颗粒也变得细致.
3 结论 通过对甲基磺酸盐镀液性能进行分析研究后可得到如下结果。 (1)镀液在45℃时的电导率为176 ms／cm，镀液的分散能力和覆盖能力分别为97.8％，82.4％，表明该电镀液的导电性以及分散能力和覆盖能力良好。 (2)在不同温度下甲基磺酸盐镀液的极化能力相似，在45℃时的极化能力好。 (3)在甲基磺酸盐镀液中加入添加剂，比无添加剂的镀液极化阻力大，沉积速率慢，有利于晶核数目的增加且镀层结晶细致。 |
