目前,卤素锡电镀工艺已在世界范围内得到了广泛的应用,带钢传运速度达400600m/min,而我国的电镀设备却无法达到这一要求,其大部分生产线采用的添加剂均从国外进口。为此,本工作研究了ST 97光亮剂。 1 试验方法 1.1 光亮剂组成 根据光亮剂的作用,将ST 97分成主光亮剂、次光亮剂和助剂三部分。主光亮剂为含R1-O(C2H4)nR2结构、含量为20%25%的表面活性剂(R1、R2为1618个碳原子的脂肪链或苯环或氢)、高分子有机物,如明胶、蛋白胨等。次光亮剂是含10%的氮芳香族化合物,氮杂环化合物,多羟基羧酸和醛类等。助剂系结构为R-OH的脂肪醇或无机盐。霍尔槽试验显示,高分子有机物,如蛋白胨、明胶可提高锡镀层的光亮度,但单独使用效果不理想,而具有R1-O(C2H4)nR2结构的表面活性剂与其配合可明显提高镀锡层的光亮度。由于这一类表面活性剂的起泡能力、浊点不同,故泡沫丰富、浊点低的表面活性剂是无法使用的。在卤化物镀锡工艺中,要提高电流密度,就应尽量降低浓差极化,强循环槽液,同时加大带钢传运速度。否则,泡沫丰富的表面活性剂,极易造成槽液的损失,不利于电镀液的管理。 1.2 光亮剂浓度及试验工艺 基础液成分:氯化亚锡40g/L,氟化钠32g/L,氟化氢钠20g/L,氯化钠50g/L,亚铁氰化钾0.4g/L。工艺条件:温度60℃,pH值3.4,电流5.0A,时间20s。试验号为17。ST 97光亮剂的试验浓度(ml/L)分别为:0,0.2,2.0,4.0,6.0,8.0,10.0。 2 与DYH A光亮剂比较 2.1 霍尔槽性能 不同浓度的ST 97光亮剂霍尔槽试验结果表明:(1)在卤化物镀锡工艺中,不加任何添加剂,镀锡层结晶粗糙、灰暗,甚至烧焦,只有在低电流密度区才能获得半光亮镀层;(2)不搅拌槽液或阴极移动时,加入46ml/L的ST 97光亮剂,在0.125 0A/dm2内可获得光亮的镀锡层。编号1,2为基础溶液+3ml/LST 97、6ml/LST 97,编号3、4为基础溶液+3ml/LDHY A、6ml/LDHY A,其他工艺参数为60℃、5.0A,20s。结果表明,ST 97光亮剂与DYH A光亮剂试验结果相近。 2.2 电流效率 用库仑计测试的不同电流密度下两种光亮剂的电流效率见表1。表1的结果是由浓差极化增大引起析氢所造成的。
2.3 均镀能力ST 97和DYH A均镀能力的霍尔槽试验结果见表2。
用方格中5号的数值来比较发现,ST 97光亮剂的均镀能力要优于DYH A光亮剂。 2.4 发泡能力 在两个250ml的圆柱形量筒中加入基础液100ml,再加入两种光亮剂各1ml,通气搅拌2min。结果显示,加有ST 97光亮剂溶液的泡沫高度为140ml,而加DYH A的高度为139ml,停止加气搅拌后,两者均在15s内消失。这说明ST 97完全可以在卤化物高速镀锡工艺中使用。 2.5 电化学行为 用电位扫描法测量了ST 97和DHY A两种光亮剂的阴极极化曲线,结果见图1。图1表明,两种光亮剂能显著增大锡电沉积的阴极极化,使二阶锡离子的还原电位负移1.0V以上,从而可获得结晶细致平整的锡镀层。
2.6 红外光谱曲线与兼容性 图2是ST 97添加剂的红外光谱,它与DHY A的图相当吻合,说明两种光亮剂主要成分是同一类物质。
霍尔槽试验结果表明,将ST 97添加剂加入正在使用DHY A光亮剂的镀槽中,对锡镀层的光亮度与镀液的稳定性没有任何不良的影响。从图3可以看出,两种添加剂混合使用后的极化曲线与单独使用的极化曲线是相当吻合的,说明ST 97光亮剂与DHY A光亮剂完全能兼容。 3 结 论 (1)ST 97添加剂的镀层光亮度与DHY A相当,而均镀能力要优于它。 (2)ST 97的电流效率与DHY A的相近,发泡力和消泡能力与DHY A相同,完全可以在卤化物高速镀锡工艺中使用。 (3)ST 97添加剂可使锡电沉积的阴极化增大,电位负移1.0V以上。ST 97的阴极极化曲线与DHY A的曲线相近,两者电化学行为相同。 (4)ST 97光亮剂与DHY A光亮剂的主要成分是同一类物质。(5)ST 97、DHY A可相互兼容,可以用ST 97添加剂替代DHY A,作薄板高速镀锡用。 |
