CN101235526B - 电镀低锑铅合金的镀液及其配制方法 - Google Patents

电镀低锑铅合金的镀液及其配制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电镀低锑铅合金的镀液及其配制方法，每升镀液中含：53wt％甲磺酸铅175-200ml，70wt％甲磺酸50-90ml，三氧化二锑0.29-2.92g，柠檬酸50.0-70.0g，聚乙烯醇4.00-6.00g，丁炔二醇1.50-2.00g，余量为水。本发明采用甲磺酸体系电镀铅基合金，避免了氟硼酸体系污染大的缺点，而且甲磺酸在电镀液中有络合作用和表面活化作用，使得镀层质量很好。通过本发明镀液获得的电镀低锑铅合金镀层外观与纯铅镀层几乎一样，呈暗灰色，平滑致密，镀层与基体铜网结合力好。镀层中Sb含量0.5～11.0at％(原子百分比)，其结构为面心立方结构(Fm3m)。而且该镀液稳定性高，沉积速度较快。实验表明所得低锑铅合金镀层比电镀纯铅镀层在ρ＝1.27g/L(36wt％)硫酸中具有更优异的耐腐蚀性能和力学性能。

Description

电镀低锑铅合金的镀液及其配制方法
技术领域
本发明涉及一种电镀低锑铅合金的镀液及其配制方法。
背景技术
铅是人类知道较早的金属之一，它具有延展性，质地较软，易与其他金属形成合金。目前，低锑的铅锑合金(锑质量含量在0.75～3.0wt％)由于耐腐蚀性能好、机械性能好、硬度高、铸造性能好，在铅酸蓄电池中作为板栅得到广泛的应用。迄今，铅酸蓄电池中的板栅采用熔融浇铸法制备，该法生产的铅酸蓄电池质量大，造成电池的能量密度低，给这类电池的某些实际应用造成不便。
电沉积法生产板栅低锑的铅锑合金时，可通过电沉积条件(如调节电解液、基体、电流密度和其他参数等)的控制来改变电沉积板栅的微观结构(组成、颗粒尺寸、形状和晶相组织等)。电沉积法生产板栅的方法与传统的板栅制造工艺相比有很多优势：若在铜网或塑料基体上沉积低锑的铅锑合金，则这种方法制造的板栅质量轻，可以较大程度地增加电池的比能量；在常温常压下进行，所需设备简单；通过改变阴极导电基板的形状，可以方便地改变板栅形状，使板栅的设计具有很大的回旋余地等。
目前工业上电沉积铅及铅合金主要是氟硼酸体系，因为氟硼酸体系镀液组成简单，溶液稳定，室温下可以操作。特别是沉积速率快，镀层外观及可焊性较好。但氟硼酸体系镀液由于环境污染严重，废水处理困难，对设备腐蚀严重，对操作人员身体危害大，而且容易产生氟化氢(HF)具有催泪性。近年来，非氟硼酸盐的铅合金镀液逐渐受到了重视。
发明内容
本发明的目的是提供一种污染较小的电镀低锑铅合金的镀液。
本发明的另一目的是提供上述电镀低锑铅合金的镀液的配制方法。
本发明的技术方案是这样的：电镀低锑铅合金的镀液，每升镀液中含：53wt％甲磺酸铅175～200ml，70wt％甲磺酸50～90ml，三氧化二锑(Sb2O3)0.29～2.92g，柠檬酸50.00～70.00g，聚乙烯醇4.00～6.00g，丁炔二醇1.50～2.00g，余量为水。
上述镀液的沉积条件为：以铅板为阳极，铜网为阴极；电镀在室温下进行；控制阴极电流密度在3～30mA/cm2。
电镀低锑铅合金的镀液的配制方法，通过如下方案实现：将柠檬酸50～70g溶解于35～50ml的水中，配制成柠檬酸水溶液，然后向此溶液加入0.29～2.92g三氧化二锑，搅拌直至完全溶解，再依次向以上溶液中加入70wt％甲磺酸50～90ml，53wt％甲磺酸铅175～200ml，聚乙烯醇4.00～6.00g，丁炔二醇1.50～2.00g，余量为水。
采用上述方案后，本发明采用甲磺酸体系电镀铅基合金，避免了氟硼酸体系污染大的缺点，而且甲磺酸在电镀液中有络合作用和表面活化作用，使得镀层质量很好。通过本发明镀液获得的电镀低锑铅合金镀层外观与纯铅镀层几乎一样，呈暗灰色，平滑致密，镀层与基体铜网结合力好。镀层中Sb含量0.5～11.0at％(原子百分比)，其结构为面心立方结构(Fm3m)。而且该镀液稳定性高，沉积速度较快。实验表明所得低锑铅合金镀层比电镀纯铅镀层在ρ＝1.27g/L(36wt％)硫酸中具有更优异的耐腐蚀性能和力学性能。
具体实施方式
在甲磺酸中镀铅合金主要考虑镀液的可溶性和稳定性。一般地，水溶液中Pb(II)会与卤素、硫酸根等许多无机阴离子形成沉淀；而Sb(III)易水解造成镀液不稳定。鉴于以上情况，在进行了许多探索性实验，比如实验发现Sb2O3在硝酸、醋酸中几乎不溶；而Sb2O3在甲磺酸中虽然有少量的溶解，但甲磺酸耗量很大；Sb2O3能分别溶解于乳酸和柠檬酸水溶液中，但在柠檬酸溶液中溶解度更大，实验表明，室温下10g柠檬酸可溶解约0.44g的Sb2O3，而且柠檬酸又能与Sb(III)和Pb(II)络合，使该镀液稳定。综合以上分析最终认为柠檬酸既能溶解Sb2O3又是这些金属盐的合适络合剂。所以，以三氧化二锑、甲磺酸铅为镀液主盐成分，柠檬酸为络合剂，在甲磺酸中介质下电沉积铅锑(Pb-Sb)合金。
本发明的电镀低锑铅合金的镀液，每升镀液中含：53wt％甲磺酸铅184ml，70wt％甲磺酸70ml，三氧化二锑0.87g，柠檬酸67.2g，聚乙烯醇5.0g，丁炔二醇1.7g，余量为水。
本发明的电镀低锑铅合金的镀液的配制方法，通过如下方案实现：柠檬酸67.2g溶解于约35～50ml的水中，配制成柠檬酸水溶液，然后向此溶液加入0.87g三氧化二锑，搅拌直至完全溶解(可在50℃水浴中加热加速溶解)，再依次向以上溶液中加入70wt％甲磺酸70ml，53wt％甲磺酸铅184ml，聚乙烯醇5.0g，丁炔二醇1.7g，余量为水。
本发明的电镀低锑铅合金的镀液的沉积条件为：以铅板为阳极(10.0cm×12.0cm×0.4cm)，铜网为阴极(7.0cm×8.0cm×0.1cm)；电镀在室温下进行；控制阴极电流密度在20mA/cm2。
利用本发明的镀液电镀低锑铅合金的工艺为：先将基体铜网表面用砂纸打磨抛光，然后对此基体铜网依次进行碱性除油、热水洗、冷水洗、酸蚀除氧化膜、水洗、烘干后再利用本发明的镀液进行电镀低锑铅合金，最后水洗、烘干即可。

Claims (3)

1.电镀低锑铅合金的镀液，其特征在于：每升镀液中含：53wt％甲磺酸铅175-200ml，70wt％甲磺酸50-90ml，三氧化二锑0.29-2.92g，柠檬酸50.0-70.0g，聚乙烯醇4.00-6.00g，丁炔二醇1.50-2.00g，余量为水。
2.根据权利要求1所述的电镀低锑铅合金的镀液，其特征在于：上述镀液的沉积条件为：以铅板为阳极，铜网为阴极；电镀在室温下进行；控制阴极电流密度在3～30mA/cm2。
3.电镀低锑铅合金的镀液的配制方法，其特征在于：通过如下方案实现：将柠檬酸50.0-70.0g溶解于35～50ml的水中，配制成柠檬酸水溶液，然后向此溶液加入0.29～2.92g三氧化二锑，搅拌直至完全溶解，再依次向以上溶液中加入70wt％甲磺酸50-70ml，53wt％甲磺酸铅175-200ml，聚乙烯醇4.00-6.00g，丁炔二醇1.5-2.0g，余量为水。
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