CN102586851A - 一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法，其特征在于，在储存槽中进行微电解，在溶锡系统与生产线电镀槽之间设置储存加电解槽，其进口通过控制阀连接溶锡系统、其出口有两个循环泵及管线分别在电镀槽的高\低位连接形成循环系统。本发明的优点：能够缓解、减少储存槽中的镀锡溶液产生锡泥；对提高镀锡钢板质量、降低成本有很大积极作用。

Description

一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法

【技术领域】

本发明涉及金属材料处理技术领域，具体地说，是一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法。

【背景技术】

在工业上酸性镀锡液主要包括氟硼酸、苯磺酸盐、卤化氢和甲基磺酸盐或是这些酸的混合物。目前应用最多的是弗洛斯坦镀锡的方法(简称PSA)，早期的PSA型镀锡溶液采用可溶性的锡阳极进行电解，用锡为阳极的弗洛斯坦的电镀锡线，最大的问题是镀液过剩的排出。使用锡阳极之所以产生过剩镀液，是因为阴极电流效率比阳极电流效率低，并且阳极浸入溶液中没有通电就发生锡的化学溶解，加之在钢板上析出的金属锡的化学溶解等，致使补充给镀液的锡离子量多于要求沉积到钢板上的锡离子量，因此，在实际操作中溶液的锡离子浓度逐渐上升。为了维持浓度的平衡必须进行稀释，但又使溶液量增加而引起槽液外溢，最近公开了一些措施将一部分阳极从锡阳极改用不溶性阳极，能减轻过剩镀液的发生。

在实际生产中还有另一个问题，被加工带钢的表面有铁的化学溶解，如果减少镀液的排出，在镀液中将产生铁离子积蓄，因此仅使用一部分不溶性阳极生产时仍不能达到溶液的封闭化。而且，使用一部分不溶性阳极的操作从本质上讲还是锡阳极操作，因为使用锡阳极时所产生的各种弊端依然存在。例如：在进行锡阳极铸造、阳极交换、阳极位置调整作业等存在的劳动强度大、缩短极间距离难度大以及板宽方向镀层分布不均匀等问题。

为了从根本上解决问题，PSA镀锡溶液停止使用锡阳极、全部使用不溶性阳极，而不溶性阳极则需从外部向溶液中补充锡离子。目前给镀锡溶液从外部补充锡离子的方法有美国专利US6251255中提到的通过电解溶解锡板的方式以及日本专利JP2007162086-A中提到的使用通氧的方式溶解锡。由于US6251255中的电解方法在应用上需要控制好电流密度，电流密度较小容易导致溶解速率较慢、电流密度较大容易导致电极表面钝化，也很难进行溶解而降低溶解速率，而且在应用上要定期地对溶解的阳极板进行清洗，劳动强度较大。因此目前采用JP2007162086-A通氧的方式来溶解锡，利用小型的设备就能达到很好的补充效果。

然而，又产生一个问题：由于在电镀的过程中，锡离子沉积析出而消耗，因此要定时地补充镀锡溶液的锡离子，通常利用储存槽对溶液进行循环补充，但在溶液的储存中由于镀液中Sn²⁺易被氧化成Sn⁴⁺，Sn⁴⁺水解后生成偏锡酸。转换的过程为：

Sn²⁺→Sn⁴⁺→5SnO₂.H₂O(α-锡酸)→(SnO₂.H₂O)5(β-锡酸)。

Sn⁴⁺水解生成的α-锡酸(SnO₂.H₂O)是热力学亚稳定相，有向β-锡酸(SnO₂.H₂O)5转变的强烈趋势，且β-锡酸根具有稳定的结构，不溶于酸，呈胶体状分散在镀液中使其混浊，与Sn⁴⁺复合反应形成黄色沉淀，称之为锡泥。锡泥的产生不但使锡损失而且影响镀层的质量，通常情况下对于镀锡溶液中锡泥的去除是按照日本专利JP2007162086-A中提到的，用过滤的方式来去除掉产生的锡泥，但是此方法只能除去溶液中的锡泥，仍然会导致锡的损失，不能从根本上控制和缓解锡泥的产生。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法，其特征在于，在储存槽中进行微电解，在溶锡系统与生产线电镀槽之间设置储存加电解槽，其进口通过控制阀连接溶锡系统、其出口有两个循环泵及管线分别在电镀槽的高\低位连接形成循环系统；

所述的储存加电解槽内存放补充的锡溶液，并设置大阴极板、小阳极板与电源相连，阴极面积∶阳极面积＝5∶1～10∶1；电流密度为0.04～0.1A/dm²温度为45℃；

所述的储存加电解槽是两端分别由循环泵和管线与溶锡系统、电解槽相连的容器，并且其中设置与电源相连的大阴极板、小阳极板；极板制作是采用钛篮或者无纺布做成长方形的容器，锡粒放入其中，置于镀液中并使电流良好通过的材质制作而成，用其做成长方形的容器，将锡粒放入其中，便形成为锡粒极板；

所述的与储存加电解槽进口相连的控制阀及其连接溶锡系统的管线都要求有抑氧保护，避免接触；在溶锡系统溶锡后进入储存槽的过程中间，可以给溶液添加除氧剂。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

为了产生较小的电流密度因此产用的阴极需要相对于阳极较大，通过微小的电流密度进行微电解的方式阻止二价锡转换为四价锡，缓解锡泥生成，降低镀锡溶液因为储存和循环的过程中锡泥的产生。

用上述微电流电解锡粒的方法能够缓解、减少储存槽中的镀锡溶液产生锡泥；对提高镀锡钢板质量、降低成本有很大积极作用。

【附图说明】

图1是本发明方法中设置在电镀槽与补锡系统中的储存加电解槽示意图。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法的具体实施方式。

缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法，适用于PSA镀锡并有补锡系统的生产线电解液处理中，见图1，其特征在于在储存槽中进行微电解的方法：在溶锡系统2与生产线电镀槽10之间设置储存加电解槽4，作为锡溶液的容器，其进口在抑氧状态下通过控制阀3连接溶锡系统2、出口通过低端循环泵8和管线9连接电镀槽10，并在电镀槽10上端设循环泵11并由管线与储存加电解槽4连通，形成与储存加电解槽4的循环系统；储存加电解槽4内存放来自溶锡系统2补充的锡溶液，并设置大阴极板5、小阳极板6，与电源7相连，还设置监测溶液、电流等仪表；电流密度为0.04～0.1A/dm²温度为45℃。极板和储存槽的比例关系和一般电镀槽中极板的比例关系一样。

控制阀3及其连接溶锡系统2的管线都要求有抑氧保护，避免接触氧气。

PSA镀锡法采用的酸性镀锡液主要包括符合国家标准的氟硼酸、苯磺酸盐、卤化氢和甲基磺酸盐或是这些酸的混合物。

微电解的方法：采用日本的补锡法，1锡粒在充氧法的溶解系统2中溶解锡，溶解后补充的锡溶液通过阀门3的控制进入到储存槽4中的流量。储存槽4中大阴极5、小阳极6的通电流量由电流表监视。电流表的量程是根据电极的大小来确定的，使通过的电流范围能满足阴极和阳极的电流密度就行。对储存槽4中的锡溶液进行微电流电解后，锡溶液通过循环泵8、管线9进入到电镀槽10中对钢板进行电镀，用过的电镀溶液中锡离子不足的时候，溶液通过循环泵11返回到储存槽中补充锡。由于储存槽中溶液在整个电镀过程中是循环的，因此此微电解的过程需要持续进行电解，才能更好的缓解锡泥的产生。通过在线检测电镀槽中溶液并对二价锡进行化学分析，调节电镀槽和储存槽之间的循环溶液流量，控制溶液中二价锡的含量在指标范围内。电解的过程中阳极可能会发生钝化现象，就会影响阳极的溶解的过程，此时将阳极改变为阴极，阴极改变为阳极仍然进行微电解，使原为阳极锡粒表面析氢，去除掉其表面的钝化膜后，使装置达到最佳的工作状态。

生产线电解槽中镀锡电解液一般是苯酚磺酸盐，应用镀锡液，包括28g/LSn²⁺；25到100g/LPSA(65-70％)，在室温下的pH值为0.7-1.0。

实施例1

本发明电解方法采用：a溶锡系统是大量的补充锡的装置：锡粒1进入溶锡系统2通过通氧的方式溶解，溶解后形成的溶液通过控制阀3进入到储存槽4中，是PSA镀锡溶液主要锡的来源。在溶解锡的过程中，需要控制好锡粒的含量以及通氧量，要求避免在溶锡系统a中带入氧气，控制锡粒1容器中的通氧量或者在溶锡系统溶锡后进入储存槽的过程中间，给溶液添加除氧剂。防止进入到储存槽4中的镀锡溶液的溶解氧过高，加快储存槽中二价锡的氧化，影响微电解缓解锡泥产生的效果。

b.采用锡粒作为阳极、阴极；极板制作是采用钛篮或者无纺布做成长方形的容器，锡粒放入其中，置于镀液中并使电流良好通过，便形成为锡粒极板。

C.储存槽4中在对锡溶液进行微电流的电解。极板规格的比例关系：阴极面积∶阳极面积＝5∶1～10∶1，通过锡溶液的电流密度为0.04～0.1A/dm²温度为45℃。持续进行微电流电解，经过七天的电解后得出的数据如下表1：

表1电解对产生锡泥的影响

表1中为显示本发明电解方法对产生锡泥的有益影响，沉淀物减少率(％)33.36。

由上面实验可以看出，经过微电流电解的镀锡溶液可以缓解和减少锡泥的生成。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法，其特征在于，在储存槽中进行微电解，在溶锡系统与生产线电镀槽之间设置储存加电解槽，其进口通过控制阀连接溶锡系统、其出口有两个循环泵及管线分别在电镀槽的高\低位连接形成循环系统。

2.如权利要求1所述的一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法，其特征在于，所述的储存加电解槽内存放补充的锡溶液，并设置大阴极板、小阳极板与电源相连。

3.如权利要求2所述的一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法，其特征在于，所述的阴极面积∶阳极面积＝5∶1～10∶1；电流密度为0.04～0.1A/dm²，温度为45℃。

4.如权利要求1所述的一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法，其特征在于，所述的储存加电解槽是两端分别由循环泵和管线与溶锡系统、电解槽相连的容器，并且其中设置与电源相连的大阴极板、小阳极板。

5.如权利要求4所述的一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法，其特征在于，所述的极板制作是采用钛篮或者无纺布做成长方形的容器，锡粒放入其中，置于镀液中并使电流良好通过的材质制作而成，用其做成长方形的容器，将锡粒放入其中，便形成为锡粒极板。

6.如权利要求1所述的一种缓解并减少镀锡溶液产生锡泥的电解方法，其特征在于，所述的与储存加电解槽进口相连的控制阀及其连接溶锡系统的管线都要求有抑氧保护。

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