CN103422130B - 一种电镀光亮锡镀层的镀液及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电镀光亮锡镀层的镀液及其方法，属于电镀工艺技术领域。所述镀液包括甲基磺酸锡、甲基磺酸、光亮剂、表面活性剂及稳定剂，其中：光亮剂为醛类、酮类、有机酸、有机酸衍生物、烷基苯胺衍生物和苯并三唑衍生物中的一种或一种以上混合而成，表面活性剂为非离子型表面活性剂和明胶中的一种或两种混合，所述稳定剂具有抑制Sn2+氧化的作用。用本发明镀液电镀的工艺参数为：阴极电流密度0.1~5A/dm2，阴极移动速度0~3m/min，镀液温度10~35℃。本发明的镀液具有稳定性好、电流效率高、分散度高等优点；所制备的光亮锡层表面致密、结合力强、可焊性好，可广泛应用于装饰行业和电子工业等相关领域。
Description
技术领域
本发明涉及电镀工艺技术领域，具体涉及一种电镀光亮锡镀层的镀液及其方法，本发明所制备的光亮锡层可以广泛应用在对光亮表面有较强需求的场合，如汽车工业、电子工业、装饰及工艺品制备等。
背景技术
金属锡的主要用途之一就是作为镀层金属，采用电镀方式获得薄而均匀的锡镀层。不但具有光亮的外观，无毒，同时有较好的化学耐蚀性以及可焊性好等特点，已广泛应用于汽车、电子以及食品饮料包装等行业。
传统的镀锡方法主要有：硫酸盐酸性镀锡、碱性镀锡和氟硼酸盐镀锡和磺酸盐镀锡等，这些方法各有优缺点。
对于硫酸盐镀锡，其镀液主要成分是硫酸亚锡和硫酸，它的优点是成本低，原料易得，但它的均镀能力较差，孔隙率较大，镀层发暗，工作温度区间要求严格，镀液稳定性能差，二价锡容易水解等；对于碱性镀液，其主要成分为锡酸钠和氢氧化钠，它的优点是可以利用锡酸钠原料，但它的缺点也很明显，即电流效率低，镀层致密度低，以及镀液的工作温度较高等；对于氟硼酸盐镀液，它的镀层质量较好，但成本较高，且氟化物对于环境的污染严重，排污困难，目前受到严格限制。
与上述镀锡溶液相比较，磺酸盐体系电镀锡工艺的主要缺点是成本相对较高，但它具有对环境友好，无毒，对设备腐蚀性小，电镀沉积速率快，电流效率高，镀液稳定性能好等特点，是目前应用广泛的新一代电镀工艺，特别用于电子工业，大量应用于制备焊盘（或焊脚）的可焊性镀层。
传统上，镀锡分为光亮镀锡和哑光镀锡两大类，尽管后者也可以通过瞬时重熔的方法获得光亮锡层，但工艺流程较为繁琐，并且对于结构复杂的器件，加热重熔还有很大的限制。本发明采用光亮电镀的工艺，向甲基磺酸盐体系的镀液中添加一定的光亮添加剂，进行电镀，所制备的镀层光亮，同时镀层与基体的结合力良好。
发明内容
本发明的目的是提供一种电镀光亮锡镀层的镀液及其方法，该方法通过向甲基磺酸盐体系的镀锡溶液中添加特定的光亮添加剂，并采用合适的电镀参数，制备出性能优异的光亮锡层。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电镀光亮锡镀层的镀液，该镀液的组成和含量为：
所述光亮剂为醛类、酮类、有机酸、有机酸衍生物、烷基苯胺衍生物和苯并三唑衍生物中的一种或一种以上混合而成。
所述醛类为苯甲醛、甲醛、焦茶醛、丙烯醛、乙醛、肉桂醛或戊二醛，所述酮类为苄叉丙酮，所述有机酸为水杨酸，所述有机酸衍生物为水杨酸衍生物或乳酸衍生物。
所述表面活性剂为非离子型表面活性剂和明胶中的一种或两种混合；所述非离子型表面活性剂为乙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇辛基苯基醚、烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基胺聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚和OP乳化剂中的一种或一种以上混合。
所述稳定剂为具有抑制Sn2+氧化作用的抗氧化剂；所述抗氧化剂为酚类、肼类、萘酚磺酸、抗坏血酸或羟胺，所述酚类为甲酚、β-萘酚、间苯二酚、茶酚或1，2，3-苯三酚。
上述镀液的配制方法为（以配制1L镀液为例）：按所述含量称量各组分后，先向电镀槽中加入400~600ml去离子水，然后在搅拌状态下加入甲基磺酸，待甲基磺酸溶液冷却后，再在搅拌状态下加入甲基磺酸锡；在另一个容器中先加入表面活性剂，再将光亮剂加入其中，搅拌均匀后将其加入电镀槽中；再在电镀槽中加入稳定剂，补加去离子水到溶液为1L，搅拌约15分钟获得电镀光亮锡镀层的镀液。
应用上述镀液进行电镀光亮锡镀层的方法，该方法是将镀件置于镀液中，电镀工艺参数为：阴极电流密度0.1~5A/dm2，阴极移动速度0~3m/min，镀液温度10~35℃。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明是一种甲基磺酸锡镀锡工艺，通过加入特定的添加剂，获得光亮锡层，与硫酸盐、卤化物和碱性电镀锡工艺相比，本发明的电镀锡工艺具有环境友好、稳定性高、电流效率高和镀层质量好等优点。
2、本发明所提供的工艺流程操作简单，镀液的分散能力较好，镀液自身的稳定性好，镀液的定期维护也十分方便。
3、与常规的甲基磺酸锡镀液相比，本发明所提供的电镀光亮锡工艺所制备的镀层具有表面光亮度好，与基体结合力强以及可焊性能好等优点。
4、本发明所制备的光亮锡层具有较好的装饰性能和物理化学性能，可以广泛应用在对光亮表面有较强需求的场合，如汽车工业、电子工业、装饰及工艺品制备等。
具体实施方式
下面结合实施例详述本发明。本发明不局限于下述具体实施例中的成份（以配制1L电镀液为例）。
实施例1
先向电镀槽中加入约600ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入150mL甲基磺酸液；待溶液冷却，再在搅拌的状态下加入100mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入50mL的烷基胺聚氧乙烯醚，再将约20mL苄叉丙酮加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入0.1g硫酸肼；并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液均匀备用。电镀工艺为电流密度为0.1A/dm2，阴极移动速度为3m/min，镀液温度35℃。电镀的效果为镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例2
先向电镀槽中加入约600ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入160mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入90mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入40mL的OP乳化剂和明胶混合物，再将约30mL苯甲醛加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入1.2g硫酸肼，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：电流密度为5A/dm2,阴极移动速度为0.1m/min，镀液温度保持10℃。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例3
先向电镀槽中加入约600ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入200mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入150mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入50mL的聚乙二醇，再将约10mL甲醛加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入0.5g硫酸肼，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：电流密度为4A/dm2，阴极移动速度为1m/min，镀液温度保持15℃。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例4
先向电镀槽中加入约600ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入100mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入50mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入70mL的聚乙二醇，再将约1mL苯甲醛加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入0.1g抗坏血酸，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持35℃，电流密度为2A/dm2，阴极移动速度为1.5m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例5
先向电镀槽中加入约600ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入200mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入50mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入10mL的OP乳化剂，再将约10mL焦茶醛加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入2gβ-萘酚，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持25℃，电流密度为0.1A/dm2，阴极移动速度为0m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例6
先向电镀槽中加入约400ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入300mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入100mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入10mL的烷基胺聚氧乙烯醚，再将约20mL丙烯醛加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入1.2g抗坏血酸，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持20℃，电流密度为1.2A/dm2，阴极移动速度为2.5m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例7
先向电镀槽中加入约400ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入80mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入400mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入70mL明胶水溶液，再将约2mL乙醛加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入0.8g间苯二酚，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持35℃，电流密度为5A/dm2，阴极移动速度为2m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例8
先向电镀槽中加入约400ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入400mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入50mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入10mL的聚氧丙烯醚，再将约10mL肉桂醛加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入0.5g硫酸肼，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持18℃，电流密度为0.2A/dm2，阴极移动速度为1.5m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例9
先向电镀槽中加入约600ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入100mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入150mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入40mL的乙二醇，再将约15mL苯甲醛和1mL苄叉丙酮构成的混合溶液加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入0.5g抗坏血酸，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持14℃，电流密度为5A/dm2，阴极移动速度为3m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例10
先向电镀槽中加入约400ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入300mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入60mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入50mL的OP乳化剂和明胶溶液，再将约12mL苄叉丙酮和3mL苯甲醛加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入0.8gβ-萘酚，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持10℃，电流密度为0.5A/dm2，阴极移动速度为0m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例11
先向电镀槽中加入约600ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入80mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入150mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入60mL的聚氧丙烯醚，再将约20mL甲醛加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入0.1g间苯二酚，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持25℃，电流密度为2A/dm2，阴极移动速度为3m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例12
先向电镀槽中加入约600ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入150mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入180mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入70mL的聚乙二醇辛基苯基醚，再将约15mL戊二醛加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入1g1，2，3-苯三酚，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持23℃，电流密度为2.5A/dm2，阴极移动速度为2m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例13
先向电镀槽中加入约600ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入180mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入120mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入40mL的烷基酚聚氧乙烯醚，再将约8mL苄叉丙酮和5mL水杨酸构成的混合溶液加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入0.2g羟胺，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持25℃，电流密度为1.5A/dm2，阴极移动速度为0.5m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例14
先向电镀槽中加入约400ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入300mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入100mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入30mL的壬基酚聚氧乙烯醚，再将约7mL苯并三唑衍生物加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入1.2g儿茶酚，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持16℃，电流密度为0.5A/dm2，阴极移动速度为0.2m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例15
先向电镀槽中加入约600ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入90mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入80mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入35mL的聚氧乙烯聚氧丙烯醚和10mLOP乳化剂，再将约18mL水杨酸衍生物加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入0.7g萘酚磺酸，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持10℃，电流密度为5A/dm2，阴极移动速度为0m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例16
先向电镀槽中加入约500ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入220mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入180mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入20mL的聚乙二醇和20mLOP乳化剂，再将约10mL烷基苯胺衍生物加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入0.4g甲酚，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持19℃，电流密度为3A/dm2，阴极移动速度为2.5m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
实施例17
先向电镀槽中加入约600ml去离子水，然后在搅拌的状态下加入120mL甲基磺酸液；待溶液冷却一会儿，再在搅拌的状态下加入80mL甲基磺酸锡；在另一个容器中加入20mL的聚乙二醇，再将约5mL烷基苯胺衍生物和5mL苄叉丙酮加入其中，充分搅拌使其均匀后加入到电镀槽中；再加入0.4g抗坏血酸，并补加去离子水至溶液为1L，搅拌约15分钟左右使镀液混合均匀。电镀工艺为：镀液温度保持30℃，电流密度为2.5A/dm2，阴极移动速度为3m/min。电镀的效果为：镀层表面光亮，与基体结合力强，可焊性好。
Claims (2)
1.一种电镀光亮锡镀层的镀液，其特征在于：该镀液的组成和含量为：
所述光亮剂为醛类、酮类、有机酸、有机酸衍生物、烷基苯胺衍生物和苯并三唑衍生物中的一种或一种以上混合而成；
所述醛类为苯甲醛、甲醛、焦茶醛、丙烯醛、乙醛、肉桂醛或戊二醛，所述酮类为苄叉丙酮，所述有机酸为水杨酸，所述有机酸衍生物为水杨酸衍生物或乳酸衍生物；
所述表面活性剂为非离子型表面活性剂和明胶中的一种或两种混合；
所述非离子型表面活性剂为乙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇辛基苯基醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基胺聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚和OP乳化剂中的一种或一种以上混合；
所述稳定剂为具有抑制Sn2+氧化作用的抗氧化剂；所述抗氧化剂为酚类、肼类、萘酚磺酸、抗坏血酸或羟胺，所述酚类为甲酚、β-萘酚、间苯二酚、茶酚或1，2，3-苯三酚。
2.一种用权利要求1所述的镀液电镀光亮锡镀层的方法，其特征在于：该方法是将镀件置于镀液中，电镀工艺参数为：阴极电流密度0.1～5A/dm2，阴极移动速度0～3m/min，镀液温度10～35℃。
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