CN104152955A - 碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀液及工艺 - Google Patents

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谢金平
郭艳
范小玲
曾振欧
吴耀程
黄灵飞
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Abstract

本发明公开了一种碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀液及工艺，其特征在于，所述溶液中包括作为络合剂的焦磷酸盐，作为主盐的可溶性铜盐、可溶性锡盐，作为镀液pH调整剂的磷酸，二价锡离子稳定剂和适量的添加剂。本发明的镀液组成简单，维护方便，电流密度范围宽，有效改善白铜锡容易发雾和光亮的问题。

Description

碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀液及工艺
技术领域
本发明涉及电镀技术领域，更具体的是涉及一种铜锡合金电镀液及电镀工艺。
背景技术
铜锡合金电镀工艺是最早开发的合金镀种之一，镀层中锡含量大于45％的铜锡合金称为白铜锡。白铜锡结构为金属间化合物，具有特殊的化学物理性能，是良好的代镍、代银和代铬镀层。传统工业铜锡合金电镀的电镀液中大多含有氰化物，对环境污染比较严重，为废除的电镀方式。另外，白铜锡的缺点是镀层脆性大、不容易加厚、镀层容易发雾、难以达到全光亮。所以，急需一种对环境友好，能解决白铜锡一系列缺点的渡液体系，来拓展白铜锡的应用范围。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种渡液稳定，并且废液容易处理，符合环保要求的碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀液及工艺。
本发明的另一目的是提供一种碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀工艺。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀液及工艺，其特征在于，它包括作为络合剂的焦磷酸盐，作为主盐的可溶性铜盐、可溶性锡盐，作为镀液pH调整剂的磷酸，二价锡离子稳定剂和适量的添加剂。
作为上述方案的进一步说明，所述焦磷酸盐浓度为200-400g/L，铜盐浓度为3-20g/L，锡盐浓度为3-20g/L，稳定剂浓度为0.01-2g/L，所述添加剂浓度为1-10ml/L。
所述焦磷酸盐为焦磷酸钾、焦磷酸钠中的一种。
所述可溶性铜盐采用至少一种选自如下的物质：焦磷酸铜、硫酸铜、氯化铜、甲磺酸铜、氨基磺酸铜、2-羟基乙磺酸铜、2-羟基丙磺酸铜。
所述可溶性锡盐采用至少一种选自如下的物质：焦磷酸亚锡、硫酸亚锡、氯化亚锡、氟硼酸亚锡、2-羟基乙磺酸亚锡、2-羟基丙磺酸亚锡、烷基磺酸亚锡。
所述添加剂中含有胺类，包括一种、两种或者多种选自如下的物质或是缩合得到的物质：氨、二甲胺、乙二胺、二甲氨基丙胺、二亚乙基三胺、正丙胺、异丙醇胺、三乙醇胺，四乙烯五胺、六亚甲基二胺、六亚甲基四胺、哌嗪、咪唑。
所述稳定剂为含两个羟基的化合物，包括对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、β-萘酚、抗坏血酸、柠檬酸、羟基苯磺酸等中的一种。
一种电镀光亮白铜锡的电镀工艺，其特征在于，阴极的金属基材进行了前处理(除油、酸洗、碱洗、活化)后，先用酸铜打底，利用酸铜良好的整平性能和光亮度；清洗干净后，再在电镀溶液中通以合适的电流，使经过酸铜打底的阴极金属基体表面沉积出光亮的白铜锡镀层。
所述酸铜打底时阴极电流密度为3A/dm2，电镀温度为常温，电镀10min；在所述的电镀液中，阴极电流密度为0.2-3A/dm2，电镀液的温度控制在15-35℃，pH控制在8.0-9.0，采用空气搅拌或阴极移动，电镀1min-3h均可获得光铜锡镀层。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
本发明采用的电镀溶液组分简单，易于维护，可适用于较宽电流密度范围，镀层光亮，解决了单独电镀白铜锡时容易发雾的缺点。
附图说明
图1为本发明在黄铜片上以1A/dm2的电流密度电镀10min的扫描电镜(SEM)图；
图2本发明在以酸铜打底后的黄铜片上以1A/dm2的电流密度电镀10min的扫描电镜(SEM)图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的具体实施方案作进一步的详述。
在图1和图2中，标尺为5μm，放大3000倍。
本发明一种碱性溶液电镀白铜锡电镀液，所述溶液中包括作为络合剂的焦磷酸盐，作为主盐的可溶性铜盐、可溶性锡盐，作为镀液pH调整剂的磷酸，二价锡离子稳定剂和适量的添加剂。所述镀液中：焦磷酸盐为焦磷酸钾、焦磷酸钠中的一种；铜离子源包括至少一种选自如下的可溶性铜盐：焦磷酸铜、硫酸铜、氯化铜、甲磺酸铜、氨基磺酸铜、2-羟基乙磺酸铜、2-羟基丙磺酸铜；锡离子源包括至少一种选自如下的可溶性锡盐：焦磷酸亚锡、硫酸亚锡、氯化亚锡、氟硼酸亚锡、2-羟基乙磺酸亚锡、2-羟基丙磺酸亚锡、烷基磺酸亚锡；添加剂包括至少一种选自如下的物质：氨、二甲胺、乙二胺、二甲氨基丙胺、二亚乙基三胺、正丙胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、异丙醇胺、三乙醇胺，四乙烯五胺、六亚甲基二胺、六亚甲基四胺、哌嗪、咪唑。稳定剂包括对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、β-萘酚、抗坏血酸、柠檬酸、羟基苯磺酸中的一种。
实施例1
焦磷酸钾 350g/L
硫酸铜 20g/L
硫酸亚锡 40g/L
稳定剂 1.0g/L
添加剂 1mL/L
实施例2
焦磷酸钾 400g/L
焦磷酸铜 15g/L
氯化亚锡 35g/L
稳定剂 1.5g/L
添加剂 2mL/L
实施例3
焦磷酸钾 300g/L
硫酸铜 10g/L
焦磷酸亚锡 35g/L
稳定剂 1.3g/L
添加剂 1.5ml/L
实施例4
焦磷酸钾 350g/L
氯化铜 20g/L
焦磷酸亚锡 30g/L
稳定剂 0.5g/L
添加剂 2.5mL/L
实施例5
焦磷酸钾 300g/L
焦磷酸铜 15g/L
氯化亚锡 40g/L
稳定剂 0.7g/L
添加剂 15mL/L
实施例6
焦磷酸钾 300g/L
焦磷酸铜 15g/L
焦磷酸亚锡 20g/L
稳定剂 2.0/L
添加剂 3mL/L
其中，碱性溶液电镀白铜锡电镀过程中，对阴极的金属基材进行了前处理(除油、酸洗、碱洗、活化)后，先用酸铜打底，利用酸铜良好的整平性能和光亮度。清洗干净后，再在电镀溶液中通以合适的电流，使经过酸铜打底的阴极金属基体表面沉积出光亮的白铜锡镀层。
酸铜打底时阴极电流密度为3A/dm2，电镀温度为常温，电镀10min。在所述的电镀液中，阴极电流密度为0.2-3A/dm2，电镀液的温度控制在15-35℃，pH控制在8.0-9.0，采用空气搅拌或阴极移动，电镀1min-3h均可获得光铜锡镀层。
本发明用了作为络合剂的焦磷酸盐，并且浓度可以高达400g/L。它不仅仅是络合剂，它也是导电盐。若另外再加导电盐有两个缺点：首先，渡液成份复杂；其次，加进去其他导电盐，破坏了焦磷酸根和Cu2+或Sn2+、Sn4+的络合，使镀液不稳定，本发明的渡液至少可以存放20天，加其他导电盐最不稳定的为两小时产生黑色沉淀。所以焦磷酸盐做络合剂兼导电盐是最稳定的，这也是本发明的创新点之一。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀液，其特征在于，所述溶液中包括作为络合剂的焦磷酸盐，作为主盐的可溶性铜盐、可溶性锡盐，作为镀液pH调整剂的磷酸，二价锡离子稳定剂和适量的添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀液，其特征在于，所述焦磷酸盐浓度为200-400g/L，铜盐浓度为3-20g/L，锡盐浓度为3-20g/L，稳定剂浓度为0.01-2g/L，所述添加剂浓度为1-10ml/L。
3.根据权利要求1所述的一种碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀液，其特征在于，所述焦磷酸盐为焦磷酸钾、焦磷酸钠中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀液，其特征在于，所述可溶性铜盐采用至少一种选自如下的物质：焦磷酸铜、硫酸铜、氯化铜、甲磺酸铜、氨基磺酸铜、2-羟基乙磺酸铜、2-羟基丙磺酸铜。
5.根据权利要求1所述的一种碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀液，其特征在于，所述可溶性锡盐采用至少一种选自如下的物质：焦磷酸亚锡、硫酸亚锡、氯化亚锡、氟硼酸亚锡、2-羟基乙磺酸亚锡、2-羟基丙磺酸亚锡、烷基磺酸亚锡。
6.根据权利要求1所述的一种碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀液，其特征在于，所述添加剂中含有胺类，包括一种、两种或者多种选自如下的物质或是缩合得到的物质：氨、二甲胺、乙二胺、二甲氨基丙胺、二亚乙基三胺、正丙胺、异丙醇胺、三乙醇胺，四乙烯五胺、六亚甲基二胺、六亚甲基四胺、哌嗪、咪唑。
7.根据权利要求1所述的一种碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀液，其特征在于，所述稳定剂包括对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、β-萘酚、抗坏血酸、柠檬酸、羟基苯磺酸等中的一种。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀工艺，其特征在于，对阴极的金属基材进行了除油、酸洗、碱洗、活化处理后，先用酸铜打底，利用酸铜良好的整平性能和光亮度。清洗干净后，再在电镀溶液中通以合适的电流，使经过酸铜打底的阴极金属基体表面沉积出光亮的白铜锡镀层。
9.根据权利要求8所述的一种碱性溶液电镀光亮白铜锡电镀工艺，其特征在于，酸铜打底时阴极电流密度为3A/dm2，电镀温度为常温，电镀10min；在所述的电镀液中，阴极电流密度为0.2-3A/dm2，电镀液的温度控制在15-35℃，pH控制在8.0-9.0，采用空气搅拌或阴极移动，电镀1min-3h均获得光铜锡镀层。
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