CN106119938A - 一种滚镀槽锡锌合金电镀装置及工艺 - Google Patents

一种滚镀槽锡锌合金电镀装置及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种滚镀槽锡锌合金电镀装置及工艺，该装置包括电镀槽、滚桶、至少两个电源整流器、及分别与电源整流器的正极相电连的阳极组件、与所述电源整流器的负极相电连的阴极工件；所述阳极组件和阴极工件相对设置于电镀槽内；所述阳极组件包括至少一组可溶性阳极、至少一组不溶性阳极；所述可溶性阳极选自锡板、锡锌板中的一种或两种，采用本发明所述的电镀装置及工艺条件，可以有效控制镀层中锡含量在70±12％，结晶细致，工件电镀后锡锌合金含量比例稳定,耐腐蚀及焊接性能佳，导电率电阻低。

Description

一种滚镀槽锡锌合金电镀装置及工艺
技术领域
本发明涉及电镀领域，具体涉及一种滚镀槽锡锌合金电镀装置及工艺。
背景技术
目前，锡锌合金镀层可由多种方法制备，比如热浸镀工艺、真空镀工艺等，但该类工艺都有各自的缺陷，而滚镀槽锡锌合金电镀工艺用的比较广泛，且前景较好；在锌锡合金电镀制程中，镀液中的二价锡含量是否稳定会影响工件锡层的锡含量，理论上阳极的电流效率为100％，而阴极电流效率为35-65％，目前锡锌合金电镀工艺采用的单阳极电镀，电镀过程中，镀液中的锡含量逐渐上升，造成镀液中的锡和锌离子比例失调，电镀后电镀层内的锡锌合金含量不均匀或超出合金镀层要求的合金配比进而导致合金电镀层的防腐蚀性能大大降低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种滚镀槽锡锌合金电镀装置及工艺，该装置采用至少一组可溶性阳极、至少一组不溶性阳极，且可通过电源整流器单独控制电流，以使可溶性阳极电流分散，使镀浴中二价锡离子含量保持稳定。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种滚镀槽锡锌合金电镀装置，包括电镀槽、滚桶，还包括至少两个电源整流器、及分别与电源整流器的正极相电连的阳极组件、与所述电源整流器的负极相电连的阴极工件；所述阳极组件和阴极工件相对设置于电镀槽内；所述阳极组件包括至少一组可溶性阳极、至少一组不溶性阳极；所述可溶性阳极选自锡板、锡锌板中的一种或两种。
进一步地，所述不溶性阳极选自石墨阳极、碳基阳极、钛阳极、镀铂钛阳极、陶瓷涂覆阳极中的一种或两种以上。
进一步地，还包括至少两组导电杆，所述导电杆与阴极工件呈平行相对设置，且与电源整流器的正极相电连，所述可溶性阳极和不溶性阳极分别悬挂于靠近阴极工件的内侧导电杆和外侧导电杆上。
进一步地，还包括导电头，所述导电头一端与阴极工件电连，另一端与电源整流器的负极电连。
一种使用如上所述的一种滚镀槽锡锌合金电镀装置进行的锡锌合金电镀工艺，对工件进行预处理之后，使用下述条件下的镀浴实施电镀处理:
pH：6.2‐7.0；
二价锡：0.8‐3.5g/L；
二价锌：15‐36g/L；
可溶性阳极电流：100‐250A；
不溶性阳极电流：10‐150A；
阴极电流密度为0.5‐2.0A/dm2；
镀浴温度为18‐30℃。
本发明所述技术方案相对于现有技术，取得的有益效果是：
(1)本制程使用双阳极，同时采用锡锌或锡板作为可溶性阳极，石墨等不溶性材料作为不溶性阳极，介由管控双阳极电流，从而分散锡锌板或锡板阳极电流，防止镀浴中锡和锌离子比例失调，稳定镀浴中二价锡及二价锌离子，可以为锡锌电镀液提供所需稳定的锡和锌金属离子补充，使工件锡锌镀层中的锡含量保持稳定。
(2)采用本发明所述装置及工艺，通过双阳极电流调整及镀浴参数条件的管控可以有效控制镀层中锡含量在70±12％，结晶细致，工件电镀后锡锌合金含量比例稳定,耐腐蚀及焊接性能佳，导电率电阻低，耐冲击性能好、不易剥落。
(3)镀浴温度的高低直接影响电镀工件的质量；温度太高工件锡含量会上升，使得工件光泽度变差，温度太低镀浴离子交换慢，使得工件烧焦，本发明控制镀浴温度为18‐30℃，制得的工件光泽度较好。
(4)本发明可根据实际需要对悬挂锡锌板阳极或锡板阳极和不溶性阳极的个数及比例进行调整，提高产量。
附图说明
图1为本发明所述的一种滚镀槽锡锌合金电镀装置示意图。
附图标记：电镀槽‐1、滚桶‐2、石墨阳极‐3、锡锌阳极‐4、阴极工件‐5、A电源整流器‐6、B电源整流器‐7、锡锌电镀液‐8、导电头‐9、内侧导电杆‐10、外侧导电杆‐11。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种滚镀槽锡锌合金电镀装置，包括电镀槽、滚桶，还包括至少两个电源整流器、及分别与电源整流器的正极相电连的阳极组件、与所述电源整流器的负极相电连的阴极工件；所述阳极组件和阴极工件相对设置于电镀槽内；所述阳极组件包括至少一组可溶性阳极、至少一组不溶性阳极；所述可溶性阳极选自锡板、锡锌板中的一种或两种；本发明所述锡锌板，锡含量70﹪、锌含量30﹪。
具体地，所述不溶性阳极选自石墨阳极、碳基阳极、钛阳极、镀铂钛阳极、陶瓷涂覆阳极中的一种或两种以上。
具体地，还包括至少两组导电杆，所述导电杆与阴极工件呈平行相对设置，且与电源整流器的正极相电连，所述可溶性阳极和不溶性阳极分别悬挂于靠近阴极工件的内侧导电杆和外侧导电杆上。
具体地，还包括导电头，所述导电头一端与阴极工件电连，另一端与电源整流器的负极电连。
一种使用如上所述的一种滚镀槽锡锌合金电镀装置进行的锡锌合金电镀工艺，对工件进行预处理之后，使用下述条件下的镀浴实施电镀处理:
pH：6.2‐7.0；
二价锡：0.8‐3.5g/L；
二价锌：15‐36g/L；
可溶性阳极电流：100‐250A；
不溶性阳极电流：10‐150A；
阴极电流密度为0.5‐2.0A/dm2；
镀浴温度为18‐30℃。
本发明具体实施方式，如图1所示，该装置是由电源整流器6、7和电镀槽1组成，电镀槽1纵向设置有滚桶2内有导电头9及所要电镀工件即阴极5，相对于阴极纵向设有左右两个导电头9并用导线连接至A电源整流器6、B电源整流器7负极，导电杆10、11与阴极工件5呈平行相对设置，且与电源整流器6、7的正极相电连，石墨阳极3直接悬挂于外侧导电杆11，且该外侧导电杆11直接连接于A电源整流器6上；锡锌阳极4直接悬挂于内侧导电杆10，且该内侧导电杆10直接连接于B电源整流器7上；电镀槽1内注入锡锌电镀液8。
该设备使用双阳极双导电杆，电流可独立调整，如图1所示，锡锌阳极4上挂有3块锡锌板；石墨阳极3上挂有4根石墨棒，可根据实际需要对悬挂锡锌阳极4和石墨阳极3的个数及比例进行调整。
镀液管控具体实施方式如下：
固定参数：每滚桶入料20kg，表面积:282.6dm2，电镀时间60min，镀液原料如表1所示，
原料 浓度
硫酸亚锡 6g/L
七水硫酸锌 130g/L
硫酸铵 110g/L
氨水(30％) 130ml/L
有机添加剂 若干种
表1
实施例1
对工件进行预处理之后，使用下述的镀浴条件下实施电镀处理:
pH：6.2；
二价锡：0.8g/L；
二价锌：15g/L；
锡锌阳极电流：120A；
石墨阳极电流：21.3A；
镀浴温度为18℃；
阴极电流密度为0.5A/dm2。
实施例2
对工件进行预处理之后，使用下述的镀浴条件下实施电镀处理:
pH：6.5；
二价锡：1.2g/L；
二价锌：18g/L；
锡锌阳极电流：135A；
石墨阳极电流：48.3A；
镀浴温度为22℃；
阴极电流密度为0.65A/dm2。
实施例3
对工件进行预处理之后，使用下述的镀浴条件下实施电镀处理:
pH：7.0；
二价锡：1.5g/L；
二价锌：22g/L；
锡锌阳极电流：160A；
石墨阳极电流：66A；
镀浴温度为24℃；
阴极电流密度为0.8A/dm2。
对比例1
对工件进行预处理之后，采用锡锌板单阳极进行电镀工艺，使用下述的镀浴条件下实施电镀处理:
pH：6.2；
二价锡：0.8g/L；
二价锌：15g/L；
锡锌阳极电流：141.3A；
镀浴温度为18℃；
阴极电流密度为0.5A/dm2。
对比例2
对工件进行预处理之后，采用锡锌板单阳极进行电镀工艺，并使用下述的镀浴条件下实施电镀处理:
pH：5.5；
二价锡：0.8g/L；
二价锌：15g/L；
锡锌阳极电流：141.3A；
镀浴温度为18℃；
阴极电流密度为0.5A/dm2。
对上述实施例进行镀层膜厚度分析、锡含量及锌含量的测定，数据结果表2所示：
实施例 镀层膜厚/um 锡含量/﹪ 锌含量/﹪
实施例1 6.2‐7.8 66‐75 25‐34
实施例2 7.5‐9.5 65‐72 28‐35
实施例3 8.8‐10.5 58‐66 34‐42
对比例1 10.2‐13.6 85‐93 7‐15
对比例2 14.7‐17.5 88‐97 3‐12
表2
如表2的数据结果显示，以双阳极电流调整及槽液管控可以有效控制镀层锡含量在70±12％之间，且镀层较均匀，合金结晶细致，抗腐蚀能力最好，电率电阻低，焊接性能好，耐冲击性能好、不易剥落，而对比例1和对比例2中，工件镀层的锡含量过高，且镀层粗糙，耐腐蚀性能及抗冲击性能大大降低。
本发明所述滚镀槽锡锌合金电镀装置及工艺，其工作原理如下:
在锡锌合金电镀制程,镀液中的二价锡含量是否稳定会影响工件锌锡层的锡含量,理论上阳极的电流效率为100％，阴极的电流效率为35～65％，当使用单阳极电镀时，镀液中的锡含量会逐渐上升；造成镀液中的锡和锌离子比例失调，而本制程使用双阳极，同时采用锡锌或锡板作为可溶性阳极，石墨等不溶性材料作为不溶性阳极，介由管控双阳极电流，从而分散锡锌板或锡板阳极电流，防止镀浴中锡和锌离子比例失调，稳定镀浴中二价锡及二价锌离子，可以为锡锌电镀液提供所需稳定的锡和锌金属离子补充，使工件锡锌镀层中的锡含量保持稳定。采用本发明所述装置及工艺，通过双阳极电流调整及镀浴参数条件的管控可以有效控制镀层中锡含量在70±12％，结晶细致，工件电镀后锡锌合金含量比例稳定,耐腐蚀及焊接性能佳，导电率电阻低，耐冲击性能好、不易剥落。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种滚镀槽锡锌合金电镀装置，包括电镀槽、滚桶，其特征在于：还包括至少两个电源整流器、及分别与电源整流器的正极相电连的阳极组件、与所述电源整流器的负极相电连的阴极工件；所述阳极组件和阴极工件相对设置于电镀槽内；所述阳极组件包括至少一组可溶性阳极、至少一组不溶性阳极；所述可溶性阳极选自锡板、锡锌板中的一种或两种。
2.如权利要求1所述的一种滚镀槽锡锌合金电镀装置，其特征在于：所述不溶性阳极选自石墨阳极、碳基阳极、钛阳极、镀铂钛阳极、陶瓷涂覆阳极中的一种或两种以上。
3.如权利要求1或2所述的一种滚镀槽锡锌合金电镀装置，其特征在于：还包括至少两组导电杆，所述导电杆与阴极工件呈平行相对设置，且与电源整流器的正极相电连，所述可溶性阳极和不溶性阳极分别悬挂于靠近阴极工件的内侧导电杆和外侧导电杆上。
4.如权利要求3所述的一种滚镀槽锡锌合金电镀装置，其特征在于：还包括导电头，所述导电头一端与阴极工件电连，另一端与电源整流器的负极电连。
5.一种使用如权利要求1‐4任一项所述的一种滚镀槽锡锌合金电镀装置进行的锡锌合金电镀工艺，其特征在于：对工件进行预处理之后，使用下述条件下的镀浴实施电镀处理:
pH：6.2‐7.0；
二价锡：0.8‐3.5g/L；
二价锌：15‐36g/L；
可溶性阳极电流：100‐250A；
不溶性阳极电流：10‐150A；
阴极电流密度为0.5‐2.0A/dm2；
镀浴温度为18‐30℃。
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