CN107287582A - 一种化学镀锡铜线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种化学镀锡铜线及其制备方法，通过控制化学镀锡时间和化学镀液比例来调节镀锡层厚度，化学镀液由锡盐溶液、配位剂、还原剂、表面活性剂、抗氧化剂组成，锡盐溶液为30～35g/L的SnCl2溶液，配位剂为80～120g/L的硫脲或5～8g/L的甲基磺酸，还原剂为60～100g/L的NaH2PO2·H2O，从而有效确保镀锡层厚度和均匀度，制备的镀锡铜线具有良好的抗氧化能力、导电能力和可焊接性。
Description
技术领域
本发明涉及电缆材料领域，具体地说，是一种化学镀层厚、抗氧能力强的化学镀锡铜线及其制备方法。
背景技术
镀锡铜线由于具有优异的抗氧化能力和可焊接性，以及优越的电流传输速度和承载量，在电缆线中广泛应用。目前，铜线镀锡主要分为热镀、电解镀、化学镀3种方式。热镀锡工艺历史悠久，在我国应用广泛，但是存在以下缺点：镀锡层不易控制，连续性和附着性差，镀锡层可焊接性差，生产过程中无法克服锡灰的存在。电镀锡工艺虽然可以保证镀锡层的均匀性和连续性，但是电镀液具有一定的腐蚀性，生产过程中会排放污染性的废水，污染环境。化学镀锡操作简单，不需要消耗电能，又有良好的均镀能力，镀层耐腐蚀性能好，产生的废液少，环境污染小，总体成本低廉，近年来受到广泛的关注。
但是，目前由于化学镀液稳定性相对较差，导致铜线化学镀的镀层厚度相对较薄，一般在1.5mm以下，同时导致其抗氧化能力较差，降低电缆线的质量和使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种化学镀锡铜线及其制备方法，以解决现有技术的不足，提高化学法镀锡铜线的镀层厚度，从而有效增强镀锡铜线的抗氧化能力。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种化学镀锡铜线包括铜芯和镀锡层，所述镀锡层包覆于铜芯上，其中，所述镀锡层的厚度为2.0～2.5mm，所述化学镀锡铜线的直径为6～10mm。
根据本发明的实施例，所述铜芯的材料为铜含量99.9％以上的紫铜。
一种化学镀锡铜线的制备方法，包括步骤：
(a)放线和碱液除油，选取表面光滑圆整的紫铜线，采用碱液清洗除油；
(b)热水洗涤，利用热水进行洗涤除去残留碱；
(c)酸液活化，采用酸液活化处理铜线表面；
(d)化学镀锡，将活化的铜线放入化学镀液中进行表面化学镀锡，通过控制化学镀锡时间和化学镀液比例来调节镀锡层厚度，其中，化学镀液由锡盐溶液、配位剂、还原剂、表面活性剂、抗氧化剂组成，所述锡盐溶液为30～35g/L的SnCl2溶液，所述配位剂为80～120g/L的硫脲或5～8g/L的甲基磺酸，所述还原剂为60～100g/L的NaH2PO2·H2O；以及
(e)渡后处理，经过烘干处理得到化学镀锡铜线，其中，烘干温度为120～160℃。
根据本发明的实施例，所述步骤(a)中的碱液由60g/L的Na3PO4、20g/L的NaOH、50g/L的Na2CO3的混合液组成，其中，Na3PO4、NaOH、Na2CO3溶液的体积比1:1:1。
根据本发明的实施例，所述步骤(c)中的酸液是由0.5～1mol/L的硝酸、0.8mol/L柠檬酸、0.5mol/L的尿素、有机光亮剂和水组成的混合液，其中稀硝酸、柠檬酸、有机光亮剂、尿素和水的体积比为2:1:1:1:5。
根据本发明的实施例，所述有机光亮剂是由0.2g/L的聚乙二醇4000，1.0g/L的2-疏基苯并噻唑，0.6g/L的2-甲基咪唑，1.0g/L的1,2,4-三唑亚胺组成，其中，聚乙二醇4000，2-疏基苯并噻唑，2-甲基咪唑，1,2,4-三唑亚胺的体积比为2:1:1:1。
根据本发明的实施例，所述化学镀液中的锡盐溶液、配位剂、还原剂、表面活性剂、抗氧化剂的体积比为5～6:1～2:1～2:0.5～1:0.5～1。
根据本发明的实施例，所述表面活性剂为2mL/L辛基酚聚氧乙烯醚。
根据本发明的实施例，所述抗氧化剂为2～5g/L对苯二酚。
根据本发明的实施例，所述步骤(d)中的化学镀锡时间为10～15h。
根据本发明的实施例，所述步骤(b)中的热水洗涤温度为85～90℃。
本发明同现有技术相比，主要具有以下优点和有益效果：
1、本发明的化学镀锡铜线的制备方法由于无铅的表面处理，是铜镀锡领域中的一种环保工艺，同时，化学镀液稳定，不需要电镀设备，只需浸渍处理，操作方便；
2、本发明的化学镀锡铜线的制备方法通过控制化学镀锡时间和化学镀液比例来调节镀锡层厚度，可以有效确保镀锡层厚度和均匀度，制备的镀锡铜线具有良好的抗氧化能力、导电能力和可焊接性；
3、本发明的化学镀液中选用硫脲或甲基磺酸有机配位剂，可以实现SnCl2锡盐在镀液中的均匀分散，保证化学镀锡过程中镀锡层的均匀性；选用NaH2PO2·H2O为还原剂，为一种弱还原剂，使得化学镀反应的缓慢进行，确保化学镀锡层厚度的均匀性；辛基酚聚氧乙烯醚是一种非离子性表面活性剂，得以使镀锡层在铜芯的均匀包覆；对苯二酚作为一种弱抗氧化剂，也有利于确保化学镀反应的缓慢进行，保证镀锡层的均匀性，进而提高镀锡铜线的抗氧化能力；
4、本发明的酸液为无机酸和有机酸的混合酸，其中无机酸硝酸有助于活化铜芯表面，有机酸柠檬酸有助于络合有机光亮剂，实现对铜芯活化和光亮的协同效果，同时，筛选聚乙二醇4000，2-疏基苯并噻唑，2-甲基咪唑，1,2,4-三唑亚胺为有机光亮剂的组分可以充分实现对铜芯的光亮及活化效果，提高镀锡铜线的抗氧化能力；
5、本发明制备方法选用的化学镀锡时间为10～15h，如果化学镀锡时间小于10h，其镀锡层厚度满足不了要求，超过15h后，其镀锡层厚度继续增加不明显，继续增加化学镀锡时间会降低生产效率，从而合理的化学镀锡时间为10～15h；
6、本发明制备方法选用的烘干温度为120～160℃，如果烘干温度小于120℃，不能彻底去除镀锡液中的残留有机成分，超过160℃，可能会引起镀锡层从铜芯脱落，从而合适的烘干温度为120～160℃。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
一种化学镀锡铜线的制备方法，包括步骤：
(1)选取表面光滑圆整的紫铜线，先采用体积比为1:1:1的由60g/L的Na3PO4、20g/L的NaOH、50g/L的Na2CO3组成的混合碱液清洗除油；
(2)利用85℃热水对铜线进行洗涤除去残留碱；
(3)采用酸液活化处理铜线表面，首先配制体积比为2:1:1:1的由0.2g/L聚乙二醇4000，1.0g/L的2-疏基苯并噻唑，0.6g/L的2-甲基咪唑，1.0g/L的1,2,4-三唑亚胺组成的有机光亮剂；然后配制体积比为2:1:1:1:5的由0.5-1mol/L的硝酸、0.8mol/L柠檬酸、0.5mol/L的尿素、有机光亮剂和水组成的混合酸液，然后将铜线经过酸液处理活化10min；
(4)活化的铜线放入化学镀液中进行表面化学镀锡，首先配制化学镀液，由30的SnCl2溶液、80g/L的硫脲配位剂、60g/L的NaH2PO2·H2O还原剂、2mL/L的辛基酚聚氧乙烯醚表面活性剂、2g/L的对苯二酚抗氧化剂组成，其中锡盐溶液、配位剂、还原剂、表面活性剂、抗氧化剂的体积比为6:1:2:0.5:0.5，将活化后的铜线置入化学镀液中进行化学镀锡，化学镀锡时间为10h；
(5)将化学镀锡铜线经过120℃烘干处理得到一种化学镀锡铜线。
实施例2
一种化学镀锡铜线的制备方法，包括步骤：
(1)选取表面光滑圆整的紫铜线，采用体积比为1:1:1的由60g/L的Na3PO4、20g/L的NaOH、50g/L的Na2CO3组成的混合碱液清洗除油；
(2)利用85℃热水对铜线进行洗涤除去残留碱；
(3)采用酸液活化处理铜线表面，首先配制体积比为2:1:1:1的由0.2g/L聚乙二醇4000，1.0g/L的2-疏基苯并噻唑，0.6g/L的2-甲基咪唑，1.0g/L的1,2,4-三唑亚胺组成的有机光亮剂；然后配制体积比为2:1:1:1:5的由0.5-1mol/L的硝酸、0.8mol/L柠檬酸、0.5mol/L的尿素、有机光亮剂和水组成的混合酸液，然后将铜线经过酸液处理活化10min；
(4)活化的铜线放入化学镀液中进行表面化学镀锡，首先配制化学镀液，由32g/L的SnCl2溶液、120g/L的硫脲配位剂、80g/L的NaH2PO2·H2O还原剂、2mL/L的辛基酚聚氧乙烯醚表面活性剂、4g/L的对苯二酚抗氧化剂组成，其中锡盐溶液、配位剂、还原剂、表面活性剂、抗氧化剂的体积比为5.5:1.5:1.5:1:0.5，将活化后的铜线置入化学镀液中进行化学镀锡，化学镀锡时间为15h；
(5)将化学镀锡铜线经过140℃烘干处理得到一种化学镀锡铜线。
实施例3
一种化学镀锡铜线的制备方法，包括步骤：
(1)选取表面光滑圆整的紫铜线，先采用体积比为1:1:1的由60g/L的Na3PO4、20g/L的NaOH、50g/L的Na2CO3组成的混合碱液清洗除油；
(2)利用85℃热水对铜线进行洗涤除去残留碱；
(3)采用酸液活化处理铜线表面，首先配制体积比为2:1:1:1的由0.2g/L的聚乙二醇4000，1.0g/L的2-疏基苯并噻唑，0.6g/L的2-甲基咪唑，1.0g/L的1,2,4-三唑亚胺组成的有机光亮剂；然后配制体积比为2:1:1:1:5的由0.5-1mol/L的硝酸、0.8mol/L的柠檬酸、0.5mol/L的尿素、有机光亮剂和水组成的混合酸液，然后将铜线经过酸液处理活化10min；
(4)活化的铜线放入化学镀液中进行表面化学镀锡，首先配制化学镀液，由35g/L的SnCl2溶液、8g/L的甲基磺酸配位剂、100g/LNaH2PO2·H2O还原剂、2mL/L的辛基酚聚氧乙烯醚表面活性剂、5g/L的对苯二酚抗氧化剂组成，其中锡盐溶液、配位剂、还原剂、表面活性剂、抗氧化剂的体积比为5:2:1.5:0.5:1，将活化后的铜线置入化学镀液中进行化学镀锡，化学镀锡时间为12h；
(5)将化学镀锡铜线经过160℃烘干处理得到一种化学镀锡铜线。
实施例1～3制备的化学镀锡铜线的性能测试根据GB/T4910-2009标准测试，其性能检测结果如表1所示。
表1实施例1～3的镀锡铜线产品的性能
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种化学镀锡铜线，其特征在于，包括铜芯和镀锡层，所述镀锡层包覆于铜芯上，其中，所述镀锡层的厚度为2.0～2.5mm，所述化学镀锡铜线的直径为6～10mm。
2.一种化学镀锡铜线的制备方法，其特征在于，包括步骤：
(a)放线和碱液除油，选取表面光滑圆整的紫铜线，采用碱液清洗除油；
(b)热水洗涤，利用热水进行洗涤除去残留碱；
(c)酸液活化，采用酸液活化处理铜线表面；
(d)化学镀锡，将活化的铜线放入化学镀液中进行表面化学镀锡，通过控制化学镀锡时间和化学镀液比例来调节镀锡层厚度，其中，化学镀液由锡盐溶液、配位剂、还原剂、表面活性剂、抗氧化剂组成，所述锡盐溶液为30～35g/L的SnCl2溶液，所述配位剂为80～120g/L的硫脲或5～8g/L的甲基磺酸，所述还原剂为60～100g/L的NaH2PO2·H2O；以及
(e)渡后处理，经过烘干处理得到化学镀锡铜线，其中，烘干温度为120～160℃。
3.根据权利要求2所述的化学镀锡铜线的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中的碱液由60g/L的Na3PO4、20g/L的NaOH、50g/L的Na2CO3的混合液组成，其中，Na3PO4、NaOH、Na2CO3溶液的体积比1:1:1。
4.根据权利要求3所述的化学镀锡铜线的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中的酸液是由0.5～1mol/L的硝酸、0.8mol/L柠檬酸、0.5mol/L的尿素、有机光亮剂和水组成的混合液，其中稀硝酸、柠檬酸、有机光亮剂、尿素和水的体积比为2:1:1:1:5。
5.根据权利要求4所述的化学镀锡铜线的制备方法，其特征在于，所述有机光亮剂是由0.2g/L的聚乙二醇4000，1.0g/L的2-疏基苯并噻唑，0.6g/L的2-甲基咪唑，1.0g/L的1,2,4-三唑亚胺组成，其中，聚乙二醇4000，2-疏基苯并噻唑，2-甲基咪唑，1,2,4-三唑亚胺的体积比为2:1:1:1。
6.根据权利要求5所述的化学镀锡铜线的制备方法，其特征在于，所述化学镀液中的锡盐溶液、配位剂、还原剂、表面活性剂、抗氧化剂的体积比为5～6:1～2:1～2:0.5～1:0.5～1。
7.根据权利要求6所述的化学镀锡铜线的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为2mL/L辛基酚聚氧乙烯醚。
8.根据权利要求7所述的化学镀锡铜线的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂为2～5g/L对苯二酚。
9.根据权利要求8所述的化学镀锡铜线的制备方法，其特征在于，所述步骤(d)中的化学镀锡时间为10～15h。
10.根据权利要求9所述的化学镀锡铜线的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中的热水洗涤温度为85～90℃。
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