一种用于控制电镀锡铋合金的方法及系统
技术领域
本发明属于电镀技术领域,具体涉及一种用于控制电镀锡铋合金的方法及系统。
背景技术
锡是一种银白色的金属,无毒,具有良好的焊接和延展性等,在电子元件、印刷线路板中常作为镀锡保护层而被广泛应用,但金属锡有个致命的缺点,它在低于零下13度的温度下,就失去光泽,变成暗灰色,最后碎裂成粉末,即产生“锡疫”。同时,未染上“锡疫”的锡板,一旦和有“锡疫”的锡接触,也会产生灰色的斑点而逐渐“腐烂”掉。
中国专利文献CN101824633A公开了一种镀锡铋合金铜包钢线的生产方法,该方法对铜包钢线的表面镀锡铋合金,有效防止“锡疫”的产生,但该方法通过在电镀液中使用甲基磺酸铋来提供金属铋离子,而甲基磺酸铋是一种有机化工原料,在生产、运输、存储以及用于生产时,对环境造成污染的风险性很大且成本较高。为避免使用甲基磺酸铋,现有技术中有使用金属锡和金属铋一起作为电镀时的阳极提供生产锡铋合金所需要的锡和铋,但金属锡元素与金属铋元素的溶解电位不同,同样的电流下,金属铋较金属锡更易被氧化溶解进入电镀液中进而在电镀阴极被还原。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有的电镀锡铋合金工艺因金属锡元素和铋元素溶解电位不同使得金属锡和铋元素不能同时被氧化溶解进入电镀液来维持电镀液中锡铋离子浓度稳定进而导致由此得到的锡铋镀层质量不稳定的问题,进而提供一种用于控制电镀锡铋合金的方法及其系统。同时,本发明还提供了一种终端及一种计算机可读存储介质。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种用于控制电镀锡铋合金的方法,其包括如下步骤:
获取电镀液中铋离子的浓度;根据所述铋离子的浓度控制金属铋板和/或金属锡板的输入电流值;和/或,获取电镀液中锡离子的浓度;根据所述锡离子的浓度控制金属铋板和/或金属锡板的输入电流值;其中,所述金属铋板和所述金属锡板用于分别产生所述电镀液中的铋离子和锡离子。
进一步地,根据所述铋离子的浓度控制金属铋板和/或金属锡板的输入电流值包括:当所述铋离子的浓度小于第一预定阈值时,增大所述金属铋板的输入电流值;和/或,根据所述锡离子的浓度控制金属铋板和/或金属锡板的输入电流值包括:当所述锡离子的浓度小于第二预定阈值时,增大所述金属锡板的输入电流值。
更进一步地,所述电镀液中含有甲基磺酸及甲基磺酸锡;所述甲基磺酸的浓度为80~150g/L,所述甲基磺酸锡的浓度为100~300g/L。
本发明还提供了一种用于控制电镀锡铋合金的系统,包括:
电镀槽,其内设有电镀液,用于对处于所述电镀液中的待镀对象进行电镀;还包括:可编程逻辑控制器,其分别与金属锡板和金属铋板相连,用于根据所述电镀液中铋离子和/或锡离子的浓度控制所述金属锡板及所述金属铋板的输入电流值。
进一步地,所述金属锡板和金属铋板均设置在导电钛板上。
进一步地,所述系统还包括:浓度传感器,其设置在所述电镀槽内并置于所述电镀液中,用于测量所述电镀液中铋离子和/或锡离子的浓度。
更进一步地,所述浓度传感器与所述可编程逻辑控制器相连,用于将测量的浓度数据传输给所述可编程逻辑控制器。
本发明还提供了一种终端,包括:至少一个处理器;以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器执行上述所述的控制电镀锡铋合金的方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,该指令被处理器执行时实现上述所述的控制电镀锡铋合金的方法。
本发明的技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的用于控制电镀的方法,根据电镀液中铋离子的浓度和/或锡离子的浓度自动调整极板上的输入电流值来调整金属铋及金属锡在阳极被氧化溶解进入电镀液中的速度,使电镀液中锡离子与铋离子的浓度维持动态平衡,从而得到稳定质量的锡铋合金镀层。
2.本发明提供的控制系统,包括可编程逻辑控制器,所述可编程逻辑控制器控制对应极板的输入电流值,使金属锡板和金属铋板上通过不同的电流进而使锡和铋以不同的速率氧化溶解于电镀液中以维持电镀液中锡离子与铋离子浓度的动态平衡,从而得到稳定质量的锡铋合金镀层。
3.本发明提供的控制系统,还包括浓度传感器,所述浓度传感器将电镀液中铋离子和/或锡离子的浓度值自动传输给所述可编程逻辑控制器以实现整个系统的自动化控制,大大节约了生产成本,提高了所得产品的精度。
4.通过本发明的用于控制电镀锡铋合金的方法制得的锡铋合金镀层具有良好的金属光泽,附着性及韧性好,延展性能优良,且无“锡疫”产生。通过多次试验结果发现,本发明的锡铋合金镀层中锡铋含量变化极小,产品的稳定性高。通过选择合适的钢种材料,调整电镀层的厚度和热处理工艺等,使用本发明的控制方法还可以生产出不同线径、导电率、抗拉强度和延伸率的多样化的抗锡疫产品。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1用于控制电镀锡铋合金系统的结构示意图;
图2是根据本发明实施例1用于控制电镀锡铋合金方法的流程图;
图3是根据本发明实施例1用于控制电镀锡铋合金方法的另一种流程图;
图4是根据本发明实施例1用于控制电镀锡铋合金方法的另一种流程图;
图5是根据本发明实施例1用于控制电镀锡铋合金方法的一种终端结构示意图。
附图标记说明:
1-电镀槽;2-待镀对象;3-金属锡板;4-金属铋板;5-可编程逻辑控制器;501-处理器;502-通信总线;503-通信结构;504-存储器。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1所示,提供了一种用于控制电镀锡铋合金的系统,包括电镀槽1,所述电镀槽1内存放有电镀液,电镀液有阳极和阴极,待电镀对象2连到阴极且完全进入到所述电镀液中,金属锡板3和金属铋板4分别设置在导电钛板上并与阳极相连;可编程逻辑控制器5,其分别与金属锡板3和金属铋板4连接,用于根据电镀液中铋离子和/或锡离子的浓度控制所述金属锡板3及所述金属铋板4的输入电流值。本领域技术人员可以理解,图1中示出的用于控制电镀锡铋合金的系统并不构成对所述系统的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。如,当控制电镀两种以上的金属合金时,需要在电镀槽中增加对应的金属极板,并将其与可编程逻辑控制器5连接;或者,当控制电镀单一金属时,将对应该金属的极板与可编程逻辑控制器5连接即可。
在本实施例1中,可编程逻辑控制器5与外置交流电连接,所述可编程控制器5与所述金属锡板3以及所述可编程控制器5及金属铋板4之间分别设置有第一整流器和第二整流器,用于将交流电转化成对应的直流电。可编程逻辑控制器5与所述第一整流器、所述第二整流器之间通过RS485通讯协议完成数据的发送与接收,当然,也可以采用其他工业通讯协议,如:modbus-RTU或modbus–TCP协议。
本实施例中,为了更便捷地获取电镀液中铋离子的浓度,在电镀槽1内的电镀液中设有浓度传感器,浓度传感器与可编程逻辑控制器5连接,将获取的铋离子和/或锡离子浓度数值直接传输给可编程逻辑控制器5。当然,也可以采用人工手动检测电镀液中铋离子和/或锡离子浓度的方法,并将得到的结果输入可编程逻辑控制器5。
根据本发明实施例1,提供了一种用于控制电镀锡铋合金的方法实施例,需要说明的是,在附图的流程图图2示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图图2中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤,如以流程图图3或图4示出的步骤。
在本实施例1中提供了一种用于控制电镀锡铋合金的方法,如图2所示,该流程包括如下步骤:
预先设定好可编程逻辑控制器中ISn、P1、P2及P4参数的值,测定电镀液中铋离子的当前浓度并在所述可编程逻辑控制器中设定P3参数的值,可编程逻辑控制器根据IBi与ISn的函数关系式计算IBi值;
由可编程逻辑控制器根据IBi值输出相应的电流信号;
可编程逻辑控制器控制第一整流器及第二整流器分别提供给金属锡板电流ISn及金属铋板电流IBi。
其中:IBi与ISn的函数关系式为:
IBi=ISn×P1×P2/P3×P4
式中:IBi表示金属铋板上的输入电流值;ISn表示金属锡板的输入电流值;
P1表示铋板上输入电流值与锡板上输入电流值的比值,由所述可编程逻辑控制器预先设定;
P2表示电镀液中铋离子的标准浓度,由所述可编程逻辑控制器预先设定;
P3表示电镀液中铋离子的当前浓度;
P4表示人工修正参数,一般设置为1。
在本实施例1中,由浓度传感器测量电镀液中铋离子的当前浓度,并将测量的浓度数据直接传输给可编程逻辑控制器,可编程逻辑控制器根据该数据及IBi与ISn的函数关系式计算得到IBi值,并根据IBi值实时控制调整由第二整流器提供给金属铋板上的输入电流值。
本发明实施例1还提供了一种终端,具有如图5所示的结构,该终端可以包括:至少一个处理器501,例如CPU(Central Processing Unit,中央处理器),至少一个通信接口503,存储器504,至少一个通信总线502。其中,通信总线502用于实现这些组件之间的连接通信。其中,通信接口503可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard),可选通信接口503还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器504可以是高速RAM存储器(Random AccessMemory,易挥发性随机存取存储器),也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。存储器504可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器501的存储装置。其中处理器501可以结合图5所描述的装置,存储器504中存储应用程序,且处理器501调用存储器504中存储的程序代码,以用于执行上述任一方法步骤,即用于执行以下操作:
获取电镀液中铋离子的浓度;根据所述铋离子的浓度控制金属铋板和/或金属锡板的输入电流值;和/或,
获取电镀液中锡离子的浓度;根据所述锡离子的浓度控制金属铋板和/或金属锡板的输入电流值;
其中,所述金属铋板和所述金属锡板用于分别产生所述电镀液中的铋离子和锡离子。
本发明实施例1中,处理器501调用存储器504中的程序代码,还用于执行以下操作:
根据所述铋离子的浓度控制金属铋板和/或金属锡板的输入电流值包括:当所述铋离子的浓度小于第一预定阈值时,增大所述金属铋板的输入电流值;和/或,
根据所述锡离子的浓度控制金属铋板和/或金属锡板的输入电流值包括:当所述锡离子的浓度小于第二预定阈值时,增大所述金属锡板的输入电流值。
其中,通信总线502可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect,简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture,简称EISA)总线等。通信总线502可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图5中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中,存储器504可以包括易失性存储器(英文:volatile memory),例如随机存取存储器(英文:random-access memory,缩写:RAM);存储器也可以包括非易失性存储器(英文:non-volatile memory),例如快闪存储器(英文:flash memory),硬盘(英文:hard diskdrive,缩写:HDD)或固态硬盘(英文:solid-state drive,缩写:SSD);存储器504还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中,处理器501可以是中央处理器(英文:central processing unit,缩写:CPU),网络处理器(英文:network processor,缩写:NP)或者CPU和NP的组合。
其中,处理器501还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文:application-specific integrated circuit,缩写:ASIC),可编程逻辑器件(英文:programmable logic device,缩写:PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文:complex programmable logic device,缩写:CPLD),现场可编程逻辑门阵列(英文:field-programmable gate array,缩写:FPGA),通用阵列逻辑(英文:generic arraylogic,缩写:GAL)或其任意组合。
可选地,存储器504还用于存储程序指令。处理器501可以调用程序指令,实现如本发明中用于控制电镀锡铋合金的控制方法。
本发明实施例1还提供了一种非暂态计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令,该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的方法。其中,所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive,缩写:HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive,SSD)等;所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
实施例2
本实施例提供了一种电镀锡铋合金铜包钢,其制备方法及电镀液的成分同中国专利文献CN101824633A实施例中公开的电镀锡生产工艺,不同之处在于,本实施例2中,电镀锡铋合金采用本发明实施例1的方法,其中:电镀液中甲基磺酸的浓度为80~150g/L,甲基磺酸锡的浓度为100~300g/L。
对比例1
本对比例提供了一种电镀锡铋合金铜包钢,其按照中国专利文献CN101824633A实施例中公开的电镀锡生产工艺制备得到。
实验例1
抽检本发明实施例2及对比例1的电镀锡铋合金铜包钢产品各10个批次,分别测定锡铋合金镀层中铋的含量。抽检结果显示,本发明实施例2的锡铋合金镀层中铋的含量按重量计均为所述锡铋合金的0.4~0.9%,合格率为100%,而对比例1中只有3个批次产品的锡铋合金镀层中铋的含量按重量计均为所述锡铋合金的0.4~0.9%,合格率为30%。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举,而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。