CN112126879B - 一种铜线的镀锡方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜线的镀锡方法，通过对铜线进行阴极保护，使得在铜线镀锡前可以省略使用助焊剂而不影响锡与铜线的结合能力。同时，可以有效避免铜线中的铜溶解在锡液中，延长了锡液更换的时间。通过控制镀锡之后的冷却速率，有效提高了锡层的外观质量。通过调整锡液的组成，有效抑制了铜在锡液中的溶解，延长了锡液的更换时间。

Description

一种铜线的镀锡方法
技术领域
本发明涉及一种镀锡铜线的生产方法。
背景技术
镀锡铜线是指在铜线表面镀上一薄层金属锡的铜线。通过在铜线上镀锡，可以防止铜暴露在空气中而被氧化形成铜绿。镀锡的铜线可防止发生氧化还原反应，产生铜绿；可以增加散热；可以改善导电，改善导线性能。另外，铜导线镀锡还可以防止绝缘橡皮发粘，线芯发黑变脆，并提高其可焊性能。镀锡铜线主要用于橡皮绝缘的矿用电缆、软电线、软电缆和船用电缆等作为导电线芯，以及用作电缆的外屏蔽编织层和电刷线。总体而言，镀锡铜线材质比较柔软，导电性能良好，与裸铜线相比，其耐蚀性、抗氧化性能更强，可大大延长弱电线缆的使用寿命。
铜线镀锡主要有热镀锡和冷镀锡（化学镀、电镀）2大类。传统的热镀锡是将锡熔化为锡液，然后令退火后的裸铜线连续地穿过锡池以及镀锡眼模，使锡层附着在裸铜线上并通过眼模加以整理成圆滑光亮的镀锡铜线。热镀锡铜线在穿过眼模时，需尽量保持铜线与眼模内孔成同心圆，方可保证锡层的厚度均匀一致，然而在实际操作中是几乎很难做到的，而且铜线上的锡层疏松，容易脱落锡粉，在铜线生产过程中，经常发生堵塞眼模的故障。这种方法对铜线的直径有一定的要求，锡层的均匀性较差。冷镀锡则是采用电镀的方式，将锡电镀在铜线上。冷镀的关键在于镀液的组成。然而电镀的方式具有能耗大，电镀液无害化处理成本高的缺陷。为了使铜线可以更好地镀锡，在热镀锡前需要在酸洗后的铜线涂覆助焊剂。助焊剂的热镀锡的过程中烧蚀或挥发，会对空气造成一定的污染。热镀锡工艺对原材料质量的要求很高。已有研究表明，为保证热镀锡的质量，锡液中铜的含量不应超过1wt%。如超过1 %则应进行再生置换处理或者换锡。再生置换的具体方法是在镀锡炉中放入装有硫磺粉的有孔金属筒，使金属筒沉入槽底，直至二氧化硫充分逸出为止，这样锡液中所含的铜将成为硫化铜浮起，即可除去。有研究表明通过锡液中添加适量稀土元素、铅、镍、锑、铋或磷等有助于减少铜在锡液中的迁移，延长锡液的使用时间。但是实际效果也比较有限。
如何低成本地得到镀层均匀的镀锡铜线，是一项具有挑战性的工作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的至少一个不足，提供一种铜线的镀锡方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种铜线的镀锡方法，包括如下步骤：
1)将退火、酸洗处理后的铜线导入锡池中，充分浸没后使铜线通过镀锡眼模，垂直向上导出镀锡铜线；
2)将导 出的镀锡铜线依次 以5～10 /min °C的冷 却速率 冷却约15°C，之后以不 低于15 /min °C的冷却速率进一步冷却并牵引，加导轴油后收线，得到成品镀锡铜线。
作为上述技术方案的进一步改进，对酸洗后的铜线进行阴极保护。
作为上述技术方案的进一步改进，对进入锡池前的铜线进行阴极保护。
作为上述技术方案的进一步改进，铜线在锡池中的停留时间为10～30 s。
作为上述技术方 案的进一步改进，将导出的镀锡铜线依次 以5～8 /min°C的冷却速率冷却约15°C。
作为上述技术方 案的进一步改进，将导出的镀锡铜线依次 以5 /min°C的冷 却速率 冷却约15°C。
作为上述技术方 案的进一步改进，将导出的镀锡铜线冷却约15°C后，以15～30min °C的冷却速率进一步冷却。
作为上述技术方 案的进一步改进，所述锡池中的锡液中添加有0.1～0.3 wt%的Zn、0.3～1.0wt%的Ni和1.0～2.0 wt%的P，余量为Sn。
作为上述技术方案的进一步改进，所述锡液中，Ni的添加量为0.5～1.0 wt%。
作为上述技术方案的进一步改进， 所述锡液中添加有0.2wt%的Zn、0.7wt%的Ni和1.6wt%的P，余量为Sn。
本发明的有益效果是：
本发明的方法，通过对酸洗后的铜线，特别是酸洗后和镀锡眼模之间 的铜线进行阴极保护，使得在铜线镀锡前可以省略使用助焊剂而不影响锡与铜线的结合能力。同时，可以有效避免铜线中的铜溶解在锡液中，延长了锡液更换的时间。
本发明的方法，更为绿色环保，几乎不会对空气造成污染。
本发明的方法，通过控制镀锡之后的冷 却速率 ，结合调 整铜线垂直向上导出，使得锡液在进一步流平的过程中避免了重力对锡层厚度的影响，使得镀层更为均匀。本发明的方法，通过控制铜线在锡液中的停留 时间，有效避免了脆性Cu-Sn金属 间化合物的长大，同时不会使影响锡层与铜线的结合力。
本发明的方法，通过改进锡液的组成，有效抑制了铜在锡液中的溶解 ，延长了锡液的更换时间。
附图说明
具体实施方式
一种铜线的镀锡方法，包括如下步骤：
1) 将退火、酸洗处理后的铜线导入锡池中，充分浸没后使铜线通过镀锡眼模，垂直向上导出镀锡铜线；
2) 将导出的镀锡铜线依次以5～10℃/min的冷却速率冷却约15℃，之后以不低于15℃/min的冷却速率进一步冷却并牵引，加导轴油后收线，得到成品镀锡铜线。
作为上述技术方案的进一步改进，对酸洗后的铜线进行阴极保护。
作为上述技术方案的进一步改进，对进入锡池前的铜线进行阴极保护。
阴极保护通过使用施加直流电实现。通过进行阴极保护，有效避免了酸洗后的铜线被进一步氧化，避免了使用助焊剂。
作为上述技术方案的进一步改进，铜线在锡池中的停留时间为10～30 s。
作为上述技术方案的进一步改进，将导出的镀锡铜线依次以5～8℃/min的冷却速率冷却约15℃。
作为上述技术方案的进一步改进，将导出的镀锡铜线依次以5℃/min的冷却速率冷却约15℃。
通过控制初始的冷却速度，出人意料地有效地提高了镀层外观的光滑程度和牢固性。
作为上述技术方案的进一步改进，将导出的镀锡铜线冷却约15℃后，以15～30℃min的冷却速率进一步冷却。
作为上述技术方案的进一步改进，所述锡池中的锡液中添加有0.1～0.3 wt%的Zn、0.3～1.0wt%的Ni和1.0～2.0wt%的P，余量为Sn。
作为上述技术方案的进一步改进，所述锡液中，Ni的添加量为0.5～1.0 wt%。
作为上述技术方案的进一步改进，所述锡液中添加有0.2wt%的Zn、0.7wt%的Ni和1.6wt%的P，余量为Sn。
通过调整锡液的组成，有效抑制了铜在锡液中的迁移，延长了锡液的使用时间。
下面结合实施例及实验，进一步说明本发明的技术方案。
铜线的退火、酸洗按现有的通用的方法实验，无特殊要求。
如无特别说明，阴极保护的铜线为酸洗后到进入锡池前的铜线。
方便比较起见，如无特别说明，铜线在锡池中的停留时间为20 s。锡液的纯度达到Sn99.99A（GBT728-2010锡锭）。
实施例1：
1) 对酸洗处理后的铜线进行阴极保护并导入锡池中，充分浸没后使铜线通过镀锡眼模，垂直向上导出镀锡铜线；
2) 将导出的镀锡铜线依次以7℃/min的冷却速率冷却约15℃，之后以15℃/min的冷却速率进一步冷却并牵引，加导轴油后收线，得到成品镀锡铜线。
实施例2：
1) 对酸洗处理后的铜线进行阴极保护并导入锡池中，充分浸没后使铜线通过镀锡眼模，垂直向上导出镀锡铜线；
2) 将导出的镀锡铜线依次以5℃/min的冷却速率冷却约15℃，之后以20℃/min的冷却速率进一步冷却并牵引，加导轴油后收线，得到成品镀锡铜线。
实施例3：
1) 对酸洗处理后的铜线进行阴极保护并导入锡池中，充分浸没后使铜线通过镀锡眼模，垂直向上导出镀锡铜线；
2) 将导出的镀锡铜线依次以10℃/min的冷却速率冷却约15℃，之后以30℃/min的冷却速率进一步冷却并牵引，加导轴油后收线，得到成品镀锡铜线。
实施例4：
1) 对酸洗处理后的铜线进行阴极保护并导入锡池中，充分浸没后使铜线通过镀锡眼模，垂直向上导出镀锡铜线；
2) 将导出的镀锡铜线依次以7℃/min的冷却速率冷却约15℃，之后以25℃/min的冷却速率进一步冷却并牵引，加导轴油后收线，得到成品镀锡铜线。
实施例5：
同实施例1，不同之处在于锡池中的锡液为添加有0.2wt%的Zn、0.7wt%的Ni和1.6wt%的P，余量为Sn99.99A规格的Sn。
实施例6：
同实施例1，不同之处在于锡池中的锡液为添加有0.1wt%的Zn、1.0wt%的Ni和1.0wt%的P，余量为Sn99.99A规格的Sn。
实施例7：
同实施例1，不同之处在于锡池中的锡液为添加有0.3wt%的Zn、0.5wt%的Ni和1.6wt%的P，余量为Sn99.99A规格的Sn。
实施例8：
同实施例1，不同之处在于锡池中的锡液为添加有0.2wt%的Zn、0.3wt%的Ni和2.0wt%的P，余量为Sn99.99A规格的Sn。
实施例9：
同实施例1，不同之处在于铜液在锡液中的停留时间延长到1 min。
对比例1：
同实施例1，不同之处在于未进行阴极保护。
对比例2：
同实施例1，不同之处在于未进行阴极保护，酸洗后的铜线涂覆松香溶液作为助焊剂。
对比例3：
同实施例1，不同之处在于导出的镀锡铜线以15℃/min的冷却速率冷却约15℃。
对比例4：
同实施例1，不同之处在于导出的镀锡铜线以3℃/min的冷却速率冷却约15℃。
不同实例的镀锡效果比较：
测试方法，参照GB∕T4910-2009等进行。

Claims (7)

1.一种铜线的镀锡方法，包括如下步骤：
1)将退火、酸洗处理后的铜线导入锡池中，所述锡池中的锡液中添加有0.1～0.3 wt%的Zn、0.3～1.0wt%的Ni和1.0～2.0 wt%的P，余量为Sn，对酸洗后进入锡池前的铜线进行阴极保护，充分浸没后使铜线通过镀锡眼模，垂直向上导出镀锡铜线；
2)将导出的镀锡铜线依次以5～10℃/min的冷却速率冷却约15℃，之后以不低于15℃/min的冷却速率进一步冷却并牵引，加导轴油后收线，得到成品镀锡铜线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：铜线在锡池中的停留时间为10～30 s。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将导出的镀锡铜线依次以5～8℃/min的冷却速率冷却约15℃。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：将导出的镀锡铜线依次以5℃/min的冷却速率冷却约15℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将导出的镀锡铜线冷却约15℃后，以15～30℃min的冷却速率进一步冷却。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述锡液中，Ni的添加量为0.5～1.0 wt%。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述锡液中添加有0.2wt%的Zn、0.7wt%的Ni和1.6wt%的P，余量为Sn。
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