CN114672856A - 一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，电镀锡作为电镀表面处理技术领域的重要组成部分，它是一种应用范围特别广泛，跨不同行业和部门的重要镀种，但是电镀锡作为电镀的一个镀种，它是一个高能耗，重污染的行业，因此有效控制产品电镀锡层的厚度，意义非常重大。本发明通过控制卷材通过电镀液的速度和时间有效控制镀层的厚度，并提供可以使镀层更加光亮的镀锡电镀液。
Description
技术领域
本发明属于电镀表面处理技术领域，涉及一种在金属基材上镀锡的方法，具体涉及一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法。
背景技术
铝及其合金具有密度小和易于压铸加工的性能，它可以被压铸成形状十分复杂的零件。除了成型特点之外，铝及其合金还具备优越的导电性能，传热散热快，比强度高等优点，因此铝及其合金是应用最广泛的金属之一。但是铝及其合金也有不少缺点如在空气当中容易氧化，质地软，不耐磨、晶间容易腐蚀、焊接性能不佳等缺点。但是经过电镀之后可以提高焊接能力，防止氧化，增强表面硬度和耐磨性，降低摩擦系数，提高焊接能力，从而可以延长使用寿命和扩大应用范围。
电镀工艺就是利用电解原理在金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化(如锈蚀)，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性及增进美观等作用。镀锡产品具有优良的可焊接性，导电性能，耐腐蚀以及它的化学稳定性备受研究者的关注。电镀锡是电镀表面处理技术中的一个镀种，它是运用电解原理在被镀材料的表面上沉积一定厚度锡层的过程。电镀锡一般有碱性镀锡和酸性镀锡两种类型。目前工业应用较多的为碱性电镀液，但是碱性镀锡不能够获得光亮镀锡层，而且碱性镀锡的电流效率低，沉积速度缓慢，电镀过程中需加热，能耗很大，成本比较高。发展酸性电解液电镀锡，提高镀锡的光亮程度势在必行。
目前我国镀锡产品也是千姿百态，但是传统的电镀方式不能攻克卷材连续电镀的工艺，虽然目前市场上已经有连续电镀的生产工艺，但在铝合金卷材上面电镀锡的工艺尚不成熟，所以要想实现卷材连续生产的电镀工艺还需克服技术上的难关。并且有效控制铝合金电镀锡层厚度也是一个非常复杂的难题。因此，发明一种可以有效控制厚度并均匀在铝及铝合金卷材上镀锡的方法就显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，该方法通过控制卷材通过电镀液的速度和时间可以有效控制镀层的厚度，并且利用本发明提供的电镀液镀锡可以使镀层更加光亮。
本发明是这样实现的：
一种在铝及铝合金卷材上镀锡制备方法，其具体包括以下步骤：
S1、处理铝及铝合金卷材：先用不同目数的砂纸或砂轮打磨铝及铝合金卷材表面，使其达到平整光滑的状态，然后将其浸泡到丙酮和乙醇的混合溶液中超声清洗30min，除去试样表面的油渍和污染物。
S2、碱浸泡：为了进一步除去铝表面的各种合金元素和夹杂物，形成富铝表面，将S1处理过的卷材浸泡到0.1M～3M的KOH或NaOH中，保持碱浸0.5～0.8h，然后用去离子水清洗干净，反复进行2次。
S3、酸浸泡：将经过S2碱浸泡的卷材，浸泡到硝酸溶液中3～5min，用去离子水清洗干净，以除去卷材表面的污垢，反复进行3次。
S4、配置含锡电镀液：配制25g/L～75g/L锡酸钠、甲基磺酸锡或硫酸亚锡、10～13g/L焦磷酸钠、5～8g/L十二烷基硫酸钠(SDS)、3～5g/L亚磷酸钠和8～10g/L的柠檬酸钠含锡电镀液，用稀硫酸调节电镀液的pH值为5～6，并控制电镀液的温度达到45～50℃时，添加5～10g醇硫基丙烷磺酸钠、8～10g二甲基甲酰胺基磺酸钠或6～8g噻咪啉基二硫代丙烷磺酸中的一种或几种作为电镀光亮剂。
S5、将S4配制的电解放入锡合金金属池中，并将其作为阳极，铝及铝合金卷材为阴极，控制流过电解池的电流为45～55A，通过控制卷材卷过电镀池的速度来保证电镀时间。
S6、将镀好的卷材通过温度为30～50℃的进行烘烤，使镀层和卷材更加牢固结合在一起。
优选地，S1所述的砂纸或砂轮分别为60目、120目和1200目；
优选地，碱浸泡过程中选用的碱溶液为3M的NaOH；
优选地，S5所述的电镀电流为50A；
优选地，卷材卷过电镀池的速度为3～5m/s。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过控制卷材通过电镀液的速度和时间可以有效控制镀层的厚度。
2、本发明提供的电镀液镀锡可以使镀层更加光亮。
3、本发明操作简单，可以批量生产。
4、本发明采用电镀的方式，制备时间较短。
附图说明
图1为本发明实施例1～4中制备的铝及铝合金卷材上镀锡的流程图。
图2为本发明实施例2中制备的铝合金卷材上镀锡的截面扫描图。
图3为本发明实施例3中制备的铝卷材上镀锡的表面扫描图。
图4是本发明实施例4中制备的铝合金卷材上镀锡的表面扫描图。
图5是本发明实施例1～4制备的材料在海水溶液中的电化学阻抗的曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，其具体包括以下步骤：
S1、处理铝及铝合金卷材：先分别用60目、120目和1200目的砂纸或砂轮打磨铝及铝合金卷材表面，使其达到平整光滑的状态，然后将其浸泡到丙酮和乙醇的混合溶液中超声清洗30min，除去试样表面的油渍和污染物。
S2、碱浸泡：为了进一步除去铝表面的各种合金元素和夹杂物，形成富铝表面，将S1处理过的卷材浸泡到0.1M～3M的KOH或NaOH中，保持碱浸0.5～0.8h，然后用去离子水清洗干净，反复进行2次。
S3、酸浸泡：将经过S2碱浸泡的卷材，浸泡到硝酸溶液中3～5min，用去离子水清洗干净，以除去卷材表面的污垢，反复进行3次。
S4、配置含锡电镀液：配制25g/L～75g/L锡酸钠、甲基磺酸锡或硫酸亚锡、10～13g/L焦磷酸钠、5～8g/L十二烷基硫酸钠(SDS)、3～5g/L亚磷酸钠和8～10g/L的柠檬酸钠含锡电镀液，用稀硫酸调节电镀液的pH值为5～6，并控制电镀液的温度达到45～50℃时，添加5～10g醇硫基丙烷磺酸钠、8～10g二甲基甲酰胺基磺酸钠或6～8g噻咪啉基二硫代丙烷磺酸中的一种或几种作为电镀光亮剂。
S5、将S4配制的电解放入锡合金金属池中，并将其作为阳极，铝及铝合金卷材为阴极，控制流过电解池的电流为45～55A，通过控制卷材卷过的电镀池的速度来保证电镀时间，从而控制镀层的厚度。
S6、将镀好的卷材通过温度为30～50℃的进行烘烤，使镀层和卷材更加牢固结合在一起。
实施例1
S1、处理铝卷材：先分别用60目、120目和1200目的砂纸或砂轮打磨铝卷材表面，使其达到平整光滑的状态，然后将其浸泡到丙酮和乙醇的混合溶液中超声清洗30min，除去试样表面的油渍和污染物。
S2、碱浸泡：为了进一步除去铝表面的各种合金元素和夹杂物，形成富铝表面，将S1处理过的卷材浸泡到0.1M的KOH中，保持碱浸0.5h，然后用去离子水清洗干净，反复进行2次。
S3、酸浸泡：将经过S2碱浸泡的卷材，浸泡到硝酸溶液中3min，用去离子水清洗干净，以除去卷材表面的污垢，反复进行3次。
S4、配置含锡电镀液：配制25g/L锡酸钠、10g/L焦磷酸钠、5g/L十二烷基硫酸钠(SDS)、3g/L亚磷酸钠和8g/L的柠檬酸钠含锡电镀液，用稀硫酸调节电镀液的pH值为5，并控制电镀液的温度达到45℃时，添加5g醇硫基丙烷磺酸钠、作为电镀光亮剂。
S5、将S4配制的电解放入锡合金金属池中，并将其作为阳极，铝卷材为阴极，控制流过电解池的电流为45A，控制卷材卷过电镀池的速度为3m/s来保证电镀层的厚度。
S6、将镀好的卷材通过温度为30℃的进行烘烤，使镀层和卷材更加牢固结合在一起。
图1为本发明实施例1～4中制备的铝及铝合金卷材上镀锡的流程图，从图中可知控制卷材卷过的电镀池的速度可以保证电镀时间，从而控制镀层的厚度。
实施例2
S1、处理铝合金卷材：先用不同目数的砂纸或砂轮打磨铝合金卷材表面，使其达到平整光滑的状态，然后将其浸泡到丙酮和乙醇的混合溶液中超声清洗30min，除去试样表面的油渍和污染物。
S2、碱浸泡：为了进一步除去铝表面的各种合金元素和夹杂物，形成富铝表面，将S1处理过的卷材浸泡到3M的NaOH中，保持碱浸0.8h，然后用去离子水清洗干净，反复进行2次。
S3、酸浸泡：将经过S2碱浸泡的卷材，浸泡到硝酸溶液中5min，用去离子水清洗干净，以除去卷材表面的污垢，反复进行3次。
S4、配置含锡电镀液：配制75g/L甲基磺酸锡、13g/L焦磷酸钠、8g/L十二烷基硫酸钠(SDS)、5g/L亚磷酸钠和10g/L的柠檬酸钠含锡电镀液，用稀硫酸调节电镀液的pH值为6，并控制电镀液的温度达到50℃时，添加10g二甲基甲酰胺基磺酸钠和8g噻咪啉基二硫代丙烷磺酸作为电镀光亮剂。
S5、将S4配制的电解放入锡合金金属池中，并将其作为阳极，铝及铝合金卷材为阴极，控制流过电解池的电流为55A，控制卷材卷过电镀池的速度为5m/s来保证电镀层的厚度。
S6、将镀好的卷材通过温度为50℃的进行烘烤，使镀层和卷材更加牢固结合在一起。
图2为本发明实施例2中制备的铝合金卷材上镀锡的截面扫描图，从图中可知镀锡层厚度约为6μm。
实施例3
S1、处理铝卷材：先用不同目数的砂纸或砂轮打磨铝卷材表面，使其达到平整光滑的状态，然后将其浸泡到丙酮和乙醇的混合溶液中超声清洗30min，除去试样表面的油渍和污染物。
S2、碱浸泡：为了进一步除去铝表面的各种合金元素和夹杂物，形成富铝表面，将S1处理过的卷材浸泡到2M的KOH中，保持碱浸0.6h，然后用去离子水清洗干净，反复进行2次。
S3、酸浸泡：将经过S2碱浸泡的卷材，浸泡到硝酸溶液中4min，用去离子水清洗干净，以除去卷材表面的污垢，反复进行3次。
S4、配置含锡电镀液：配制50g/L硫酸亚锡、11g/L焦磷酸钠、7g/L十二烷基硫酸钠(SDS)、4g/L亚磷酸钠和9g/L的柠檬酸钠含锡电镀液，用稀硫酸调节电镀液的pH值为5.8，并控制电镀液的温度达到48℃时，添加8g醇硫基丙烷磺酸钠和7g噻咪啉基二硫代丙烷磺酸作为电镀光亮剂。
S5、将S4配制的电解放入锡合金金属池中，并将其作为阳极，铝及铝合金卷材为阴极，控制流过电解池的电流为48A，控制卷材卷过电镀池的速度为4m/s来保证电镀层的厚度。
S6、将镀好的卷材通过温度为40℃的进行烘烤，使镀层和卷材更加牢固结合在一起。
图3为本发明实施例3中制备的铝卷材上镀锡的表面扫描图，从图中可知镀锡层于基底结合牢固，形成一层致密的保护层。
实施例4
S1、处理铝合金卷材：先用不同目数的砂纸或砂轮打磨铝合金卷材表面，使其达到平整光滑的状态，然后将其浸泡到丙酮和乙醇的混合溶液中超声清洗30min，除去试样表面的油渍和污染物。
S2、碱浸泡：为了进一步除去铝表面的各种合金元素和夹杂物，形成富铝表面，将S1处理过的卷材浸泡到2.5M的NaOH中，保持碱浸0.6h，然后用去离子水清洗干净，反复进行2次。
S3、酸浸泡：将经过S2碱浸泡的卷材，浸泡到硝酸溶液中4.5min，用去离子水清洗干净，以除去卷材表面的污垢，反复进行3次。
S4、配置含锡电镀液：配制60g/L硫酸亚锡、12g/L焦磷酸钠、6.5g/L十二烷基硫酸钠(SDS)、4.3g/L亚磷酸钠和9.5g/L的柠檬酸钠含锡电镀液，用稀硫酸调节电镀液的pH值为5.5，并控制电镀液的温度达到48℃时，添加9g二甲基甲酰胺基磺酸钠作为电镀光亮剂。
S5、将S4配制的电解放入锡合金金属池中，并将其作为阳极，铝及铝合金卷材为阴极，控制流过电解池的电流为50A，控制卷材卷过电镀池的速度为3.5m/s来保证电镀层的厚度。
S6、将镀好的卷材通过温度为38℃的进行烘烤，使镀层和卷材更加牢固结合在一起。
图4为本发明实施例4中的扫面电镜图，将其放大到100nm，可以清晰的看出锡层均匀致密的电镀到了铝卷材表面。
图5为本发明通过极化曲线和电化学阻抗测试了实施例1-4制备的材料在海水溶液中的腐蚀电化学行为，一般而言，打磨后的金属样品的电化学阻抗的曲线为一段几乎标准的钟形线，而镀锡层样品的电化学阻抗曲线并非为一段标准的钟形线，说明该材料发生在镀锡层样品和普通平整金属样品表面的电荷转移过程存在差异，侧面表明镀锡后材料表现出优越的耐腐蚀性能，也达到了在铝及铝合金卷材上电镀锡层的目的。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：S1、先用不同目数的砂纸或砂轮打磨铝及铝合金卷材表面，然后将其浸泡到丙酮和乙醇的混合溶液中超声清洗30min；S2、将S1处理过的卷材浸泡到0.1M～3M的KOH或NaOH中，保持碱浸0.5～0.8h，然后用去离子水清洗干净，反复进行2次；S3、将经过S2碱浸泡的卷材，浸泡到硝酸溶液中3～5min，用去离子水清洗干净，反复进行3次；S4、配制25g/L～75g/L锡酸钠、甲基磺酸锡或硫酸亚锡、10～13g/L焦磷酸钠、5～8g/L十二烷基硫酸钠(SDS)、3～5g/L亚磷酸钠和8～10g/L的柠檬酸钠含锡电镀液，用稀硫酸调节电镀液的pH值为5～6，并控制电镀液的温度达到45～50℃时，添加5～10g醇硫基丙烷磺酸钠、8～10g二甲基甲酰胺基磺酸钠或6～8g噻咪啉基二硫代丙烷磺酸中的一种或几种作为电镀光亮剂；S5、将S4配制的电解放入锡合金金属池中，并将其作为阳极，铝及铝合金卷材为阴极，控制流过电解池的电流为45～55A，通过控制卷材卷过电镀池的速度来保证电镀时间；S6、将镀好的卷材通过温度为30～50℃的进行烘烤。
2.根据权利要求1所述的一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，其特征在于：所述S1中用到的砂纸或砂轮分别为60目、120目和1200目。
3.根据权利要求1或2所述的一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，其特征在于：所述S2碱浸泡过程中选用的碱溶液为3M的NaOH。
4.根据权利要求1所述的一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，其特征在于：所述S2碱浸泡过程中选用的碱溶液为2M的KOH。
5.根据权利要求4所述的一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，其特征在于：所述S2中保持碱浸的时间为0.5h。
6.根据权利要求5所述的一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，其特征在于：所述S4用到的光亮剂为5g醇硫基丙烷磺酸钠。
7.根据权利要求5所述的一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，其特征在于：所述所述S4用到的光亮剂为10g二甲基甲酰胺基磺酸钠和8g噻咪啉基二硫代丙烷磺酸。
8.根据权利要求5所述的一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，其特征在于：所述所述S4用到的光亮剂为9g二甲基甲酰胺基磺酸钠。
9.根据权利要求6～8中的任意一项所述的一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，其特征在于：所述S5中控制的电镀电流为50A。
10.根据权利要求9所述的一种在铝及铝合金卷材上镀锡的方法，其特征在于：所述S6中烘烤卷材的温度为50℃。
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